Dossier "Faire des images en relief" : Holographie et visualisation volumique

Plusieurs techniques permettent de visualiser en vrai volume les objets. La plus connue et la plus répandue est l’holographie.

Les hologrammes, réservés pendant longtemps aux musées et aux attractions, se sont miniaturisés et répandus grâce au sécuritaire comme sur les cartes bleues. Mais les hologrammes demeurent par la qualité et la magie de leurs représentations un support de choix pour le publicitaire et le ludique. Loin d’être figé, le monde de l’holographie est bouleversé par l’arrivée de nouvelles techniques numériques mais aussi par la mise au point de nouvelles émulsions.

Les principes de l’holographie

Comme pour une photographie, la technique de l’holographie consiste à imprimer une plaque recouverte de gélatine photosensible avec la lumière provenant d’un objet. Mais en photographie on se contente d’enregistrer l’intensité de la lumière provenant d’un objet. En holographie les variations de phase de la lumière sont enregistrées grâce aux interférences d’un laser séparé en deux rayons. La première partie du faisceau est dirigée directement vers la plaque tandis que la deuxième partie du faisceau est orientée sur - et donc diffusée par - l’objet à enregistrer.

Depuis son point de vue propre, chaque micro-partie de la plaque enregistre les interférences provenant de la diffusion de l’ensemble de l’objet observée. Cela explique que l’on peut ensuite, lors de la restitution, observer l’objet sous différents points de vue, comme s’il était présent en volume. Cela explique aussi que si la plaque holographique se casse, chaque morceau continue à restituer l’intégralité de l’image avec un angle de vision réduit.

Deux grandes familles d’hologrammes existent, en transmission et en réflexion. Les hologrammes en transmission sont plus faciles à fabriquer car les deux faisceaux incidents sont situés du même côté de la gélatine mais ils nécessitent à la visualisation un laser identique à celui utilisé pour l’enregistrement. Les hologrammes en réflexion où les deux faisceaux ne sont pas situés du même côté de la plaque, sélectionnent eux-mêmes leur fréquence de restitution et sont donc visibles en lumière blanche. Néanmoins, même les hologrammes en réflexion sont mieux restitués si la source d’éclairage est correctement choisie.

L’holographie s’industrialise

Ces dernières années, l’enjeu des grands groupes a été d’industrialiser le processus de fabrication des hologrammes, et en particulier d’être en mesure de délivrer de grandes quantités de copies à moindre coût. DuPont de Nemours a en particulier sorti un nouveau photopolymère qui présente des caractéristiques remarquables. La compagnie américaine Zebra Imaging, créée en 1996, industrialise la fabrication d’hologrammes à partir de ce nouveau matériau.

Zebra fabrique des plaques de 60cm par 60cm qui sont juxtaposables en panneau. Une démonstration en a été fournie au salon automobile de Détroit en 1999 pour une voiture Ford mise en hologramme sur un support assemblé de 2m40 par 1m20. Les couleurs sont réelles et les angles de vue sont assez remarquables, de l’ordre de 110° en horizontal et 90° en vertical. Ces hologrammes peuvent comporter une animation de quatre à cinq secondes, visible lors d’un déplacement latéral. Zebra offre à ses clients la possibilité de fabriquer de grandes quantités de copies par contacts.

Les frères Gentet créent l’émulsion ultime

Mais pendant ce temps, dans leur laboratoire girondin, Yves Gentet, ancien ingénieur de Sextant Avionique spécialisé en optique, et son frère Philippe ont mis au point une émulsion incomparablement meilleure que celle de Dupont qu’ils ont nommé l’Ultimate Emulsion. Extrêmement transparente et lumineuse, cette émulsion restitue de manière photographique les couleurs réelles. L’hypersensibilité de ce matériau leur permet d’exposer en un temps record : 20 secondes pour une plaque de 30cm par 40cm. Cela en fait un outil de duplicata idéal pour les musées qui peuvent ainsi enregistrer leurs objets fragiles avec un laser de faible puissance.

Yves Gentet

Il est évident que cette émulsion, à condition que sa fabrication se révèle reproductible aisément, intéresse très fortement les industriels en particulier pour la réalisation de leurs masters. Yves Gentet précise : “ Le marché et le financement de l’holographie sont américains. Nous sommes donc en train de finaliser un accord avec un partenaire américain pour démarrer la commercialisation de l’Ultimate cet été et développer son industrialisation. ”

Un rêve coûteux : animer des volumes

Allons plus loin. Deux pistes principales sont explorées pour l’animation temps réel de volumes : l’holographie animée et la projection de lasers sur des surfaces tournant à grande vitesse.

La réalisation d’hologrammes animés est très prospectif étant donné la lourdeur nécessaire pour générer le flux énorme de données nécessaire. Néanmoins certains y croient à terme. Holographic Imaging LCC a été créé en décembre dernier par Ford et par DERA (l’agence de recherche de la défense anglaise), avec comme objectif la mise au point d’une station de travail interactive générant en temps réel un hologramme animé.

Une autre technique déjà opérationnelle, consiste à projeter des lasers sur une hélice tournant si rapidement qu’elle en devient invisible. Seule subsiste l’impression visuelle des points de laser en intersection avec l’hélice. La scène volumique est décrite par des voxels générés en temps réel. Les observateurs peuvent tourner sur 360° autour de l’objet virtuel, protégé par un dôme transparent. Les premières applications sont pour les sous-marins (simulation de l’environnement) et pour les tours de contrôle des aéroports (simulation de l’espace aérien). Les inventeurs espèrent pouvoir démocratiser rapidement ce procédé étonnant.

Pour en savoir plus :

Atelier Holographique de Paris – www.atholpar.com
Yves Gentet - perso.wanadoo.fr/holographie/
Zebra Imaging - www.zebraimaging.com/
Felix, système volumique à hélice - www.vdivde-it.de/felix/

Pascal Gauchet Atelier Holographique de Paris Créé en 1986 par Pascal Gauchet et Dominique Sevray, l’Atelier Holographique de Paris a démarré par la fabrication d’hologrammes analogiques de très bonne définition puisque la source était du 35 mm. Mais cette technique n’offrait guère de souplesse et obligeait à acquérir les objets à l’échelle 1 :1. “ Heureusement, sont arrivés les nouvelles techniques du multimédia et les LCD. L’holographie numérique pour nous a démarré en 1993 avec un premier test avec un LCD pour la reproduction du Globe terrestre de Martin Behaïm. Depuis, nous avons fait de nombreux hologrammes à partir de modèles virtuels, ou à partir d’objets réels saisis en vidéo. On a gagné énormément en souplesse de travail mais on a perdu en définition. ” explique Pascal Gauchet. Depuis quelques mois, l’Atelier Holographique distribue les produits de Zebra. Pascal Gauchet est confiant dans leur potentiel technologique : “ Plusieurs techniques sont en cours de mise au point dont un procédé de fabrication automatique d’hologrammes destiné aux industriels qui veulent une représentation volumique de leur maquette virtuelle. L’avantage de l’holographie est de permettre un travail collaboratif autour d’un volume sans être gêné par le fait de devoir mettre des lunettes. Zebra travaille aussi sur un éclairage des hologrammes contrôlé par une bande latérale, permettant de s’affranchir des contraintes actuelles des éclairages directionnels externes. La nouvelle émulsion d’Yves Gentet arrive à point nommé pour s’insérer dans un environnement industriel en mutation. ”

© juillet/aout 2001 François Ploye et Pixel SA