Quels enjeux techniques et esthétiques pour filmer en direct le foot en 3D pendant la coupe du monde ? Je vous emmène dans les coulisses: caméras utilisées, création du rendu 3D par les stéréographes,entretien avec le réalisteur Jean-Charles Van Kerkhoven, visite du car Régie 3D... de quoi donner un peu de relief à l'événement!!

Sommaire - Filmer la coupe du monde en 3D, dans les coulisses techniques et côté réal... 1. Quelles caméras 3D pour filmer ? Comment fonctionnent-t-elles ? 2 et 3. Le rôle du stéréographe pour traiter le relief - Le traitement de la 3D dans le car Régie 3D 4.Comment filmer le foot en 3D ? Entretien avec le réalisateur Jean-Charles Van Kerkhoven (prochainement) 5. La diffusion 3D à la maison et au cinéma, pas si simple ! Compte-rendu (prochainement)

Cette semaine des salles de cinéma diffusent en 3D (vidéo en relief) les demi-finales et la finale de la coupe du monde de football 2010. J’avais assisté à la dernière répétition de captation en 3D en vue de la coupe du monde de foot, lors d’une journée de championnat fin mai entre Monaco et Nancy (voyage de presse organisé par Sony Pro).

Je vous propose un tour d’horizon des techniques en action et des nouveaux métiers à l’oeuvre sur un live 3D, mais aussi de l’aspect plus esthétique et éditorial du côté des faiseurs d’image grâce à de beaux échanges avec Jean-Charles Van Kerkhoven, l’un des réalisateur à l’oeuvre en 3D sur la coupe du monde. J'ai aussi complété par les dernières infos que j'ai pu glaner de ceux qui sont sur le terrain coupe du monde sur ce sujet.

Vous pourrez ainsi faire le lien entre les coulisses côté technique et les images 3D que vous verrez peut-être mardi, mercredi ou dimanche dans certaines salles de cinéma français... et peut-être qui sait un jour sur un potentiel Blu-Ray 3D reprenant les meilleures images en 3D de la coupe du monde (comme il n’y aura aucune image de l’équipe de France ça n’intéressera que les passionnés de foot... ou d’image 3D !!) ? La diffusion des 25 matchs captés en 3D depuis le début de la coupe du monde est assurée sur différentes chaînes satellites mais aussi dans 500 cinémas à travers le monde. Nous verrons dans la dernière partie de ce dossier que recevoir la 3D chez soi n’est pas si simple en raison des débits nécessaires pour recevoir simultanément deux images Full HD, en dehors du satellite et de l’internet par fibre point de salut !...

Je m’efforcerais de rester compréhensible que vous soyez ou non au fait des techniques de la prise de vue stéréoscopique, afin d’offrir une approche de découverte pour certains, et d’information sur les spécificités précises de la captation 3D dans ce cadre du sport live par ailleurs.

1. Quel matériel pour filmer la coupe du monde en 3D?

Découvrons le dispositif technique à l’oeuvre sur la coupe de monde de football 2010 pour les 25 matchs tournés et diffusés en image stéréoscopique dite “3D”: quel type de caméras 3D, quel est leur principe de fonctionnement, à quel endroit sont-elles placées dans le stade, quels aspects techniques de ces caméras permettent de faire les réglages du rendu 3D de l'image finale ?

Emplacement des caméras 3D dans le stade

Huit séries de test ont servi aux équipes de réalisation afin de déterminer le nombre de caméras à utiliser pour une réalisation 3D d’un match de football de la coupe du monde de football 2010, ainsi que leurs positions. Le dispositif final à l’oeuvre sur la coupe du monde est redécliné à l'identique pour la captation des 25 matchs retenus pour une captation 3D.

Seulement 8 caméras sont à l’oeuvre pour la réalisation des matchs de foot en 3D sur la coupe du monde 2010, contre 15 à 25 caméras pour une réalisation en 2D ! Cela donne déjà toute l’échelle des changements de réalisation qu’amène la 3D. Nous y reviendrons dans la partie portant plus spécifiquement sur les faiseurs d’image et l’entretien avec le réalisateur français Jean-Charles Van Kerkhoven.

Les caméras sont réparties pour moitié dans les tribunes, à mi-hauteur et donc plus basses que pour les captation en 2D (en raison du rendu 3D souhaité), et pour autre moitié au bord du terrain. Le dispositif qui était à l’oeuvre à Monaco pour la dernière répétition a légèrement évolué, une caméra de bord de terrain ayant migré derrière l’un des buts.

