Réaliser un téléagrandisseur à petit prix avec le logiciel PortaNum et un caméscope mini-DV

Avec un PC, le logiciel gratuit PortaNum et une caméra numérique mini-DV de 300€, un déficient visuel pourra lire des documents en texte agrandi et remplir des formulaires simples

Dossier publié en avril 2007 sur RPTools (un site principalement dédié à RPMouse, un logiciel de localisation du pointeur de souris sous Windows. )
Dernière mise à jour : 25 avril 2007.

Table des matières

Introduction

Pour les personnes malvoyantes qui ne peuvent pas ou ne veulent pas acquérir un véritable téléagrandisseur à 2000€ voire plus, il existe une solution peu coûteuse pour autant qu'elles possèdent déjà un ordinateur sous Windows : brancher une webcam ou un caméscope mini-DV à celui-ci et utiliser le logiciel gratuit PortaNum édité par la société THALES (www.portanum.com)

Ce guide se veut à la fois un compte-rendu d'essais et un tutoriel visant à donner une idée aussi précise que possible aux personnes qui sont à la recherche d'une solution économique.

La caméra retenue ici est un caméscope mini-DV plutôt qu'une webcam. Ses avantages sont les suivants :

CaractéristiquesMini-DVWebcam
Résolution720x576 pixels640x480 pixels
Mise au pointAutomatiqueManuelle
Zoom optique10x à 35x, selon modèle. Pratique et vite indispensable.Non
Fixation à un supportFiletage pour trépied photo ou vidéoSupport à poser, parfois à pince. Il est plus difficile d'orienter l'objectif vers le bas.
Branchement au PCIEEE 1394 (FireWire). Nécessite parfois l'ajout d'une carte d'extension au PCUSB. Présent sur tous les PC.
PrixEntre 200€ et 350€Entre 60€ et 90€ pour un modèle de qualité.

Ordinateur

L'ordinateur utilisé pour ce dossier est un PC portable Asus A7VC aux caractéristiques suivantes :

  • Processeur Intel Pentium-M 750 de 1,86Ghz. Sa puissance est comparable à celle d'un Pentium 4 de 2,4Ghz voire 2,6Ghz et à celle d'un AMD Athlon XP 2400+ ou 2500+. Nous verrons plus loin que cette puissance a son importance.
  • Carte graphique ATI Radeon X700
  • Ecran 17 pouces large (rapport 16/10)
  • Résolution de Windows XP réglée à 1024x600 (équivalente au 800x600 du format 4/3)
  • Port IEEE 1394 (Firewire) : Ce port est indispensable pour y brancher la caméra à l'aide d'un câble DV (ou iLink). Les PC fixes équipés d'une carte IEEE1394 ont généralement une prise à 6 broches et les portables une prise à 4 broches. Tous les caméscopes mini-DV disposent d'une prise à 4 broches.
  • Câble DV (firewire) 4-4 broches de 3m (env. 9€).

Une carte IEEE 1394 peut facilement être ajoutée à un PC qui en est dépourvu et ce pour un prix raisonnable (entre 20 et 40€). On choisira une carte au format PCI pour un PC fixe, une carte PCMCIA ou Express Card pour un portable, selon son âge.

Caméscope numérique mini-DV

Ce guide n'ayant pas été réalisé en une fois, deux caméscopes DV ont été utilisés successivement : un Sony DCR-HC27E (entre 250 et 300€ en mars 2007) et un un Sony DCR-HC37E (environ 360€ en mars 2007).
Les caractéristiques du DCR-HC27E sont les suivantes :

