Projet duobox3d: par halyri (projection en relief)

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Un système de projection stéréoscopique (rien que ça !)
à la maison pour 600 euros !

Par halyri - ex Ingénieur de Recherche en Réalité Virtuelle au Laboratoire d'Informatique Fondamentale d'Orléans (LIFO)
- article dédié au souvenir des temps glorieux -

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Le bricolage possède au moins 2 intérêts pour ceux qui veulent s'en donner la peine : s'offrir à moindre coût ces choses qu'on nous propose toutes faites à prix exhorbitant dans le commerce (principe démontré avec grand succès par la communauté Allinbox (http://www.allinbox.com) et ses vidéoprojecteurs à faire soi-même), mais également laisser libre court à son imagination et innover, pour avoir chez soi ce qu'on ne trouve encore nulle part ailleurs ou presque ! C'est de ce second principe qu'il est question ici : imaginez le futuroscope dans votre salon, pour 600 euros et pour....demain !

Tout le monde connaît quelques procédés de vision stéréoscopique, en d'autre terme de vision en relief. Déjà nos parents découvraient des gadgets révolutionnaires, visionneuses à diapos particulières qui permettaient un nouveau regard d'un réalisme saisissant à des paysages d'Italie ou des séquences d'un épisode de Rintintin. Puis nous avons tous connu la mode de ces livrets aux images colorées et bizarroïdes qui laissaient apparaître des formes insoupçonnées, flottantes et émergeantes, rien qu'en loûchant dessus. Encore plus connu et proche de nous, les anaglyphes, ces images combinées à visionner à l'aide de lunettes rouge et bleu, au principe encore utilisé dans des (rares) films au cinéma comme Spy Kids 3D. Les joueurs PC dans le vent, eux, connaissent les lunettes pour stéréo active, exploitant le clignotement de leurs écrans cathodiques pour les immerger mieux que jamais dans leurs jeux d'action favoris.

Toutes ces techniques n'ont rien de révolutionnaire et n'ont jamais réellement percé. Bien que pour la plupart bon marché, elles présentent bien des défauts qui les cantonnent à des expériences amusantes à essayer, sans nous donner envie de les adopter. Les lunettes rouge et bleu dégradent les couleurs, sont plus ou moins bien ressenties d'une personne à l'autre, et laissent apparaître des images fantômes parasites. Quant à la stéréo active, par ses clignotements incessants, elle nous donne rapidement la migraine. De plus, elle est incompatible avec les écrans plats TFT et devrait disparaître avec les bons vieux écrans cathodiques...

L'avenir proche de la stéréoscopie à grande échelle pour les amateurs est dans une technologie hautement plus performante, qui offre une image de grande taille, stable et parfaitement colorée : la stéréo passive par filtres polarisants. Basée sur des propriétés physiques de la lumière, celle-ci est réalisable à partir de modifications simples sur des appareils de visulasisation qui tendent à se démocratiser de plus en plus aujourd'hui : les videoprojecteurs. Prenez 2 videoprojecteurs, équipez-les de filtres spéciaux et projetez sur un écran à revêtement spécial et vous obtenez un véritable système de projection en relief « haute fidèlité », basée sur la même technologie que celle utilisée au Futuroscope ou dans de nombreux labos spécialisés en Réalité Virtuelle, qui ne vous coûtera que la modique somme de .... 2000 euros. Trop cher pous vous ? Alors rappelez-vous les 2 grandes maximes du bricolage, prenez part à la communauté Allinbox, faites de la place sur votre établi et préparez-en dans votre salon, pour 3 fois moins cher et en suivant l'exemple de cet article, la 3ème dimension est aussi pour vous !

Cet article s'intègre dans le travail de la Communauté Allinbox (et n'est nullement le fruit d'une quelconque activité de Recherche, si ce n'est en amateur), c'est pourquoi les bases de la construction d'un videoprojecteur fait soi-même ne sont pas rappelées ici ; bien que le rôle de chaque composant sera brièvement rappelé, j'engage le lecteur profane à commencer par faire un tour sur le site qui fera office de point de départ pour vous comme il l'a été pour moi : http://www.allinbox.com. Mais rassurez-vous, puisque l'originalité ici est la vision stéréoscopique, la première partie ci-dessous vous en apprendra, sans entrer dans les détails, tout le nécessaire pour comprendre le pourquoi du comment. Ce n'est qu'ensuite que vous serez prêt à décortiquer, dans la seconde partie, la « machine infernale » !
 

PARTIE 1 : la stéréoscopie, qu'est-ce que c'est et comment ça marche ?

