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L’écran de la Nintendo 3DS permet un affichage en 3D sans équipement particulier telles que des lunettes. La console dispose aussi d’un bouton qui permet d’activer ou de désactiver cette fonctionnalité. Comment cela fonctionne-t-il ?

Comme pour toutes les technologies d’affichage à effet 3D, que ce soit avec des lunettes passives ou actives, ou bien avec des autostéréogrammes, l’affichage avec un effet de profondeur de la Nintendo 3DS est obtenu en envoyant une image différente à chaque œil. Les yeux étant espacés, chaque œil voit le monde sous un angle légèrement différent de l’autre œil :

schéma des deux yeux voyant chacun un point de l’image sous un angle différent


Le cerveau reconstitue ensuite une scène tridimensionnelle à partir des deux images : avec deux yeux et un cerveau nous pouvons voir le monde en 3D.

Avec les lunettes 3D au cinéma, le projecteur projette deux images simultanément, ce sont ensuite les verres qui filtrent chacun une image et chaque œil reçoit celle qui lui est destinée. L’écran de la Nintendo 3DS n’emploie cependant pas de lunettes. À la place, elle utilise un principe déjà utilisé dans les vieilles cartes holographiques (à surface rugueuse) qu’on trouvait dans les paquet de céréales ou de lessive il y a encore 10~15 ans :



Ces cartes holographies permettaient de faire une image animée : en fonction de l’inclinaison, une image parmi d’autres est visible et bouger la carte donnait l’illusion de l’animation.
La 3DS utilise ce principe non plus pour animer l’image, mais pour envoyer des images différentes aux deux yeux : l’angle entre les deux yeux étant ici suffisant pour que chaque œil voit quelque chose de différent.

Le principe est simple : grâce à l’écartement des deux yeux (le parallaxe), on place un cache là où il ne masquera le pixel que pour un seul œil :

schématisation du principe de barrière de parallaxe


Ici, les deux yeux voient bien deux choses différentes !

Ces écrans ont un triple niveau de pixels : les classiques sous-pixels rouge-vert-bleu, la paire de pixels droit et gauche (formées de chacun 3 sous-pixels RVB), et un pixel « normal », formé de deux pixels gauche et droit et qui correspond à un point de l’image.

Lorsque l’on désactive la fonction 3D de la console, il suffit que les deux pixels (celui pour l’œil gauche et celui pour l’œil droit) affichent la même chose : ainsi, les deux yeux reçoivent la même image et l’effet de profondeur disparait.

Les principaux inconvénients de ces écrans c’est qu’il faut être situé à bonne distance de l’écran : si on est trop proche ou trop loin, alors chaque œil risque de percevoir une partie du mauvais pixel et l’effet 3D en est complètement annulée. Il faut de plus être bien en face de l’écran, et ce dernier doit être horizontal (ou sur la même ligne que les deux yeux).

Sur de très grands écrans, lors de la conception, il faut également tenir compte de la variation de l’angle entre les extrémités de l’écran, même pour un seul œil. Tout ceci rend la fabrication de ces écrans difficile et chère et même si on n’a pas à porter de lunettes, les règles de positionnement des spectateurs devant l’écran sont quand même assez contraignantes.

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TD a dit :

Du coup, les pixels droits et gauches sont rectangulaires, non ? Quand je désactive la 3D de ma 3DS, je vois bien des pixels carrés : ça implique donc que les sous-pixels sont deux fois plus hauts que larges ; par ailleurs un pixel normal ne peut pas être composé de quatre sous-pixels (deux « gauches » et deux « droits ») car un pixel visible a toujours la même hauteur quel que soit le mode.

J'aimerais aussi comprendre comment est gérée la « profondeur » de l'écran. La glissière permet en effet passer d'une profondeur perçue de quelques millimètres (d'après mon estimation) à une dizaine de centimètres (je l'ai lu sur un article). Est-ce que les deux images changent, ou alors est-ce la hauteur de la grille générant l'effet 3D ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@TD : mh…
vu que les barrières masquantes sont toujours là (3D ou pas 3D), les pixels gauche/droite sont bien carrés.

