SC8aDisplay 3D : techniques holographiques et autres approches géométriques

L'évolution a doté l’humain d’une vision en trois dimensions. Nous l’utilisons tous les jours pour les tâches les plus simples: s’orienter dans une pièce, conduire un véhicule, serrer une main. Malheureusement, nous ne la mettons pas à profit dans des domaines là ou elle serait pourtant fort importante : apprendre, planifier, interagir à distance. La raison est l’absence d’un dispositif performant de visualisation en trois dimensions.

Avant de parler de la technologie, il faut comprendre les fondements du système visuel humain. Je débuterai donc mon exposé en présentant les différents mécanismes et signaux permettant la vision en trois dimensions. A partir de là, nous aborderons un bref historique des moyens qui ont été inventés pour reproduire certains de ces signaux. Nous passerons en revue les techniques telles que les anaglyphes, la polarisation active et passive, ainsi que les barrières de parallaxe. Dans cette description, nous inclurons également les systèmes prétendument 3D, mais qui ne le sont pas nécessairement, tels que l’effet « Pepper’s ghost », ou l’incrustation d’images.

En continuant notre tour d’horizon, nous verrons les avantages mais surtout les limitations des systèmes les plus modernes comprenant la projection volumétrique, les écrans auto-stéréoscopiques (et l'imagerie intégrale), et les lunettes à réalité virtuelle ou augmentée. Ce qui nous amènera à définir un système ultime et parfait permettant de reproduire absolument tous les indicateurs visuels spatiaux. Nous verrons à ce moment que le front d’onde est un important facteur et qu’un des moyens de le reproduire est l’holographie.

Après une brève introduction à l’optique diffractive et la génération d’images holographiques statiques, nous aborderons les dispositifs holographiques dynamiques, avec le calcul du masque de diffraction, et les périphériques de modulation de la phase : cristaux liquides, micro miroirs, cellules acousto-optiques, et matériaux photoréfractifs. Nous verrons quels sont les limitations de la technologie actuelle et ferons un tour de l’état de la recherche aux travers des différents travaux publiés avec, si possible, des vidéos de démonstration des différents systèmes.

J’égaillerai la présentation par des exemples issus de la science fiction qui démontreront les bénéfices mais également les applications possibles.

L’homme est né pour voir en trois dimensions, il est temps que la recherche fournisse un système à la hauteur de notre potentiel naturel.

Plan

• Physiologie de la vision 3D.
• Historique.
• Système stéréoscopiques.
• Faux amis.
• Systèmes volumétriques.
• Systèmes auto-stéréoscopiques.
• Optique diffractive et hologrammes.
• Dispositifs diffractifs dynamiques.
• État de la recherche et futurs développements.