Les projecteurs numériques ultra-brillants, à grande échelle et à très haute résolution deviennent des outils indispensables des communications modernes.
Ils aident les directeurs généraux à impressionner les publics d'analystes. Ils font des concerts rock des événements intimes. Ils transforment les jeux sur ordinateur en sport-spectacle. Ils peuvent amener le cinéma numérique presque partout dans le monde.
Ils sont aussi très coûteux. Le prix des projecteurs haut de gamme est de quelques dizaines ou même quelques centaines de milliers de dollars. Ces appareils ne sont donc pas utilisés à grande échelle.
Nelson Chang et Niranjan Damera-Venkata des Laboratoires HP ont eu comme idée de créer un système de projection beaucoup moins coûteux en combinant les sorties de plusieurs petits projecteurs pour créer une seule image de grande qualité.
De l'avis des chercheurs, un seul obstacle se dressait sur leur chemin : beaucoup de gens croyaient que ce qu'ils proposaient était impossible.
Leurs travaux précédents semblaient indiquer qu'il était possible de combiner deux images pour en créer une seule à plus haute définition seulement lorsque les images étaient décalées à une distance très courte et précise l'une de l'autre. Cependant, comme les projecteurs ne peuvent tout simplement pas rendre de manière fiable sur un écran des images d'une telle précision, personne ne l'a fait.
Qu'arriverait-il, se sont demandé les chercheurs, s'il était possible de contourner la difficulté et de combiner 2, ou même 10, projections très imparfaitement alignées pour créer une seule image ultra-brillante et à ultra-haute résolution?
« Les gens disaient que cela était mathématiquement impossible, se rappelle Niranjan Damera-Venkata, mais nous avons découvert des lacunes que personne n'avait remarquées. »
Le résultat : une technologie de projecteur souple appelée
Pluribus qui permet aux clients de HP de projeter des images nettes sur écran géant, au dixième du prix des systèmes de projection actuels.
Comment est-ce possible? Selon le chercheur Chang, le système utilise d'abord une caméra pour saisir l'image projetée à l'écran par chaque projecteur individuel.
« Avec la caméra en boucle, explique Nelson Chang, nous pouvons utiliser un processus de calibrage très précis et automatisé qui établit exactement l'alignement des projecteurs et tient compte des différences entre eux.
Même des projecteurs identiques projettent des images différentes quant à la taille, les couleurs, la luminance et le contraste, fait-il remarquer. Si toutefois vous les projetez au moyen du système Pluribus, il est possible de calibrer les sorties d'un maximum de 12 projecteurs et de recombiner les meilleures parties de chacune pour créer une seule image d'une brillance et d'une résolution saisissantes. »
[Un article portant sur ces travaux,
Realizing Super-Resolution with Superimposed Projection, a été nommé meilleur article lors de l'atelier international de 2007 de l'IEEE sur les systèmes projecteur-caméra (ProCams 2007).]
La technologie est fondée sur la technologie de
vobulation de HP. Les chercheurs ont observé qu'ils pouvaient augmenter la résolution d'une page imprimée sans avoir à créer des points d'encre de plus en plus petits. Ils ont ainsi découvert que lorsqu'on modifie légèrement la position des points existants la différence de qualité est considérable.
Cette idée a permis d'augmenter de façon semblable la résolution de l'affichage numérique, dans lequel des ensembles de pixels en alternance sont décalés d'une distance courte et régulière, ce qui rend possible la projection d'images numériques au double de leur résolution pour obtenir une netteté accrue au même coût.
Par contre, l'application de la vobulation à un système de projecteurs multiples a été plus compliquée. « Contrairement à la vobulation, dans laquelle nous pouvons contrôler l'environnement, les projecteurs sont essentiellement placés de façon arbitraire, explique Nelson Chang. En utilisant la caméra, nous pouvons tenir compte des différences entre les projecteurs et adapter ce qu'ils affichent en conséquence. »
Lorsque l'on voit Pluribus à l'œuvre, on est facilement ébahi par la netteté et la grandeur de l'image créée. Projetez par exemple une partie de football de la NFL sur un écran de 16 pieds, et les joueurs seront grandeur nature. Vous aurez l'impression d'assister en personne à la partie, dans la première rangée au centre.