Sans la 3D, deux pixels sont bien identiques, mais vu que chaque œil n’en voit qu’un seul, il n’y a pas de problème de pixels de largeur double.

Pour la profondeur, j’imagine (je n’ai pas vérifié, ni cherché) que quand c’est à mi-chemin, il y a une superposition des deux images, avec l’image "non-3D" sur laquelle on place l’image 3D de façon semis-transparente (comme des calques dans The GIMP ou Photoshop). La glissière permet de jouer sur le taux de transparence. C’est après le cerveau qui crée l’illusion d’une profondeur plus ou moins importante.
Il est également possible que les images soient plus ou moins étirés (zoomés) en fonction de la position de la glissière.

En tout cas, je doute fort que la grille change de hauteur : ça voudrait dire une partie mécanique très fragile, et il faudrait dans ce cas aussi des pixels de taille variable : c’est impensable.
Sans compter qu’il existe d’autres techniques de vision 3D, comme l’emploi d’un jeu de lentilles optiques plutôt que des caches (voir ce schéma), qui ne peuvent pas bouger. Pourtant, il sera toujours possible d’afficher deux images semis-transparentes (comme les calques) sur l’écran.

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Whiteshoulders a dit :

@Le Hollandais Volant :

Pour la profondeur, il est plus probable qu'ils jouent sur le "décalage" entre les images. Chaque œil perçoit une image différente. Si sur les deux images un détail est à la même position, le cerveau interprète qu'il se trouve à la distance de mise au point des yeux. Plus ils sont décalés plus ils sont loin (ou près, selon le sens du décalage).

Je suppose que la glissière va juste modifier un paramètre utilisé dans le rendu de la scène en 3D. Quand la glissière est au plus bas, les deux images pour les deux yeux sont identique, quand la glissière est à mis chemin, le décalage est moyen, quand elle est au plus haut, le décalage est maximal.

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Al a dit :

Quand on désactive la 3D, les deux pixels gauche et droite n'affichent pas la même couleur, c'est beaucoup plus intelligent que ça, le moteur de rendu considère qu'il y a deux pixel et que l'écran est en mode 2D, aussi il fait comme si la résolution horizontale avait doublée.
Je vous incite à essayer avec la votre si vous avez, vous verrez que la qualité devient meilleure en 2D.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Al : mh… mais comment ça se passe alors : un pixel gauche ne pourra jamais être vu de l’œil droit et vice-versa.

(je n’ai pas de 3DS là)

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TD a dit :

@Al : Je ne trouve pas que la qualité est meilleure en 2D par rapport à la 3D. J'irai même jusqu'à dire que c'est l'inverse car la 3D fait office d'anticrénelage, par ailleurs très fin.

Une chose que je remarque par contre, c'est qu'on voit la grille des pixels en mode 3D alors qu'en 2D il n'y a pas les lignes verticales.



@Le Hollandais Volant : bah, tu résistera pas longtemps à l'appel de Pokémon X ou Y. En plus, tu as manqué le poussifeu et sa braségalite.

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Al a dit :

@TD : Pourtant j'aurais juré le contraire, justement, il m'arrive de débrancher la 3D pour avoir moins de crénelage.



@Le Hollandais Volant : Je ne sais pas, justement, je me base sur ce que j'ai pu constater empiriquement.

Je revérifierais en rentrant ce soir.

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Matronix a dit :

@TD : Je confirme AI : l'image 2D est beaucoup plus fine que l'image 3D. C'est normal, en 3D il faut calculer 2 images en temps réel, alors qu'en 2D on n'en calcule qu'une seule. Une seule = la même puissance permet une image 2x meilleure. Moins d'aliasing, plus de fluidité. C'est hyper flagrant sur Monster Hunter (et très visible sur tous les autres jeux).


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