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D E L A V I S I O N B I N O C U L A I R E

version élargie
de l'article publié dans la revue astronomique italienne IL CIELO en octobre 1997

L'idée de cet article est née du constat, presque par hasard, du fait qu'en évaluant des images bidimensionnelles (photos, dessins, timbres, etc.) il est possible d'observer un contenu d'information d'autant plus important (des nuances, des détails, de la plasticité) que l'on veille à les observer d'une manière spéciale.

Il est inutile de souligner l'importance que ce fait a pour l'amateur de l'astronomie, car cela lui permettra de mieux profiter non seulement de sa propre vue, mais aussi des possibilités de ses instruments.

Cela me donne l'occasion de faire un discours général sur la vision humaine, et d'offrir aux amateurs des aspects non pas inédits, certes, mais peu connus.

LA VISION HUMAINE est binoculaire par nature. L'origine de cette caractéristique se trouve peut-être dans la tendance générale de l'univers de produire des formes symétriques (n'oublions pas que la symétrie est une des lois primaires de l'univers). Or, on ne pourrait pas mettre à l'écart une certaine "intelligence" de la nature, qui aurait trouvé ainsi la manière, dans un monde tridimensionnel, de rendre perceptible la troisième dimension.

Il serait cependant erroné de penser que la vision conjointe des deux yeux ne soit nécessaire que lorsqu'il s'agit de percevoir la troisième dimension; cela n'est pas en fait toujours possible, soit à cause de la distance trop grande de certains objets (nous verrons plus loin comment cet inconvénient peut être en partie surmonté), soit parce que la troisième dimension simplement n'existe pas (des représentations bidimensionnelles de la réalité).

C'est sur cette base que nous allons analyser maintenant en détail les diverses manières d'observer la réalité, notamment trois:

vision monoculaire;

vision binoculaire stéréoscopique;

vision binoculaire non stéréoscopique;

VISION MONOCULAIRE

C'est la manière la moins apte et la moins convenable d'observer. On l'adopte en général au besoin. Elle ne peut que rarement remplacer avantageusement la vision binoculaire (par exemple: visée d'un fusil).

Un problème technologique en principe non résolu (longue vue monoculaire, longue-vue de Galilée), et d'autres de type économique ou logistique, sont à l'origine de la vision monoculaire, totalement artificielle et susceptible de provoquer des problèmes à l'observateur, ainsi que de faire obstacle à sa capacité visuelle. La perception des détails et des nuances diminue et l'image manque de plasticité.

Dans le cas des amateurs, cette capacité réduite limite en fait la mise à profit de la pleine puissance des instruments et l'usage donc d'outils de plus en plus grands qui ne portent souvent pas remède aux problèmes et qui par contre en créent d'autres.

L'amateur est victime de cette limitation et soit pour des questions économiques, logistiques, voire par paresse, il accepte la situation comme quelque chose de "naturel"!!

Il serait convenable de lutter contre cette tendance et de sensibiliser les concernés sur les énormes avantages de la vision binoculaire.

VISION BINOCULAIRE EN GÉNÉRAL

La vision binoculaire au sens large (c'est-à-dire pas toujours et pas nécessairement stéréoscopique) est la seule à permettre de percevoir intégralement le contenu d'information d'une image. L'effet stéréo est toujours utile et souvent indispensable, si bien que même certains animaux s'en rendent compte et essayent de l'obtenir ou l'augmenter par un mouvement de tête d'un côté à l'autre.

VISION STÉRÉOSCOPIQUE

On l'obtient naturellement en regardant avec les deux yeux. La vision, vis-à-vis de celle avec un seul oeil, est donc meilleure, et non pas seulement par l'effet stéréo, tel que nous verrons plus loin.

