Boite à hologramme

Un générateur de boite à hologramme ajustable pour écrans

Vous disposez d’écrans LCD dont vous n’avez plus besoin ? Voici un projet qui va vous permettre de les recycler. J’ai réalisé ce projet autour du générateur de pyramide présenté dans mon article précédent.

La technologie d’hologrammes utilisée repose sur un effet d’optique appelé Pepper’s ghost : le reflet d’un écran dans une vitre créé l’illusion, en regardant la vitre, que l’objet se trouve derrière. Pour ce projet, je place un écran suspendu au dessus d’une pyramide transparente donnant un corps aux reflets d’un écran non visible du spectateur.

Boite à hologramme

Ce générateur de boite est prévu pour des écrans allant des plus petites tablettes aux moniteurs de PC les plus grands. La boite a été envisagée sur une base carrée, désignant les dalles au format 4/3 comme étant les plus adaptées, sans limitation pour les 16/9eme. Le générateur fournit un fichier vectoriel destiné à une découpeuse laser, qu’on trouve couramment dans un fablab.

Boite à hologramme Boite à hologramme

Choix des matériaux

La boite peut être réalisée en medium ou en contreplaqué de 8mm minimum. Les colonnes de support entre la caisse inférieure et la caisse de l’écran peuvent être faites d’acrylique transparent (plexiglas) pour ne pas gêner la vision.

Le choix du matériau transparent de la pyramide est crucial. La vitre ne doit par exemple pas être un miroir, car l’oeil a besoin de voir à travers pour positionner l’objet dans la pyramide. Seconde contrainte, le matériau doit être aussi fin que possible, afin d’éviter un dédoublement du reflet. Ainsi, l’usage d’un miroir sans teint imposerait d’éclairer l’intérieur de la pyramide.

Je n’ai à ce jour pas trouvé de référence de produit pour le matériau de la pyramide. Dans un premier temps, j’ai utilisé de l’acrylique recouvert de film solaire teinté pour vitre de voiture, sans résultat :

Boite à hologramme

J’ai ensuite utilisé une pyramide achetée dans un kit pour tablette, le résultat est sans appel (voir plus haut). Je ne parviens toujours pas à trouver de matériau équivalent pour découper une pyramide à l’aide du générateur, aux dimensions de mon écran. Toute aide dans les commentaires serait très appréciée !

Détail de conception du prisme

Les moniteurs ont des dimensions standardisées selon deux critères : la diagonale et le format. Les diagonales courantes de dalles se mesurent en pouces, telles que 15″, 17″ ou 19″. Le format est la plupart du temps plus étiré que haut.

En construisant une pyramide à base carrée dont le côté mesure la hauteur de l’écran, on perd des pixels car l’écran est rectangulaire. À l’inverse, en construisant une pyramide à base carrée dont le côté mesure la longueur de l’écran, on perd de la surface vitrée. En construisant une pyramide à base rectangulaire, on obtient des faces ayant des angles de pente différents : le point de vue des observateurs cherchant le reflet varierait selon les faces.

La solution consiste à fixer un angle de pente pour les quatre faces puis à « allonger » une pyramide à base carrée sur une base rectangulaire aux dimensions de l’écran. On obtient un genre de prisme :

2. Pyramide étirée

Ce n’est plus une pyramide, c’est un polyèdre dont le sommet est une arrête. On peut optionnellement couper horizontalement le sommet et on obtient ceci :

3. Polyèdre tronqué

Cette dernière étape fait perdre un peu de surface d’affichage, mise à profit pour éclairer l’intérieur de la pyramide dans le but de renforcer l’effet d’optique selon les matériaux. Je n’ai pas encore essayé, mais y afficher des pixels blancs pourrait être suffisant.

Le choix de l’angle des faces du prisme se fixe arbitrairement. À 45°, la forme est trop basse pour être bien visible au centre de la boite, j’ai tendance à lui préférer 54,7° car on obtient ainsi des faces équilatérales, esthétiques, plus hautes.

Téléchargement du script

Tout ceci a été implémenté dans un script OpenSCAD qui permet de tout ajuster dynamiquement selon les mensurations de votre moniteur ! Il ne reste qu’à créer des applications générant des images divisées en 4. Le fond noir des images augmente significativement le contraste.

Imaginons que vous soyez un développeur et que l’envie vous prend de réaliser ce projet : venez en parler en commentaire ! Je suis certain qu’il est possible de créer des applications compatibles sur n’importe quelle boite, à condition de laisser l’utilisateur définir la surface vide au sommet du prisme, par exemple en pourcentage de la largeur de l’écran. Il sera ainsi possible de faire des applications interchangeables !

