Université Marne-la-Vallée De H.261 à MPEG 21 et

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1 Université Marne-la-Vallée De H.261 à MPEG 21 et Projection numérique de films en relief Décembre 2010 Jean-Michel Borde 1 Projection numérique de films en relief Un équipement numérique classique sert de base à la projection 3D Projeter des films en relief en 35mm est une opération complexe qui implique l usage simultané de deux projecteurs parfaitement synchronisés. Un équipement numérique(projecteur, serveur) projette aussi bien des films"à plat" ou en relief car il est possible de faire varier la vitesse de défilement des images. Une cadence élevée (jusqu à 144 images par seconde) permet de projeter alternativement des imagespour l oeil gauche et pour l oeil droit c est le principe de base de la projection en trois dimensions. La projection numérique en relief exige cependant des équipementsadditionnels. Les équipements nécessaires Il faut d abord que le film projeté ait été tourné en relief(le site donne des explications détaillées sur le tournage des films en relief) ou encore qu il ait été"redimentionnalisé" en 3D. Cette technique nouvelle consiste à retravailler les images d un film classique pour en faire une version 3D. Tous les films de la série des "Star wars" devraient être ainsi "redimensionnalisés",conformément au souhait de leur réalisateurgeorge Lucas. Les exploitants ont le choix entre trois procédés (qui viennent s ajouter au projecteur et au serveur numériques) pour proposer de l image 3D sur grand écran. Le premier procédé repose sur l utilisation de lunettes dites "passives" (distribuées aux spectateurs en début de séance). Ces lunettes, semblables à celles qui sont utilisées pour les projections 35mm en relief, sont peu coûteuses et peuvent donc être renouvelées à chaque séance. La salle doit être dotée d un écran spécial, dit alluminé, qui ne peut être utilisé pour les séances "classiques". Un filtre actif polarisé doit être en outre installé sur l objectif du projecteur. Cette solution, développée initialement par la société Real D,estpour l instantla plus utilisée:début2009,près des deux tiers des salles 3D américaines etun tiers des salles européennes étaient équipées de la solution Real D. Masterimage, une société coréenne, propose également une solution de lunettes passives. Le second procédé repose sur des lunettes "actives" : commandées par un lecteur infra-rouge placé près de l écran, elles occultent successivement la vision de l oeil gauche et de l oeil droit du spectateur. L exploitant n a pas besoin de changer d écran. Les lunettes, relativement fragiles (la structure des "verres" s apparente à celle des écrans à cristaux liquides des ordinateurs), doivent être récupérées et nettoyées après chaque séance. Cette solution est notamment proposée par la société Nuvision aux USA. La troisième solution, plus récente, a été présentée par Dolby au printemps Elle repose sur l adjonction d un système de filtres sur le projecteur. Il n est pas nécessaire d utiliser un écran spécifique. Les lunettes dont les "verres" sont constitués de plusieurs couches successives de filtres ne sont pas activées à distance comme c est le cas avec le second procédé mais elles sont également réutilisables et doivent donc être nettoyées entre chaque utilisation. Le procédé Dolby est commercialisé depuis fin

2 Projection numérique de films en relief Projection numérique de films en relief Système 3 D Xpand Principe de fonctionnement Le système Xpand utilise des lunettes dites «actives». La séparation des informations destinées à l œil gauche et l œil droit se fait, non pas par le placement d un filtre au niveau du projecteur, mais directement au niveau des lunettes. Leurs verres sont constitués de deux plaques entre lesquelles des cristaux liquides ont été injectés pour former une couche uniforme. Lunettes Xpand. Les cristaux liquides sont visibles même lorsque les lunettes sont à l arrêt. Ils forment un filtre verdâtre 2

3 Mise en œuvre de la projection Lorsque les lunettes sont activées, les panneaux de cristaux liquides se mettent à tourner très rapidement. Une analogie courante serait de rapprocher ce phénomène des pâles d un ventilateur qui tournent si vite qu on ne peut plus les distinguer. Ainsi, ces panneaux bloquent ou laissent passer la lumière ce qui permet de séparer les deux plans de l image relief. Pour vérifier le bon fonctionnement des lunettes sans pour autant être à proximité du projecteur ou mettre sous tension le système, un boitier de contrôle est fourni. Il peut être utilisé par les agents d accueil lors de la distribution des lunettes. Ils s assurent ainsi que touslesclientsontdeslunettesenétatdemarche. Un autre boîtier placé en cabine est relié au projecteur via l entrée GPI/O (General Purpose Input / Output). Il est chargé de synchroniser en infra rouge le mouvement des panneaux LCD des lunettes avec le défilement des images (144 images / seconde). Pour éviter toute forme de parasites, cette communication se fait via un signal crypté. Boitier de synchronisation Xpand relié au CP 2000 de l Elysées Biarritz Des antennes sont placées en cabine afin d assurer cette liaison. Ellessontgénéralementàproximitédelavitredeprojection,làoùil yalemoinsd obstaclepourlaisserpasserlesondes: 3