Cette vision peut cependant être meilleure à l'aide de techniques spéciales. L'exemple le plus habituel est le binoculaire prismatique classique qui, les objectifs disposés entre eux à une distance supérieure à celle interpupillaire, augmente l'effet stéréo. Dans d'autres instruments, la base peut être augmentée dans certaines limites; en photographie, le résultat peut être atteint:

a) à l'aide de caméras stéréo, avec des objectifs placés à une distance plus petite l'un de l'autre, égale ou plus grande que la distance interpupillaire;

b) à l'aide de deux caméras, séparées l'un de l'autre à une distance raisonnable;

c) à l'aide d'une seule caméra, en faisant deux prises en des temps successifs, de différentes perspectives et avec une distance égale ou supérieure à la distance interpupillaire, selon la distance de l'objet photographié et pouvu que les objets n'aient pas un mouvement perceptible (si l'on veut photographier un objet très lointain, la distance peut être de plusieurs mètres).

Dans le domaine astronomique on peut obtenir des résultats intéressants:

POUR LA LUNE

En profitant de son mouvement de libration (des prises à la même phase, mais à différentes lunaisons).

POUR JUPITER

En profitant de son mouvement de rotation. Etant donné la vitesse angulaire de Jupiter, un intervalle de 15 minutes entre deux prises suffit pour la voir de perspectives assez différentes et obtenir des photos stéréo, capables de mettre en évidence la différence de hauteur des nuages supérieures vis-à-vis des plages les plus basses. Ceci est possible car une rotation de Jupiter sur son propre axe d'un angle alpha équivaut à un déplacement hypothétique de la Terre autour de Jupiter au même angle, circonstance permettant de disposer d'une base importante autant que l'on veut.

Des remarques analogues pourraient être faites pour la planète Mars.

POUR SATURNE

En profitant de la phase de ses anneaux; dans ce cas il faudra cependant, si l'on veut percevoir l'effet stéréo, observer les deux prises de la planète avec l'axe polaire en position horizontale ou incliné de queque 45 degrés.

Il y a beaucoup de photos faites par le télescope spatial sur l'Internet, où l'on peut voir des prises de Saturne susceptibles d'être utilisées pour obtenir cet effet, ce qui est vraiment impressionnat (même si l'intention de ceux qui les ont publiées n'était pas telle!).

POUR LES COMETES

En profitant de leur mouvement. Ceci ne mettra en évidence aucun relief, mais permettra de voir la comète dans un premier plan, avec un fond d'étoiles beaucoup plus lointain.

Des remarques analogues pourraient être faites pour les astéroïdes.

VISION BINOCULAIRE NON STÉRÉOSCOPIQUE

La situation dans un monde à deux dimensions est différente. Nous parlons notamment des reproductions photographiques, pas nécessairement stéréoscopiques.

Bien que les photos soient souvent des représentations monoculaires d'une réalité bidimensionnelle ou tridimensionnelle, il ne suffit pas de les observer avec un seul oeil. Les regarder des deux yeux est la manière la plus naturelle.

L'observation aux deux yeux donne des résultats remarquablement supérieurs, par rapport à tout ce que l'on peut voir d'un seul oeil. Or, bien que cela semble bizarre, la vision est encore limitée!

IL EXISTE CEPENDANT une manière spéciale d'observer les images, quoique que celles-ci ne soient pas stéréo, qui permet un gain énorme et insoupçonnable, capable d'offrir une vision vraiment intégrale non seulement des détails (de l'ordre du centième de millimètre), mais aussi des nuances les plus subtiles qui sont souvent inaperçues.
Il n'est pas facile de comprendre et d'expliquer comment et pourquoi cela arrive. On est conduit à penser que chaque oeil voit à sa manière, d’une façon partielle et incomplète et que seul la vision conjointe des deux yeux, à travers l’intégration produite par le cerveau, est capable d’offrir une image pleine et complète, où rien ne peut échaper. La photo acquiert ainsi une plasticité extraordinaire, et d’éventuelles petites différences entre les deux images (en l’occurrence, nova, supernova, variable, astéroïde, etc) attirent l’attention et remplacent certainement le "blink comparator".

Si vous n’avez rien à la portée de la main, vous pouvez essayer avec les petits et très connus dessins de "trouvez les différences".

LES PRINCIPALES TECHNIQUES pour observer ces paires d'images, stéréo ou pas, sont trois:

l'utilisation d'un viseur stéréo ad hoc (du type view-master ou similaire);
l’anaglyphe
le recours de la "vision croisée" (dans ce cas la photo gauche devra être située à droite, et vice-versa).

