LA STEREOSCOPIE
La Stéréoscopie
La rétine qui se trouve dans le fond de l’œil est en deux dimensions (largeur, hauteur) alors que le monde tel qu’il nous apparaît est en trois dimensions (largeur, hauteur, profondeur). Ainsi, il manquerait une dimension à l'image qui se forme sur la rétine : la profondeur. Dans cette partie nous allons étudier comment l’association entre les yeux et le cerveau permet de retrouver cette troisième dimension. On peut également se demander comment, à l’aide de nos deux yeux et de notre cerveau, nous arrivons à percevoir les distances et le relief des objets qui nous entourent.
Vision Binoculaire et Champ Visuel
Les fibres de la rétine font passer les informations qu’elles reçoivent dans les nerfs optiques qui les transmettent ensuite au cerveau. Il a pour rôle de percevoir, classer et surtout interpréter ces informations pour reconstruire la réalité. Le cerveau possède un véritable programme de traitement des images : il reconstitue le monde à partir des données qu’il reçoit, en les corrigeant afin de garder constante sa perception de l’extérieur, et s’aide des données qu’il possède dans ses connaissances. Notre système visuel possède plusieurs techniques qui nous permettent d’apprécier les distances et de percevoir la profondeur : Le champ visuel et la vision binoculaire.
L’Homme est normalement pourvu de deux yeux fonctionels. Son champ visuel s’étend en général de 60° en haut, 70° en bas et environ 90° latéralement pour chaque œil, ce qui correspond à environ à un champ visuel total de 180°. En effet, la disparité binoculaire (le fait que nous possédions deux yeux séparés) nous permet d’établir un champ visuel très large et est l’un des principaux facteurs retenus pour restituer l’espace en trois dimensions.
La vision binoculaire caractérise la vision exercée à l’aide de deux yeux simultanément, c’est-à-dire que le cerveau fait la synthèse de deux images différentes perçues par nos yeux : il y a un « décalage » entre ces images à cause de la distance qui sépare nos yeux (plus ou moins 65mm). Les images perçues par chaque œil sont planes et une partie de chaque image se chevauche sur l’autre pour former le champ visuel binoculaire. Lorsque nous fixons un objet, nos deux yeux convergent vers celui-ci et les champs visuels monoculaires deviennent principalement binoculaires. Lorsqu’il s’agit d’un objet plan, le cerveau a seulement besoin de superposer les deux images afin d’en obtenir une seule. Lorsqu’il s’agit d’un objet en trois dimensions, le cerveau a besoin d’utiliser d’autres techniques afin de pouvoir déterminer sa profondeur et donc le percevoir en relief.
La vision stéréoscopique
Pour avoir une bonne connaissance de notre environnement, nous devons déterminer la distance et le relief des éléments qui nous entourent. La stéréoscopie désigne l’ensemble des méthodes pouvant reproduire une perception du relief à partir de deux images différentes perçues par chaque œil. Elle est présente chez tous les Hommes ayant une vision binoculaire. Elle est le résultat de la réception des informations sur la rétine de chaque œil. Le traitement des informations par le cerveau nous fait voir un monde en relief, correspondant à la zone des champs de vision commune des deux yeux.
La convergence
L'Homme et l’ensemble des primates sont capables de faire converger leurs deux yeux sur un objet isolé et d'obtenir ainsi une vision stéréoscopique. Le principe de la vision stéréoscopique, est fondé sur cette utilisation de deux images prises selon deux angles légèrement différents. Ces images sont comparées et fusionnées au niveau des centres visuels cérébraux pour former une image tridimensionnelle unique.
