2. Alors que notre enfance fut bercée par des dessins animés, nous nous
sommes aujourd'hui interrogées sur leur fonctionnement. Nous savions
que ces animations étaient formées de plusieurs images successives, mais
quels étaient les raisons physiologiques ? Nous avons d'abord associé ce
phénomène de continuité à l'œil, mais après plusieurs recherches nous
nous sommes rendues compte que le cerveau était également impliqué.
Alors ? Quel étrange mécanisme s'opère dans
notre corps alors que nous contemplons
innocemment ces histoires féériques ? De
l'image a l'animation, comment l'homme est-t-il
trompé ?

3. Vous croyez voir un cheval galoper, n’est ce pas ?
Et bien sachez que vous vous trompez
Nous allons décortiquer petit a petit ce qui se passe au niveau
de votre œil.

4. 1. La persistance rétinienne 1. L ’histoire
2. L’effet phi 2. Nos réalisations

6. Commençons par quelques petits rappels rapides sur la
structure de l’œil.
Membrane la
plus externe de
l'oeil.
Membrane de l'oeil
formée de cellules
nerveuses
Filament
blanchâtre
reliant le
cerveau aux
yeux

7. L’animation que vous avez visionné précédemment
n’est autre que la succession de ces images

8. En effet la succession d’images très proche les unes des
autres en un temps précis est perçue comme un
mouvement continu. Cette illusion est notamment due au
principe de la persistance rétinienne.

9. Fixez le pixel au centre de l’image.
Attendez (20 seconde).

10. Etonnant n'est ce pas?
Notre œil ou plus précisément notre rétine a la capacité de garder
en mémoire pendant une fraction de seconde une image alors que
celle-ci a déjà disparu. On appel ce phénomène « la persistance
rétinienne ».
L'origine de ce fait provient de la rétine qui possède des
photorécepteurs capables de transformer les rayons lumineux en
signal électrique. Or lorsque l'image est interrompue, cette activité
chimique demeure un certain temps (1/12e de seconde). Ainsi grâce à
la persistance rétinienne notre œil pense voir un mouvement
lorsqu’il voit une succession d'images très rapprochées, d’où
provient l’illusion.

11. Les images que nous recevons de l'extérieur se Axone : Prolongement
forment au fond de notre œil sur la rétine. Celle-ci du neurone dans lequel
possède une structure complexe dans laquelle on peut circule l'influx nerveux
reconnaître une dizaine de couches mais nous ne
mentionnerons que trois couches et nous parlerons
plus en détails de la troisième couche dans les pages
qui suivent car c’est elle qui nous intéresse:
La couche contenant les cellules ganglionnaires dont
les prolongements (axones) se rassemblent pour
former le nerf optique et qui sont chargées de
transmettre les informations au cerveau.
La couche granuleuse interne qui contient les cellules
bipolaires.
La couche qui contient les photorécepteurs rétiniens
Partie pigmentaire

12. Les cellules photoréceptrices
(cônes et bâtonnets)
transforment les influx lumineux
en influx nerveux, qui sont
analysés par le cerveau (lobe
occipital) après leur passage par
les voies optiques.
Cônes
Bâtonnets

13. Pour prouver que l’énergie lumineuse peut être transformé en énergie électrique
nous avons procédé à une petite expérience a l’aide d’une cellule photo voltaïque
relier a un voltmètre et d’une lampe. Nous avons branché la cellule au voltmètre et
nous avons caché la lumière (photo 1) le voltmètre afficher 0 volt. Nous avons
ensuite exposé la cellule photovoltaïque a la lumière : le voltmètre affiche alors
1.007 V (Photo 2).