Sans entrer dans les détails des racines grecques ou latines, si la « stéréophonie » signifie « sonorité double », la stéréoscopie évoque la « vision double ». De la même manière qu'avec l'écoute au casque d'un son stéréo, où le son venant de gauche est destiné à l'oreille gauche, et le son de droite à l'oreille droite, quand il s'agit de vision, une image dite en relief sera composée d'une image « de gauche » vue par l'oeil gauche, et une image « de droite » vue par l'oeil droit. Non pas qu'il soit question de découper l'image en 2 dans le sens de sa hauteur, mais bien de retrouver à la vision d'une image les sensations exactes telles que la scène réelle aurait été vue de nos vrais yeux. En effet, si nous possédons 2 yeux, ce n'est pas simplement pour en avoir un de rechange au cas où nous en perdrions un. La vision binoculaire (« bi-occulaire » = 2 yeux) a pour but de percevoir ce qu'on appelle la 3ème dimension : la profondeur (la 1ère et la 2nde dimension étant la largeur et la hauteur). Pour ce faire, les yeux, légèrement décalés sur le visage, perçoivent d'une même scène une image légèrement différente, d'un point de vue décalé justement. Et c'est grâce à ces différences que le cerveau, en les analysant, parviendra à nous donner la sensation du relief, qui consiste notemment à prendre conscience des différents plans dans lesquels les objets se trouvent dans l'espace. Si ce relief manque dans nos photos habituelles c'est bien parce qu'elles représentent une scène vue d'un seul point de vue, nos appareils photo n'étant équipés que d'un seul objectif, et du coup nos yeux voient stritement la même image, non décalée, que le cerveau sera incapable d'analyser pour en ressortir du relief.

On l'aura donc compris : pour visualiser une photo en relief, il faudrait que cette photo puisse être vue différemment par chacun de nos yeux, chaque image représentant ce que chaque oeil verrait si la scène était là, réellement devant soi ; avec un léger décalage.

Petite illustration : regardez-bien les images ci-dessous. La même photo ? Non, pas vraiment, en faisant attention vous verrez que les éléments, surtout du premier plan, n'apparaissent pas dans des proportions identiques : parce que chacune des photos est prise avec un léger décalage latéral, en plaçant l'appareil photo exactement au niveau de l'oeil gauche puis du droit. Ceci illustre bien que nos 2 yeux ne voient pas la même scène de maniètre strictement identique. En vérité, une photo stéréo est donc composée de 2 photos, la vue de gauche et la vue de droite, de la même manière qu'un son stéréo est constitué de la piste mono gauche et la piste mono droite. Concrètement, les photos stéréo que vous pourrez trouver sur Internet seront au format « JPS » pour JPeg Stéréo : en renommant un tel fichier en .JPG et en l'ouvrant avec n'importe quel logiciel d'imagerie, vous constaterez qu'il ne s'agit ni plus ni moins d'une image JPEG constituée de 2 sous images représentant la même scène avec les vues décalées. A la charge ensuite d'un logiciel spécifique de traiter ces images pour les afficher comme il faut sur le matériel de visualisation.

Quand on réfléchit 5 minutes à une façon de visualiser en stéréo ces 2 images, un problème majeur apparaît tout de suite : pour voir les 2 images, à la fois simultanément mais différemment, il faudrait que celles-ci soient posées au même endroit devant soi ! Eh oui, imaginez que vous vouliez voir cette scène en plein écran sur votre moniteur : il n'y a qu'un seul écran devant vous, et sur sa surface il faudrait qu'à la fois votre oeil gauche voie la totalité de l'image de gauche (et seulement elle), et l'oeil droit la totalité de l'image de droite. Autant dire que c'est impossible avec les moyens du bord...

La solution miracle, c'est la COMBINAISON et le FILTRAGE. Il faut que sur l'écran apparaissent simultanément et au même endroit les deux images, combinées de telles sorte qu'il soit possible d'effectuer ensuite juste devant chaque oeil un filtrage qui va bien pour laisser passer l'image de gauche/bloquer l'image de droite sur la rétine de l'oeil gauche, et vice versa sur l'oeil droit.
Pour bien comprendre le principe du filtrage, rien ne vaut mieux que de l'illustrer par le principe de l'anaglyphe, c'est-à-dire les images rouge/bleu combinées à regarder à l'aide des lunettes filtrantes adéquates.

Reprenons notre image ci-dessus et transformons là en anaglyphe : pour cela, on transforme l'image de gauche en nuances de bleu, et l'image de droite en nuances de rouge (on perd alors par ce biais toutes les nuances entre couleurs). Ceci fait, il est alors possible de les combiner en une seule image car comme chacun sait une image informatique est composée de pixels stockant chacun l'intensité de chacune des 3 composantes primaires : Rouge, Vert et Bleu. L'image de gauche, totalement dans les nuances de bleu, sera donc stockée dans la composante bleu, indépendamment de l'image de droite qui se retrouve dans la composante rouge (la composante Vert n'est pas utilisée).