Démonstration du prototype

11 commentaires sur “Un générateur de boite à hologramme ajustable pour écrans

  1. Bonjour,
    Je sais que votre tutoriel a été publié il y a déjà plus de 3 ans mais comme je ne l’ai découvert que très récemment je me permets de poster quand même un commentaire (si vous jugez que c’est trop hors délai, n’hésitez pas à le supprimer, je comprendrai tout à fait).
    J’envisage donc de réaliser une pyramide holographique sur le modèle de vos deux très bons tutoriels mais, avant de me lancer, j’ai bien sûr des tas de questions en tête …
    Tout d’abord, et peut-être que ça peut aider, j’ai vu sur un autre site que la qualité optimale du plastique à utiliser était du Plexiglass coulé (ou du Perspex) teinté dans la masse avec 20% de transmission lumineuse et donc 80% d’opacité. Pas facile du tout à trouver … et puis, si j’ai bien lu les tutoriels sur le sujet, avec une telle opacité, ça impliquera sans doute de placer un éclairage à l’intérieur de la pyramide ?
    Néanmoins, après avoir beaucoup cherché sur la toile, j’ai fini par trouver ceci :
    – du Plexiglas GS (acrylique coulé) de 3 mm d’épaisseur, référence « gris 7C27 GT » trouvé à cette adresse :
    https://www.plexiglas-shop.com/fr/Produits/PL7C27-GT-3-00-3050X2030-B-01-L.html
    – du Plexiglas GS (acrylique coulé) de 3 mm d’épaisseur, référence « gris 7C83 GT » trouvé à cette adresse :
    https://www.plexiglas-shop.com/fr/Produits/PL7C83-GT-3-00-3050X2030-B-01-X.html?isextsearch=alist
    – du Perspex gris fumé 923 foncé de 3 mm d’épaisseur un peu plus opaque (14% de transmission seulement) trouvé sur ce site :
    https://www.plaqueplexiglass.com/perspex-gris-fonce-923/
    Ces références vous paraissent-elles convenir ?
    Avant de passer commander de ce Plexiglass, je me pose également la question de savoir où faire couper au laser aux bonnes dimensions ?
    Je ne connais pas trop les « fablabs » mais peut-être est-ce une solution ? … à condition d’en trouver un à côté de chez moi, va falloir que je cherche (région de Brest). Ou peut-être par correspondance sur le site du lien « Perspex » ci-dessus ?

    Sinon, je me faisais également la réflexion que projeter un hologramme en lumière ambiante demande probablement un écran LCD assez costaud (car il faut une image très lumineuse et bien contrastée) et donc un écran assez cher. Du coup, est-ce qu’on ne pourrait pas le remplacer par un pico-vidéoprojecteur à très courte focale (30 à 50 cm maximum) et si possible qui accepte le format 4/3. Qu’en pensez-vous ? Est-ce que ça vous parait techniquement envisageable ? Est-ce que ça en vaut la peine ?
    Connaissez-vous un projecteur qui pourrait convenir ?

    Désolé pour toutes ces questions mais comme je découvre le sujet, j’essaie de recueillir un maximum de bonnes informations avant de prendre la décision de me lancer ou pas. Merci de votre compréhension.

  2. Bonjour, je me permets de répondre rapidement à Jlg6. Si le plexiglas est foncé ou opaque à 80%, vous allez obtenir un effet miroir qui va « casser » l’effet hologramme qui fonctionne au contraire en ayant une transparence totale du support. Si on pouvait ne même pas voir la vitre ce serait encore mieux et donc voir « de l’autre côté » de la pyramide. Donc ça part dans le mauvais sens, a mon avis. Un pico puissant sera aussi cher qu’un bon écran et un écran projette son image en parallèle alors q’un pico projette depuis un objectif, cela risque de donner un résultat différent. A tester.

  3. Je suis plutôt de l’avis de jlg6 en ce qui concerne l’opacité du plastique : constatez vous même le résultat sur les photos de l’article !

    J’ai rencontré le problème d’avoir du plexiglas transparent recouvert d’un film opacifiant trop clair, qui ne doit pas être loin de 20% d’ailleurs. Aucun effet ne s’y est produit malgré un rétro éclairage artificiel derrière la dalle d’écran utilisée.