14. Bâtonnets
Pigment
Disques
Mitochondries
Lorsque les pigments reçoivent des photons (particules de
lumière), le rétinal change de forme. On nomme cette réaction
la décoloration du pigment. Cette décoloration amorce une
série de réactions chimiques qui transforment le stimulus
lumineux en activité électrique (ou influx nerveux).
L’influx nerveux est alors transporté par les axones du nerf
optique jusqu’aux zones du cerveau impliquées dans la vision.
Noyau

15. Lorsqu'un cône ou un bâtonnet est activé par la lumière, il passe ensuite à un état
insensible pendant un certain temps, puis redevient activable. Ces différents
temps sont dus aux réactions photo-chimiques entre l'énergie lumineuse et les
différents pigments. La durée pendant laquelle le cône (ou bâtonnet) n'est plus
sensible à un changement de la lumière est le temps qu'il lui faut pour
reconstituer son pigment. Tant que la concentration de pigment dans la cellule n'a
pas atteint un certain seuil, le neurone continue d'être stimulé. C'est une partie de
l'explication du phénomène de persistance rétinienne, on « voit » des traces
lumineuses alors que la lumière s'est arrêtée.

17. L’effet phi

21. En 1832, bien avant l'invention du cinéma,
Joseph Plateau fabriqua un jouet d'optique
appelé phénakistiscope ( montage réalisé cf.
"nos réalisations"). Il s'agissait d'une roue
que l'ont divisait en plusieurs quartiers, dans
chaque quartier on dessinait un objet ou des
personnages qui effectuait un mouvement
(comme un cheval qui court ). De l'autre coté
de la roue on perçait des fentes entre
chaque dessin. On fixait le dispositif sur une
baguette afin de pouvoir le faire tourner et
l'utilisateur se plaçait devant un miroir qu'il
regardait à travers les fentes de la roue .
Quand il faisait tourner la roue il voyait alors
les dessins qui se reflétaient dans le miroir
se succéder rapidement ,il voyait l'animation
(cf.; Parti I: pourquoi?).

22. Les animations réalisées grâce à ce dispositif ne duraient pas plus de deux
secondes à cause du manque de place sur la roue et étaient un peu floues. De
nombreux inventeurs du 19e, 20e et 21e siècle continuèrent à améliorer ce
dispositif.
En 1834 , William George Homer réalise un zootrope qui utilise le même
principe de fente que le phénakistiscope. Il était composé d'un tambour
tournant et fendu dans lequel on dessinait les images.
Ce dispositif était plus solide et plus stable que le premier mais les mêmes
problèmes de qualité et de duré de l'animation se posaient.

23. En 1876, Emile Reynaud reprit le principe du zootrope en
l'améliorant avec un système de miroir. Il dispose un
deuxième tambour plus petit dans le premier sur lequel
il colle des miroirs de taille égale devant chaque image et
il supprime les fentes , c'est le praxinoscope (réalisation
cf. nos réalisation). Il suffit alors de regarder un des
miroir fixement puis de faire tourner la roue sans
bouger son regard, on a alors l'impression de voir une
animation dans un miroir alors que les miroirs se
succèdent. L'image devient alors plus nette. Le succès de
son praxinoscope permet à l'inventeur d'améliorer son
dispositif.

24. L'image devient alors plus nette. Le succès de son praxinoscope permet à
l'inventeur d'améliorer son dispositif. En 1879 il ajoute à son invention une petite
ouverture par laquelle l'utilisateur doit regarder, il dispose entre cette ouverture
et l'animation un verre semi opaque qui reflète un petit décor dessiné côté
spectateur ce qui donne l'impression que les personnage de l'animation se trouve
dans ce décor , c'est le praxinoscope théâtre. Puis en 1880 à l'aide d'une lanterne
magique (source lumineuse que l'on fait passé par des plaques de matériaux
transparents afin de projeter une image sur un mur) il invente le praxinoscope a
projection qui permet de projeter son animation sur un mur.

25. Mais c'est en 1888 qu'Emile Reynaud créer le premier dispositif
permettant de projeter une animation racontant une petite histoire,
c'est le théâtre optique. Emile Reynaud dessine son animation sur un
long rouleau de gélatine qu'il déroule au fur et a mesure sur un
dispositif identique au praxinoscope à projection puis s'enroule à
nouveau sur une autre bobine .
Ce dispositif ressemble énormément au cinématographe classique
sauf pour quelques détails tel que l'utilisation de gélatine à la place
de cellulos.

