Illusions de perspectives

Une image peut elle en cacher une
autre ?
Les Illusions d’optiques
Les Autostéréogrammes
Fait part :
Bandelier Thibaut
Renaud Charles
Sauvaire Damien
Année 2004
Stéréogramme /Auto-stéréogramme
Pour étudier les autostéréogrammes, nous allons d’abord comprendre le
fonctionnement des stéréogrammes, ce qui permettra une meilleure
compréhension du fonctionnement et de la fabrication des
autostéréogrammes.
Un exemple de Stéréogramme.
Un exemple d’Autostéréogramme.
L’œil
Description rapide :
Nous allons définir rapidement, car ce n’est pas le sujet de ce TPE, les parties de l’œil et leurs fonctions, certaines
parties de l’œil nous aiderons a explique plus facilement la façon de voir un Autostéréogramme.
Tout d’abord, il y a la cornée, membrane transparente composée de 5 couches, ensuite il y a la pupille, la pupille
est l’orifice central de l’iris, qui se comporte comme un diaphragme d’appareil photo (son diamètre varie en
fonction de la luminosité), le pigment de l’iris détermine la couleur de l’œil. Après, derrière l’iris on trouve le
cristallin, le cristallin fait converger la lumière sur la rétine ce qui permet de faire une mise au point pour obtenir
une image net quelques soit la distance de ce que l’on observe. Enfin nous avons la rétine , au fond de l’œil , sur
laquelle arrive les images : la rétine est compose de plus de 130 millions de cellules nerveuses, qui par le biais du
nerf optique, transmettent les images aux cerveau.
Les rayons lumineux arrivant dans l’oeil
Lorsque l'oeil est normal (sans défaut visuel ou emmétrope), et que l'objet se trouve loin, l'image se formant sur la rétine est perçue avec
netteté.
Si au contraire, l'objet est proche, l'image se forme derrière la rétine. Le cristallin, très souple, jusqu'au environ de 40 ans, va se bomber,
réalisant l'accommodation et ramènera l'image sur la rétine. Le cerveau va donc recevoir une image parfaitement nette.
La rétine
L’œil, comme un appareil photo à un objectif le cristallin qui se contracte pour la mise au point et les capteurs
(comme les appareils photo numériques ou les produits photoréactifs se trouvant sur les pellicules) ces capteurs
peuvent être classé en 2 catégories : les bâtonnets qui ont une très grande sensibilité a la lumière (vision nocturne)
mais ont une très faible précision du détail et aux couleurs, et les cônes qui eux, ont une faibles sensibilité a la
lumière mais ont une très grande précision et une grande sensibilité a la couleur , et surtout chaque cône transmet
son informations a plusieurs nerfs optiques alors que pour els bâtonnets il n’y a qu’un nerf pour une dizaine d’entre
eux.
Mais dans le principe ils sont exactement identiques a un appareils photo ou a une camera, c’est pour cela que l’on
peut utiliser ces moyens techniques pour créer une illusion d’optique (les stéréogrammes).
Les différentes illusions d’optique
En général
Ces illusions ne sont nullement des manifestations d’erreurs d’interprétation du système visuel
humain. C’est plutôt la conception de l’œuvre qui induit notre œil en erreur.
Illusions de perspectives
Les illusions de perspectives sont notamment dues à l’interprétation de la perspective pour
laquelle nous optons devant un dessin. Les figures présentées dans cette section des
représentations bidimensionnelles planes de scènes tridimensionnelles possibles.
Les plateaux des deux tables ont la même taille et la même
forme.
Ambiguïtés de perspective
Les dessins classés dans la catégorie ambiguïtés de perspective sont ambigus quand à
l’interprétation de la scène ou de l’objet tridimensionnel représenté. Chacune des images
construites à partir d’un point d’observation spécial peut donner lieu à plusieurs interprétations
qui engendrent chacune une illusion ou une ambiguïté.
