Mesures en 3D stéréoscopique
                           16 novembre 2011

                      Marc Léger - mleger@ina.fr




                       01
Fondamentaux de la 3D stéréoscopique
Fondamentaux de la 3D



   Stéréoscopie

   • 2 caméras
   • 2 images
   • 1 image destinée à chaque oeil




                                                                 |
                                      Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   3




 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ?

Restitution des points homologues

• Points homologues confondus
• Parallaxe nulle
L’objet parait sur l’écran




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                                      Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   4
COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ?

Restitution des points homologues
• Points homologues croisés:
• Parallaxe négative
L’objet parait devant l’écran,
C’est l’effet de JAILLISSEMENT




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                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   5




 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ?

Restitution des points homologues
• Points homologues homonymes:
• Parallaxe positive
L’objet parait derrière l’écran.
C’est l’effet FENETRE




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                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   6
COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ?

Restitution des points homologues

• Points homologues et séparés de plus de 65mm :
Diplopie




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                                                   Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   7




 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ?

Zone de confort

• Jamais de divergence!!!
• Pas trop de parallaxe négative
• Rivalité convergence/accommodation
• Zones de rivalités rétiniennes

• Épaisseur de la boîte scénique variable :
  > Taille de l’écran
  > Distance du spectateur à l’écran




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                                                   Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   8
Exemple de spécifications techniques :


 Stéréoscopie
 • Réglages pour écrans entre 46’’ et 70’’
 •   Sujet principal dans la fenêtre stéréoscopique
 •   Parallaxe pour la majorité des plans : entre -1% et +2%
 •   Pas de violation de fenêtre stéréoscopique


 Programmes 3D
 • Pas plus de 25% de programmes convertis

 Enregistrement
 Débit minimum : 100 Mbit/s par œil
 • HDCAM SR en dual link
 •   Une bande par œil avec TC synchrone
      HDCAM SR, HDCAM, DVCPROHD, D5HD, MPEG-2 Intra à 100Mb/s


                                                                                   |
                                                        Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   9




                                   Transport d’un signal 3D stéréoscopique
                                                                            02
TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF

Formats « Frame compatibles »

                                              960                                   960




o Side by side
> Mise en œuvre simple
> Compatibilité avec les matériels de
  production et post-production.
> Compatibilité avec les set-top box 1080
> Système le plus utilisé

> Réduction de la définition horizontale




                                                                               |
                                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   11




   TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF

Formats « Frame compatibles »

                                                              1920




•Top and Bottom                        540
> Mise en œuvre simple
> Utilisé en film 35 mm

> Définition verticale divisée par 2

                                       540




             Transport d’un seul flux sur un seul câble

                                                                               |
                                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   12
TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF
Transport de « 2 images séparées »
                                                G
• Liaison HDMI 1.4                                      D
> Pas de perte de définition
> Transmission séquentielle des images G et D       G
> Utilisation en grand public seulement
                                                                D




• Double liaison HD-SDI (Dual Link)
> Pas de perte de définition
> Genlock entre les sources
> Utilisation d’infrastructures existantes

• Liaison 3 Gbits/s
> Pas de perte de définition
> Genlock entre les sources
> Câblage simplifié
                                                        Flux image gauche                        Flux image droite

                                                                                       |
                                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   13




 TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF

  Interface 3 Gbits Level-B (SMPTE 424 et 425M)
  •    Liaison sur un seul câble BNC
  • Fréquence d’horloge double du HDSDI (2.97Gbits/s)
  • Multiplexage mot à mot des flux des images gauche et droite




                                                                                       |
                                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   14
TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF

Interface 3 Gbits Level-B (SMPTE 424 et 425M)
•   Liaison sur un seul câble BNC
• Fréquence d’horloge double du HDSDI (2.97Gbits/s)
• Multiplexage mot à mot des flux des images gauche et droite




                                                                          |
                                               Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011     15