LE VISEUR
Le viseur est un simple appareil pourvu de deux lentilles. C’est au marché aux puces que l’on peut en trouver de très beaux, datant du début du dernier siècle (1900).

Il y en a pour diapositives et pour photos en papier.

Si on n’en trouve pas, on peut le construire aisément. Il ne faut pas beacoup d’habileté manuelle, mais par contre il faut obtenir deux lentilles d’une même puissance, de quelque 20-25 cm de distancea focale (4-5 dioptries).

Ceci fait, il faut respecter et varier éventuellement la distance interpupillaire, ce qui met d’ailleurs des limites aux dimensions horizontales des photos.

L'ANAGLYPHE

        Quand il s’agit d’images publiées dans des livres ou des revues, on peut souvent les reproduire en deux couleurs complémentaires, celles-ci devant être observées dans ce cas à l’aide de lunettes spéciales en couleurs, également complémentaires.
          Ceci permet de percevoir le relief, mais entraîne souvent une perte de couleur.
         Il existe cependant une technique spéciale pour éviter la perte de couleur, en utilisant trois couleurs au lieu de deux.

LA VISION CROISÉE

La méthode de la vision croisée est préférable, à mon avis, aux antérieures, car il ne faut aucun outil pour s’en servir.

Compte tenu que le croisement des axes optiques de nos yeux est quelque chose de naturel, et non seulement naturel mais étroitement lié au mécanisme de courbure du cristallin, les photos se regardent comme suit:

elles sont placées à une distance convenable des yeux, par rapport à leurs dimensions;
les yeux se croisent de façon que l’oeil droit voit l’image gauche, et l’oeil gauche voit l’image droite.

Il va de soi le besoin d’un bon éclairage et l’absence de reflets gênants; face à leur présence, on peut généralement les éliminer. Et il va de soi également qu’il faut une vue normalement bonne, autrement il faudra utiliser des lentilles appropriées, surtout pour la correction d’un éventuel astigmatisme. La superposition des deux images (si nécessaire avec un peu d’entraînement) se produit de façon automatique, de même que la fixation sur la position requise, lorsque celle-ci est atteinte.

La distance entre les deux photos, ainsi que leurs dimensions (contrairement à ce qui arrive avec le viseur) peut être variée dans des limites très larges. En outre, cette méthode présente l’avantage de ne pas exiger la distance interpupillaire (par exemple, on peut placer deux photos d’un mètre carré chacune à une distance de plusieurs mètres).

Lorsque les images se superposent, nos yeux en voient trois: deux latérales, qui ne sont pas prises en compte, et une centrale, qui est l’addition des deux autres. Si les deux images ont été prises de deux points de vue différents (caméra stéréo ou une autre technique) on percevra aussi la troisième dimension.

D'AUTRES MÉTHODES

S’agissant de diapositives, on utilise souvent des projecteurs spéciaux à deux objectifs et aux filtres polarisateurs pour percevoir les couleurs; les images sont observées également dans ce cas à l’aide de lunettes spéciales polarisées.

Finalement, pour des images en mouvement, qu’elles soient en blanc et noir ou en couleur, la troisième dimension peut être mise en évidence en profitant à la fois le mouvement et la persistance des images dans la rétine.

Dans ce cas aussi, les images devront être observées avec des lunettes spéciales. A la télé, par exemple, n’importe quelle image en mouvement peut être vue en trois dimensions. Il n’est pas nécessaire que ce soient des transmissions spéciales stéréoscopiques: le mouvement même permet de voir la troisième dimension.

Cette technique est cependant limitée à certaines contraintes: par exemple, si les lunettes sont faites pour voir en stéréo des images qui bougent de gauche à droite, elles ne fonctionnent pas si le mouvement est inverse!

Ceci dit, il ne me reste qu’à vous souhaiter un bon divertissement!

