Fonctionnement de la Persistance Rétinienne

La Persistance Rétinienne est due à un phénomène d’image rémanente qui s’imprime dans la rétine de l’oeil et persiste pour une durée d’1/25 de seconde.

Une image rémanente est un phénomène d’optique qui fait que le cerveau continue de percevoir une image. Même quand l’exposition de celle-ci à l’oeil est terminée.

Lorsque l’on fait défiler plusieurs images statiques à une cadence assez élevée, on peut recréer l’illusion du mouvement de manière fluide.

C’est pourquoi la persistance rétinienne est un phénomène très important à comprendre dans le domaine du cinéma. Mais également dans celui de l’animation!

Observez comment avec seulement 2 images, on arrive déjà à tromper l’oeil grâce à la persistance rétinienne :


Thaumatrope d’un oiseau en cage
Thaumatrope d’un oiseau en cage

Il s’agit bien de 2 images distinctes et imprimées de chaque côté d’un même support. On le fait tourner à une vitesse satisfaisante jusqu’à n’apercevoir au final qu’une seule et même image.

Cette technique est utilisée pour les Thaumatropes. Ce sont de petits jouets optiques que l’on fait tourner pour voir les 2 images de chaque côté d’un disque, ne faire qu’une.


Son utilisation au cinéma

Maintenant on sait qu’une image va s’imprimer sur la rétine pendant 1/25e de seconde. Donc le fait de faire défiler rapidement plusieurs images, permet de jouer avec la perception visuel. Voir de recréer l’illusion du mouvement.

Ceci dit, le rendu visuel reste tout de même saccadé. Et il manque encore de fluidité. Il faut savoir qu’en dessous de 20 images / seconde, l’oeil humain est encore capable de percevoir le clignotement des images. Car le stimulus visuel reste insuffisant.

Au-delà de 20 images, la succession d’images ne sera pas perceptible et le défilement des images deviendra fluide.

L’invention de la pellicule permit de capturer des séquences vidéo à une cadence de 24 images / seconde et donc d’avoir une bonne fluidité visuelle.

Les premiers systèmes cinématographiques proposaient des cadences réduites tels que 10 ou 16 images / sec. Mais cela restait parfaitement interprétable par l’oeil humain en terme d’illusion de mouvement.

Ceci dit, un projecteur de film utilisant un obturateur reste voyant en dessous de 16 images /sec et peut devenir problématique. D’où l’apparition de la pellicule et de sa cadence à 24 images / sec.

Avec l’ère du numérique et selon les formats vidéos proposés et les système de projection, les cadences peuvent varier.Elles peuvent monter jusqu’à 30, 60 images / secs, offrant au spectateur une qualité et une fluidité d’image exceptionnelle

Pour mieux comprendre les différentes cadences d’images (frame rate) et leur utilisation, voici une vidéo explicative (en anglais) :



Application de la persistance rétinienne en animation

Dans le domaine de l’animation, la beauté de la chose est que l’on a pas forcément besoin d’une cadence de 24 images / sec afin de retranscrire une bonne fluidité de mouvement.

Commençons avec l’animation 2D traditionnelle. Pour cette technique d’animation, on animera généralement à une cadence de 12 images / sec. Mais généralement les images n’auront pas de « flou de mouvement » (à moins d’en ajouter manuellement dans les effets visuels).

Cela est plutôt une bonne nouvelle, car à 12 dessins par seconde, imaginez le temps et le coût de production d’un film d’1h30! Cela réduit donc le travail de moitié! C’est une économie énorme en matière de gain de temps et d’argent pour les studios d’animation.

Pour ceux qui ont moins de budget, une animation très limitée peut utiliser une cadence de 10 ou 8 / images secondes. Cela reste parfois saccadé, mais ça se prête bien à l’univers cartoony. Ces dessin animés dans lesquels les personnages bougent rapidement entre 2 poses et ensuite maintiennent la pauses quelques secondes, avant de passer à la suivante (animation snappy).

En animation digitale 2D, on anime généralement sur 2. C’est à dire que l’on fait un dessin qui sera exposé sur 2 frames. Et dans les phases d’action, on animera sur 1 (1 dessin par frame).

Lorsqu’un élément est animé par interpolation, tel qu’une balle ou un mouvement de caméra, on passera à 24 images / sec afin d’obtenir la meilleure fluidité possible.

En 3D, on anime généralement à 24 images / secs ou plus, tout dépendant du format vidéo auquel sera exportée l’animation finale.


Dans le domaine de l’informatique

Les tubes cathodiques (vieux écrans de TV ou d’ordi) d’autrefois utilisaient l’entrelacement pour la projection d’image.

Mais le balayage de l’image ligne par ligne a laissé place au taux de rafraîchissement. Cela veut dire que l’image clignote et disparaît / réapparaît à une certaine cadence exprimée en Hertz (Hz).

Avec une fréquence de 85 Hz sur les écrans RTC modernes, on parvient à minimiser la perception de lueur vacillante.

Les écrans à cristaux liquides (LCD) peuvent eux, avoir une fréquence de rafraîchissement oscillant entre 60 et 144 Hz!

La technologie a donc évolué pour nous offrir la meilleure qualité visuelle et fluidité d’image. Que ce soit au cinéma comme dans nos plateformes de salon!


Exemples d’illusions d’optique qui jouent avec la perception rétinienne





Si vous avez d’autres exemples d’illusions d’optiques qui utilisent le principe de la persistance rétinienne, je vous invite à les partager dans la section commentaire juste en bas.

À vous de jouer!




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