Anaglyphe - Union des professeurs de physique et de chimie de

Comment j’ai réussi à photographier le système solaire,
tout seul, et en 3D.
Introduction : l’activité suivante s’adresse aux élèves de 1S. Il s’agit de travailler
les connaissances et compétences autour des synthèses additive et soustractive.
Dans un premier temps, nous amènerons les élèves à comprendre comment un
anaglyphe peut reproduire la sensation de relief. Ensuite, ils pourront eux-mêmes
produire différents types d’images stéréoscopiques. Pour finir, nous leur
demanderons de faire preuve d’ingéniosité afin de concevoir des anaglyphes
astronomiques.
A- Commençons sur Terre.
Vous disposez de trois filtres colorés primaires, (rouge, vert et bleu), trois
filtres secondaires, (jaune, magenta et cyan), et de la photographie du planétaire
(prise de vue rouge pour l’œil gauche et cyan pour l’œil droit).
Questionnement
Comment recréer l’illusion du relief avec des lunettes
3D ?
Hypothèses argumentées
Pour chaque proposition d’hypothèse, indiquez :
Critère de réussite : proposer trois
combinaisons différentes
- la couleur des filtres posés devant chaque œil,
- la lumière colorée issue de l’image perçue par
chaque œil à travers ces filtres.
Consignez les résultats dans le tableau cidessous.
Expérimentation
Validation de l’hypothèse
Critère de réussite : si vous n’avez pas
de résultat probant, consultez les autres
groupes
Argumentation
Critère de réussite : vous indiquerez en
argumentant
- combien de photos sont nécessaires et
comment les réaliser,
- les couleurs des filtres utilisés pour
faire ces photos,
-les couleurs des filtres à placer devant
les yeux pour voir en relief.
a- Testez vos hypothèses, et consignez les
résultats dans la dernière colonne du tableau.
b- Quelle combinaison recrée une bonne illusion du
relief ?
c- Rédigez le protocole permettant de réaliser
une photographie en 3D.
couleur du
filtre utilisé
devant l’œil
gauche
couleur du
filtre utilisé
devant l’œil
droit
lumière
colorée
perçue par
l’œil gauche
lumière
colorée
perçue par
l’œil droit
Vision en
relief ?
oui/ non
B- Exemple de correction et éléments de réponses
acouleur du
filtre
utilisé
devant
l’œil
gauche
bleu
rouge
rouge
couleur
du filtre
utilisé
devant
l’œil
droit
jaune
vert
cyan
lumière colorée
perçue par l’œil
gauche
lumière colorée
perçue par l’œil
droit
Avec ces lunettes la vision
est-elle en relief ?
Le filtre bleu
stoppe la lumière
rouge mais
transmet la
composante bleue
de la lumière cyan.
Le filtre rouge ne
laisse passer que la
lumière rouge, et
absorbe les
lumières verte et
bleue (cyan).
Le filtre jaune
transmet la lumière
rouge mais aussi la
composante verte
de la lumière cyan.
Non. Il y a deux images
visibles. Il en serait de même
avec des filtres magenta et
vert...
Le filtre vert
absorbant les
lumières rouge et
bleue, seule la
composante verte
de l’image cyan est
visible.
Le filtre rouge ne
laisse passer que la
lumière rouge, et
absorbe les
lumières verte et
bleue (cyan).
Le filtre cyan
laisse passer les
lumières verte et
bleue (cyan), et
absorbe la lumière
rouge.
L’œil gauche voit en rouge
l’image rouge qui lui est
destinée, et l’œil droit voit en
vert l’image cyan. Ces deux
images sont décalées ; il y a
perception d’un relief. Mais à
travers ces deux filtres, la
lumière blanche est vue jaune.