Avant de conclure je voudrais cependant attirer l’attention de mes 25 lecteurs sur l’utilité de ces techniques non seulement à des fins astronomiques mais aussi à d’autres fins, telles l’observation de timbres et de pièces de monnaie (où la présence des plus petites différences est évidente) et, surtout des reproductions d’oeuvres d’art.

Vous pouvez très bien essayer avec vos photos astronomiques, des cartes postales, des billets de banque, etc.

Et si vous n’avez à votre portée qu’un paquet de cigarettes, vous pourrez y voir des images mono (les dessins et les textes) et stéréo (les boîtes).

·         le cas a équivaut à voir une scène comme nous la voyons à simple vue.

·         le cas b équivaut à voir une scène renversée

·         le cas c équivaut à la voir sur un miroir

·         le cas d équivaut à la voir sur un miroir renversée.

Il est évident que l'effet stéréo ne peut pas se perdre!

COMMENT NE PAS REGARDER LES IMAGES

Il faut éviter les images en position incorrecte. Si la photo qui doit être à droite est à gauche, et vice-versa, un certain effet stéréo pourra être observé, mais avec des résultats paradoxaux!

S'il s'agit par exemple de deux sphères égales sur des plans différents, la sphère la plus lointaine apparaîtra plus près et plus petite, et celle plus proche apparaîtra plus loin et plus grande, et l'observateur verrait une scène apparemment "realiste", mais va l'interpréter de manière erronée (comme si la sphère la plus lointaine était beaucoup plus grande).

Dans le cas d'un tigre que se rapprocherait de l'observateur en le menaçant, la queue de l'animal apparaîtra plus près que ses défenses.

APPENDICE

NOTES

Si deux objets A et B sont placés à distances différentes et alignés avec l'observateur, l'oeil droit voit l'objet le plus lointain à droite et l'oeil gauche voit l'objet le plus lointain à gauche.
Si l'on prend deux photos de ces objets, chacune du point de vue de chaque oeil, on peut reconstruire l'effet stéréo.

Ces photos peuvent être obtenues à l'aide de plusieurs techniques:

a) avec une caméra spéciale stéréo, dont les objectifs peuvent avoir entre eux des distances inférieures, égales ou supérieures à celle interpupillaire, ce qui change le résultat.

b) avec une seule caméra, en faisant des prises successives de points de vue différents, sur une base élargie autant que l'on veut, en fonction de la distance;

c) avec deux caméras séparées (sous les mêmes conditions qu'au point antérieur).

Pour voir ces photos il existe des viseurs spéciaux ad hoc, permettant d'observer les photos de près en maintenant parallèles les axes optiques des yeux.

Faute d'un viseur, on fait appel à une vision croisée, comme dit précédemment. La vision croisée offre des avantages vis-à-vis du viseur, car elle permet d'observer des photos à grandes dimensions, placées à une distance convenable.

Si les photos ont été prises avec une caméra stéréo qui les reproduit sur une même planche les deux inversées (en l'occurrence, une planche en verre de 1900, obtenue avec cette caméra stéréo) elles pourront être observées avec le viseur préalablement séparé, afin de les redresser une à une (les objectifs, comme on le sait, forment des images inversées). Cette opération devra se faire évidemment avant la reproduction au contact des photos sur le papier, non seulement afin d'obtenir une image positive, mais aussi pour ne pas casser le verre. Si on ne veut pas les séparer et sont redressées en renversant la planche entière, leur examen ne sera possible qu'avec la vision croisée, car la photo droite terminera à gauche et vice-versa.

Sur l'image qui suit nous pouvons voir un positif, auquel on a ajoute quelque peu de couleur et qui devra être observé avec la vision croisée.

Dans les photos faites avec des appareils du type polaroid, qui ont 4 objectifs qui renversent les images une à une lors de la prise et non pas les quatre ensemble, et qui redressent l’ensemble sans séparer les photos, les deux photos obtenues avec les objectifs droits seront vues à gauche, et vice-versa, et seront vues en stéréo seulement avec la vision croisée. Pour les observer avec un viseur, il faudra les séparer et renverser la position. A l’observation des photos obtenues avec des appareils polaroid, on s’attendrait à voir les images spéculaires, car on les verrait du côté de l’objectif, et non pas de derrière comme il arrive par exemple dans le cas du verre poli à l'émeri des vieilles caméras.

