Hologramme, qu'est-ce que c'est ? Définition & distinguer le vrai du faux
Dernière mise à jour : 24 janv. 2019
Un hologramme est à la base la représentation d'une image contenant des informations tridimensionnelles. Au cinéma ils sont présentés semblant flotter dans les airs. Le procédé d'origine est complexe, et ce que montre le cinéma reste encore de la science-fiction. Il existe cependant aujourd'hui des techniques dites de simulation holographique qui peuvent reproduire cet effet sans toutefois produire de véritables hologrammes. Tour d'horizon et décryptage.
Un peu d'histoire
L’étymologie du mot hologramme vient du grec "holos" (en entier) et "graphein" (écrire). Le concept d'hologramme date des années 50, Il a été pensé par le hongrois Dennis Gabor qui s'est appuyé sur le travail antérieur d'autres chercheurs, mais le premier à avoir imaginé l'idée est le romancier Jules Verne dans son oeuvre "Le château des Carpathes en 1892.
L'apparition de la technologie laser en 1961 a permis une avancée des recherches dans ce domaine. Dennis Gabor a d'ailleurs obtenu en 1971 un prix Nobel de physique pour ses travaux.
Cependant, le premier véritable hologramme multicolore stable a été réalisé en 2011 au Japon. Il était en lumière blanche ordinaire et utilisait des plasmons, une méthode découverte à la fin des années 90. Il fut néanmoins développé sur une surface spécifique et n'a pas "flotté dans les airs".
Un peu de technique
La création d'un véritable hologramme se fait en deux parties. Il y a d'abord l'enregistrement de l'hologramme puis sa diffusion.
Enregistrement
Le schéma ci-dessous décrit bien le procédé
On utilise un rayon laser qui est à la base divisé en deux par un miroir semi-réfléchissant. L'un des deux faisceaux est directement projeté à travers une lentille qui va faire diverger le rayon, sur une plaque photographique qui va servir à enregistrer l'hologramme (une espèce de négatif en quelque sorte). Il va servir d'onde de référence.
L'autre faisceau va éclairer l'objet à holographier. Il passe lui aussi à travers une lentille. L'objet ainsi "illuminé" va à son tour se refléter sur la plaque photographique.
La différence entre l'onde du faisceau de référence et celle du faisceau reflétant l'objet va permettre de dessiner une image en trois dimensions de l'objet sur la plaque.
L'hologramme de l'objet est ainsi créé.
Diffusion
La diffusion de l'hologramme ainsi créé consiste à venir frapper la plaque photographique avec un faisceau laser parfaitement identique à celui utilisé pour la captation de l'objet sur la plaque. C'est une sorte de processus de développement un peu comme pour une photo traditionnelle. On peut faire varier la taille de l'hologramme en fonction du développement.
Un peu de science-fiction
Alors, prêt pour les hologrammes à la Star Wars ? Non bien sûr, ils appartiennent encore nettement à la science-fiction. Pour l'instant il n'est possible que de créer des images holographiques fixes et sur un support spécifique. Nous sommes donc encore loin des vidéos de personnes en temps réel et flottant dans les airs. Toutefois on a pu faire se modifier certaines images holographiques en étirant la nano-surface sur laquelle elles étaient projetées. On peut donc imaginer dans un avenir proche avoir des hologrammes animés.
Un peu de sémantique
Le mot hologramme est utilisé de matière abusive dans certains domaines, notamment, on nomme hologramme les images en 3D présentes sur les cartes de crédit et autres produits dont on veut rendre la falsification difficile. Mais ce procédé ne crée pas un véritable hologramme, l'image en elle-même ne contient pas d'information 3D, il s'agit juste d'un processus de mise en relief, une espèce d'illusion d'optique en quelque sorte, mais qui remplit bien son rôle car elle est en effet difficile à reproduire sans un matériel adéquat.
On parle aussi d'hologramme quand il s'agit de procédés utilisés actuellement dans les domaines du marketing de point de vente et dans les arts scéniques. On voit de plus en plus fleurir les hélices holographiques en magasin ou sur des salons professionnels pour attirer l'attention du consommateur. On a vu réapparaître des artistes décédés sur scène sous forme d'"hologramme" et même certains hommes politiques s'y sont mis comme Jean-Luc Mélenchon lors de sa campagne pour les présidentielles de 2017, qui a mis en place un "hologramme" de lui en temps réel à Paris alors qu'il était en meeting à Lyon.
Tous ces procédés sont en fait de la simulation holographique et non de véritables hologrammes tels que décrits ci-dessus. Voyons les différences :
Un peu de simulation
Les hélices holographiques
Elles se présentent sous la forme d'une sorte de ventilateur dont les pales sont bardées de LED. Les LED vont s'allumer et s'éteindre et c'est la rotation de l'hélice qui va créer l'image. Tous les détails concernant le fonctionnement des hélices ici.
L'effet hologramme est dans ce cas obtenu par le fait que la vitesse de rotation des pales de l'hélice la fait disparaître à l’œil humain, de ce fait, on a l'impression que l'image ainsi produite flotte dans les airs. Pour que l'illusion soit parfaite il faut que le contenu du fichier image ou vidéo ait été préparé de manière adéquate, à savoir sur un fond noir et en 3D. De ce fait l'objet animé semblera réellement sortir de nulle part et flotter en l'air. L'illusion n'est cependant valable que lorsqu'on est face à l'hélice, il ne sera pas possible de faire le tour de "l'hologramme" ainsi obtenu.
