Brevet FR3040217A1 — publié le 20170224

SYSTEME OPTIQUE GENERATEUR D'EFFETS VISUELS SPECIAUX DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte au domaine de la photographie ; plus spécifiquement, elle concerne un système optique apte à générer des effets visuels spéciaux sur une image. L'invention trouve un intérêt particulier dans le cinéma, les vidéos musicales ou non, les clips publicitaires et autres média, dès lors qu'il s'agit de créer des effets visuels déterminants et marquants. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002]Dans le document US 5 550 610 on divulgue un système optique permettant de créer des effets spéciaux statiques sur une image. De façon plus précise, ce système permet d'intégrer des effets visuels donnés en des endroits déterminés des images. Ces endroits déterminés sont les sources de lumière ponctuelles en arrière-plan ; à cet effet, un élément spécifique tel qu'un écran à cristaux liquides (LCD) est placé dans le plan du diaphragme, dans l'objectif. Ainsi ce système permet d'obtenir des effets visuels spécifiques, faisant apparaitre dans l'image des formes identiques à la forme initiale définie au niveau de l'écran LCD. Cette limitation peut s'avérer gênante. [0003]On connait encore le document US 3 843 235 qui décrit un filtre 20 d'apodisation apte à créer des flous progressifs à partir de répartitions Gaussiennes de l'opacité au niveau du plan du diaphragme, dans l'objectif. [0004]Jusqu'à présent, les effets visuels n'interagissent pas de manière significative avec des spécificités de la scène photographiée, hormis les lumières ponctuelles en arrière-plan. 25 [0005] Un besoin existe en outre pour obtenir des effets visuels très visibles, et qui soient bien maîtrisés. EXPOSE DE L'INVENTION [0006] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment à proposer un système optique apte à générer intrinsèquement des 3040217 2 effets spéciaux variés, et pouvant réagir de manière très spécifique et contrôlée à des formes géométriques présentes dans la scène filmée. [0007] Pour ce faire est proposé un système optique générateur d'effets visuels sur une surface sensible, comprenant un axe optique et projetant une image sur 5 la surface sensible, au moins une première et une deuxième lentilles constitutives d'un objectif et disposées sur ledit axe optique. [0008]Selon un premier aspect de l'invention, le système optique comprend en outre un moyen optique présentant une surface à opacité variable, disposé sur l'axe optique, ladite opacité étant contrôlée par un processeur de telle sorte que 10 les effets visuels obtenus sur la surface sensible ne sont pas des reproductions (ou copies) à l'identique des formes présentes sur la surface du moyen optique ; et les effets visuels affectent les zones défocalisées de l'image. [0009] Par 'surface à opacité variable' on entend une surface qui laisse passer plus ou moins de lumière ; la variation peut être temporelle ou géographique et 15 peut n'affecter que certaines longueurs d'ondes. [0010] Un processeur s'entend de tout moyen apte à exécuter des ordres, tels que des instructions d'un ordinateur. [0011 ]De façon usuelle, les zones défocalisées correspondent à des zones où les rayons lumineux issus d'un même point de la scène photographiée ne sont pas concentrés en un point sur le capteur. [0012]Ainsi, de façon nouvelle et inattendue, la présente invention permet d'obtenir des effets spéciaux, statiques ou non, sur une image statique ou cinématique. Les formes crées peuvent par exemple être des effets de moirés. De tels effets ne sont pas facilement réalisables selon l'art antérieur ; en outre les effets visuels obtenus selon l'invention sont variables à l'infini. [0013] De façon nouvelle et inattendue, les effets visuels obtenus ne sont pas directement déductibles des effets visuels affichés sur la surface à opacité variable. 3040217 3 [0014] De façon intéressante, le moyen optique peut présenter une surface transparente variable apte à modifier l'ouverture (F-stop) et/ou la transmitivité (T-stop) de l'objectif. [0015] En outre, la variation de l'opacité de la surface transparente est 5 avantageusement contrôlée par un moyen de type ordinateur, que l'image soit en noir et blanc ou en couleur. [0016] Par ailleurs, l'objectif peut être structurellement modifié afin que les zones défocalisées où s'appliquent les effets visuels ne comprennent pas uniquement des zones en avant et en arrière du plan net. Cette caractéristique va à l'encontre 10 de l'art antérieur connu qui propose des effets visuels dans le plan net ; il est donc novateur de réaliser des effets visuels spécifiques en dehors du plan net, de manière simple et parfaitement maîtrisée. [0017] De façon intéressante, l'objectif présente une surface de Petzval disposée à une distance axiale supérieure ou égale à trois fois ladite distance pour un 15 système optique ayant une même longueur focale et une