L’œil gauche voit en rouge
l’image rouge qui lui est
destinée. De même l’œil droit
voit en cyan l’image cyan qui lui
est destinée. Ces deux images
sont décalées ; il y a
perception d’un relief. La
synthèse additive des lumières
rouge et cyan recrée la
lumière blanche.
b- L’expérimentation nous permet de conclure que seul l’usage des filtres rouge
(œil gauche), et cyan (œil droit) reproduit une image en relief de qualité
satisfaisante ; tout au moins pour la photographie proposée.
cIl en va de la photographie en 3D comme de notre vision. Chaque œil doit
percevoir une image qui lui est destinée. Il faut donc deux images décalées. Une
première prise de vue correspondant à la vision de l’œil gauche, et après avoir
déplacé l’appareil photographique, une seconde prise de vue correspondant à la
vision de l’œil droit. Pour ce faire nous pouvons au choix centrer le sujet principal
sur les deux photographies, ou bien laisser l’axe optique parallèle entre les deux
prises de vue. Dans ce dernier cas, il faudra recentrer les images.
Pour que chaque œil ne perçoive qu’une seule image, il faut utiliser deux filtres
qui soient complémentaire. Par exemple, à travers le filtre rouge, l’œil gauche ne
voit que l’image « gauche » puisse qu’elle est rouge. L’image cyan quant à elle n’est
pas vue car ce filtre rouge absorbe les lumières verte et bleue (cyan). Au
contraire, l’œil droit voit l’image « droite » cyan, et uniquement celle-ci, à
travers le filtre de la même couleur cyan, car ce dernier absorbe le rouge.
Pour conclure, les couleurs des filtres utilisés pour faire ces photos doivent être
complémentaires : rouge pour la prise de vue ‘’œil gauche’’ et cyan pour celle ‘’œil
droit’’ par exemple. Les filtres à placer devant les yeux pour voir en relief sont
les mêmes et dans le même ordre.
C- Comment réaliser un anaglyphe
a- Les prises de vue : quelques règles
La base entre les deux clichés est égale au centième de la distance au centre du
cadrage. Pas de premier plan à une distance inférieure à 5 fois la base.
L’anaglyphe est d’autant plus saisissant que les plans sont reliés entre eux. Pas de
flou, une photo détaillée, pas d’ombre.
b- Le montage
Le tableau suivant est distribué aux élèves. Ils disposent d’un ordinateur avec
photofiltre et des deux photos, œil droit et œil gauche (Od et Og).
Est-il possible de réaliser un anaglyphe qui ne soit pas créé à partir du couple de
filtres rouge/cyan ?
Ecrivez ici votre hypothèse :
A partir de l’exemple suivant, mettez en œuvre votre hypothèse
Fichier ; ouvrir
Charger les deux photos Od et Og
Réglage
Balance des couleurs
Pour avoir l’image rouge, supprimer les
Cyan/Rouge : 0%
composantes verte et bleue de Og
Magenta/Vert : -100%
Jaune/Bleu : -100%
Pour avoir l’image cyan, supprimer la
Cyan/Rouge : -100%
composante rouge de Od
Magenta/Vert : 0%
Jaune/Bleu : 0%
Clic droit sur une photo
Copier
Clic droit sur l’autre photo
Coller
Clic droit sur la photo en surbrillance ;
Opacité 50%
option collage
A la souris déplacer la photo du dessus
Les détails doivent être sur une même
ligne horizontale. Recherchez l’écart
qui offre la meilleure impression
visuelle.
Observer à travers les filtres rouge
Quand l’impression est satisfaisante,
(Og) et cyan (Od)
clic droit, valider le collage
Recadrer
Enregistrer sous
Valider ou invalider votre hypothèse
Appelez votre professeur
Anaglyphe construit avec la méthode précédente.
Prise de vue œil gauche rouge, œil droit cyan.
Anaglyphe construit avec la méthode précédente.
Prise de vue œil gauche vert, œil droit magenta.
c- Autres solutions
L’utilisation d’un logiciel de traitement d’image comme photofiltre est
intéressante dans le sens ou l’élève peut vérifier ses hypothèses.
Ceci-dit, il existe de nombreux logiciels qui automatisent ces opérations. Par
exemple la photographie du planétaire proposée dans la première partie est
réalisée à l’aide de Z-Anaglyph, téléchargeable avec un excellent livret
d’utilisation à l’adresse suivante :
http://rosset.org/graphix/anaglyph/zadown.htm
Dans la pratique, le couple rouge/cyan est celui qui offre les meilleures
perceptions.
D- Poursuivons dans l’espace.
Certes, le titre de départ de ces activités était présomptueux. Cependant, nous
allons maintenant mettre en œuvre nos connaissances et compétences afin de
produire de véritables anaglyphes astronomiques.