L'anaglyphe représente la combinaison à la même place des 2 images ; pour les voir chacune de leur oeil respectif il faut appliquer le filtrage magique à l'aide des lunettes teintées qui vont bien. Dans le cas de l'anaglyphe, il n'y a pas besoin d'avoir fait des études en optique pour comprendre le filtrage : chaque « verre » de lunette est teinté de la couleur dans laquelle a été encodée l'image de l'oeil correspondant : le « verre » gauche sera teinté en bleu pour ne laisser passer QUE les nuances de bleu dans lesquelles a été stocké en intégralité l'image destinée à l'oeil gauche, et pareil, cette fois en rouge, pour le verre droit.
Ce filtrage est illustré ci-dessous :

Voilà pour le principe de base de l'anaglyphe. De part la restriction à une seule gamme de couleur par image, la visualisation de l'image finale en relief apparaît en nuances de gris. Des procédés plus avancés utilisant des mélanges de couleurs (cyan/rouge par exemple) permettent de conserver plus ou moins les teintes d'origine, mais au détriement parfois d'images fantômes (parasites liés à l'apparition légère de l'image de gauche à l'oeil droit et vice versa, à cause d'un filtrage imparfait) et de gêne visuelle (notamment chez les daltoniens, qui perçoivent anormalement certaines couleurs).
 

La stéréoscopie par filtres polarisants.

L'anaglyphe ne s'est jamais imposé comme une technique vraiment efficace de stéréoscopie. L'implantation de cette technique dans des jeux comme Quake ou Duke Nukem 3D n'a jamais déchaîné les foules... Mais si je présente ce principe ici, notamment ce concept de filtrage, c'est que le procédé qui nous intéresse, le filtrage suivant la polarisation, est basé sur les mêmes concepts. La stéréo par filtres polarisants nécessite l'affichage de 2 images combinées exactement à la même position sur un écran, et un « post-filtrage » devant chaque oeil.

La stéréo par filtres polarisants repose sur une propriété physique de la lumière, vue comme une onde. Pour simplifier, il faut imaginer un rayon de lumière comme un ensemble d'ondes se déplaçant dans des plans tous axés le long de la direction du rayon. Pour être plus clair, on ne va considérer que 2 plans perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, dans lesquels, donc, se déplacent les ondes qui véhiculent le signal lumineux. Donc en bref nous allons voir la lumière comme 2 ondes qui se déplacent l'une dans un plan horizontal et l'autre dans un plan vertical. Chacune de ces ondes véhicule exactement la même information, c'est-à-dire que si on ne considère que l'une des 2 ondes, on obtient le même signal mais d'intensité 2 fois moindre que les 2 réunies. Quel rapport entre la lumière et les images ? Eh bien l'oeil étant un « récepteur de lumière », une image que nous voyons n'est rien de plus que le signal lumineux que nous recevons de celle-ci dans nos yeux.
Vous devez sans doute commencer à comprendre comment nous allons exploiter cette propriété physique : une image vue par nos yeux est donc une combinaison de 2 types d'ondes lumineuses pouvant véhiculer chacune la même information, l'idée est donc de faire véhiculer par l'un des types d'ondes l'image de gauche, et par l'autre type l'image de droite, chaque type d'onde étant ensuite filtré au niveau de chaque oeil pour ne recevoir que l'une ou l'autre des images. Et bonne nouvelle, le matériel qui permet de filtrer l'un ou l'autre de ces types d'ondes lumineuses n'est pas le summum de la technologie optique hors de prix, au contraire on peut en trouver à partir d'une dizaine d'euros sous la forme d'une feuille en format A4.