                                                                              Tektronix WFM7100




                                                                   03
                              Mesures sur un signal 3D stéréoscopique
Mesures sur un signal 3Ds en dual link

Vérification des deux liens HDSDI
Utilisation d’un oscilloscope à 2 voies




                                                              Tektronix WFM8300


                                                                            |
                                                Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   17




Mesures sur un signal 3Ds en dual link

Vérification de la phase des deux liens HDSDI
Les signaux doivent être en phase H et V




                                                              Tektronix WFM8300


                                                                            |
                                                Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   18
Mesures sur un signal 3Ds en dual link

Vérification de la phase des deux liens HDSDI
Les signaux doivent être en phase H et V




                                                              Tektronix WFM8300


                                                                            |
                                                Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   19




Modes de visualisation


               • Mix

               • Anaglyphe

               • Différence

               • Quad Diamond

               • Checkerboard

               • Histogrammes

               • Tags

               • Depth budget




                                                                            |
                                                Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   20
Visualisation en mix
L’appareil de mesure doit pouvoir redresser l’image droite




                                                                                    Tektronix WFM8300




                                                                              |
                                                   Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       21




Visualisation en mix
L’appareil de mesure doit pouvoir redresser l’image droite




                                                                                    Tektronix WFM8300




                                                                              |
                                                   Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       22
Anaglyphe
Mise en évidence de disparité verticale




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       23




Anaglyphe
Mesure de la parallaxe dans les lointains




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       24
Anaglyphe
Mesure de la parallaxe d’un jaillissement




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       25




Anaglyphe
Grille de mesure des parallaxes




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       26
Différence
 Parallaxe verticale : mauvais alignement des caméras (tilt)




                                                                                         Tektronix WFM8300




                                                                                   |
                                                        Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       27




Différence
 Rotation : différence d’assiette entre les 2 caméras




                                                                                         Tektronix WFM8300




                                                                                   |
                                                        Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       28
Différence
 Différence de zoom entre les caméras




                                                                         Tektronix WFM8300




                                                                   |
                                        Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       29




Différence
 Alignement correct des caméras




                                                                         Tektronix WFM8300




                                                                   |
                                        Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       30
Checkerboard
Visualisation de différences d’étalonnage




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       31




Checkerboard
Visualisation de différences d’étalonnage




                                                                             Tektronix WFM8300




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011       32
Checkerboard
   Visualisation de différences d’étalonnage




                                                                                       Tektronix WFM8300




                                                                                 |
                                                      Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011        33




  Mode Quad Diamond
   Représentation des disparités gauche-droite en Y-R-V-B



                                                  Delta                              Delta
Absence de disparité :                                           700mv                                 700mv

Un trait vertical dans chaque
diamant

                                                                  Ov                                   Ov

                                          Delta                        Delta
                                                   700mv                             700mv




                                                    Ov                                Ov




                                                                                 |
                                                      Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011        34
Quad Diamond
Alignement correct des caméras




                                                                               Tektronix WFM8300



                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011         35




Quad Diamond
Différence d’exposition entre les caméras




                                                                               Tektronix WFM8300



                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011         36
Quad Diamond
Différence colorimétrique entre les caméras




                                                                                 Tektronix WFM8300



                                                                         |
                                              Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011         37




Quad Diamond
Différence de zoom entre les caméras




                                                                                 Tektronix WFM8300



                                                                         |
                                              Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011         38
Histogrammes / Vecteurscope




                                                             Sony 3D-b ox




                                                         |
                              Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   39




Histogrammes / Vecteurscope




                                                             Sony 3D-b ox




                                                         |
                              Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   40
Histogrammes
Histogramme de parallaxe horizontale
(depth budget)




                                                                           Sony 3D-b ox

Histogramme de parallaxe verticale




                                                                            Cel l-Sc ope 3D




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011    41




Les matériels et logiciels de visualisation / correction
  Disparity Tagger (Binocle)