    L’effet miroir est justement l’effet recherché, une opacité de 80% devrait permettre de voir le reflet et de voir a travers comme c’est le cas sur les photos de l’article ci dessus ! C’était une pyramide achetée sur Aliexpress qui a nettement mieux marché que mon bricolage, mais elle n’était pas adaptée a la taille de la boîte.

    Par contre je partage l’analyse de Gérard au sujet du pico projecteur dont la source émet depuis un point et non toute la surface de l’écran. Il est important que les rayons partant de l’écran se reflètent perpendiculairement sur la surface inclinée à 45° de la pyramide. L’effet miroir dont on a parlé est réalisé a partir d’une image plane qui est restituée a l’identique sur la pyramide. La pyramide sert d’écran tout simplement.

    Bon courage !

  4. Bonjour … et merci beaucoup à Gerard et Vincent pour vos commentaires !

    Concernant l’opacité du Plexiglass, les chiffres de 20% de transmission lumineuse et 80% d’opacité que je cite sont ceux que j’ai trouvés mentionnés dans plusieurs tutoriels, par exemple celui-ci :
    https://whyaxis.me/2017/10/01/building-a-table-top-hologram-projector/
    L’auteur est assez explicite et sa vidéo de conclusion est assez bluffante. J’ai beaucoup aimé et je lui commanderai volontiers un cocktail rien que pour voir fonctionner sa pyramide ! Dommage qu’il habite au Sri Lanka, c’est un peu loin pour aller prendre un apéritif … !
    En tout cas, si j’ai bien saisi son tutoriel, l’un des secrets de sa réussite réside dans la mise en place d’un éclairage à l’intérieur de la pyramide et, bien sûr aussi, dans l’utilisation de Perspex (Plexiglass coulé) 80% d’opacité.
    Par ailleurs, si on visionne les diverses vidéos des pyramides holographiques du commerce, on voit nettement que les faces des pyramides commercialisées sont plus ou moins opaques et qu’il y a très souvent un éclairage à l’intérieur de la pyramide. Par exemple la très belle vidéo de démo de la société Dreamoc :
    https://www.youtube.com/watch?v=ZvOsyy7cNmU

    Maintenant, au sujet du pico projecteur à la place d’un écran LCD, c’est une simple réflexion toute personnelle. J’ai simplement pensé que projeter un hologramme en lumière ambiante (lumière du jour) nécessite probablement un écran très lumineux et possédant un très bon contraste. Ce type d’écran existe bien pour les professionnels… mais… lorsque j’ai vu les prix, j’ai vite compris que ce n’est pas à la portée de toutes les bourses et notamment du simple amateur. C’est pourquoi j’ai pensé au pico projecteur car moins cher et, d’une façon ou d’une autre, il projette lui aussi une image format 16/9 ou, mieux pour une pyramide, au format 4/3. Je me suis dit que peu importe que le point de départ de l’image (l’objectif du pico projecteur) soit ponctuel, l’important c’est que l’image parvienne sur chacune des faces de la pyramide et qu’elle soit aux bonnes dimensions (c’est à dire un peu moins que le carré qui constitue la base de la pyramide). Pour cela, il faut que sa focale soit suffisamment courte.
    Mais bon, je ne m’excite pas trop : je me doute bien qu’il va falloir procéder par étapes successives avant d’espérer arriver à un résultat correct.
    Ceci dit, je pense quand même me faire la main avec un vieil écran LCD d’abord et si tout est correct, je passerai ensuite au pico projecteur.
    En tout cas, si j’arrive à quelque chose de concret, je posterai ici pour montrer le résultat (je pense me lancer sous 2 mois).

    Encore merci de vos commentaires et très bon week-end !

  5. Ah oui, je viens juste de comprendre pour l’inconvénient du pico projecteur : vous voulez dire que les rayons lumineux n’arriveraient pas à la perpendiculaire des faces de la pyramide mais selon un angle dépendant de la distance entre l’objectif du pico projecteur et la pyramide. J’ai mis du temps pour comprendre, désolé, c’est un domaine que je ne connais pas …
    Mais, à la limite, si on peut évaluer cet angle, il est peut-être possible de déformer volontairement les images sur la vidéo elle même de sorte que la distorsion engendrée par la projection soit exactement compensée ?
    Je vais me renseigner sur la toile pour voir si cela est faisable, si possible avec des logiciels libres.

