La 3D stéréoscopique sur Mac
Antoine Bercovici nous a encore réalisé un article de très haut vol !
L'approche de la perfection, les lunettes LCD.
L'idée est d'afficher à l'écran les deux images à tour de rôle, et ce avec une fréquence relativement élevée. Un dispositif obturateur bloque la vision de l'un des deux yeux à tour de rôle pour que celui-ci ne puisse voir que l'image qui lui corresponde. La mise en oeuvre la plus simple de ce procédé est d'utiliser des lunettes LCD, dont les verres sont en fait composé d'un écran LCD transparent qui devient opaque quand on lui applique une tension. Il faut ensuite trouver un moyen pour synchroniser l'affichage des images avec l'ordre d'extinction des lunettes.
Cette technique permet un rendu très réaliste sans perte de la couleur, avec un grand confort d'utilisation. Cependant elle nécessite un moniteur CRT (un moniteur LCD émet de la lumière polarisée qui est par conséquent filtrée par les lunettes LCD... l'écran apparaît noir. De plus, le temps de rémanence des écrans LCD ne permet pas un affichage aussi rapide). Aussi, comme une image 3D nécessite deux images classiques, le taux de rafraîchissement du moniteur est divisé par deux. Cela signifie que pour éviter un scintillement trop important et garder un confort d'utilisation suffisant il faut un moniteur capable de supporter un rafraîchissement de 100Hz, 120Hz, voire plus (ce qui donne 50 ou 60Hz en affichage 3D).
Pour le moment le seul programme qui permet d'utiliser les lunettes LCD sur mac est Nanosaur 2. Le résultat est réellement époustouflant et donne (c'est le cas de le dire!) une nouvelle dimension au jeu. Des applications de visualisation moléculaires issues du monde UNIX et tournant sous X11 comme "O" supportent aussi la gestion des lunettes LCD.
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Procédé Blue Line Sync. utilisée par Apple |
Le principal problème vient de la synchronisation des lunettes. Les cartes graphiques haut de gamme et les stations de travail possèdent une prise spéciale pour y brancher ce type de lunettes. Cependant il n'existe aucune carte vidéo pour mac équipée de ce type de connecteur. Pour palier à ce probleme les fabricants de lunettes on mis au point tout une série de procédés différents permettant de synchonistion les lunettes à partir du signal VGA classique. La technique mise au point par Apple est celle du Blue Line Sync. et fait appel à une API OpenGL qui génere la synchro et la stéréoscopie. Les lunettes reconnaissent une image destinée à l'oeil gauche par la présence d'une barre bleue sur 25% de la dernière ligne de l'image et une image destinée à l'oeil droit par une barre bleu sur 75% de la dernière ligne de l'image. Les seules lunettes qui utilisent ce procédé sont les CrystalEyes de chez Stereographics, et coûtent aux alentours de $1000.
Pour éviter d'avoir à acheter ce modèle j'ai concu un dispositif permettant de brancher des lunettes bon marché classique sur le Mac. le procédé Blue Line Sync. de reconnaissance de l'image étant assez compliqué, je me suis rabattu sur quelque chose de plus simple. Au lieu de reconnaître la ligne bleue, mon montage se contente juste de reconnaître le changement d'image (qui correspond au changement d'oeil). Le seul petit inconvénient est qu'il est par conséquent incapable de reconnaitre laquelle est destinée à l'oeil gauche ou à l'oeil droit. Pour cela il a été prévu un bouton qui sert à inverser l'ordre d'extinction des lunettes au cas ou les images seraient inversées (très visible).
Description du montage.
Le montage s'intercale sur le port VGA entre l'ordinateur et le moniteur. Il est alimenté à l'aide d'un petit bloc secteur de 12V et est capable de gérer 2 paires de lunettes. Mon choix s'est porté sur les lunettes Elsa 3D Revelator, très légères et bien construites, que j'ai pu trouver à $10 pièce sur eBay.
- Un peu d'électronique, le fonctionnement du montage:
Oscillogrammes
Le montage doit tout d'abord pouvoir extraire l'information de synchronisation. On retrouve ce signal sur la broche V. Sync. (synchronisation verticale) du port VGA. Ce signal est en fait un "top" qui est envoyé au moniteur à chaque nouvelle image affichée, sa fréquence dépend du taux de rafraîchissement (voir A sur l'oscillogramme). L'amplitude de ces "tops" est de 1V, ce qui est insuffisant pour pouvoir attaquer l'entrée de la bascule 1/2 4013. Pour cela un transistor NPN monté en émetteur commun, réhausse la valeur de ce top à 12V (tout en inversant la forme du signal, les tops deviennent nuls, mais cela n'a pas d'importance. Voir oscillogramme B). La résistance de 2,2kohms sert à protéger la base du transistor et à éviter que le signal de synchro ne soit directement relié à la masse lorsque celui-ci est passant (perte de l'affichage sur le moniteur). Ce signal est envoyé sur l'entrée clk de la bascule, dont la sortie Q va changer d'état à chaque top de synchro (la sortie Q barre prend toujours l'état inverse de la sortie Q). Les sorties Q et Q barre de la bascule pourraient directement piloter les lunettes si on pouvait être sûr que l'ordre de sucession des images est bien le bon, or quand on branche le montage, on a 50% de chances pour que l'ordre soit inversé (l'oeil droit voit l'image gauche et vice verca). Pour cela deux portes non-ou exclusif (ou alors ou exclusif) inversent la valeur de Q et de Q barre pour rétablir l'ordre quand c'est nécessaire. Une pression du bouton "Invert." permet de changer l'état de la deuxième bascule et d'activer l'inversion. Il y a un jeu de deux portes par paire de lunettes.
Accessoirement l'association RC reliée aux broches R (reset) des deux bascules permet de les remettre à zéro à la mise sous tension. L'association RC avec le bouton poussoir permet d'éliminer les rebonds qui peuvent valider plusieurs fois l'entrée clk de la bascule alors qu'un seul appui du bouton a été effectué. La diode 1N4001 sert à protéger le montage en cas d'inversion de la polarité d'alimentation et le condensateur de 220 microfarads sert à éliminer les parasites et à lisser la tension.