                                                                       |
                                            Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011    42
Les matériels de visualisation / correction de la stéréoscopie
 3D Box (Sony)




                                                                      |
                                           Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   43




Les matériels de visualisation / correction de la stéréoscopie
 Pure (Stereolabs)




                                                                      |
                                           Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   44
Conclusion

 La 3D-stéréoscopique : Une exigence de qualité


 • Correction obligatoire des images tournées

 • Des contrôles à chaque étape de la chaîne

 • Des outils et des modes de visualisations efficaces
  pour appréhender la qualité de la stéréoscopie




                                                                               |
                                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   45




                         Merci de votre attention




                                                                               |
                                                    Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011   46

Les défis de la 3Ds

  • 1.
    Mesures en 3Dstéréoscopique 16 novembre 2011 Marc Léger - mleger@ina.fr 01 Fondamentaux de la 3D stéréoscopique
  • 2.
    Fondamentaux de la3D Stéréoscopie • 2 caméras • 2 images • 1 image destinée à chaque oeil | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 3 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ? Restitution des points homologues • Points homologues confondus • Parallaxe nulle L’objet parait sur l’écran | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 4
  • 3.
    COMMENT VOYONS NOUSLE RELIEF ? Restitution des points homologues • Points homologues croisés: • Parallaxe négative L’objet parait devant l’écran, C’est l’effet de JAILLISSEMENT | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 5 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ? Restitution des points homologues • Points homologues homonymes: • Parallaxe positive L’objet parait derrière l’écran. C’est l’effet FENETRE | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 6
  • 4.
    COMMENT VOYONS NOUSLE RELIEF ? Restitution des points homologues • Points homologues et séparés de plus de 65mm : Diplopie | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 7 COMMENT VOYONS NOUS LE RELIEF ? Zone de confort • Jamais de divergence!!! • Pas trop de parallaxe négative • Rivalité convergence/accommodation • Zones de rivalités rétiniennes • Épaisseur de la boîte scénique variable : > Taille de l’écran > Distance du spectateur à l’écran | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 8
  • 5.
    Exemple de spécificationstechniques : Stéréoscopie • Réglages pour écrans entre 46’’ et 70’’ • Sujet principal dans la fenêtre stéréoscopique • Parallaxe pour la majorité des plans : entre -1% et +2% • Pas de violation de fenêtre stéréoscopique Programmes 3D • Pas plus de 25% de programmes convertis Enregistrement Débit minimum : 100 Mbit/s par œil • HDCAM SR en dual link • Une bande par œil avec TC synchrone HDCAM SR, HDCAM, DVCPROHD, D5HD, MPEG-2 Intra à 100Mb/s | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 9 Transport d’un signal 3D stéréoscopique 02
  • 6.
    TRANSPORTER UNE IMAGEEN RELIEF Formats « Frame compatibles » 960 960 o Side by side > Mise en œuvre simple > Compatibilité avec les matériels de production et post-production. > Compatibilité avec les set-top box 1080 > Système le plus utilisé > Réduction de la définition horizontale | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 11 TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF Formats « Frame compatibles » 1920 •Top and Bottom 540 > Mise en œuvre simple > Utilisé en film 35 mm > Définition verticale divisée par 2 540 Transport d’un seul flux sur un seul câble | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 12
  • 7.
    TRANSPORTER UNE IMAGEEN RELIEF Transport de « 2 images séparées » G • Liaison HDMI 1.4 D > Pas de perte de définition > Transmission séquentielle des images G et D G > Utilisation en grand public seulement D • Double liaison HD-SDI (Dual Link) > Pas de perte de définition > Genlock entre les sources > Utilisation d’infrastructures existantes • Liaison 3 Gbits/s > Pas de perte de définition > Genlock entre les sources > Câblage simplifié Flux image gauche Flux image droite | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 13 TRANSPORTER UNE IMAGE EN RELIEF Interface 3 Gbits Level-B (SMPTE 424 et 425M) • Liaison sur un seul câble BNC • Fréquence d’horloge double du HDSDI (2.97Gbits/s) • Multiplexage mot à mot des flux des images gauche et droite | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 14