  • Capteur de 800.000 pixels
  • Définition vidéo réelle de 720x576 pixels soit 414.720 pixels. C'est la résolution standard DV.
  • Zoom optique 20x. Plus que suffisant.
  • Sensibilité en basse lumière qualifiée de "moyenne à faible" selon les avis.
  • Molette de zoom : manette à ressort de rappel. Le zoom est un peu trop brutal, ce qui complique son réglage fin.
  • Ecran LCD couleur de 6,3 cm (2.5 pouces) de diagonale.
  • Configuration de la caméra : par menus affichés sur l'écran tactile. Quand l'objectif est occulté, ces menus s'affichent en caractères blancs sur fond noir et sont assez lisibles.
  • Sortie DV à 4 broches pour le branchement au port IEEE1394 du PC.
  • Flux DV actif en mode Caméra : les images filmées sont affichées en temps réel sur le PC. C'est une caractéristique indispensable qui n'est renseignée dans aucune brochure ni mode d'emploi. Pour s'assurer de sa présence, il faut tester le caméscope avant l'achat ou en obtenir la garantie du vendeur. Cette fonctionnalité n'est disponible que sur les caméscopes à cassette mini-DV, pas sur les appareils à mémoire, à disque dur ou à enregistreur DVD.
  • Flux DV actif sans cassette : Ce caméscope n'a pas besoin de cassette pour fournir ses images au PC. Il faudra cependant désactiver son mode Démonstration.
  • Diamètre du filtre : 25 mm. Au cas où l'on souhaiterait ajouter une lentille (ou bonnette) d'approche, il faut que l'objectif dispose d'un filetage prévu pour l'ajout d'un filtre. Pour plus de détails, lire la rubrique Lentille d'approche
  • Sortie audio-vidéo pour le branchement à une TV. Voir chapitre sur l'utilisation avec une TV.

Les différences du DCR-HC37E sont les suivantes :

  • Zoom optique de 40x
  • Objectif de plus grand angle.
  • Ecran tactile plus sensible.
  • Diamètre du filtre de 30mm
  • Cache-objectif par volet actionné par un bouton (au lieu d'un capuchon peu pratique)
  • Sortie USB 2.0 en sus de la sortie DV. La sortie USB n'a pas été testée dans ce guide. Il est fort probable qu'elle n'offre pas un flux vidéo de la même qualité que le flux DV.
  • Logiciel d'acquisition de la cassette sur ordinateur.

Lire les caractéristiques comparées des DCR-HC27E et DCR-HC37E sur le site de Sony

NB : Les caméscopes mini-DV semblent voués à disparaître bientôt : probablement vers 2009-2010.

Sous Windows

Dès qu'on allume le caméscope, Windows le détecte et le reconnaît automatiquement comme un caméscope mini-DV. Aucun logiciel pilote ne doit être installé.

Lentille d'approche

NB : Faute de nécessité, cette lentille n'a pas été testée.

Aussi appelée "bonnette d'approche", cette lentille additionnelle permet des prises de vue rapprochées et d'obtenir un grossissement plus élevé.
Les caméscopes sont pourvus de zooms optiques très puissants (10x à 40x) mais comme ils sont conçus pour filmer de loin, il est impossible d'exploiter leur zoom au maximum : à partir d'un certain seuil, la mise au point n'est plus possible. Pour remédier à ce problème, on peut ajouter une lentille d'approche comme celles mentionnées ci-dessous.

Dans la marque Hama, une seule lentille à visser de 2 dioptries est disponible :

Dans la marque Cokin 1, 2 et 3 dioptries sont disponibles. La lentille se place dans un porte-filtre, l'avantage est de pouvoir ôter et replacer celle-ci rapidement. Les quatre éléments suivants sont nécessaires :

  1. Filtre gros-plan Série A : A101 pour 1 dioptrie, A102 pour 2 dioptries ou A103 pour 3 dioptries. Pour rappel, la distance maximale par rapport au sujet est de 50 cm pour 2 dioptries et de 25 cm pour 4 dioptries.
    Fiche produit Cokin Filtre gros-plan A102
  2. Porte-filtre Série A : Fiche produit Cokin porte-filtre A
  3. Bague A de 37mm : Fiche produit Cokin Bague A
  4. Bague de conversion 30/37 mm : A visser sur l'objectif du caméscope. Le diamètre de 25mm n'existe pas pour le Sony DCR-HC27E. Les diamètres de 24, 28 et 30mm sont disponibles. Ce dernier conviendra au caméscope Sony DCR-HC37E.
    Fiche produit Cokin Bague de conversion 30/37mm

Ces produits peuvent être trouvés sur des boutiques en ligne comme FNAC, Amazon.fr,Pixmania et d'autres.

Support de caméra

Il faut pouvoir fixer la caméra de manière stable et à orienter l'objectif vers le bas et ce, sans gêner le déplacement du document.