26. En 1908 Emile Cohl produit le premier dessin animé sur pellicule de cinéma et le
dessin animé continua a évoluer en même temps que le cinéma, Les dialogues
apparurent entres les personnages , on colora les bandes ,la qualité fut meilleure
et les films de plus en plus longs(de quelques minute a plusieurs heures). Alors
que l'on devait dessiner les dessins un par un à la main aujourd'hui des logiciels
d'ordinateur permettent de créer des personnages en trois dimensions, il suffit
alors de leur donner des expressions types ou de leur faire effectuer un
mouvement et l'ordinateur se charge du reste ! La qualité de ces animations est
parfaite et les mouvements des personnages sont très fluides.

27. Encore plus récemment certains dessins animés sont maintenant
composés de deux images par plan pour donner une impression de
relief. L’image est ensuite observée a travers des lunettes spéciales. On
est donc bien loin du phénakistiscope de Joseph Plateau!

29. Tout d'abord nous découpons dans une feuille cartonnée un disque de 40
centimètres de diamètre que nous divisons en seize quartiers.
Entre chaque quartier, nous découpons des fentes de cinq centimètres de
longueur sur un centimètre de largeur de sorte que l'on puisse voir a travers.
Nous recouvrons le disque d'adhésif "marbre" car la couleur verte est trop foncée.

30. Nous dessinons seize images qui représentent un personnage simple qui effectue
un mouvement cyclique. Tous les dessins doivent être proportionnels.
Les traits sont épais pour bien distinguer le personnage.
Nous fixons le disque sur une roue puis sur un support.

31. Nous découpons douze rectangles en carton de
4,7cm de largeur sur 12,4 de longueur. Pour
trouver ces mesures il faut tracer un cercle que
l'on divise en douze quartiers puis tracer les
douze tangentes perpendiculaires aux douze
rayons enfin on mesure les tangentes.
Nous recouvrons les rectangles d'adhésif miroir.
Nous fixons les douze miroirs sur un cylindre en
plastique à l'aide de pâte a fixe.
Sur une planche, nous fixons un "dessous de pot
" en plastique transparent avec un écrou et un
boulon placés au centre de celui-ci afin de créer
un axe de rotation.
Nous centrons ensuite le cylindre afin que l'axe
passe aussi par son centre et nous le fixons

32. Nous fabriquons un deuxième cylindre plus
grand que le premier avec une feuille de
plastique puis nous peignons le "dessous de
pot" et le second cylindre avec une peinture
pour plastique blanche.
Nous dessinons douze images de 10
centimètres sur 14 sur lesquelles des
personnages simples effectuent un
mouvement cyclique.
Nous repassons les traits afin que l'on
puisse bien voir les dessins.
nous fixons une image devant chaque
miroir.

34. Nous voilà a présent bien renseignés. Après quelques expériences préliminaires,
nous avons pu expliquer cette impression de continuité sur laquelle est basée le
dessin animé. La première est liée a l'œil, c'est la persistance rétinienne. Elle prend
place dans la rétine. La seconde est l'effet phi, qui est lui lié au cerveau.
Depuis le début du XIXème siècle de nombreux scientifiques ont créé des
machines optiques de plus en plus complexes et efficaces qui permettent de
transformer de simples images en animations.
Afin de mieux comprendre ces Hommes qui ont fabriqué
de nombreuse machines optiques, nous avons à notre
tour réalisé un praxinoscope et un phénakistiscope.
Pour ouvrir ce sujet sur un thème plus actuel, nous avons
aussi réalisé un court dessin animé par ordinateur,
technique utilisée aujourd'hui pour la quasi-totalité des
dessins animés.

35. La cinémathèque française
Le cerveau a tous les niveaux
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_02/i_02_p/i_02_p_vis/i_02_p_vis.html
Wikipédia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_phi
http://fr.wikipedia.org/wiki/Persistance_r%C3%A9tinienne
Le site de la cinémathèque française
http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/optigeo/retine.html