Cartes postales 3D ou animées

Cartes postales 3D ou animées
Par , le (édité le 26/09/2016)

Introduction

Certaines cartes postales arrivent à afficher une image en trois dimensions. Découvre ici leur principe de fonctionnement.

Carte postale 3D
Carte postale 3D

Exemple basique de stéréoscopie

Deux images forment une scène 3D

Les cartes 3D fournissent une vue stéréoscopique, c'est-à-dire des images différentes en fonction de l'angle d'observation, ce qui est perçu par le cerveau comme une scène en 3D. En observant une carte 3D avec un seul œil, on voit différentes images en fonction de l'angle d'observation:

Images vues de gauche et de droite d'une carte 3D
Photos d'une carte 3D en plaçant l'appareil photo à l'endroit de l'œil gauche puis de l'œil droit. Les deux images se ressemblent, mais elles sont en fait légèrement différentes, ce qui permet de faire penser à notre cerveau (qui reçoit les deux images) que la scène est en 3D.
Superposition d'images gauche et droite d'une carte 3D
Une superposition des photos précédentes en utilisant une couleur différente pour chaque image met en évidence les déviations entre les deux photos. Dans la scène 3D, le toit "1" est devant la pagode "2" qui est elle-même devant la tour "3". Remarque le changement de couleur et de largeur des bords gauche et droit de ces bâtiments. Si tu as des lunettes 3D à filtres rouge et bleu, regarde cette image avec: elle doit apparaitre en 3D!

Barrière de parallaxe

Une des façons les plus simple d'afficher deux images différentes pour donner une impression de troisième dimension est d'utiliser une barrière de parallaxe.

Dans une barrière de parallaxe, les deux images à afficher sont découpées verticalement en de nombreuses colonnes. Une image composite faite d'une alternance de colonnes des images initiales est alors imprimée sur du papier ordinaire:

Superposition de deux images pour une barrière de parallaxe
Image composite (bas) formée à partir de deux images initiales

Après avoir imprimé l'image composite, une barrière est placée devant celle-ci. La barrière est trouée de manière à ne laisser visible à l'œil gauche et à l'œil droit que les colonnes correspondant à l'image "gauche" ou "droite", respectivement:

Barrière de parallaxe
Barrière de parallaxe. Un cache placé devant une image composite bloque la vue de l'image verte pour l'œil gauche et celle de l'image rouge pour l'œil droit.

En imprimant sur l'image composite des colonnes représentant la photo d'une scène vue de deux positions différentes (en plaçant l'appareil photo là ou devrait être l'œil gauche, puis l'œil droit), le système de barrière de parallaxe va restituer la scène en 3D.

L'inconvénient de ce système vient de la barrière qui masque une grande partie de la surface visible par chaque œil. Si la barrière est de couleur noire, les images observées vont apparaitre très sombre. Les cartes 3D utilisent donc un autre système qui est une amélioration de la barrière de parallaxe.


Feuilles lenticulaires

Réseau de lentilles

Une carte 3D est faite d'une image composite imprimée sur une feuille lenticulaire. Une feuille lenticulaire est une surface transparente, généralement en plastique, dont le dessus est bosselé selon un motif montrant des sortes de demi-cylindres qui se répètent:

Zoom sur une feuille lenticulaire
Zoom sur une feuille lenticulaire
Schéma d'une feuille lenticulaire
Schéma d'une feuille lenticulaire

Chaque cylindre est en fait une demi-lentille cylindrique, ou lenticule qui dévie les rayons lumineux allant de l'image vers les yeux.


Des images différentes en fonction de l'angle d'observation

Le détail d'une lentille lenticulaire est le suivant. Un cylindre donné et une hauteur donnée le long de ce cylindre correspond à un point de l'image 3D, un "pixel". Ce pixel doit pouvoir afficher une couleur dépendant de l'angle d'observation. Sur la partie arrière de la feuille lenticulaire est imprimé une image composite dont les colonnes sont alignées avec les lenticules de manière à ce que chaque lenticule ait derrière lui une colonne de l'image gauche (à droite) et une colonne de l'image droite (à gauche):

Diagramme de rayons dans une demi-lentille
Diagramme de rayons dans une demi-lentille

Le rôle de la lentille est de focaliser, pour un œil donné, tous les faisceaux émanant d'un point de l'image composite et traversant la lentille sur l'œil. Ainsi l'œil gauche ne verra que la couleur d'une des colonnes imprimées, et l'œil droit verra l'autre colonne.

L'intérêt des lentilles est que des rayons de toute la surface de la lentille arrivent dans chaque œil. L'image obtenue n'est donc pas sombre, contrairement au système de la barrière de parallaxe.

En plaçant plusieurs lenticules les uns à côté des autres et en imprimant aussi un motif dépendant de la hauteur le long de chaque lentille, une image faite de nombreux pixels s'affiche, et celle-ci dépend du point de vue. On a alors une "image" en 3D!

Diagramme de rayons dans une feuille lenticulaire
Diagramme de rayons dans une feuille lenticulaire

Quelques détails supplémentaires

Utilisation de plus de deux images

La plupart des cartes 3D utilisent en réalité plus de deux images sources. En effet, si elles n'en utilisaient que deux, la carte devrait alors être observée en plaçant sa tête à un angle bien précis (comme parfaitement en face) pour obtenir une représentation correcte. En utilisant plus de deux colonnes d'images pour chaque lenticule, il est possible de faire apparaitre des images différentes pour de nouveaux angles de vue, ce qui permet d'avoir une vue 3D correcte pour de nouvelles orientation de la carte part rapport aux yeux.

Pour vérifier si une carte 3D utilise plus de deux images, observe-la tout en la tournant de gauche à droite. Si le mouvement cause l'apparition de parties cachées de l'image en comparaison à ce qui est visible lorsque la carte est vue de face, alors celle-ci utilise plus de deux images. Une bonne façon de faire ce test est d'essayer de faire apparaitre, en tournant la carte, des objets qui sont, pour une orientation donnée, cachés par d'autres objets placés bien devant eux sur la scène 3D.


Différence entre cartes 3D et cartes animées

Le principe decrit ici est également couramment utilisé pour créer des cartes animées, pour lesquelles l'animation défile en changeant l'angle d'orientation de la carte. Pour les cartes 3D, les lenticules sont alignés verticalement car nos deux yeux sont sur un axe horizontal. Pour les cartes animées, l'alignement des lenticules est généralement horizontal afin que les deux yeux voient la même image. Il faut alors faire tourner la carte de haut en bas pour obtenir l'animation.


Technologie

Pour ne pas avoir d'effet de "pixelisation", les lenticules doivent être très fins. L'image composite doit être bien alignée avec les lenticules et l'imprimante doit avoir une résolution suffisante pour pouvoir imprimer plusieurs colonnes par lenticule. Pour faciliter l'alignement, l'image est directement imprimée sur la partie arrière de la feuille plastique de lentilles. La couche d'encre est ensuite recouverte d'une couche de protection.