même taille de capteur. Cet aspect va à l'encontre des systèmes connus qui permettent et tendent à rapprocher au maximum la surface de Petzval vis-à-vis du capteur. [0018] En accord avec un aspect intéressant de l'invention, le moyen optique présente une surface transparente variable avec une ouverture (F-stop) variable 20 et une transmittivité (T-stop) constante. Il s'agit ici de faire varier de pair la profondeur de champ et la transmission de la lumière. Plus précisément on fait varier la taille de la surface transparente faisant passer la lumière et son opacité afin que la quantité de lumière soit constante. [0019] Selon une alternative de l'invention, on fait varier uniquement la luminosité, 25 mais pas la profondeur de champ ; seule l'opacité est alors modifiée. Plus précisément, le moyen optique présente une surface transparente variable avec une ouverture (F-stop) constante et une transmittivité ( T-stop) variable. 3040217 4 [0020] Sans sortir du cadre de l'invention, le système peut comprendre au moins une forme transparente spécifique générée sur le moyen optique, apte à démultiplier les images dans les zones défocalisées. [0021] Dans le cas où le moyen optique est apte à traiter des images en couleur, il 5 est ici possible de séparer les couleurs dans les zones défocalisées tout en conservant un rendu naturel dans les zones focalisées. [0022] Selon un autre aspect de l'invention, ladite au moins une surface à opacité variable est mobile en translation sur le moyen optique ce qui crée une impression de mouvement. Une impression de mouvement du dispositif est ici 10 avantageusement obtenue, sans pour autant que celui-ci soit physiquement mis en mouvement. Bien entendu cette caractéristique est très intéressante notamment en ce qu'elle diminue l'usure et les risques de mauvais fonctionnement du dispositif. [0023]Selon encore un autre aspect de l'invention, l'objectif comprend un 15 dispositif à basculement. [0024]Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ledit au moins un moyen optique est un écran de type LCD. [0025] La surface sensible peut être un capteur électronique ou une pellicule. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0026] [001 ]D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - La figure 1, une vue schématique d'un système optique selon un mode de réalisation de l'invention ; 25 - La figure 2, un exemple sur la surface sensible d'un écran à cristaux liquides en couleurs ; - La figure 3, un autre exemple sur la surface sensible d'un écran à cristaux liquides en couleurs ; 3040217 5 - La figure 4 concerne la surface sensible d'un écran à cristaux liquides selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est un schéma d'une surface sensible d'un écran à cristaux liquides selon un autre mode de réalisation de l'invention ; 5 - la figure 5A une représentation d'une image sans la mise en oeuvre de l'invention ; - La figure 5B une représentation avec mise en oeuvre de l'invention et effet visuel de dédoublement des motifs appartenant à des zones défocalisées ; - La figure 6A une représentation d'une image sans la mise en oeuvre de 10 l'invention ; - la figure 6B une représentation avec mise en oeuvre de l'invention et effet visuel grisé, obtenu en dehors du motif principal ; - la figure 7A une représentation d'une autre image sans mise en oeuvre de l'invention ; et 15 - la figure 7B une représentation de l'image de la figure 7A, avec mise en oeuvre de l'invention et obtention d'un fond d'image de type moiré en arrière du motif principal. [0027] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par 20 des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0028] La figure 1 illustre les éléments essentiels d'un système optique selon un mode préféré de réalisation de l'invention ; dans cet exemple, le système comprend trois lentilles bi-convexes 1, 2, 3, une lentille à plan concave 4 (ou 25 ménisque divergent), toutes disposées sur un axe 5 issu d'une source lumineuse (non représentée), et qui est projetée sur une surface sensible 6 telle qu'un capteur électronique ou une pellicule. En outre, le système selon l'invention comprend au moins un moyen optique 7 présentant une opacité variable. Les lentilles1, 2, 3, 4 la surface sensible 6 ainsi que le moyen optique 7 sont placés sur le trajet du rayon lumineux 5 (encore appelé axe optique 5 dans la suite de ce texte). Selon le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1, depuis la source lumineuse jusqu'au capteur électronique 6, on trouve respectivement : une 3040217 6 lentille à plan concave 4, une lentille bi-convexe 1, le moyen optique 7, une deuxième lentille bi-convexe 2 et une troisième lentille bi-convexe 3. [0029] Le moyen optique 7 est préférentiellement disposé au niveau du plan du diaphragme. 