Dans ce dessin la normalité consiste à voir, au premier coup d’œil, un seul visage et non
deux. Ce dessin utilise un alignement improbable qui est celui d’un visage et d’un chandelier
d’une forme particulière placé devant celui ci. Après avoir remarqué la coïncidence entre les
contours du chandelier les parties du visage, ce dernier peut être vu comme deux profils qui
sont vis à vis, même si ces profils doivent alors paraître déformés et avoir les yeux en face.
Ambiguïtés objective
L’ambiguïté objective désigne un type de figure qui peut néanmoins être perçu d’un moment à un
autre, comme représentant des objets bien distincts. Les différentes interprétations possibles sont
liées à la perception d’orientations différentes des images.
Ici, alors que le lapin nous apparaît couché sur le ventre, le canard apparaît couché
sur le dos le bec pointé vers le ciel.
Ambiguïtés figure/fond
Le type de figure ambiguë le plus connu est peut être dans lequel, par un effet d’inversion de la
perception, ce qui était le fond devient la figure tandis que ce qui était la figure se transforme en
fond.
La figure ci contre exploite la modélisation et la symétrie tridimensionnelle pour faire
ressortir le conflit entre les deux interprétations possibles. Ce qui était le fond se
transforme en une suite de figure tout à fait humaine.
Impossibilité de figure-fond
L’objet, à première vue, pourrait sembler plausible dans le monde tridimensionnel. En fait, en y
regardant de plus près, nous nous rendons vite compte que les dessins observés sont des objets
impossibles car nous sommes incapables d’analyser le dessin en termes de figures et de fond
Ce temple grec est complètement impossible. En effet, en regardant
attentivement les colonnes vous vous apercevrez que pour trois
colonnes circulaires dans le haut, il se forme deux colonnes carrées
dans le bas.
Impossibilité de perspectives
Les objets impossibles présentés dans ce groupe ne sont pas impossibles, mais plutôt
improbables. Ils pourraient exister dans l’espace en temps que objet tridimensionnel. Mais pour
qu’il apparaisse tel qu’il est dans le dessin, il faudrait que sa forme soit très différente de celle à
laquelle nous nous attendons.
La structure tridimensionnelle réelle de cette arche pourrait paraître
curieusement tordue, ou simplement basculée, de telle sorte que le pilier
droit soit en suspens.
Autoréférence graphique
Les anomalies de certains dessins se situent plus au niveau conceptuel que visuel. Les régressions
infinies auxquelles l’autoréférence graphique peut donner lieu ont cependant une qualité visuelle
saisissante qui doit révéler quelque chose d’important au sujet du système visuel. Dans la plupart
des dessins de ce groupe, la régression infinie est évidente (tout au moins dans les limites de
résolution permises par le dessin à l’encre, la réduction photographique et la perception visuelle
sans dispositif optique).
Type de régression bien connu qui nous pousse à nous poser cette question:
Mais jusqu’ou cela va t’il ?
Autoréférence symbolique
L’autoréférence d’une représentation visuelle devient symbolique lorsque celle représentation
renvoie à elle même en se nommant ou en se décrivant au moyen de symboles classiques comme
des lettres ou des mots, et non en se répétant point par point par reproduction graphique direct.
Dans ce dessin le nez est dessiné mais il forme aussi les mots nose, à l’horizontal,
et smell, à la verticale.
Les Stéréogrammes
Définition
Ensemble de 2 clichés d’un même sujet destiné à la restitution du relief par stéréoscopie.
Cette image s'obtient à partir d'une séquence d'images planes (sur support photo, cinéma ou
ordinateur) ayant été prises sous de nombreux angles adjacents. Ces multiples vues sont ensuite
enregistrées sous la forme d'une séquence de bandes verticales étroites et contiguës les unes aux
autres. Il existe différents types de stéréogrammes.
Les différents types de vision
A : Dans la vie courante
Comme vous le savez, la perception visuelle se fait en relief. Cette perception est possible car
nous avons deux yeux.