4 Antenne Xpand Ces antennes aussi appelées "émetteurs" doivent être orientées vers le centre de l écran. Les ondes se réfléchissent sur la surface de ce dernier et diffusent le signal infra rouge par ricochet à toutes les lunettes. Pour les très grandes salles (plus de 400 places), le placement d émetteurs supplémentaires est parfois nécessaire. Afin d être absolument certain que tous les spectateurs reçoivent bien le signal et ont donc des lunettes qui fonctionnent, il est possible de fixer les émetteurs directement dans la salle. Lorsque le mode 3 D est activé, le boitier doit afficher :Un voyant vert sur"frame sync". Il indique que le projecteur et le boitier sont synchronisés au niveau du défilement des images. Système Dolby 3 D Principe de fonctionnement LesystèmeDolby3Dreposesurladécompositionspectraledelalumière.Dansles faits, il s agit d une version considérablement améliorée de l anaglyphe où l image de l oeil gauche est représentée en rouge et celle de l œil droit en vert et en bleu. En 35 mm, le port de lunettes avec des filtres rouges et cyans recompose les deux plans et permet de créer l illusion de la profondeur de champ. Parcequ iljoue sur la longueur d ondedescouleurs, le procédédolby 3 Dreprend les bases de ce concept mais en gomme les défauts. Ainsi, contrairement à l anaglyphe du 35 MM, il n y a pas d images fantômes (ghosting) et la colorimétrie d origine est respectée à la projection. Pour obtenir ce résultat, la technologie Dolby 3 D s appuie sur plusieurs outils perfectionnés: Un filtre rotatif : grâce à lui, ce sont les trois couleurs primaires (rouge, vert, bleu) qui sont filtrées pour chaque oeil et pour chaque image. Le filtre est divisé en deux parties de différentes couleurs : une moitié se charge de filtrer les informations pour l œil gauche et l autre pour l œil droit. Il doit être parfaitement synchronisé avec le défilement des images du projecteur. Concrètement, le filtre possède 50 couches de revêtements différents dont la fonction est de laisser passer ou de bloquer certaines longueurs d ondes. 4

5 Le filtre rotatif Dolby installé dans le chemin de lumière du projecteur Lunettes Dolby 3 D. Elles sont récupérées par le personnel du cinéma à chaque fin de séance et sont lavées dans une machine spécialement dédiée Le rôle des lunettes est de séparer les informations destinées à l oeilgauche et à l oeildroit sans générer d images fantômes. Pour cela, elles possèdent plusieurs couches de filtres colorées (verts pour l oeilgauche, roses pour l oeil droit). Installation et mise en œuvre de la projection. Le système Dolby 3 D requiert donc l installation d un filtre rotatif positionné à l intérieur du projecteur. Système Real D Principe de fonctionnement Real D utilise un système basé sur la polarisation de la lumière. Le principe repose sur le fait qu il est possible d orienter le champ électrique des ondes lumineuses par l emploi de deux filtres. Placés dans le même axe, ils laissent passer la lumière. Au contraire, lorsqu ils sont placés à 90 l un de l autre, ils forment un barrage et empêchent toute lumière de passer. Ainsi, le système polarisé permet de séparer les informations destinées à l oeil gaucheetàl oeildroitenbloquantouenlaissantpasserlalumière. Installation et mise en oeuvre de la projection Jusqu à présent, la technologie polarisée était surtout employée par le format IMAX 70 MM avec deux bobines (oeil gauche, oeil droit), deux couloirs de projection et deux objectifs distincts. La grande nouveauté avec le d-cinema réside dans la capacité du système à réaliser une projection stéréoscopique à partir d une seule source où les deux images sont combinées. Devant l objectif du projecteur numérique est monté le boitier Real D. 5

6 Technologies de projection 3D: tableau de synthèse Tableau qui en résume les principales caractéristiques techniques.sur les différentes technologies 3D(Xpand, Dolby, Real D, Sony, double projection) Il ne prétend pas servir de comparatif entre les différentes technologies 3D. il faudrait tenir compte d autres critères, en particulier le prix du matériel de cabine et celui des lunettes, D autres critères de comparaison importants ne sont pas faciles à aborder dans un tableau, la portabilité des solutions 3D par exemple c est à dire la possibilité de transporter un système d une salle à une autre. Sur ce point, la technologie Xpand est la plus avantageuse puisque c est celle qui requiert le moins de matériel en cabine. Mais il faut aussi tenir compte du fait que les lunettes actives sont relativement chères, ce qui peut compliquer la migration dans certains cas : si le système Xpand doit être déplacé d une salle de 100 à une salle de 300 places par exemple, il faut théoriquementacheter 200 paires de lunettes supplémentaires. Bien qu il soit abordé dans le tableau, le critère de la taille maximale de la projection recommandée par les fabricants doit être lui aussi considéré avec prudence car il dépend des caractéristiques des salles : on n obtient pas la même luminosité avec un écran à gain de 1.0oude1.8. deux écrans peuvent avoir la même longueur mais présenter des dimensions tout à fait différentes. Ainsi, un écran1.85 de 20 mètres de base possède une surface de 216mètres carrés contre 167 pour son équivalent scope. Une différence importante vu le déficit de lumière d une projection 3D. 6