5 [0030]Avantageusement, le moyen optique 7 est un écran à cristaux liquides 7, travaillant soit en noir et blanc, soit en couleurs. De façon intéressante, le moyen 7 présente une surface à opacité variable contrôlée par un processeur (non représenté) ; l'écran à cristaux liquides 7 est disposé dans le plan du diaphragme. Comme il sera explicité plus tard, l'opacité du moyen 7 est telle que les effets 10 visuels obtenus sur la surface sensible 6 sont différents des effets visuels initiaux, contrairement à l'art antérieur. De façon intéressante, le contrôle de l'opacité est tel que sa variation affecte les zones défocalisées de l'image. [0031 ]Ainsi, l'aspect final de l'image est décorrélé, différent de l'aspect initial ; de plus l'utilisation d'un écran à cristaux liquides (LCD) présente l'avantage d'un 15 traitement très rapide, en temps réel, de l'image. Un LCD permet une utilisation en vidéo ; les cinéastes peuvent ainsi utiliser de manière aisée et fluide la présente invention, et obtenir des effets spéciaux sans intervention mécanique sur l'objectif. [0032] En outre, contrairement à l'art antérieur qui utilise un ou plusieurs 20 mécanismes de commande du mouvement, aucun bruit ni aucune usure ne sont ici générés puisque aucun mécanisme n'est présent. [0033] De façon intéressante, en fonction du contraste du LCD, l'opacité peut être contrôlée très finement ; elle présente un réel impact sur l'image finale. A titre illustratif, si la transmission des zones 'transparentes' est de 30% (pour un LCD 25 noir et blanc), ou bien de 10% (pour un LCD couleur), il faut que la transmission des zones non transparentes soit inférieure à 0.05%; dans ces conditions il n'y a pas d'artefacts. Les LCD connus parviennent à ce résultat, avec un contraste de 1000 :1 et plus. Au-dessous de cette valeur, on constate la présence d'artefacts préjudiciables à la qualité de l'image. 3040217 7 [0034] Concernant le domaine de la photographie, une très large gamme d'effets visuels peut être obtenue, ainsi qu'un changement très rapide, voire instantané, d'effets grâce au contrôle de l'image par le processeur. [0035] La présente invention permet de modifier la dimension de la surface 5 laissant passer la lumière, ainsi que son opacité afin que la quantité de lumière reçue par le capteur électronique 6 soit constante. Avantageusement cette modification est instantanée, parfaitement contrôlée et précise. [0036]11 est aussi possible de faire varier la dimension de la surface laissant passer la lumière, sans faire varier l'opacité ; seule la profondeur de champ est ici 10 modifiée, mais pas la transmission de lumière. [0037] Si l'on choisit de faire varier uniquement la luminosité, seule l'opacité sera modifiée ; la dimension de la surface laissant passer la lumière ne variera pas. [0038] Dans le cas où le premier moyen optique 7 est un LCD couleur, dans les zones défocalisées, il est envisageable de séparer les couleurs comme illustré sur 15 les figures 2 et 3, en divisant la surface totale en couleurs primaires ou secondaires ou en arc-en-ciel. Bien entendu il existe un nombre infini de possibilités pour séparer les couleurs ; la séparation en trois couleurs primaires est un exemple illustratif. [0039] Concernant l'obtention de flous, si l'on souhaite créer des flous progressifs, 20 on s'appuiera sur une répartition Gaussienne de l'opacité sur le LCD 7 ; si l'on souhaite obtenir des flous plus accentués, on utilisera une répartition inverse d'une répartition Gaussienne. [0040] La figure 4 illustre un écran LCD ayant des fenêtres transparentes 71 prévues dans sa surface opaque 70 ;la figure 5 illustre un écran LCD pourvu de 25 deux disques transparents 71 au sein de sa surface opaque 70. [0041]11 est possible avec un écran LCD selon la figure 4 de réaliser un dédoublement ou une démultiplication des motifs de la scène, uniquement dans les zones défocalisées. 3040217 8 [0042] La comparaison des figures 5A et 5B illustre cette possibilité offerte par l'invention. On voit ici que les éléments (en trois dimensions) situés dans les zones défocalisées, c'est-à-dire en dehors du plan net, sont démultipliés. [0043] Conformément aux exemples donnés par les figures 5A, 5B, 6A, 6B, 7A et 5 7B, seul le motif placé dans la zone nette de l'image est conservé intact. Ce motif principal est ici illustré par une forme constituée d'un cercle au-dessus d'un cône. Dans les zones défocalisées de l'image, les effets visuels obtenus ne sont pas directement déductibles des effets initiaux. Autrement dit, les effets visuels obtenus sur la surface sensible 6 ne sont pas des copies (ou reproductions 10 identiques) des formes présentes sur la surface du moyen optique 7. [0044] La figure 6A montre un effet de rayures en noir et blanc derrière le motif ; La figure 6B illustre un effet de gris uniforme derrière le motif principal ; la figure 7A permet de voir de fines rayures obtenues derrière le motif principal placé dans le plan net. 15 [0045] Par ailleurs les effets additionnels suivants peuvent avantageusement être obtenus selon