Trouver un bon support de caméra est la tâche la plus délicate qui peut empêcher la réalisation d'un projet comme celui-ci car aucune solution prête à l'emploi ne semble exister dans le commerce. Il vaudra mieux pouvoir compter sur un bon bricoleur ou mieux encore, un photographe ou cinéaste bon bricoleur. Voici quelques idées pour réaliser un tel support :

  • Bras articulé d'un téléagrandisseur hors service, comme celui du ZoomAxos, par exemple.
  • Colonne d'agrandisseur photo : moyennant la réalisation d'une attache métallique en "U" pour fixer la caméra dans le sens de la lecture et de l'écriture, c'est une bonne solution quoiqu'un peu encombrante. A l'heure de la photo numérique, il doit y en avoir beaucoup qui dorment dans les caves et greniers. On peut en trouver d'occasion à 50 euros ou moins sur eBay.
  • Banc de reproduction photo : il s'agit généralement de matériel professionnel coûteux. La marque Hama en propose trois modèles (de 209€ à 239€) :
    Hama Copying Stands RS18, RS20 et RS21
  • Bras articulé d'une lampe de bureau : pour autant que celui-ci soit assez robuste pour supporter un poids de 350 à 460 grammes. Dans ce cas aussi, il faudra réaliser une attache en L si le bras est sur le côté ou en U s'il est face à vous.
  • Bras articulé pour téléphone
  • Bras articulé ou flexible pour microphone

NB : toute suggestion d'une solution prête à l'emploi et peu coûteuse du commerce sera la très bienvenue et renseignée dans cet article. Ecrivez à l'adresse email indiquée sur la page Contacter RPTools

Dans le cadre de ce dossier, le support utilisé se compose des éléments suivants :

  • Support d'un agrandisseur photo Durst M605 : tablette de 50 cm x 55 cm , colonne à crémaillère.
  • Accessoire d'origine Durst pour convertir l'agrandisseur en banc de reproduction. Cet accessoire est un gros tube que l'on visse à la place de la tête de l'agrandisseur.
  • Rotule de fixation de la caméra composée de divers éléments Manfrotto dont un "Super Clamp" (étau) et un bras articulé à deux sections. C'est du matériel professionnel aux prix en rapport.

Voir aussi : Photos dans la rubrique Disposition du matériel

Eclairage

La lumière ambiante s'est révélée insuffisante dans le cadre de ces essais. Il faut éclairer le document suffisamment et le plus uniformément possible.
Un petit spot à pince de 40W dirigé vers le document a été placé à côté de la caméra. Une lampe de bureau articulée peut convenir aussi. Il faut éviter de créer de l'ombre sur le document lorsqu'on écrit et d'envoyer de la lumière sur l'objectif.

Voir aussi :  VAussi1  VAussi2

Disposition et photos du matériel

L'agrandisseur doit être placé à côté de l'écran du PC. Le côté sera celui de la main qui écrit si ce matériel est utilisé pour écrire sinon, le côté opposé sera plus confortable pour le maniement de la souris.

Dans le cas présent, les éléments ont été placés comme suit :

  • Agrandisseur (tablette de 50 cm de large sur 55 cm de profondeur), ) à droite du PC portable
  • Colonne de l'agrandisseur face au lecteur
  • Objectif de la caméra à une hauteur d' environ 40 cm du document.
  • Souris sur une chaise, à droite.

Photo vue d'ensemble
Photo fixation de la caméra

Voir aussi :  VAussi1  VAussi2

Réglages de PortaNum

PortaNum est réglé comme suit :

  • Mode : Négatif pour obtenir un texte blanc sur fond noir
  • Traitement : "Texte imprimé" ou "Texte manuscrit". Ce dernier grossit le trait. Il est à noter que sans l'un de ces deux traitements, le fond est d'un gris assez clair, pas noir comme souhaité.
  • Facteur de zoom logiciel : 1x. On utilise plutôt le zoom optique de la caméra qui n'engendre pas (ou peu) de perte de netteté.
  • Capture : Fréquence de trame de 20 images par seconde en résolution maximale (réglage par défaut). Le "Mode éco" n'a pas été testé. Pour donner un point de comparaison, la fréquence standard en vidéo est de 25 images/seconde.
  • Interpolation : Linéaire (réglage par défaut). L'interpolation cubique provoque un retard à l'affichage important.