  6. Oui exactement c’est bien ce qui m’inquiète ! J’imagine qu’on peut déformer l’image, d’ailleurs c’est ce que permettent la plupart des vidéo-projecteurs pour ajuster leur angle vis a vis de la surface de projection. Mais là nous avons 4 surfaces qui partent dans des directions différentes.. je suis curieux de voir si une mise au point logicielle arriverait a se faire 🙂

  7. En effet, pas simple, pas simple …
    Comme le chantait Boris Vian :
    « Il y a quelque chose qui cloche là-dedans. J’y retourne immédiatement ! »

  8. Hello à tous les deux 🙂
    Déjà, c’est très cool de voir des personnes réactives comme vous, qui ne répondent pas au bout de deux mois… quand elles répondent ;):D, sur certain blog.
    Pour ce qui est de l’opacité : quand on lit les explications du créatif Sri Lankais, on lit bien qu’il a d’abord obtenu un effet miroir… Sauf qu’en éclairant de l’intérieur, cela contrebalançait l’opacité du plexi et (on le voit sur la vidéo) le re-rend transparent. Une fois éclairé, il n’est plus du tout opaque à 80% (j’ai l’habitude des opacités, ça fait partie de mon job, et là, ça ce voit à l’oeil nu :)). Alors pourquoi prendre un plexi quasi opaque pour le re-rendre transparent avec un éclairage ? Je n’en suis pas sûr, mais cela pourrait éviter l’effet de dédoublement sur les deux face du plexi (ou vitre) utilisé. Il y a une histoire de polarisation( je ne m’y connais pas du tout) et de « reflet » selon l’angle d’attaque de la lumière. Il faudrait tester sur une vitre épaisse et voir si ça marche aussi…
    Sinon, je suis allé voir des pyramides chez de nombreux pros, c’est du verre épais et parfois totalement transparent. Il faut comprendre que la lumière extérieure (naturelle ou artificielle) est l’ennemie de l’hologramme. Ici aussi, l’ami Sri Lankais dit qu’il à éclairé l’hologramme sur plexi transparent et, forcément, ça ne marche pas. C’est pour cette seconde raison que je pense que le plexi opaque rétro éclairé peut être utile : mieux voir l’hologramme en cas de lumière artificielle 🙂

    Pour finir, le Vidéo proj : pour avoir un bon hologramme, il faudra 4 pico-projs (un par pente de la pyramide) et peut-être une surface blanche/réfléchissante en face (voir sur google, « hologramme Snoop Dog et Tupac », il y a pas mal de schémas). Pour un pico-proj central (au sommet de la pyramide) même avec une focale courte, j’ai peur qu’il y ait une énorme déformation (et je pense aussi que si c’était la solution, les pros l’utiliserait déjà ;)). Et plus on travaille plus avec un principe de reflet, avec le Pepper’s Ghost, moins que de projection.

    Sinon Vincent, les résultats avec la pyramide rectangulaire sont-ils bons ? Parce que nous n’avons pas évoqué le système que j’appelle « l’aquarium », faute de nom, qui est une borne holographique avec seulement une grande vitre à 45° que l’on voit seulement de face et qui a l’avantage de présenter toute la surface d’un écran rectangulaire. Donc la question est : est-ce que la pyramide rectangulaire ne ressemble pas un peu à « l’aquarium », mais en version « rest-verso » ?

    Toutes ces questions, car je compte me lancer dans un projet où la borne holographique sera très importante et j’aimerais me construire un prototype nickel ;):)
    Bonne journée

  9. Bonjour Gerard et merci beaucoup de vos commentaires très constructifs, j’apprécie beaucoup.
    Je ne vais pas pouvoir répondre à vos remarques car je n’ai pas encore construit cette pyramide en dur : je n’ai fait jusqu’à présent qu’un petit test avec un smartphone et une mini-pyramide en plastique, histoire de tester le concept : ça fonctionne mais on est très frustré de la piètre qualité et de la petite taille de l’hologramme.
    Mais en gros, si j’ai compris le principe et pour caricaturer, il faut qu’il fasse plus clair à l’intérieur de la pyramide qu’à l’extérieur.
    Il faut donc se débrouiller pour que le côté le plus obscur soit à l’extérieur de la pyramide.
    Donc, si on part du principe que l’intensité lumineuse de l’hologramme est constante (c’est à dire on ne touche pas à la vidéo ou à l’écran), on n’a que 2 possibilités :
    – soit on diminue l’éclairage de la pièce où se trouve la pyramide ;
    – soit on augmente l’éclairage à l’intérieur de la pyramide.
    Comme dans mon cas je ne veux pas modifier l’éclairage de la pièce, je n’ai plus que la solution d’augmenter l’éclairage dans la pyramide.
    Maintenant, que la lumière introduite dans la pyramide vienne de son sommet ou de sa base, je pense que ça a peu d’importance hormis le fait que celle qui provient de la base est plus difficile à « habiller ». Je me souviens toutefois d’un tutoriel où l’auteur avait disposé de façon élégante des reproductions miniatures de spots de cinéma sur tous les côtés de la base. Ca rendait plutôt bien.