Voici donc le plan de l'emplacement final coupe du monde (j'ai mis à jour sous Photoshop le plan de la répétition de Monaco sur la base des informations qui m'ont été communiquées par Norbert Paquet, Responsable des solutions 3D chez Sony Professional):

Voici mes photos prises à Monaco nous permettant de comprendre l'emplacement des caméras:

Une caméra 3D = un couple de caméras HD

Par capter en stéréoscopie (que le marketing a renommé “3D”) chacune des huit “caméras 3D” repose en fait à chaque fois sur un couple de deux caméras HD afin d'offrir une image full HD (1920x1080 pixels) pour l’oeil gauche et une autre pour l’oeil droit.

 

Repère - Comprendre la captation 3D Tromper notre cerveau pour qu'il reconstitue le relief des deux images vidéos reçues

Pour la captation en relief on exploite deux caméras, une produisant l'image qui sera diffusée à notre oeil gauche, l'autre produit l'image qui sera diffusée à notre oeil droit. Pour tromper notre cerveau et qu'il combine ces deux images et qu'on les voit au final en relief, les deux images captées par les deux caméras ne doivent pas être parfaitement identiques: un très trsè léger décalage horizontal est nécessaire entre les deux images. Pour autant les caméras doivent être parfaitement alignées à la verticale (jamais une caméra plus haute que l'autre, même de qq millimètres !!), et disposer en permanence à l'identique du même niveau de zoom et de mise au point. On ne filme donc pas exactement la même image avec chaque caméra (sinon on n'aurait pas besoin de deux caméras!), de même que dans la vraie vie nos yeux ne voient pas exactement la même image, faite l'expérience ne regardant alternativement qu'avec votre oeil gauche puis qu'avec votre oeil droit.   Comme le montre cette illustration un très léger décalage existe entre les deux images captée par chaque caméra. On voit bien ce léger décalage en comparant l'enseigne derrière la statue. Dans le cas présent voici comment notre cerveau interpètera les deux images vidéo reçues: il nous montrera la statue au premier plan, et les façades des magasins en profondeur en arrière plan. (Image issue d'un support pédagogique de Sony). Le même principe sera donc à l'oeuvre sur chacune des caméras 3D dans le stade de foot.

Mais ça ne s'arrête pas là... Nous verrons plus loin que l'on doit aussi définir sur ces caméras le niveau de profondeur restitué au spectateur. Si on reprend notre statue, on peut la filmer en 3D pour la rendre plus ou moins "collée" ou "détachée" des vitrines des magasins, et aussi décider si la statue nous apparait plus ou moins proche ou loin de nous ! Vaste programme ;-)

 

Bref, une caméra 3D se compose donc de deux caméras HD traditionnelles qu’il faut combiner entre elles... mais les combiner n’est pas si simple qu'il y parait pour que l’alignement des images captées par chaque caméra reste très précis, et que les niveaux de zooms, d’exposition, de mise au point soient parfaitement identiques sur les deux caméras. C’est avec un appareil dénommé “Rig” que l’on associe les caméras pour qu’elles se combinent ensemble et que le zoom et la mise au point effectués par le cadreur se répercutent en simultané sur les deux caméras. Deux types de rig sont à l’oeuvre dans les stades de la coupe du monde de football: 4 caméras avec des rig à miroir, et 4 avec des rig “côte à côte” dit aussi “side by side”.

Les quatre caméras en bord de terrain (une sur le bord latéral, une derrière le but de gauche, deux derrière le but de droite) sont basées sur des rigs à miroir, comme on est habitué à le voir souvent pour la captation 3D pour le cinéma (vous avez sans doute vu des photos extraites du tournage du film Avatar par exemple). L'intérêt d'un Rig à miroir réside dans sa capacité à filmer une action se déroulant très près de la caméra (un joueur de foot très proche de la caméra), tout en restituant pour autant une profondeur importante dans l'image restituant la vue de l'action que l'on a dans la vraie vie où le fond du terrain nous apparaît lointain.

Le Rig à miroir est ici assez compact sur l'avant. C’est donc uniquement une tête de caméra HKC-T1500 (le corps étant derrière plus loin) qui est déportée sous le miroir du Rig. Ici Sony a retenu un Rig Element Technica (http://www.technica3d.com/3D-rigs/).