Pour résumer, voici un schéma illustrant cette notion d'ondes verticales et horizontales, et le principe de filtrage. La lumière se déplace donc sous forme d'ondes oscillant dans 2 plans perpendiculaires (bleu et rouge sur le schéma) ; on dira qu'une onde est polarisée verticalement si elle est dans le plan vertical et polarisée horizontalement si elle se déplace dans l'autre plan. Ces attributs « vertical/horizontal » sont choisis arbitrairement pour différencier les 2 plans perpendiculaires, tout ceci est d'ailleurs très schématique et colle plus ou moins la réalité mais dans tous les cas c'est tout ce qu'il faut comprendre pour nos besoins.
Un filtre polarisant se présente sous la forme d'une feuille de couleur sombre. Pourquoi sombre ? Parce qu'il est transparent à 50% ; en effet il filtre la lumière sur l'une de ses composantes verticale ou horizontale, donc en regardant à travers on ne perçoit que l'une ou l'autre de ces ondes, soit la moitié de la quantité de lumière totale (qui est à la source parfaitement équilibrée en nombre d'ondes horizontales et verticales). Il faut voir un filtre polarisant comme une sorte de grille : une grille possède des trous longiformes et fins, donc si cette grille est verticale, les ondes verticales passeront à travers (dans les trous qui se trouvent ainsi dans le même sens), tandis que les ondes horizontales vont s'y « cogner ». Un peu comme si on essayait de faire passer un freesbee à travers des barreaux de prison : il y a un sens où ça passe et un autre où ça cogne.
Une propriété intéressante des filtres polarisants est qu'il n'y a pas réellement , à la base, de filtre vertical ou horizontal : tout dépend de la manière selon laquelle on dispose le filtre. En particulier si on tourne à 90° un filtre horizontal, il devient alors un filtre vertical (il suffit de repenser à la grille pour comprendre). Autre propriété fondamentale pour notre projet : un filtre positionné de manière oblique (à 45°, ni vertical ni horizontal mais en diagonal) laisse passer la moitié des ondes verticales et la moitié des ondes horizontales : en somme il divise l'intensité de la lumière par deux mais garde l'équilibre entre chaque type d'onde.

Et pour clarifier les choses, expérimentons à l'aide de véritables filtres polarisants :

Comment utiliser les filtres polarisants pour effectuer de la stéréoscopie ?
Une fois le principe compris, l'idée est simple. Tout d'abord exprimons nos besoins : il nous faut primo afficher au même endroit 2 images polarisées chacune différemment, et secondo mettre en place un système de filtrage devant chaque oeil qui regarde cette image combinée.
Pour le premier point, puisque nous travaillons avec des rayons lumineux, l'appareil qui vient à l'esprit pour lancer des rayons de lumière est le vidéoprojecteur, véritable canon à photons ! Qu'est-ce qu'un videoprojecteur équipé d'un filtre polarisant à la sortie de son objectif ? Eh bien c'est un videoprojecteur polarisé, qui projette une image certes 2 fois moins lumineuse mais tout aussi colorée et fidèle, et dont tous les rayons sont polarisés suivant le sens dans lequel est placé le filtre. Nous allons remplir notre premier besoin simplement en utilisant 2 vidéoprojecteurs équipés de filtres antagonistes, le premier enverra des ondes verticales projetant l'image de gauche, et le second des ondes horizontales projectant l'image de droite. Les 2 images doivent se superposer parfaitement au même endroit sur l'écran de projection. Nous avons alors devant nous une bouillie de 2 images, il ne reste plus qu'à faire le tri, ou filtrage. Avec une paire de ciseaux, découpons 2 échantillons ronds dans une feuille de filtre polarisant et montons ceux-ci sur une paire de lunettes : l'un des échantillons sera placé devant l'oeil gauche de manière à ne laisser passer que les ondes verticales, et l'autre devant l'oeil droit sera, lui, parfaitement perpendiculaire pour le laisser passer que les ondes horizontales. Miracle : les images apparaissent clairement et distinctement sur chaque oeil, et pourvu que celles-ci relèvent d'un média stéréoscopique, le relief apparaît saisissant : propre, coloré et sans fatigue visuelle particulière !

Un mot sur l'écran de projection : celui-ci intervient entre les projecteurs et les yeux, c'est-à-dire entre les 2 étapes de filtrage (à la sortie de l'objectif d'un videoprojecteur et sur les lunettes filtrantes). Il est donc fondamental que celui-ci ne parasite pas l'état de polarisation des rayons de lumière projetés, et c'est malheureusement ce qui se produit sur la majorité des revêtements des écrans de projection habituels. Pour conserver la polarisation, il faut un écran dit «métallisé». Le métal (principalement l'argent) conserve intacte la polarisation, mais a une forte tendance à réfléchir beaucoup la lumière, ce qui est problématique en projection pour des problèmes de « hot-spot », correspondant à une répartition lumineuse peu uniforme, brillante au centre et terne en périphérie. C'est pourquoi on utilise généralement des surfaces mat qui évitent les reflets. Ainsi, en projection stéréo avec filtres polarisants, il convient d'utiliser un écran de projection de qualité et conçu spécifiquement pour cet usage, garantissant la conservation de la polarisation tout en limitant les reflets. Bien que plutôt destiné aux professionnels, ce type de toile peut se trouver pour une centaine d'euros, dans des dimensions correctes.

En voilà fini de la théorie, je vous propose maintenant de passer à la pratique et de concevoir notre système de projection stéréoscopique à 600 euros !
 