En fait, c'est le cerveau qui fait la grosse partie du boulot.
Les yeux sont espacés de quelques centimètres, de ce fait, ils donnent chacun une image
légèrement différente d'une même scène; le cerveau restitue le relief en les combinant.
Fermez un oeil et vous n'aurez plus la sensation de relief.
Voir le schéma sur la page suivante.
Schéma de la vision et de l’aire visuel de notre cerveau :
B : Pour les photos
Pour ce qui est des photos, dessins ou tout autre moyen visuel en 2 dimensions, le relief n'existe
pas.
Plusieurs méthodes ont été découvertes pour recréer le relief, mais elles ont toujours été basé sur
le principe de la double vision (2sources d’images décalées).Vous connaissez les filtres polarisés
(Les lunettes rouges et vertes). Ces lunettes servent simplement à filtrer les composantes de
l'image pour donner à chaque oeil les informations qu'il doit recevoir (chaque œil reçoit une
image différente).
Avec ces moyens, l'utilisation d'un artifice est obligatoire.
On peut palier l'utilisation de lunettes si on arrive à donner à chaque oeil l'image qu'il doit voir;
c'est ce qui se passe avec les casques de réalité virtuel : il y a un écran pour chaque oeil, qui voit
ainsi l'image qui lui est destiné et lui seul.
Le fonctionnement des stéréogrammes se base sur ce principe : il y a 2 images dans le document,
une pour chaque oeil. C'est la technique utilisée pour voir l’image qui permet de donner à chaque
œil une image différente.
Méthodes de visions
Il existe deux visions : Vision parallèle et vision croisé.
A : Vision parallèle (ou divergence)
C'est la méthode la plus utilisée; en fait ce n'est pas une méthode mais une façon de voir.
Certaines personnes ne pourront voir qu'en vision parallèle.
La vision en parallèle peut se comparer au regard dans le vague ou à une vision à l'infini
(relâchement des yeux), et c'est de cette manière qu'il faut opérer pour combiner les images.
Concrètement, l'oeil observe l'image de droite et l'oeil gauche l'image de gauche.
Il faut tenir le stéréogramme à bout de bras (distance) environ et horizontalement par rapport à la
ligne de vos yeux. Fixer un point imaginaire situé au delà du stéréogramme, puis accommoder les
2 images entres elles jusqu'à la fusion. Le relief peut venir très vite ou après plusieurs heures de
tentatives, tout dépend des personnes et de l’entraînement.
B : Vision croisée (ou convergence)
Cette méthode, qui fait loucher au lieu de relâcher, fatigue les yeux; mais encore une fois, tout
dépend des personnes.
Le principe est plus simple : toujours en tenant le stéréogramme à bout de bras (distance) environ
et horizontalement par rapport à la ligne de vos yeux, aidez vous d'un crayon ou de votre doigt
comme point de fixation, entre vous et l'image, en le déplaçant plus ou moins près jusqu'à la
fusion des images; reste à accommoder...
Il est à noter tout de même que beaucoup de stéréogrammes sont créés pour la première méthode,
vous risquez de voir le relief, mais inversé (un objet qui devrait sortir de l'image sera perçu
comme rentrant dans l'image).
Exercices
Essayez avec l'exemple ci-dessous; vous devriez voir 3 ronds.
Voyons maintenant une application un peu plus graphique...
Supposons un dessin simple : un cube en fil de fer. Aucun moyen de savoir si la vue est de dessus
ou de dessous.
Aucune façon de savoir comment est orientée le cube.
Essayer de voir ceux-là en stéréogramme.
Sur les quatre cubes qui apparaissent, les gens, qui convergent, verront le 2° cube vu de dessus et
le 3° vu de dessous; les gens, qui divergent, verront le contraire.
Autre exemple : on sait que le cube est vu de dessus, autant en voir le relief pour ceux qui
divergent.
Vous pouvez aussi créer des stéréogrammes photographiques, à partir de 2 photos d'une même
scène, légèrement décalées, prises sur un même plan par rapport à l'appareil (histoire de toujours
garder l'horizontalité relative).