Pluribus a belle allure, mais son véritable attrait est l'économie de coûts qu'il procure à quiconque a le mandat de projeter de grandes images. Comment? Par exemple, Pluribus peut combiner dix projecteurs du commerce coûtant chacun 1 000 $ pour projeter une image aussi brillante et nette que celle créée par un seul projecteur haut de gamme à 100 000 $.
En outre, par rapport aux autres systèmes de projecteurs multiples, Pluribus offre des avantages en fait de qualité d'image et d'économies de coûts de main-d'œuvre. « Dans les systèmes traditionnels, il n'est pas rare que deux techniciens chevronnés prennent près de six heures à calibrer seulement deux projecteurs, explique Nelson Chang. Par contre, le processus de calibrage automatisé de Pluribus permet à un seul technicien d'effectuer cette tâche pour tous les projecteurs du système en 10 minutes environ. »
« Pluribus possède d'autres caractéristiques attrayantes, souligne Niranjan Damera-Venkata.
Supposons que vous soyez propriétaire d'une grande salle de cinéma et d'un projecteur de 100 000 $, dit-il, qu'arrive-t-il si le projecteur tombe en panne? Pas de représentation. Avec le système Pluribus, vous bénéficiez de la redondance. C'est donc dire que si un projecteur vous laisse tomber, vous en avez encore neuf en état de marche. L'image sera un peu floue, mais le spectacle continuera. »
Pluribus fonctionne aussi avec n'importe quel nombre de projecteurs, peu importe la marque, ce qui facilite les mises à niveau pour les entreprises. De plus, il fonctionne autant à l'échelle d'un ordinateur de bureau qu'à celle d'un stade. Le point de projection idéal se trouve à la distance à laquelle vous voulez afficher une très grande image et à laquelle vos spectateurs sont suffisamment proches de l'écran pour apprécier la très haute définition de l'image.
Chercheurs de Pluribus Niranjan Damera-Venkata (à gauche) et Nelson Chang (à droite)
Pluribus est également souple dans la façon dont il combine les images pour en produire une seule.
Il permet notamment de superposer de multiples images projetées afin de créer une image d'une brillance et d'une résolution uniques. Il peut également produire des images en mosaïque, mode traditionnel d'utilisation de projecteurs multiples.
Les utilisateurs n'ont pas à choisir entre la mosaïque et la superposition; ils peuvent adopter la configuration d'affichage qui répond le mieux à leurs besoins particuliers. Cet avantage permet aux concepteurs de faire un compromis entre le format de l'image, la brillance, la résolution, la redondance et le coût, par exemple.
« Du point de vue du système, dit Nelson Chang, la configuration exacte des projecteurs n'est pas importante. Pluribus peut optimiser l'image finale affichée peu importe la configuration. Ce que vous procure Pluribus est donc un support souple sur lequel vous pouvez projeter des choses. Il fonctionne aussi en temps réel, ce qui signifie que vous pouvez projeter une image unique ou de multiples vidéos au même moment. »
Chang et Damera-Venkata cherchent actuellement des occasions d'affaires en collabaration avec d'autres employés de HP.
Maintenant que leur système Pluribus générique est en place, ils le peaufinent afin qu'il fonctionne de façon optimale dans des cas particuliers et pour des clients potentiels particuliers. Par exemple, les utilisateurs qui doivent constamment défaire un système et le déplacer ont des exigences différentes de celles des utilisateurs qui travaillent toujours au même endroit.
« Les médias numériques sont très importants pour HP, souligne Nelson Chang. Par conséquent, il est primordial que nous ayons des compétences couvrant tous les aspects de la production d'un média - de la capture au partage, en passant par la manipulation et l'affichage.
Pluribus constitue un moyen nouveau et dynamique de traiter l'aspect de l'affichage. »