 

PARTIE 2 : conception d'un système de projection stéréoscopique

Nous venons de le voir, faire de la projection en relief, c'est bien, mais ça peut coûter cher. Ne serait-ce que l'achat des 2 videoprojecteurs nécessaires, qui déjà à l'unité font déjà peur à notre porte monnaie, alors s'en offrir 2 est un luxe que peu d'entre nous envisageraient. La première idée qui vient à l'esprit, quand est passé par la case http://www.allinbox.com, c'est que si construire soi-même un videoprojecteur est plus économique que s'en acheter un, en construire deux est forcément plus économique que d'en acheter deux ! Certes, mais ça reste quand même le double du prix, le double de place, le double de travail ! Pourquoi ne pas profiter de la totale maîtrise sur la conception de l'appareil que nous offre le bricolage pour tenter de faire du tout en un, de factoriser tout cela en un seul appareil, qui, pourquoi pas, pourrait même mutualiser certains composants pour réduire place et coût ?

Voilà donc ce que je vous propose ici : si vous avez maintenant les clés en main pour concevoir un système standard fait de 2 videoprojecteurs standard, DIY (DIY : « Do It Yourself » = « faites-le vous même) ou non, voici la possibilité d'aller plus loin en concevant un système compact, simple et efficace, pour un surcoût d'une centaine d'euros (hors écran métallisé) par rapport à la conception d'un seul videoprojecteur DIY standard. Pour une centaine d'euros et un travail à peine plus complexe, à vous la 3ème dimension ! Cela ne vaut-il pas le coup d'y penser ?........
 

Ma conception du VP DIY 3D (c'est ainsi qu'on nommera dorénavant notre « système de projection stéréoscopique » ; c'est moins pompeux mais c'est quand même plus court...) est partie de l'observation comme quoi pour superposer exactement 2 images à l'aide de 2 videoprojecteurs, étant donné que ceux-ci ne peuvent occuper exactement la même place sur la table, il faut les placer côte à côte en biais. Qui dit projection de biais dit image déformée en trapèze, qu'il faut corriger à l'aide d'un correcteur de « keystone ». Ce système existe même dans le monde des VP DIY, mais il fait office de « technique avancée ». Ne voulant pas aller dans des systèmes trop complexes, avec 2 VP DIY avec keystone à régler, j'ai réfléchi à ce qui se passerait si, malgré le décalage nécessaire des projecteurs, on ne projetait pas de biais mais bien droit face à l'écran : les images ne sont plus déformées, mais elles ne se superposent pas parfaitement, évidemment. J'ai cependant observé la chose suivante, qui n'étonnera personne : les 2 images projetées sont décalées de la même distance qui sépare les 2 objectifs des projecteurs. En effet : une image projectée est centrée sur l'axe de projection, lui même émanant du centre de l'objectif. Du coup, étant donné que nous ne pouvons donner du relief que là où 2 images peuvent se superposer, qu'en est-il de la zone « utile » de superposition résultante ? Eh bien si 2 images parallaxes sont décalées horizontalement de X cm, la hauteur de la zone de superposition reste évidemment identique, tandis que sa largeur se retrouve amoindrie de X cm (par rapport à la largeur de l'image délivrée par un seul projecteur : voir schéma ci-dessous en comparant la zone magenta à la zone entre les 2 rayons rouges par exemple).

Cela vaut-il donc le coup de perdre une portion de notre belle image 3D simplement pour s'affranchir de la correction de keystone ? La proportion de la perte dépend de 2 critères : cette fameuse distance X entre les objectifs, qu'il faut donc réduire au minimum, et la taille de l'image projectée. En effet, la perte n'est pas un pourcentage mais bien une constante, ce qui veut dire que quelle que soit la dimension finale de l'image, la perte sera toujours de X cm. Si X vaut 40 cm, sur une image d'un mètre de base, il ne reste plus que 60 cm utile, hum, ce n'est pas encourageant. Mais en prenant exemple sur mon VP DIY 3D, mon X vaut 16 cm ce qui est déjà bien plus raisonnable. Par ailleurs, afin de rendre cette perte plus tolérable, j'ai envisagé de l'occasionner non pas horizontalement mais verticalement, c'est-à-dire que mes 2 objectifs sont l'un au-dessus de l'autre afin de conserver le maximum de proportion horizontale pour une perte légère en hauteur. En effet, la tendance est au 16/9ème aujourd'hui, avec des images plus larges que hautes, il est donc naturel de privilègier la largeur.