Pour que les images que nous percevons ne soient pas dédoublées, notre cerveau commande l'orientation des deux yeux afin de diriger leurs axes visuels sur le point observé. Ainsi, il peut fusionner les deux images. La convergence binoculaire est un effort exercé par nos deux yeux, effectué grâce à une contraction des muscles extrinsèques de l’œil (muscles externes de l'œil) ainsi que des muscles ciliaires (muscle de très petite taille, dans l'œil). L'intensité de cet effort nous renseigne sur la distance du point observé. Ainsi, nous percevons le relief. L’image de l'objet observé est amenée sur la fovéa. C'est la zone de la rétine qui est composée de l'acuité maximale de l'œil. La convergence binoculaire n’est efficace que sur une dizaine de mètres, car lorsqu’un objet est plus éloigné, les axes visuels sont quasiment parallèles.
Toutes les personnes n'apprécient pas le relief avec la même efficacité. Seulement 30% des humains perçoivent correctement le relief en vision stéréoscopique.
L’accommodation
Le cristallin est l’élément de l’œil qui permet la convergence plus ou moins forte de la lumière vers la rétine. L’accommodation correspond à l’effort du cristallin pour percevoir une image nette, pour faire la « mise au point ». L'intensité de cet effort musculaire commandé par le cerveau fournit à ce dernier une estimation de la distance à laquelle se trouve l'objet observé. En effet, dès le premier âge, nous avons dû apprendre que si un objet était près de nous, il fallait faire un gros effort pour bien le voir. Par contre si l'objet était loin, les muscles commandant le cristallin restaient au repos. Cette information n’est pas très précise mais nous en tenons quand même compte.
Parallaxe
L’un des principes qui nous permet d’évaluer les distances et la profondeur est également la parallaxe : cela correspond au changement de position du l’observateur par rapport à ce qu’il perçoit. En outre, cela permet au cerveau de percevoir l’objet sous différents points de vue et de recevoir plus d’informations sur l’objet observé. Ainsi, on peut apprécier la distance le séparant d’autres objets qui l’entourent et mieux distinguer sa position dans l’espace.
Les effets géométriques et nos connaissances
Certains effets géométriques que nous voyons depuis notre naissance nous permettent d’apprécier la distance ou la profondeur des objets que l’on observe. Ces effets sont autant d’indices pour percevoir la distance et le relief.
La perspective linéaire est une des perspectives les plus connues : c’est la convergence des lignes parallèles à l’infini, donnant une impression de profondeur. Par exemple, si l’on voit la largeur d'une route diminuer, on pense immédiatement que la route s'éloigne de nous.
La taille de la perception d’un objet, si cet objet nous est familier, nous renseigne sur son éloignement : ainsi, si l’on voit deux silhouettes humaines, et que l’une est plus petite que l’autre, on sait que la première sera plus éloignée que la seconde.
La superposition des contours : si un objet masque partiellement un autre objet, on sait que le premier se trouve devant le second.
Les ombres : lorsque nous observons des objets lointains, réels ou sur une photographie, leur ombre peut nous renseigner sur le relief de ces objets. Notre estimation du relief par cette méthode est très efficace, mais si nous ignorons la direction de la source lumineuse, nous pouvons être abusés et confondre un creux avec une bosse. Par exemple, certaines cartes géographiques indiquent le relief avec des ombres. Pour que les dénivellations soient bien interprétées, on doit considérer que l’éclairage vient du haut de la page, c'est-à-dire du nord.
La perspective de surface : l’œil ne peut pas percevoir à l’infini, il a ses limites même si la vision de la personne ne présente aucune anomalie; en effet, si un objet est placé proche de l’observateur, il sera perçu net, alors que si un objet est loin, il sera perçu flou. Cette perspective renforce la perception et la sensation de profondeur.
Tous les objets familiers que nous voyons nous aident à interpréter les images perçues.
Ainsi, on a vu que l’on retrouve la notion de profondeur dans notre vision grâce à la disposition de nos yeux qui permettent un champ visuel binoculaire assez large, mais aussi grâce à des techniques utilisées par le cerveau lors de la perception des informations transmises par les yeux comme la convergence, et l’accommodation dont le cerveau mesure l’effort pour retrouver les distances, ou la parallaxe et les effets géométriques qui sont acquises dés notre plus jeune âge. La stéréoscopie est donc un principe complexe mais inné chez l’Homme.