7 Description de l équipement numérique d un cinéma multi-salles Description de l équipement numérique d un cinéma multi-salles Une fois parvenus aux salles, les programmes (films, bandes-annonces, publicités,...) doivent être stockés sur une librairie centrale- library management system ou LMS en anglais - disposant d un espace mémoire de capacité variable. Pour donner un ordre d idée, une librairie de 10 Téra-octets permet de stocker 100 films (d une durée moyenne de 1h30). Il y a deux manières d enregistrer les programmes envoyés par les distributeurs sur la librairie centrale : si ces programmes ont été envoyés sur un disque dur, l opérateur projectionniste doit raccorder ce dernier à la librairie grâce à une interface de type USB2 - une prise USB à haut débit dont sont maitenant dotés les ordinateurs grand public - pour en décharger le contenu sur la mémoire centrale. Une interface plus pratique dénommée CRU est installée sur certaines bibliothèques. CRU désigne le format du container qui renferme le disque dur:cecontainer estinséré,commeuntiroir,dans uncompartimentde la librairie(de format CRU lui aussi), ce qui déclenche le déchargement du contenu du disque. Quelle que soit l interface utilisée(usb2oucru),le temps dechargementdudisquedur danslalibrairie destockageéquivautà peu prèsàladurée dufilm. Si les programmes sont reçus par réseau (satellite, fibre,...), leur chargement dans la bibliothèque est automatique. C est, en amont, l opérateur chargé du transport qui établit la liste des salles auxquelles les fichiers numériques des programmes doivent parvenir, selon les indications fournies par les distributeurs. Pour la réception par réseau, la librairie dispose d une deuxième interface : un boîtier de réception qui est luimême relié au réseau terrestre à haut débit ou connecté à une parabole en cas de réception des programmes par satellite. Les clés de décryptage peuvent aussi être envoyées aux salles sur support physique ou par réseau mais comme il s agit de fichiers de petite taille, il suffit d un réseau ADSL pour les envoyer rapidement aux cinémas. La diffusionparréseausegénéralise doncpeuàpeupourlesclés. 7

8 Description de l équipement numérique d un cinéma multi-salles A la librairie centrale est associé le système de supervision du cinéma (theater management system ou TMS en anglais). Ce superviseur est un logiciel qui assure différentes fonctions. Il vérifie notamment qu une clé de décryptage en cours de validité est bien stockée avec chacun des films présents dans la librairie ; le TMS permet en outre de composer le programme d une séance (l opérateur utilise ce logiciel pour sélectionner dans la bibliothèque le film, les bandes-annonces et les publicités qui doivent être joués) ; il permet enfin d envoyer ce programme - et la clé associéeaufichier crypté dulong-métrage -vers leserveurdela salle quidoit leprojeter. La transmission se fait via un réseau de câbles à haut débit qui relie la bibliothèque centrale (et le TMS) à chaque serveur decabine.la capacité de ce réseauest variable : unréseau offrant undébit de 600mégabits pas seconde permetdetransférer unfichier defilm d une heure 30delalibrairie jusqu à unserveur enàpeuprès20minutes. Les serveurs installés dans les cabines de projection peuvent contenir jusqu à 10 films de 1h30. C est à leur niveau que s effectue la décompression des fichiers de programmes et leur éventuel décryptage grâce à la clé associée. Entre leur sortie du serveur et leur entrée dans le projecteur, les images numériques subissent un nouveau cryptage (si les données numériques qui transitent par le câble reliant les deux équipements n étaient pas cryptés, il serait toujours possible de brancher ce câble à une mémoire pour en faire une copie pirate ; vu la taille du fichier du film, décompressé à ce stade, la capacité de la mémoire en question doit être assez exceptionnelle mais les pirates ont le goût de l aventure ). Le projecteur doit donc décrypter une deuxième fois les informations qu il reçoit avant d envoyer les images du film sur l écran. A ces équipements de base des établissements multisalles peuvent s ajouter des options comme par exemple les composants qu il convient d ajouter au serveur ou au projecteur d une salle pour réaliser une projection en relief. Dans le cas d une projection de programmes retransmis en direct (évènements sportifs, concerts,...), le serveur de la salle doit être directement relié à la parabole satellite installée sur le toit du cinéma. Un équipement appelé streamer joue alors le rôle d interface entre la parabole satellite et le serveur. 8