Toutes ces complications se justifient-elles simplement par la mise au placard de la correction de keystone ? Non, la projection « directe » nous offre des perspectives très intéressantes ! Avec des projecteurs et des axes optiques bien parallèles, il devient possible de mutualiser les composants que sont la dalle TFT à l'intérieur du projecteur, en charge, telle une diapo dynamique, d'afficher la (ou les) images projectées, et la partie éclairage en amont du TFT. A ce stade, je vous renvoie aux principes de conception d'un VP DIY simple, à (re)découvrir sur http://www.allinbox.com.
En effet, imaginez 2 projecteurs DIY parallèles, intégrés dans une même box, l'un au dessus de l'autre, tel que l'illustre le premier schéma ci-dessous. On voit que par simple extension, les 2 fresnels et dalle TFT peuvent très bien être remplacés par des composants aux caractéristiques équivalentes : 2 dalles de type 8" de résolution 800x600 sont avantageusement remplacées par une seule dalle 15.4" (16/10ème) de résolution 1280x800 (soit la possibilité d'afficher sur cette unique dalle 2 images en 4/3 de 800x640 pixels), voire 17" avec une résolution de 1280x1024 (soit 2 images 16/9ème de 1024x640 pixels). Une dalle 17" coûtant dans les 200 euros, par rapport à une dalle 8" actuellement dans les 150 euros (et donc 2 dalles 8" coûtant 300 euros !).
La mutualisation permet de gagner sur le coût, le temps de travail, l'intégration (permet notamment de réduire au minimum la distance inter-objectif qui vaut alors la demi-hauteur de la dalle).

Par ailleurs, et c'est là la (seule ?) contrainte du système : la non superposition exacte des 2 images induite par le décalage des objectifs non corrigés par le matériel nécessite du fait une correction logicielle, afin de replacer les 2 images dans la zone de superposition. L'utilisation d'une seule dalle permet de simplifier le développement de tels logiciels, qui, après une phase de calibration, seraient à même d'afficher tout média stéréo dans les zones adéquates de l'écran.
Ci-dessous est illustré le principe de correction du placement sur le TFT des images à projeter (en tenant compte de l'inversion de chaque portion d'image occasionnée par le passage à travers les objectifs) :

Il nous reste un élément à incorporer dans la boîte : les filtres polarisants. Là encore, utilisons nos capacités de bricolage pour les placer au mieux. Pourquoi les placer en bout d'objectif ? Les filtres absorbent une partie des rayons lumineux (ceux qui sont justement filtrés), cela veut dire qu'ils risquent de pas mal chauffer donc autant les mettre là où la lumière est la moins concentrée. Par ailleurs, mes tests ont montré, avec le matériel dont je disposais, que j'obtenais une image d'autant plus nette que le filtre était placé proche de la dalle TFT. En conséquence, je préconise de placer les filtres juste après le TFT, collé devant les petites fresnels.
A propos, une note importante concernant les dalles TFT : le principe de fonctionnement des écrans plats repose également sur la polarisation de la lumière ! Autrement dit il s'agit de ne pas mettre nos filtres n'importe comment derrière nos TFT sinon il y a risque d'incompatibilité. Par expérience, je n'ai rencontré jusqu'ici que des TFT qui émettaient une lumière polarisée en diagonale, à 45°. De ce fait, et c'est parfait pour nous, afin d'avoir à la source un équilibre entre rayons de polarisation verticale et horizontale, il faut placer les filtres à 0° et 90°. Mais c'est un point à vérifier : avant de démonter votre écran, repérez un angle où en plaçant vos filtres en 2 positions perpendiculaires vous obtenez la même intensité lumineuse. Dans le cas général, donc, en plaçant le filtre à 0° et 90°, vous obtenez la même intensité lumineuse : ce sont les angles à utiliser pour positionner vos filtres.

A final, voici le schéma optique de mon VP DIY 3D :

Voilà, maintenant vous savez tout sur le principe, il ne me reste plus qu'à décortiquer la bête :

Primo, dans la réalisation, on démonte son écran, ici un TFT 15.4" 1280x768 parfaitement déportable, et on le place sur un cadre rigide à toute épreuve. Quitte à faire, on en profite pour fixer au dos la fresnel de grande dimension à placer côté source lumineuse, son rôle je le rappelle est de baigner la dalle d'une lumière uniforme, qui doit la traverser de rayons bien parallèles.
Attention à la position de la dalle, l'image étant inversée à son passage dans l'objectif.

Secondo, le module avec les 2 petites fresnels, côté objectifs. Le TFT affiche virtuellement 2 images, comme s'il s'agissait de 2 projecteurs indépendants. En conséquence, le VP est conçu de ce côté là comme s'il intégrait 2 dalles indépendantes. On note (par transparence) sur la photo la séparation entre les 2 portions d'écran. La zone perdue ne porte pas à conséquence étant donné que la correction nécessaire pour la superposition parfaite des images en projection nécessite que celles-ci soient déplacées en les éloignant verticalement et respectivement du centre du TFT.
Le module intègre les filtres polarisants sur toute la surface de chaque fresnel (qui leur donne cette teinte sombre), chacun placé dans un sens perpendiculaire à l'autre (sens de polarisation antagonistes).
Attention : mes filtres étaient recouverts sur chaque face d'une fine pellicule protectrice qu'il faut bien penser à retirer !