 

 

 

En tribune le rig est plus simple, les deux caméras sont tout simplement côte à côte, d'où le terme de Rig "côte à côte" ou "Side by Side" en anglais. Le rig "side by side" est donc à l’oeuvre pour les 4 caméras tribunes: deux en milieu de tribune + une à chaque extrémité de tribune. Les deux caméras constituant la caméra 3D sont tout simplement positionnées côte à côte mais bien entendu sont toujours asservies à une seule commande unique de zoom et de mise au point.

Alors pourquoi deux types de rigs entre les caméras autour du terrain et celles en tribunes ? Tout réside dans la perspective 3D que l'on souhaite restituer, et donc sur l'espacement nécessaire à cet effet entre les deux caméras. Voyons cela en détail...

 

Comment gérer la perspective de son image 3D avec les Rigs ?

Repère - Comprendre la captation 3D Définir sur ses caméras le niveau de profondeur restitué au spectateur

L'un des réglages les plus complexe à l'oeuvre quand on filme avec une caméra 3D consiste à choisir à quelle distance dans l'espace 3D on veut que le spectateur voit les personnes et objets filmés, et avec quelle ampleur de perspective. C'est plus facile à comprendre avec cette illustration:   Commençons par ce qu'on verra "plat" c'est à dire le fond de notre image 3D. Vous voyez que dans les deux cas il se situe derrière l'arbre. Comme dans la vraie vie, si je regarde ces deux personnes il y a un endroit au loin que je vois "plat" et qui marque la fin de la profondeur de la perspective. Qu'en est-il maintenant de ce que l'on voit dans toute la profondeur qui se situe entre notre oeil et cette partie "plane" tout au loin dans l'image ? Voyez ici les deux personnes devant l'arbre, par le réglage de la caméra je peux choisir de les montrer proches de moi (donc plus éloignée de l'arbre et du fond) ou au contraire plus loin de moi (plus proche de l'arbre et du fond). Je peux aussi choisir de restituer plus au moins de profondeur dans l'image, les personnages se détachant donc plus ou moins du fond. Une perspective trop restreinte donnerait donc l'impression de bonhommes découpées dans du carton et "plaqués" devant le fond. C'est la distance horizontale entre nos deux caméras qui va définir ce réglage. C'est pourquoi sur les Rig l'une des deux caméras peut se déplacer à l'horizontal sur une platine afin de définir un niveau plus ou moins important de perspective et si le joueur de foot présent au premier plan nous semble plus ou moins proche de nous. Voyons maintenant les forces et les limites de chaque Rig (à miroir ou "côte à côte") dans ce domaine. (Image issue d'un support pédagogique de Sony)

Le Rig assure toute la partie mécanique nécessaire à l’espacement entre les caméras, or c’est avec ce réglage que se crée toute la substance d’une image 3D: la variation de l’entraxe (la distance interoculaire) pour l’ajustement de l'ampleur de la profondeur 3D que l’on souhaite obtenir, et la création du point de convergence (là où commence la profondeur dans l'image). Pour cela le Rig est doté d’une motorisation qui déplace la caméra supérieure à l’horizontal sur une platine, alors que la caméra sous le miroir (la tête déportée) reste fixe bien entendu, de même que le miroir d’ailleurs.

L’avantage du Rig à miroir est qu’il permet d’obtenir un espacement très petit entre les deux caméras, et en 3D plus cet espacement est petit plus on peut cadrer large tout en gardant un bel effet de profondeur dans l’image. Cet espacement nécessaire entre les caméras ne pourrait être obtenu avec deux cams côte à côte car les corps de caméras se toucheraient et les deux optiques ne seraient pas encore assez proches l’une de l’autre pour permettre le cadrage en plan large souhaité.

En quoi ceci est-il primordial dans ce cadre d’un match de foot pour ces quatre caméra au bord du terrain ? Avec une action en bord de terrain pouvant se situer très près de la caméra il sera important de pouvoir dézoomer le plus possible (cadrer au grand angle) afin de pouvoir bénéficier du joueur de foot au premier plan à moins d’un mètre de la caméra mais tout en ayant un cadrage permettant de voir le reste du terrain et particulièrement les joueurs qui se trouvent dans l’axe de la caméra en profondeur et auxquels le joueur enverra probablement le ballon, le tout avec un effet de profondeur 3D important pour restituer la profondeur perçue par nos yeux lorsqu’on se situe à cette position sur le terrain. Or si les deux caméras ne sont pas assez proches l’une de l’autre sur ce plan large on ne pourra pas recréer la profondeur nécessaire et cela choquera visuellement par rapport à la profondeur qu’attend de voir le spectateur pour une situation de ce genre.

