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26/03/2010

Retransmission en 3D relief full-HD d’une opération chirurgicale

 

Dans le cadre de la neuvième édition du festival ImagéSanté, une opération de neurochirurgie a été captée et retransmise en direct et en 3D relief (et en full HD). Cette prouesse technologique a été réalisée le 18 mars 2010 à Liège, en Belgique.

 

Cet événement est une première européenne et, si on prend en compte la technologie particulière utilisée pour le codage et la transmission des images, une première mondiale. 

L'opération chirurgicale s'est déroulée au Centre Hospitalier Universitaire (C.H.U.) de Liège et a été suivie par un public médusé dans le cinéma Sauvenière au centre de Liège, à 16 km du C.H.U. Les nombreux spectateurs, dans une salle archi-comble, ont pu s'entretenir en direct avec le neurochirugien durant toute l'opération grâce à un duplex son liant les deux sites.

Le chirurgien était le Prof. Didier Martin, aussi le Président de la Société Belge de Neurochirurgie. Une spectatrice interviewée par la Radio Télévision Belge indiqua à sa sortie du cinéma qu' « elle pensait que c'était meilleur qu'Avatar » ... le compliment ultime bien entendu !

 

Cette réussite est le fruit d’une étroite collaboration entre un ensemble dynamique de 16 sociétés et une université, majoritairement wallonnes et membres de TWIST, le réseau wallon des technologies audiovisuelles et multimédia.

 www.twist-cluster.com/imagesante_3D

 

 


Le festival ImagéSanté

 

Le Festival International du Film de Santé, appelé ImagéSanté, se tient tous les deux ans à Liège en Belgique, et en est à sa 9e édition (http://www.imagesante.org).

 

ImagéSanté est présidé par le Professeur Philippe Kolh de la Faculté de Médecine de l'Université de Liège (ULg), et est organisé par le Centre Hospitalier Universitaire (C.H.U.) de Liège (sur le campus du Sart-Tilman), l'Université de Liège (ULg) et la Province de Liège.

 

 

 

La réalisation technique de ce projet ambitieux

 

La captation et retransmission d'une opération chirurgicale est loin de correspondre aux conditions classiques d'un plateau de tournage.

La gestion de la lumière (équilibre entre la lumière d'ambiance et les lampes hyper puissantes de chirurgie), le placement des caméras qui doivent filmer sans gêner les mouvements du corps médical, la durée d'une opération ou encore les déplacements dans le labyrinthe hospitalier (spécialement long et compliqué dans un établissement comme le C.H.U. de Liège) sont autant d’éléments à prendre en considération.

En ajoutant la transmission au delà des murs de l'Université et l’utilisation de la troisième dimension, les organisateurs d'ImagéSanté ont placé la barre encore un cran plus haut.

 

 

 

La captation des images et du son

 

L’acquisition des images 3D relief a été prise en charge par Binocle, société française spécialisée dans la prise de vue 3D stéréoscopique, et dont le savoir-faire en matière de mise au point du relief (stéréographie) n’est plus à démontrer.

Les outils de prise de vue ainsi que la machinerie (notamment une Aerocrane sur roues pneumatiques) ont été fournis par Arc-Cinevideo.

Les deux sociétés ont travaillé en étroite collaboration afin de permettre aux cadreurs formés à ce type de captation de pouvoir manipuler sur des espaces réduits les imposantes caméras 3D, et dans des conditions rigoureuses de stérilité.

 

Dans le car régie de notele installé dans un parking du C.H.U., environ cinq étages sous le bloc opératoire, le réalisateur mixait les images en provenance de la salle d’opération, tandis que le stéréographe, Yves Pupulin (de Binocle), analysait depuis le cinéma les images projetées sur l'écran pour s'assurer de la qualité du relief et de l'absence d'artefacts tels des reflets inopportuns ou des « ghosts ».

 

C'est loin d'être une première réalisation en 3D relief pour Dominique Durand, le réalisateur, mais c'est la première fois qu'il participait à la captation 3D d'une opération chirurgicale. L’adaptation était de mise car il était difficile, notamment, de travailler de la façon la plus discrète possible dans les confins de la salle d'opération, et parmi les nombreux membres de l'équipe chirurgicale.

 

Toujours dans le car régie, l'équipe d'EVS enregistrait toutes les images stéréoscopiques via leur serveur XT-2.

 

Côté éclairage, Arc-Cinevideo est parvenu à équilibrer la lumière de la salle d'opération malgré les contraintes de l'environnement opératoire, ceci sous la direction de leur directeur photo, Donat Mailleux.

 

La gestion des aspects technique liés au son a été pris en charge par WNM, qui a également fourni la majorité du matériel audio nécessaire.

Deux systèmes indépendants ont assuré les communications duplex audio entre le C.H.U. et le cinéma : une connexion par fibre optique utilisant la technologie voix-sur-IP, et une connexion redondante par câble téléphonique utilisant la technologie numérique ISDN.

L'équipement voix-sur-IP a été fourni par APEX. 