Comment peut-on expliquer cela?

L’explication est que, en réalité, les photos de développement instantané ne sont pas observées du côté de l’objectif mais de l’autre côté, comme si le papier était transparent. Au cours du processus de développement, la partie de l’émulsion où l’image se forme devient opaque, tandis que la partie derrière, ou l’inversion de négatif à positif se produit, devient transparente!

Et qu’est-ce qu’il arrive dans ces caméras spéciales, par exemple l'appareil Exacta Varex, qui ont un viseur stéréo qui, une fois séparé de la caméra, sert aussi à observer les images? ( ne pas confondre les deux fonctions!)

Il faut tenir compte que, en phase d’observation avec ce viseur stéréo (qui ne renverse pas les images), les deux photos de 18x24 mm doivent être unies dans un cadre pour diapositives à 2 puces pour photos de 36x24, mais chacune à sa place, et dans la position correcte (c'est-à-dire: non pas renversées verticalement, non pas renversées horizontalement, et avec la position réciproque non renversée). L'inversion nécessaire droite-gauche est obtenue directement avec l'objectif qui est un objectif stéréo spécial, et qui est en réalité un ensemble de deux objectifs, dont celui droit forme une image renversée verticalement dans la partie gauche du photogramme, et celui gauche, une image renversée dans la partie droite. En redressant le photogramme complet, chaque élément reprend sa place.

Lors de l'observation de photos ainsi obtenues, la réalité est reproduite fidèlement; par contre, au judas stéréo de la caméra (celle de la photo), les images sont vues spéculaires, à cause du numéro impair des réflexions.

PHÉNOMENES APAREMMENT BIZARRES

Supposons que nous observions une diapositive en verre, contenant deux images de 70x70 mm chacune. En faisant un positif par contact de ces images sur papier, les photos pourront se séparer et disposer correctement pour leur observation avec un viseur. Par contre l'original ne pourra s'observer qu'avec la vision croisée (sauf si l'on choisit de diviser le verre en deux parties). Et qu'est-ce que nous pouvons attendre en renversant la planche de verre (généralement un négatif) et en la regardant du côté de l'émulsion? Il y a évidemment 4 manières de les observer:

a) droite, du côté du verre

b) renversée, du côté du verre

c) droite, du côté de l'émulsion

d) renversée, du côté de l'émulsion.

En tout cas l'effet stéréo demeurera de la manière correcte, car la position réciproque des divers points-image ne change pas. En d'autres termes:

· le cas a équivaut à voir une scène comme nous la voyons à simple vue.

· le cas b équivaut à voir une scène renversée

· le cas c équivaut à la voir sur un miroir

· le cas d équivaut à la voir sur un miroir renversée.

Il est évident que l'effet stéréo ne peut pas se perdre!

COMMENT NE PAS REGARDER LES IMAGES

Dans le cas d'un tigre que se rapprocherait de l'observateur en le menaçant, la queue de l'animal apparaîtra plus près que ses défenses.

COROLLAIRE

Lorsqu'une revue publie des photos stéréo, notamment en couleurs, il serait convenable de les imprimer de sorte qu'elles puissent être observées avec la vision croisée. Tous ne disposent pas d'un viseur et l'impression en deux couleurs, pour l'observation à l'aide des lunettes aux couleurs complémentaires, bien connues, entraîne souvent la perte de la couleur.

En outre, comme dit précédemment, le viseur met des limites à la taille des images: la vue, en fait, peut être convergente ou parallèle, mais jamais divergente.

Il y a évidemment une manière de rémédier à ce problème moyennant la construcion d'un stéréoscope spécial de grande taille, pour observer des photos dépassant les limites ci-dessus mentionnées, tel que vu sur la photo, équipé avec lumière propre et construit par Luis Retegui, photographe professionnel de La Plata. Cependant celui-ci présente aussi des limites quant aux dimensions des photos et c'est quelque chose de spécial, tous ne pouvant pas en disposer, sauf si on ose en construire un...

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