Intégration des 2 modules dans la box, qui prend forme (vue de l'arrière puis de face).
La dalle est donc placée verticalement, on l'aura compris, afin de remplacer avantageusement 2 écrans 4/3 qu'on aurait placés à l'horizontale l'un au-dessus de l'autre.
Ainsi, au lieu de brancher 2 entrées VGA à une carte graphique bi-écran, une seule prise sera nécessaire pour afficher une seule image combinant les 2, judiscieusement placées l'une au-dessus de l'autre dans les bonnes proportions pour une superposition parfaite en projection. Un logiciel spécifique (player de médias stéréo) doit se charger de cette tâche.

Pour continuer, on conçoit la « lightbox » ou « boîte à lumière » qui nous fournira la puissance lumineuse nécessaire pour la projection. Il est fondamental de sélectionner un éclairage de forte puissance, typiquement ici un module HQI 400W, le summum dans le monde des VP DIY (en rapport puissance/prix/chaleur). Si la puissance lumineuse est si importante, c'est bien parce que d'une part nous éclairons avec une seule ampoule l'équivalent de 2 projecteurs (double de surface à éclairer en projection !) et surtout parce que les filtres polarisants utilisés derrière la dalle bloquent 50% des rayons lumineux qui passent à travers ! Une conception soigneuse de la lightbox est donc nécessaire, notamment dans le choix du réflecteur et dans l'alignement avec la 1ère fresnel.

Prototype finalisé du VP DIY 3D, avec intégration de la lightbox et placement des objectifs. Comme l'illustrent les images, les objectifs doivent être finement placés pour respecter au mieux les axes optiques et permettre une bonne superposition des images en projection. Notamment les bords latéraux des 2 zones projectées doivent être parfaitement alignés (puisque le décalage est uniquement vertical). Il convient donc d'effectuer quelques tests avant de fixer définitivement les objectifs en leur position finale (photo en bas à droite une possibilité de réglage a été conservée grâce à un système de coulisse (vertical) et de glissière (horizontal)).

On fait les branchements, et ça démarre ! Ci-dessous le test type de bon fonctionnement de l'appareil (à visualiser sans les lunettes 3D filtrantes) : on affiche une image composée d'une zone colorée en rouge dans sa moitié supérieure, et colorée en bleu dans sa moitié inférieure. Chaque moitié correspondant évidemment à la zone de travail pour l'affichage des images destinées à l'un ou l'autre des yeux. Sur l'écran de projection, on peut vérifier le bon alignement latéral des 2 zones projectées et évaluer la perte verticale où les zones ne sont pas superposées : ici sur l'exemple l'image projetée n'a que 1 m de base et pourtant on constate que la perte en hauteur utile est très faible ! Et elle sera encore moindre à mesure que l'on augmente la base de l'image. Remarquez la bonne répartition lumineuse, prouvant que l'utilisation d'une seule source d'éclairage n'est pas pénalisante pour l'uniformité de la luminuosité.

Et pour finir, vue d'ensemble du prototype, sur son support dédié. Il ne manque qu'à combler les fuites de lumière sur le dessus. A noter qu'il est important de réduire au maximum les fuites de lumière afin de ne pas parasiter l'affichage stéréo, et garantir également le meilleur rendu possible, la puissance lumineuse du projecteur étant relativement limitée du fait de l'éclairage unique pour les 2 images ainsi que la perte due aux filtres. Mes tests ont prouvé que si le tout est bien conçu, la luminuosité est tout à fait suffisante.

Ce n'est pas tout, il nous manque maintenant l'écran de projection spécial, le fameux écran métallique qui conserve la polarisation.
Alors un conseil, oubliez le « DIY » sur ce point, il semble qu'il faille faire confiance aux professionnels si on veut de la qualité. J'ai dépensé 40 euros sans succès en essayant les diverses matières suivantes :

1) papier aluminium de cuisine
2) papier aluminium pour arts platiques, 1.66 euros le rouleau de 0.50x1 m
3) papier crépon gris métallisé, acheté 2 rouleaux de 0.50x2.50 m à 3.84 euros l'un.
4) papier KRAFT gris, un rouleau de 0.70x2 m pour 0.90 euro
5) papier Canson gris à reflets métalliques, 2.50 euros les 5 feuilles A4
6) papier Canson blanc à reflets métalliques, 2.50 euros les 5 feuilles A4
7) bombe de peinture pour carrosserie, beige métallisé, 9 euros les 400 ml.
8) tissu gris fin, 1x1.50 m à 5 euros le m
9) tissu gris épais effet métal 1x1.50 m à 7.50 euros le m

