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Comprendre la 3D : structure de l’œil et image numérique -1

1 août 2011


Un peu de physiologie

On compare l’œil à une chambre noire : la lumière émise ou réfléchie par la scène que nous observons pénètre dans l’œil en passant par l’ouverture réglable de l’iris qui règle la quantité de lumière comme le fait l’iris d’un appareil photo. Le cristallin en se déformant va assurer la mise au point de façon à ce que l’image de la scène ou de l’objet observés soit projetée avec netteté sur la surface de la rétine dont les cellules sensorielles de la vision sont les bâtonnets, (120 millions environ) très sensibles à l’intensité lumineuse mais n’offrant qu’un faible pouvoir de résolution (distance minimale entre deux points pouvant être discernés) et les cônes (entre 5 et 6 millions) qui permettent de distinguer les couleurs et donnent à notre vision un très grand pouvoir de résolution 1 minute d’arc). Cela veut dire que nous sommes normalement capables de distinguer 2 points séparés de 1 mm se trouvant à une distance de 3 m.

L’oeil présente 4 zones remarquables : la papille optique, puis une zone colorée en jaune appelée macula. Très riche en cônes, elle n’occupe que 2 à 3% de la surface de la rétine mais transmet 90% de l’information visuelle au cerveau. La fovéa, au centre de la macula, est le siège de la vision centrale qui avec 1400 µm de diamètre contient environ 400 000 cônes. C’est là que notre œil présente la plus forte acuité visuelle et nos anciens l’avaient compris bien avant nous en établissant la règle empirique des peintres : pour pouvoir regarder confortablement un tableau, il faut se situer à une distance égale à 5 fois la diagonale du tableau. Ainsi, l’intégralité du tableau se forme sur la fovéa. C’est cette règle que beaucoup plus tard les ingénieurs appliqueront de façon scientifique pour définir le nombre de lignes nécessaires à l’analyse d’une image de télévision en définition standard, puis HD. Plus au centre encore, on trouve la fovéola de 400 µm de diamètre environ. Elle marquée par une légère dépression et est composée exclusivement de cônes au nombre de 25 000. On trouve là une analogie frappante avec les appareils photo numériques.

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Schéma en coupe de l’œil sur lequel on peut voir la fovéa, zone présentant une très forte concentration en cônes. Bien que n’occupant que quelques pourcents de la surface de la rétine, cette zone transmet 90% de l’information visuelle traitée par le cerveau. C’est là que l’œil offre l’acuité visuelle la plus importante.

La fovéa se trouve située sur l’axe optique de l’œil. En dehors de cette zone, l’acuité visuelle est beaucoup plus faible. On parle de vision périphérique. Si un événement intervient dans ce champ visuel périphérique ou si un objet sur lequel nous voulons concentrer notre attention s’y trouve, l’axe optique de nos yeux va pivoter dans cette direction avant d’amener la formation de l’image de cette partie de scène sur la fovéa. Si cela ne suffit pas nous tournerons la tête, voire le corps, pour amener cette image dans cette zone où nous pouvons distinguer le maximum de détails. Le cristallin qui agit comme une lentille biconvexe projette sur la rétine une image inversée de la scène observée. C’est notre cerveau qui procède au redressement de cette image.

Image-inverseeImage-inversee
Lorsque nous fixons notre regard sur un objet, nous orientons l’axe optique de nos yeux en coïncidence avec l’axe de cet objet. Une image inversée de l’objet se projette sur la fovéa. Notre cerveau procédera au redressement de cet image.

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