Concrètement, imaginez le joueur à 25m du but, dans le couloir, faisant une passe à ses coéquipiers situés dans la surface de réparation ou à la limite de la surface, il faut à la fois bien voir le joueur au premier plan, et à la fois disposer d’une grande profondeur de la 3D entre lui et ses coéquipiers au niveau de la surface de réparation. Donc si on en revient au Rig, on souhaite ici cadrer large en 3D mais avec un joueur tès proche de la caméra, les deux caméras du rig doivent alors être très proches l’une de l’autre. Dans ce contexte seul un rig à miroir permet d’obtenir ce résultat. A l’inverse, plus on zoomera plus les caméras devront être espacées l’une de l’autre. Ici le Rig à miroir pourra montrer ses limites sur le niveau de zoom que l’on pourra obtenir avec l’effet de profondeur 3D adéquat. C’est là que les caméras des tribunes, basées sur un Rig side by side prennent le relais...

Le rig "side by side" par son placement en hauteur dans les tribunes nécessitera des focales longues (grand niveau de zoom) et donc onl'aura compris un grand espacement entre les deux caméras. A cet endroit des caméras trop serrées ne donneraient pas une profondeur suffisante dans le rendu 3D final du terrain de football, les joueurs ne se détacheraient pas assez du fond du fait du manque de profondeur 3D. Il est donc nécessaire d’espacer beaucoup plus ces deux caméras sur un Rig en tribune que sur celles en bord de terrain. Or avec un Rig à miroir on ne pourrait pas suffisament espacer les deux caméras.

Notons que le point de vue retenu pour ces caméras 3D en tribune reprend celui d’un bon placement de spectateur à mi-tribune. On est donc beaucoup plus bas qu’avec les caméras 2D exploitées habituellement bien plus haut dans les tribunes et on dispose donc d’un point de vue plus rasant pour les plans large offrant la vision globale du stade. Si les stades de la coupe du monde ont été prévu pour ce cas de figure, on imagine la logistique à mettre en oeuvre si la réalisation 3D de match devait se généraliser dans tous les stades où les positions de caméras sont prévues pour la 2D mais pas pour la 3D, à nouveau un sacré débat en perspective ;-)

Asservissement des zooms et du point

Pour le cadreur, malgré le dispositif du Rig, l’approche reste identique à la 2D pour zoomer et pour faire la mise au point. Notons d’ailleurs que le cadreur reste sur un monitoring de son cadre en 2D. Pour que le cadreur n’utilise qu’une seule commande de zoom et de mise au point il faut bien entendu que les deux caméras constituant la caméra 3D aient leurs réglages asservis.
C’est Canon qui s’est chargé de synchroniser les zooms et la mise au point entre les deux caméras, sur les modèles en oeuvre pour la coupe du monde (notons que Fujinon a aussi présenté une solution en ce sens au NAB en avril).

Des caméras 2D converties en 3D

Des caméras du dispositif de réalisation 2D sont également récupérées et leur signal est converti en 3D. Il s’agit des images des grues (derrière les buts) et du steadycam. “Ces algorithmes de conversion 2D vers 3D ne fonctionnent bien qu’avec des contextes très spécifiques de prise de vue. Les plans à la grue sont typiquement des plans avec lesquels ces algorithmes ne marchent pas trop mal, d’autant qu’il serait très difficile d’équiper une grue en 3D. Mais il y a toujours un petit moins, un petit manque dans l’image avec ces conversion en comparaison à une image 3D réelle” nous indique à ce propos Norbert Paquet, Responsable des solutions 3D chez Sony Professional France.
La conversion est ici réalisée par un boîtier de conversion JVC.

Sommaire - Filmer la coupe du monde en 3D, dans les coulisses techniques et côté réal... 1. Quelles caméras 3D pour filmer ? Comment fonctionnent-t-elles ? 2 et 3. Le rôle du stéréographe pour traiter le relief - Le traitement de la 3D dans le car Régie 3D 4.Comment filmer le foot en 3D ? Entretien avec le réalisateur Jean-Charles Van Kerkhoven (prochainement) 5. La diffusion 3D à la maison et au cinéma, pas si simple ! Compte-rendu (prochainement)

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