Exemple : Réalisation personnel. (Nous avons choisies un écart de 2 mm pour un bon fonctionnement du stéréogramme).
Les autostéréogrammes
Définition
L’autostéréogramme comme le stéréogramme permet de créer une image en 3D (un hologramme)
d’une image, la seule différence est dans le fait que l’image en 3D est cachée par la répétition
d’un motif simple.
Principe
Le principe est identique au stéréogramme, un couple d’images décalées respectivement vues par
l’œil gauche et l’œil droit mais cette fois ci l’image est dissimulé pour donner un effet « magique
».
Construction
Elle est bien sur effectuée par informatique car le principe repose sur un décalage des pixels
(invisible à l’œil nu).
-La première chose à faire est de choisir un motif (fourni) pour dissimuler l’image.
-Ensuite il faut créer une représentation en 3D (informatique) de l’objet choisi et utiliser un
programme qui transformera les altitudes en dégradés de gris (le noir étant le plus loin et le gris le
plus proche).
-L’opération de camouflage consiste a créer des bandes verticales du motif où est intégré une
partie de l’image par décalage des pixels, ces bandes appelées les lés, se regroupent par deux , il
représente la même partie de l’objet , mais l’un pour l’œil droit et l’autre pour l’œil gauche
(principe de stéréographie).Le stéréogramme est donc composé de plusieurs groupes de lés qui
« découpent » l’image en bandes, mais les yeux une fois calés ne perçoivent que les lés qui leurs
sont destinés et le cerveau crée a partir de cela , une image en 3D.
Schéma du principe des lés.
lé1
lé2
lé3
lé4
lé5
lé6
lé 7
Les lés 1, 3, 5 sont vu par l’œil gauche, et les lés 2, 4, 6 sont vu par l’œil droit, le 7 étant inutile car
n’ayant pas de décalage de pixel (le motif a été ici choisi pour que la répétition soit bien visible, ce que
nous essayons de cachés la plus part du temps : les stéréogrammes les plus surprenants sont ceux dans
lesquels un objets imprévues apparaît en volume au milieu d’une image banal).
Bilan / Conclusion
Bien que notre vue soit le sens avec lequel nous percevons notre environnement, il est possible de le tromper. Nous avons donc utiliser
cette particularité pour s’amuser en créant des illusions d’optiques tels que les stéréogrammes et les autostéréogrammes.
On a donc démontré qu’il était possible de cacher une image en 3D derrière un motif simple.
En cas de problèmes le TPE reste disponible a l’adresse internet suivante :
http://borgoysie.free.fr/TPE/TPE-1ers4.doc
La suite de ce TPE est constituée d’illusion d’optique ainsi que des stéréogrammes.
Annexe
Quelques illusions d'
Quelques Autostéréogrammes.
Sur cet autostéréogramme, plutôt simple, vous devriez voir les fleurs jaune se décollées de l’arrière plan (petites fleurs).
Sur celui-ci, les têtes de l’enfant ressortent en 3D, sa création réside dans l’utilisation simultanée de plusieurs appareils photo.
Pour les autostéréogrammes qui suivent, il faut prendre la feuille horizontalement (le bas de l’image se trouvant a droite et le haut a
gauche), nous avons volontairement tournés les images pour qu’elles puissent tenir sur ce format de feuille car si nous les avions réduites,
les autostéréogrammes auraient pu être déformés.
Description image 1 :
La première image se décompose en plusieurs plans, ainsi que des palmiers en 3D cachés au niveau des palmiers. On peut
dénombrer jusqu'à 13 plans différents.
Description image 2 :
La seconde image, représente une carrière de pierre, incluant un menhir au milieu de la scène entoure par des blocs de pierre.
Description image 3 :
La troisième image, représente le cheval ailé pégase, on peut aussi remarquer que le fond n’est pas un plan plat, mais qu’il est
déformé.