Chacune de ces matières était compatible avec la polarisation après test à la lampe de poche et échantillon de filtre polarisant. Mais aucune n'a donné de résultat acceptable. Image sombre, reflets parasites, grain, polarisation imparfaitement conservée,...
Il y a peut-être un espoir aux niveau des peintures argentées, mais encore faut-il mettre la main sur celle qui va bien, et les tests ont un coût...
A noter que le papier crépon métallisé est une bonne solution temporaire et économique pour effectuer les premiers tests.

J'ai au final acquis une toile « pro » qui m'a coûté une centaine d'euros (hors FDP d'une vingtaine d'euros) dans un magasin sur Paris. Le résultat est sans commune mesure sur cette toile par rapport aux solutions DIY testées. Voici, ci-dessous, le montage de la toile sur son armature, ainsi qu'un test de projection montrant les 2 images superposées (non filtrées par les lunettes 3D) :

Et voilà, chaussez vos lunettes 3D DIY polarisantes (découpez une monture dans du carton rigide et placez au niveau du « verre » gauche un filtre polarisant orienté de manière à ne laisser passer que les rayons polarisés verticalement, et à droite un filtre placé perpendiculairement pour un filtrage antagoniste). Et là, comme par magie, la scène prend vie devant vos yeux ébahis !....

Ci-dessous, la fabrication de lunettes 3D « DIY » - pas très esthétiques, mais sur-mesure et très fonctionnelles ! En haut à droite, 2 morceaux de filtres semi-superposés dans leur sens antagoniste. En dessous, les lunettes en action, démontrant le principe de la superposition des filtres sur lequel repose tout notre montage : une source lumineuse, un premier filtre (placé dans le sens « horizontal »), et nos lunettes derrière : on note clairement que le « verre » droit laisse passer 100% de la lumière, tandis que le « verre » de gauche la bloque totalement. En mettant le 1er filtre verticalement, l'effet s'inverserait entre les 2 « verres ».

Pour conclure, quelques mots sur un aspect fondamental que je n'ai jusqu'ici que peu évoqué : les logiciels nécessaires pour visualiser correctement des médias stéréo (images .JPS par exemple) avec notre machine du futur (qui doit être par ailleurs capable de projecter des médias non stéréo sans nécessiter le port des lunettes filtrantes). Ce prototype est comme nul autre avant lui, en conséquence à sa naissance aucun logiciel n'existait pour afficher nos images dans les positions requises pour obtenir la superposition parfaite en projection. Qu'à cela ne tienne, réaliser des applications capables d'afficher images et vidéos n'a rien de bien complexe : ces logiciels, s'il n'existent pas encore, sont appelés à voir le jour ! Et pour cela, je me repose sur la Communauté, que j'espère que ma machine aura séduit ! Si vous voulez donner un avenir à notre VP DIY 3D, c'est maintenant à vous de jouer, bricoleurs et programmeurs !...

En attendant, je vous propose de retrouver tous les détails de la génèse du projet sur son topic dédié dans le forum de la communauté Allinbox : ICI

Annexe 1 : estimation du coût d'un VP 3D DIY
. écran plat TFT 15.4" (16/10ème) ou 17" : 200 euros
. éléments optiques (2 objectifs + 1 fresnel grande taille + 2 fresnels taille standard) : 2x30 + 30 + 2x15 = 120 euros
. 2 filtres polarisants A4 : 20 euros
. Kit éclairage HQI 400 W (ballast+amorceur+condensateur+douilles+ampoule) : 100 euros
. Ecran de projection métallisé spécial 3D 1.40 x 1.00m : 100 euros
Total : 540 euros, arrondis à 600 euros pour les frais divers (port, matériaux pour la box,....)

Annexe 2 : où se procurer le matériel ?
- composants pour la fabrication d'un videoprojecteur DIY : http://www.izzotek.com/.
- fresnels de grande taille et filtres polarisants (prendre le modèle POA4, pour lunettes 3D, polarisation linéaire, aux caractéristiques suivantes : Transmittance: single(38%) ; parallel(30%) ; crossed(0.005%) - Polarizing efficiency: 99.98%) : http://www.3dlens.com/.
- magasin qui vend des toiles métallisées (référence : « silver 3D ») :
FL décors (fldecors@free.fr)
Tel: 01.48.70.91.01
Fax : 01.48.70.24.71
1-15 rue de Valmy
93100 Montreuil sous bois