    Maintenant, hypothèse importante à discuter (car je ne suis pas du tout spécialiste en la matière) : cela concerne le problème de l’utilisation d’un Plexiglass ou d’un verre teinté dans la masse. Je parle ici de feuilles de plastique d’une épaisseur de plusieurs millimètres car avec une simple feuille de moins d’1 mm, le problème ne se pose sans doute pas. Je pense que le recours à un tel plastique est fait pour diminuer au maximum la réflexion des rayons lumineux qui frappent la face interne du plastique. Avec un tel plastique teinté, leur réflexion vers l’extérieur de la pyramide, donc vers notre oeil, devient par la force des choses très peu visible puisque leur intensité est fortement atténuée par le fait qu’ils doivent traverser x millimètres d’un matériau teinté avant de pouvoir parvenir à notre oeil.
    Je pense que c’est cela qui permet minimiser au mieux les doubles contours sur les hologrammes (le « blur effect » des auteurs anglophones).

    Ceci dit, si on met un éclairage dans la pyramide, il faut quand même que les rayons lumineux de celui-ci puissent sortir. C’est, j’imagine, la raison pour laquelle l’opacité ne doit pas être de 100% mais d’un peu moins … 80% par exemple.

    Autre hypothèse : si on préfère utiliser du Plexiglass totalement transparent, peut-être peut-on imaginer que la face interne de celui-ci soit totalement « miroir » (en y appliquant un film type glace sans tain) de façon à ce que les rayons lumineux qui parviennent sur cette face interne passent dans un sens mais très peu dans l’autre. Et le résultat serait là-aussi que l’image réfléchie de l’hologramme devient imperceptible à notre oeil puisque bloquée par la face « miroir ».
    Et dans ce cas, plus question d’envisager un éclairage dans la pyramide puisque de toute façon les rayons lumineux seraient bloqués par le miroir.

    Bon, je reconnais que toutes ces hypothèses doivent vous paraître bien brouillonnes et je vous prie de m’en excuser mais l’optique est un domaine que je ne maîtrise pas du tout (souvenirs de lycée ! ) mais je serai très heureux de recueillir votre avis là dessus.

    Sinon, merci également Gérard pour l’idée d’utiliser 4 pico projecteurs. Ca me parait très intéressant mais je pressens d’énormes problèmes pour synchroniser ces projecteurs. Avez-vous un logiciel, si possible libre, ou un script qui pourrait servir à cela ?

  10. Re,
    au sujet du coté clair ou obscur (non, je ne ferait pas de jeux de mots Starwariens ;)), je pense qu’il faut plutôt penser en terme d’illusion d’optique et dans ce cas précis, l’objectif est d’oublier le support « vitre », donc qu’il soit le plus invisible possible et, quoi de mieux que la transparence… J’ai fait des tests avec du plexi totalement transparent et ça marche bien avec une bête tablette. Et si l’hologramme est aussi un peu transparent, je trouve que ça fait partie du jeu de voir à travers (CF princesse Leïa qui appelle au secours). Un hologramme opaque n’est plus un hologramme 🙂
    Pour les projecteurs, le soft de vidéo mapping/VJing RESOLUME, fonctionne assez bien, il suffit d’un layer vidéo par sorties de la CG. Mais il faut surtout une carte graphique avec 4 sorties… Ca commence à faire cher 😉
    Alors qu’avec un PC NUC et un écran sur lequel vous aurez poussé le contraste (idem pour les vidéos dans un logiciel de montage par exemple), vous allez vous en sortir plus facilement. Sans compter qu’il est plus facile de cacher un écran que 4 picos 🙂
    Un bon écran entre 300 et 500.00 € devrait le faire. 4 projecteurs coûteront plus, si vous voulez de la qualité.

  11. Merci beaucoup Gérard pour tous vos conseils.

    J’ai juste une dernière précision à vous demander au sujet des caractéristiques de l’écran : quelle luminosité en candelas (ou en lumens ?) conseillez-vous ? idem pour le contraste ?

    Un grand merci pour vos interventions et très bonne fin de week-end à vous !

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