l'invention : [0046]- une impression de mouvement de caméra - alors que celle-ci reste fixe en utilisant un disque laissant passer la lumière, non statique sur le LCD ; [0047]- si l'image présente des motifs géométriques, utiliser des motifs 20 géométriques spécifiquement choisis sur le moyen optique 7, par convolution, afin d'obtenir des effets de moiré, potentiellement mobiles. La figure 7B illustre un effet de moiré en fond, derrière le motif placé dans la zone nette de l'image. [0048] - pour des projections en trois dimensions, un seul objectif coopère avec un premier disque placé à gauche du premier moyen optique 7, et avec un 25 deuxième disque placé à droite du premier moyen optique 7 ; ce montage permet d'obtenir en alternance (et de façon synchronisée avec le capteur électronique 6), des images correspondant à un oeil gauche et à un oeil droit, ce qui correspond à une image en trois dimensions. 3040217 9 [0049] Si l'on combine les effets cités ci-dessus avec un basculement de l'objectif ou des plans de netteté, alors la zone nette reste lisible tandis que les autres zones, qui seraient normalement floues, sont ici dotées d'effets visuels spécifiques. 5 [0050]Des objectifs structurellement modifiés peuvent présenter des plans de netteté incurvés ou encore des 'points' nets au lieu de plans. De façon connue, la zone de netteté est un plan et les zones défocalisées correspondent au reste de la scène. Selon l'invention, avec les modifications optiques caractéristiques décrites ci-avant, il est possible de contraindre la zone de netteté à une forme 10 différente telle que par exemple un disque, un plan incliné, une hyperbole, un hémisphère. On obtient ainsi des zones défocalisées disposées différemment, ce qui permet de localiser les effets différemment de l'art antérieur connu. [0051]Bien entendu l'homme de métier peut apporter des modifications structurelles et/ou fonctionnelles et/ou ergonomiques à cette invention sans pour 15 autant sortir du cadre. REVENDICATIONS1. Système optique générateur d'effets visuels sur une surface sensible (6), comprenant un axe optique (5) et projetant une image sur ladite surface sensible, au moins une première (1) et une deuxième (2) lentilles constitutives d'un objectif (8) et disposées sur ledit axe optique (5), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen optique (7) présentant une surface à opacité variable, disposé sur l'axe optique (5), ladite opacité étant contrôlée par un processeur de telle sorte que les effets visuels obtenus sur la surface sensible (6) ne sont pas des reproductions à l'identique des formes présentes sur la surface du moyen optique (7), et de telle sorte que les effets visuels affectent les zones défocalisées de l'image. Système optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le moyen optique (7) présente une surface transparente variable apte à modifier l'ouverture (F-stop) et/ou la transmitivité (T-stop). Système optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que la variation de l'opacité de la surface transparente est contrôlée par un moyen de type ordinateur. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'objectif (8) est structurellement modifié afin que les zones défocalisées où s'appliquent les effets visuels ne comprennent pas uniquement des zones en avant et en arrière du plan net. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'objectif (8) présente une surface de Petzval disposée à une distance axiale supérieure ou égale à trois fois ladite distance pour un système optique ayant une même longueur focale et une même taille de capteur. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen optique (7) présente une surface transparente variable avec une ouverture (F-stop) variable et une transmittivité (T-stop) constante. 10 2. 153. 4. 20 5. 25 6. 30 3040217 11 7. Système optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que le moyen optique (7) présente une surface transparente variable avec une ouverture (F-stop) constante et une transmittivité ( T-stop) variable, en faisant varier la luminosité. 5 8. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend au moins une forme transparente spécifique générée sur ledit moyen optique (7), apte à démultiplier les images dans lesdites zones défocalisées. 9. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moyen optique (7) est apte à traiter des images en couleur, en séparant les couleurs dans les zones défocalisées tout en conservant un rendu naturel dans les zones focalisées. 10. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite au moins une surface à opacité variable du moyen optique (7) est mobile en translation axiale afin de créer une impression de mouvement. 11. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit objectif comprend un dispositif à basculement. 12. Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moyen optique (7) est un écran de type LCD.