Résultats en images

Les images fournies par ce système apportent-elles une aide réelle ? Sont-elles d'une qualité suffisante ? Chacun pourra en juger à l'aide des images suivantes prises grâce à la fonction "Sauvegarder l'image" de PortaNum. Quelques remarques préalables à leur sujet :

  • Les différents grossissements ont été obtenus en utilisant uniquement le zoom optique de la caméra.
  • Dans le premier tableau, la distance de 40 cm entre l'objectif et le document n'a pas varié. Le second tableau contient quant à lui 3 prises de vue à +- 15 cm .
  • Toutes les images sont en négatif et en traitement "Texte imprimé" (sauf la dernière)

IMPORTANT : Il est très probable que votre navigateur Internet réduise automatiquement les images à la taille de la fenêtre, ce qui réduit la taille et la netteté du texte. Pour les visualiser en taille réelle (720x576 pixels) :

  • Dans FireFox, cliquez sur l'image.
  • Dans Internet Explorer, cliquez sur l'icône située dans le coin inférieur droit de l'image.

1. Avec le caméscope Sony DCR-HC27E

Voir l'image1. Mire - Vue d'ensemble : textes de tailles 4, 6, 8, 10 et 12 points. Avec ce faible grossissement, tous les textes présentent du crénelage (aliasing). Pour réduire celui-ci, il faut augmenter le zoom.
Voir l'image2. Mire - Zoom ajusté sur le texte 10pt
Voir l'image3. Mire - Zoom ajusté sur le texte 12pt
Voir l'image4. Mire - Texte 4pt lisible, bien que pas net
Voir l'image5. Mire - Zoom maximum de la caméra. Si on essaie d'augmenter le zoom, la caméra ne parvient plus à faire la mise au point car le document est trop près de l'objectif.
Voir l'image6. Magazine - Texte sur 2 colonnes en Times de 10 ou 11pt.
Voir l'image7. Magazine - Même texte, zoom légèrement augmenté.
Voir l'image8. Manuscrit - Avec traitement "Texte imprimé". Ecrire en regardant l'écran sur le côté n'est pas aisé mais possible avec un peu d'entraînement.
Voir l'image9. Manuscrit - Avec traitement "Texte manuscrit". On voit nettement le grossissement du trait.

2. Avec le caméscope Sony DCR-HC37E

Excepté pour la première image, la caméra a été rapprochée à 15 cm du document.

Voir l'image10. Mire - Zoom maximum à 40cm.
Voir l'image11. Mire - Zoom maximum à 15cm
Le texte en 4pts est net et très lisible.
Voir l'image12. Mire - Zoom maximum à 15cm (suite)
Voir l'image13. Magazine - Zoom maximum à 15cm.

A 15 cm du document, le facteur de grossissement est sensiblement plus élevé. Cependant, la caméra gêne pour tourner les pages. Une distance de 30 à 40 cm est préférable et si le grossissement obtenu est insuffisant, le recours à une bonnette d'approche pourra s'avérer très utile pour renforcer le zoom (voir rubrique "Lentille d'approche").

Efficacité de l'aide apportée

Pour ma part, l'aide apportée par ce système est très grande : je passe d'une incapacité presque complète à lire un document avec une loupe à une bonne facilité de lecture à l'écran. Comme il faut appliquer un grossissement assez important pour que les caractères soient nets, la quantité de texte affichée est relativement réduite (mais moins qu'avec une loupe optique) et oblige à opérer des déplacements fréquents du document. Par conséquent, cette solution est peu indiquée pour la lecture de très longs textes comme des livres, des journaux ou des magazines entiers.
En revanche, pour lire son courrier, occasionnellement un article de presse ou écrire quelques mots sur un formulaire, ce système s'avère très appréciable.

Réactivité, puissance requise du PC

Les résultats des tests ci-dessous tentent de donner des points de repère quant au genre de PC qu'il faut posséder pour utiliser PortaNum en tant que téléagrandisseur. Pour ce faire, on mesure le retard à l'affichage , c'est à dire le délai entre la réalité et ce qui est affiché à l'écran. Ce retard est causé par les traitements d'image "Texte imprimé" et "Texte manuscrit". Sans l'un de ces traitements, le retard disparaît mais leurs bénéfices aussi : en négatif, le fond est moins noir, parfois gris et le contraste des caractères est fortement atténué.