On se heurte tout d’abord à deux difficultés majeures.
- Nous savons que pour créer des anaglyphes étonnants, les clichés doivent
présenter de nombreux détails.
La Lune, Jupiter et son cortège de satellites, Mars lors de son opposition, et
dans une moindre mesure les anneaux de Saturne sont des cibles potentielles.
Par contre le diamètre angulaire de Mercure est trop faible pour permettre à
nos télescopes d’amateurs d’imager assez finement sa surface. Vénus ne
présente pas de détail, de même que Neptune et Uranus, de toute façon, de
diamètre trop faible.
- La base entre les deux clichés doit être égale au centième(*) de la distance au
centre du cadrage !!!
(*)
On trouve aussi le 1/30 comme indication suivant les auteurs
Alors quelles solutions ?
- Jupiter : laissez tourner...
Passage de la grande tache rouge sur Jupiter. Dix minutes entre les deux prises
de vue. Tout se passe comme si vous aviez fait simultanément deux clichés en
deux points différents de l’espace. Les bandes nuageuses ne variant pas en si peu
de temps.
Passage de Io devant Jupiter ; l’ombre est effacée sur l’un des clichés, sinon
deux ombres seraient visibles... Les deux photographies ont été recalées sur
Europe à droite. Dix minutes entre les deux prises de vue.
- Saturne : laissez pencher...
Saturne en avril 2011 et juin 2012
On joue ici sur l’ouverture des anneaux. Les images sont redimensionnées. Les
anneaux sont placés à la verticale pour renforcer l’impression de relief.
- La Lune : laissez « librer »...
(Photographie à suivre... la libration doit remettre une même phase de la Lune sous
un angle différent, d’où la possibilité d’anaglyphe. Utiliser l’Atlas virtuel de la Lune
pour trouver la même phase. Faire le choix de deux phases identiques ayant une
libration maximale en longitude, et minimale en latitude. Sinon, l’assiette n’est pas
bonne, et l’anaglyphe raté).
- La Lune bis : ne rien faire, ... mais être deux.
Avec l’aide de Jean-Michel Vienney, ci-dessus.
Et de Roger Meunier, ci-dessous.
Remarque importante sur les clichés précédents. Lionel Ruiz, du planétarium de Marseille a bien voulu
reprendre ces clichés. Or, en rétablissant l’assiette, par une correction en latitude, l’effet d’anaglyphe est
faible, mis à part sur le limbe lunaire. En effet, la base entre les photographes est faible ; une photographie
réalisée au nord et une autre au sud de la France… Il ne faut pas confondre décaler deux plans pour donner
du relief, et faire un anaglyphe. Seul ce dernier utilise le phénomène physique de parallaxe.
Tableau 1: extrait du nouveau programme de 1 S
OBSERVER
Couleurs et images
Comment l’œil fonctionne-t-il ? D’où vient la lumière colorée ? Comment créer de la couleur ?
Notions et contenus
Compétences attendues
Couleur, vision et image
Couleur des objets.
Synthèse additive, synthèse soustractive.
Absorption, diffusion, transmission.
Vision des couleurs et trichromie. Daltonisme.
Principe de la restitution des couleurs par un écran plat
(ordinateur, téléphone portable, etc.).
Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs
complémentaires.
Prévoir le résultat de la superposition de lumières
colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une
lumière incidente.
Pratiquer une démarche expérimentale permettant
d’illustrer et comprendre les notions de couleurs des
objets.
Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.
Recueillir et exploiter
le
Tableau 2 : compétences figurant dans le livret scolaire des élèves de 1S et T S. Les compétences que j’ai
choisi d’évaluer dans la seconde colonne peuvent bien sûr être changées.
Compétences générales :
Restituer et mobiliser les connaissances exigibles.
Rechercher, extraire et exploiter l’information utile.
Raisonner, modéliser, argumenter et faire preuve d’esprit critique.
Communiquer en utilisant des langages et des outils pertinents.
Calculer, appliquer des consignes.
A
Compétences expérimentales :
Concevoir et réaliser un protocole expérimental.
Analyser les phénomènes, protocoles et résultats.
Valider ou invalider une hypothèse, des résultats d’expériences.
Etre autonome, faire preuve d’initiative.
C-b