Le pepper ghost
Ce procédé tire son nom de son créateur John Henry Pepper qui l'a mis en place en 1862. L'application originelle de cette technique était destinée au théatre, elle permettait de faire apparaître un personnage fantôme sur scène, créant ainsi une illusion à s'y méprendre pour les spectateurs.
Le principe est très simple, comme on peut le voir sur la reproduction ci-dessus : un sujet est éclairé en dessous d'une surface transparente semi-réfléchissante inclinée d'une certaine façon (un peu comme un pare-brise de voiture qui va réfléchir l'objet posé sur le tableau de bord). Le personnage se reflète alors sur la surface mais l'inclinaison de celle-ci produit une impression de décalage et le public voit le personnage en arrière de la surface, au même niveau que les acteurs réels.
La technique du pepper ghost trouve aujourd'hui encore de nombreuses applications couplée aux récents progrès technologiques. Ainsi l'acteur qui jouait le "fantôme" est remplacé par un projecteur HD qui permet ainsi d'utiliser la vidéo pour faire vivre le personnage et donc de faire revenir à la vie des artistes décédés ou encore d'en créer de nouveaux de toutes pièces.
Les cas actuels les plus célèbres de l'utilisation du pepper ghost sur une scène sont les suivants :
Le "live" de Tupac en 2012 au festival Coachella en duo avec Snoop Dog
La conférence de Jean-Luc Mélenchon en février 2017 le rendant virtuellement présent à Paris alors qu'il était en meeting à Lyon.
L'utilisation d'un projecteur couplée avec la technique du pepper ghost se met en place de la manière suivante
Ici, l'image de Tupac est projeté sur un miroir placé horizontalement sur le devant de la scène et invisible du public. Le miroir réfléchit à son tour l'image du chanteur sur une surface semi-réfléchissante transparente placée verticalement devant la scène et légèrement inclinée, laissant apparaître Tupac au côté de Snoop Dog, qui, lui, évolue au centre de la scène. La vidéo de Tupac a été créée à partir d'images d'archives retravaillées, le travail à ce niveau là a été colossal. Voici le résultat en image :
Dans le cas de J-L Mélenchon se rajoute une dimension live puisque le projecteur reproduisait une image filmée en temps réel à plusieurs centaines de kilomètres, il a donc fallu intégrer une connexion internet très haut débit et toute une logistique type visioconférence améliorée pour pouvoir réaliser ce rendu. Un point important à noter est que l'homme politique a effectué son meeting réel de Lyon sur une scène dont le fond était parfaitement noir, de manière à pouvoir reproduire l'effet hologramme à Paris. Et voici ce que ça donne :
Les vitrines holographiques (holopix display) sont elles aussi une application directe du principe du pepper ghost. Ici, plus de projecteur, mais simplement un écran, placé dans le haut de la vitrine.
L'image diffusée par cet écran se réfléchit sur les parois inclinées de la vitrine cela donne l'illusion, selon le principe du pepper ghost, qu'elle se trouve au centre de celle-ci. L'intérêt est bien sûr de créer un objet "virtuel" dans cette vitrine, mais aussi de créer des animation "holographiques" autour d'un objet réel qui aura été placé dedans. C'est une application idéale pour la promotion d'un produit sur une approche marketing. Ici la vitrine propose une vision à 270°, l'image sur l'écran est donc dupliquée 3 fois sous des angles différents pour pouvoir se refléter dans chaque paroi de la pyramide et ainsi rajouter à l'effet hologramme puisqu'on peut tourner autour de l'image pour la voir sous plusieurs angles.
Retrouvez tous les détails de ce type de produits ici.
La rétroprojection
Le principe est très simple mais les applications très intéressantes. Un film holographique transparent à 97% est posé au dos d'une surface transparente elle aussi type vitrine de magasin, plaque de plexiglas etc. Un projecteur est placé derrière la vitre pour projeter directement sur le film. Le spectateur est lui situé devant la vitre.
le rendu ainsi obtenu est celui d'une image projetée sur une surface transparente, elle garde donc elle aussi toute sa transparence et si elle a été correctement travaillée sans fond ou sur un fond noir le rendu est bluffant. Cette technique a été utilisée par la marque de lingerie Empreinte pour son magasin parisien, voici le rendu en vidéo :
Toujours à Paris, la boutique Vanity Fair a fait de même
Les concerts de la chanteuse virtuelle Hatsune Miku utilisent aussi cette technique comme on peut le voir sur la vidéo ci-dessous où la surface "holographique" apparaît clairement en début de vidéo. Par la suite on voit bien le projecteur en arrière-plan.
Et une conclusion
L'avenir de l'hologramme et de l'holographie est donc encore à écrire puisque malgré toutes les techniques qui permettent de s'en rapprocher avec des illusions quasi parfaites, le véritable hologramme flottant dans les airs qui va nous permettre d'avoir une conversation en temps réel avec une personne se trouvant à plusieurs milliers de kilomètres de nous n'est pas encore à notre portée. La plus grande prouesse technologique qui reste à accomplir est d'arriver à se passer d'un support pour projeter les images. Une des perspectives les plus prometteuses est celle de l'holographie laser par ionisation de l'air mais nous n'en sommes encore qu'aux balbutiements. Ainsi, en attendant le véritable hologramme de demain, les techniques de simulation holographique sont là pour nous donner des rendus bluffants et applicables à de nombreux secteurs d'activité comme le marketing, le spectacle ou encore le design.
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