La technologie 3D sur les écrans plats

L'affichage des images en 3D repose sur le principe de la stéréoscopie. Au lieu d'afficher une seule image pour les 2 yeux, on projette une image séparée pour chaque œil du spectateur. La technologie employée pour séparer les images et les projeter aux yeux détermine la qualité d'image et le rendu de la 3D. Les fabricants de téléviseurs proposent désormais des écrans plats capables d'afficher des images (Blu-ray, programme télé, jeu vidéo, etc.) avec un effet de profondeur appelé communément 3D.

Pour profiter des programmes en 3D, c'est chaque élément séparé de l'équipement TV qui doit être compatible 3D. Tout d'abord, le téléviseur doit être compatible 3D. La mention 3D Ready s'applique aux écrans capables d'afficher des images en 3D. Il doit être complété par une paire de lunettes actives par spectateur, synchronisée à l'écran. Enfin, le téléviseur doit être relié à une ou plusieurs sources 3D pour afficher des images avec un effet de profondeur : lecteur Blu-ray 3D, console de jeu ou PC 3D.
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Pour bénéficier des divertissements en 3D, une connectique adaptée est nécessaire. La norme HDMI 1.4 est compatible avec les flux 3D. Les câbles HDMI de versions inférieures (1.1, 1.2, 1.3) ne peuvent donc pas être utilisés pour relier un écran plat 3D et un lecteur Blu-ray 3D. Cette évolution de la norme Haute Définition permet de véhiculer des images en Full HD avec suffisamment de bande passante pour gérer l'affichage stéréoscopique. En effet, une image HD en 3D représente un volume de données presque deux fois plus important qu'une image HD classique.

La technologie d'affichage 3D est présente sur un certain nombre de modèles de téléviseurs LCD et plasma. Sur LCD, Samsung a été un des pionniers à proposer des écrans (généralement LED) compatibles avec la 3D. Il a mis au point le processeur de traitement vidéo Hyper Real Engine, qui optimise le contraste, les couleurs et le rétroéclairage pour les programmes en 3D. En effet, pour afficher les images 3D de façon fluide, les écrans doivent bénéficier des meilleures technologies actuelles de traitement de l'image : taux de rafraîchissement élevé, amélioration de la fluidité des mouvements, diminution de la rémanence. Les écrans capables d'afficher des images en 3D bénéficient de caractéristiques (100 Hz et plus, rétroéclairage LED, traitement vidéo…) qui en font des écrans LCD 2D haut de gamme.
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Les écrans à technologie plasma fonctionnent selon un principe différent des écrans LCD : dépourvus de rétroéclairage, ils sont par ailleurs très peu sujets au phénomène de rémanence.Cette réactivité permet une netteté adaptée à l'affichage d'images 3D en mouvement. La diffusion en 3D nécessite des images lumineuses, nettes sans effet terne risquant de fatiguer les yeux. Certains fabricants comme Panasonic affirment parvenir à éliminer le phénomène d'écho magnétique. Celui-ci se produit lorsque l'image perçue par l'œil gauche et celle perçue par l'œil droit ne sont pas parfaitement séparées et se chevauchent. La technologie utilisée, Crosstalk Reduction, utilise des composants optimisés pour la 3D, des phosphores à effet de rémanence réduit qui bénéficient d'un meilleur contrôle de la luminance.
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Il s'agit de la génération de lunettes 3D pionnières, utilisée depuis les premiers films produits en relief (années 1920). Cette technologie a pour principal avantage d'être peu coûteuse (les lunettes à verres rouge et vert sont fabriquées en carton) et compatible avec tous les téléviseurs plats ou à tube. Deux images légèrement décalées sont diffusées, projetées sur chaque œil. Les principaux inconvénients : mauvaise colorimétrie, phénomène d'images fantômes (ghosting) et fatigue visuelle. Le rendu est sans comparaison avec l'aboutissement de la " 3D Full HD ", en termes de qualité d'image et d'effet de profondeur.

Plus récentes que les lunettes anaglyphes, les lunettes passives permettent un meilleur rendu 3D. Elles sont utilisées dans de nombreuses salles de cinéma projetant des films en 3D. Elles ne nécessitent pas de piles. On les appelle aussi lunettes polarisantes. L'image affichée sur l'écran est en fait constituée de deux images tramées. Une ligne sur deux est donc destinée à un oeil pendant que l'autre ligne est destinée à l'autre oeil. Pour chaque ligne de l'écran, la lumière émise est polarisée de manière inverse à la ligne précédente. Ainsi, les lunettes ne laissent passer sur chaque oeil qu'une ligne sur deux. Avec les lunettes passives, chaque image affichée à l'écran est constituée à la fois de l'image destinée à l'oeil droit et de l'image destinée à l'oeil gauche. Contrairement aux lunettes actives, les lunettes passives sont incapables d'afficher de la " 3D FULLD HD " puisque les 1080 lignes sont divisées entre chaque œil (540).