  • 8.
    TRANSPORTER UNE IMAGEEN RELIEF Interface 3 Gbits Level-B (SMPTE 424 et 425M) • Liaison sur un seul câble BNC • Fréquence d’horloge double du HDSDI (2.97Gbits/s) • Multiplexage mot à mot des flux des images gauche et droite | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 15 Tektronix WFM7100 03 Mesures sur un signal 3D stéréoscopique
  • 9.
    Mesures sur unsignal 3Ds en dual link Vérification des deux liens HDSDI Utilisation d’un oscilloscope à 2 voies Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 17 Mesures sur un signal 3Ds en dual link Vérification de la phase des deux liens HDSDI Les signaux doivent être en phase H et V Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 18
  • 10.
    Mesures sur unsignal 3Ds en dual link Vérification de la phase des deux liens HDSDI Les signaux doivent être en phase H et V Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 19 Modes de visualisation • Mix • Anaglyphe • Différence • Quad Diamond • Checkerboard • Histogrammes • Tags • Depth budget | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 20
  • 11.
    Visualisation en mix L’appareilde mesure doit pouvoir redresser l’image droite Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 21 Visualisation en mix L’appareil de mesure doit pouvoir redresser l’image droite Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 22
  • 12.
    Anaglyphe Mise en évidencede disparité verticale Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 23 Anaglyphe Mesure de la parallaxe dans les lointains Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 24
  • 13.
    Anaglyphe Mesure de laparallaxe d’un jaillissement Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 25 Anaglyphe Grille de mesure des parallaxes Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 26
  • 14.
    Différence Parallaxe verticale: mauvais alignement des caméras (tilt) Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 27 Différence Rotation : différence d’assiette entre les 2 caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 28
  • 15.
    Différence Différence dezoom entre les caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 29 Différence Alignement correct des caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 30
  • 16.
    Checkerboard Visualisation de différencesd’étalonnage Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 31 Checkerboard Visualisation de différences d’étalonnage Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 32
  • 17.
    Checkerboard Visualisation de différences d’étalonnage Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 33 Mode Quad Diamond Représentation des disparités gauche-droite en Y-R-V-B Delta Delta Absence de disparité : 700mv 700mv Un trait vertical dans chaque diamant Ov Ov Delta Delta 700mv 700mv Ov Ov | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 34
  • 18.
    Quad Diamond Alignement correctdes caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 35 Quad Diamond Différence d’exposition entre les caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 36
  • 19.
    Quad Diamond Différence colorimétriqueentre les caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 37 Quad Diamond Différence de zoom entre les caméras Tektronix WFM8300 | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 38
  • 20.
    Histogrammes / Vecteurscope Sony 3D-b ox | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 39 Histogrammes / Vecteurscope Sony 3D-b ox | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 40
  • 21.
    Histogrammes Histogramme de parallaxehorizontale (depth budget) Sony 3D-b ox Histogramme de parallaxe verticale Cel l-Sc ope 3D | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 41 Les matériels et logiciels de visualisation / correction Disparity Tagger (Binocle) | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 42
  • 22.
    Les matériels devisualisation / correction de la stéréoscopie 3D Box (Sony) | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 43 Les matériels de visualisation / correction de la stéréoscopie Pure (Stereolabs) | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 44
  • 23.
    Conclusion La 3D-stéréoscopique: Une exigence de qualité • Correction obligatoire des images tournées • Des contrôles à chaque étape de la chaîne • Des outils et des modes de visualisations efficaces pour appréhender la qualité de la stéréoscopie | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 45 Merci de votre attention | Mesur es en 3D stéréoscopique 16 novembre 2011 46