Une architecture technologique de pointe

 

La conception de l'architecture de la chaîne entière de captation, transmission et projection, ainsi que la direction technique de cet événement 3D ont été assurées par le Professeur Jacques G. Verly et son équipe du Laboratoire d'Exploitation des Signaux et des Images (INTELSIG) du Département d'Électricité, Électronique et Informatique (Institut Montefiore) de l'Université de Liège (ULg).

 

L'équipe ULg-INTELSIG a aussi développé pour l’occasion, en collaboration avec IntoPIX, une solution de transmission 3D relief « full-HD » en JPEG 2000 (http://en.wikipedia.org/wiki/JPEG_2000), assurant aux spectateurs une qualité de visualisation jamais encore atteinte dans les conditions d'intérêt.

 

La transmission des images et du son a été effectuée via un jeu de fibres optiques capables chacune de 1 Gbit/s, ceci grâce au concours de la SOFICO. Cette société a dû compléter son réseau sur environ 300 m en plein centre ville pour amener les fibres au cinéma. Les fibres ont été entièrement dédiées au projet et ont été spécialement soudées par fusion pour fournir un conduit de verre continu sur les 16 km entre le C.H.U. et le cinéma.

 

Le Service Général d'Informatique (SEGI) de l'ULg a aussi joué un rôle clé dans l'installation des fibres optiques et des convertisseurs électrique/optique, et dans la gestion du service Ethernet.

 

Le système de transmission a réussi à maintenir le débit requis de 500 Mbit/s de façon continue durant les 3 heures de l'événement. Les deux puissants ordinateurs équipés des cartes électroniques d'encodage et de décodage « PRISTINE », les plus sophistiquées d'IntoPIX, ont été conçus sur mesure par l'équipe ULg-INTELSIG en coopération avec son consultant Benoît Michel de StereoscopyNews.com.

 

 

 

La projection des images 3D relief

 

Tout au bout de la chaîne, le système de visualisation 3D relief consistait en un projecteur DP2000, produit par la société belge BARCO, et fourni par la société liégeoise XDC, et en des lunettes actives 3D fournies par la société slovène XpanD.

Toute l'installation de projection a été réalisée par ACQI, qui assurait aussi la gestion technique de la projection en 3D relief durant la retransmission en direct.

 

EVS était également présent dans la cabine de projection pour assurer la synchronisation des flux stéréoscopiques et pour jouer des contenus 3D relief auxiliaires. Des désentrelaceurs s'étant avérés nécessaires, ceux-ci ont été fournis par la filiale française de DOREMI.

 

Le 23 février dernier, le C.H.U. avait été le théâtre d’une répétition générale, et une première opération de neurochirurgie avait été captée en 3D relief et enregistrée. La chaîne de télévision locale RTC Liège, en collaboration avec EVS, avait assuré le montage des images captées. Ce montage a été proposé au public au cinéma Sauvenière sous forme de clips montrés à divers moments durant l’opération en direct du 18 mars.

 

XDC, l'Institut Montefiore (ULg), le C.H.U. de Liège, le cinéma Sauvenière et EVS ont donné un large accès à leur installations durant plusieurs mois pour effectuer les nombreux tests des divers maillons de la chaîne de transmission.

 

Enfin, la production de ce programme très particulier et la coordination logistique des équipes ont été confiés à Buena Onda Pictures et Injoy Productions.

 

La Région Wallonne peut être fière du savoir-faire de ses sociétés et université ayant pris part à cet unique projet et ayant relevé ce défi technologique : la majorité de la chaîne de transmission complète a en effet été implémentée par des acteurs et talents wallons!

Le réseau TWIST, actif dans le domaine des technologies audiovisuelles et multimédia, peut partager cette fierté puisque la plupart des sociétés et université participantes sont membres de TWIST !

 

 

 

A la fois une première européennne et une première mondiale !

 

Capter, enregistrer et/ou visualiser localement une opération chirurgicale en 3D relief ne sont pas en soi des choses nouvelles. Par contre, capter une opération chirugicale en 3D relief et la retransmettre en direct sur une grande distance est déjà une chose plus rare. A ce sujet, l'évenement de retransmission 3D décrit ci-dessus constitue une première européenne.

 

Il est aussi certain que l'événement constitue une première mondiale de part le type de technologie utilisée, notamment les cartes électroniques PRISTINE d'IntoPIX (implémentant le standard JPEG 2000), dont une a été acquise par l'ULg.

 

Ces cartes et les ordinateurs mis au point à l'ULg ont permis d'effectuer la transmission en gardant les flux stéréoscopiques gauche et droit séparés, et en les comprimant simultanément pour un débit total de transmission de 500 Mbit/s, c'est-à-dire 500,000,000 de bits par seconde. Ceci correspond à la moitié de la capacité de chaque fibre optique utilisée. Il est utile de  préciser que, par exemple, le débit à l'entrée de la carte d'encodage, donc avant compression, est de l'ordre de 2.6 Gbit/s. Il faut noter que la stratégie conventionnelle pour ce type de transmission en direct et en 3D est de mélanger les deux flux (en réduisant leur résolution) de façon à pouvoir utiliser les canaux de transmission traditionnels, ce qui n'a pas été le cas ici.

 

 

 

 

 

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