Les lunettes actives aussi appelées lunettes à obturateur (shutter), embarquant des piles sont utilisées par certaines salles de cinéma 3D et par les téléviseurs 3D de salon. Les lunettes sont synchronisées avec le téléviseur ou l'écran de projection, et chaque verre se ferme et s'ouvre alternativement, jusqu'à plusieurs centaines de fois par seconde (100 fois par seconde sur un téléviseur 100Hz). Le cerveau n'a plus qu'à associer les deux images capturées sur des points de vue différents pour recréer l'effet 3D. Les verres sont moins sombres que les lunettes passives et anaglyphes et permettent un meilleur rendu des images 3D. Ce système a été retenu pour la norme Blu-ray 3D.

Pour profiter de programmes en 3D avec un écran 3D Full HD, le port de lunettes actives est nécessaire pour chaque spectateur. Les lunettes doivent être synchronisées avec le téléviseur.

Sur les écrans LCD et plasma actuels, la technologie 3D employée est prévue pour une utilisation familiale, sans fatigue oculaire particulière. La suppression des " images fantômes " est un des principaux facteurs de confort visuel. On recommande aux spectateurs de s'asseoir face à l'écran, l'effet de profondeur étant optimal dans ces conditions. L'angle de vision en mode 3D varie selon les modèles : il est légèrement plus étroit que l'angle de vision en mode 2D. Pour plus d'informations sur les précautions et contre-indications éventuelles, consultez la notice d'utilisation du téléviseur 3D.

Avec les téléviseurs 3D actuels, l'utilisation de lunettes 3D dites actives est obligatoire, pour regarder des programmes en 3D. Ce type de lunettes nécessite une connexion sans fil (généralement infra-rouge) entre la paire de lunettes et l'écran. Cette technologie consomme de l'énergie, c'est pourquoi les lunettes fonctionnent à piles (ou batteries rechargeables, selon les modèles). Remarque : il n'est pas possible de synchroniser une paire de lunettes d'une marque différente de l'écran.

Pour être diffusé en 3D et visionné sur un écran de cinéma ou de télévision en relief, le programme doit être filmé en 3D (avec des caméras stéréoscopiques spécifiques), et bénéficier d'une production 3D adaptée. L'exemple le plus connu est le film Avatar, qui a bénéficié de caméras 3D dans son intégralité. Le tournage 3D consiste à utiliser des caméras numériques pour enregistrer les images nécessaires à la stéréoscopie (projection sur chaque œil du spectateur).

La norme Blu-ray 3D est actuellement la meilleure source disponible pour regarder des films en Haute Définition et en 3D, à domicile. Les premiers films disponibles furent Monstres vs Aliens et Tempête de boulettes géantes. Concrètement, un film Blu-ray nécessite un espace de stockage environ 1,5 plus grand qu'un film en HD 1080p classique. Le procédé utilisé pour compresser les 2 flux vidéo 1080p nécessaires à la stéréoscopie sur disque Blu-ray est le MVC (Multiview Video Coding). MVC est une extension du codec AVC (H264).

Certains bouquets du satellite ou du câble proposent des chaînes de télévision dédiées à la 3D : Canal+ 3D, Orange 3D, TF1 3D… Le nombre de programmes en 3D native (tournés avec des caméras numériques 3D) est pour l'instant limité aux grands évènements sportifs (Roland Garros, Coupe du monde du Rugby ou de Football…) et à quelques long-métrages à grand spectacle.

Le jeu vidéo PC ou sur console de salon constitue une excellent source d'image pour les téléviseurs 3D. En reliant un PC portable ou fixe labellisé 3D (doté d'une carte graphique compatible 3D Vision) à un téléviseur 3D, on peut jouer avec un effet de profondeur sur la plupart des jeux vidéo PC récents. Du côté des consoles de jeux, seule la PS3 de Sony est compatible avec la 3D. Cette console est capable, grâce à une mise à jour de son firmware, de lire des films Blu-ray 3D et d'afficher certains jeux de son catalogue en 3D, connectée à un téléviseur 3D.

La technologie 3D est récente : Il existe donc peu de programmes en 3D native. Pour palier à cette situation transitoire, plusieurs marques de téléviseurs 3D proposent un moteur de conversion 2D vers 3D. Il s'agit d'un processus de traitement vidéo en temps réel qui donne un effet de relief aux images 2D. Ainsi, quel que soit le programme regardé, il est possible d'activer ce filtre " 3D " qui donnera un effet de profondeur à la scène. L'impression de relief est toutefois inférieure aux contenus en 3D native disponibles sur les disques Blu-ray 3D. Important : cette fonction est disponible uniquement sur les téléviseurs LCD et plasma compatibles 3D.

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