Deux types de tests ont été réalisés :

  1. Ecriture d'un mot et comptage du nombre de lettres de retard : ce comptage très approximatif donne néanmoins une indication utile.
  2. Déplacement rapide du document et mesure du temps de réaction de l'affichage. A défaut de chronomètre, j'ai utilisé le "crocodile" comme unité de mesure. On dit que prononcer ce mot calmement dure une seconde.
    Tout en déplaçant rapidement le document de quelques centimètres, je prononce le mot "crocodile" jusqu'à ce que l'image commence à se rafraîchir.

Ces tests ont été menés sur trois PC de générations différentes.

1. PC portable Asus A7Vc - Pentium-M 1,86 GHz (fin 2005)

Ce PC portable peut fonctionner à trois fréquences différentes : afin d'économiser la batterie, on peut abaisser la fréquence du processeur. Le retard à l'affichage a été testé pour chacune de ces fréquences afin de pouvoir situer (approximativement) d'autres PC plus anciens.

Fréquence
processeur
Retard à
l'écriture
CrocodilesOccupation
processeur
Alimentation
PC
1886 MHzAucun077%Secteur
1320 MHz2-3 lettres1100%Batterie
782 MHz5 lettres2100%Batterie

NB : Le taux d'occupation du processeur est donné par le gestionnaire de tâches de Windows XP.

Première constatation, on remarque que la mesure du temps en "crocodiles" n'est pas aussi farfelue qu'elle ne pouvait apparaître au premier abord. Avec une réactivité d'une à deux secondes, il n'était pas nécessaire d'utiliser 'un chronomètre précis au 100è de seconde.

A sa fréquence maximale, ce PC permet d'écrire - en regardant l'écran - dans des conditions correctes. Avec un retard de deux lettres, la tâche devient très difficile et la ligne de texte qui en résulte fait des vagues. Avec 4 ou 5 caractères de retard, autant renoncer à écrire.

Par ailleurs, ce temps de réponse est gênant pour le réglage du zoom optique de la caméra.

2. PC portable Acer TravelMate 292 - Pentium-M 1,5 GHz (mi 2004)

Le Pentium-M de 1,5 GHz est-il assez puissant pour n'engendrer aucun retard à l'affichage ? Malheureusement non, comme le montre le tableau ci-dessous.

Fréquence
processeur
Retard à
l'écriture
CrocodilesOccupation
processeur
1500 MHz~1/2 lettre~1100%

Bien que relativement faible, le retard rend l'écriture plus difficile mais pas insurmontable avec un peu d'exercice. Pour ce qui est du temps de réaction lors du déplacement du document, le retard est nettement perceptible.

3. PC fixe AMD Athlon XP 2000+ (fin 2002)

Il s'agit d'un PC de la fin 2002 dont la fréquence réelle (et unique) est de 1667 MHz. Sa puissance est comparable à celle d'un Pentium 4 de 2 GHz de la même époque.

Fréquence
processeur
Retard à
l'écriture
CrocodilesOccupation
processeur
1667 MHz2-3 lettres2100%

Ce PC est clairement insuffisant pour l'écriture. Alors que le processeur de ce PC tourne à 1667 MHz, son score est comparable au PC précédent ne tournant qu'à 1320 MHz. Cela montre que la fréquence du processeur ne suffit pas à expliquer à elle seule l'écart de performances. L'architecture des processeurs récents est plus efficace.

Autre point de repère : il m'a été rapporté qu'un processeur Intel Core Duo de 1,6 Ghz (de 2006) occasionne lui aussi un retard à l'affichage "pas trop gênant à la lecture mais un peu déroutant à l'écriture".

Ces tests de performances, aussi imprécis soient-ils, montrent clairement qu'il faut un PC puissant pour pouvoir écrire dans des conditions correctes à l'aide de cette solution. Un processeur équivalent à un Pentium-M de 1,86 GHz semble donc être le minimum nécessaire.

Performances brutes

En affichant sa barre d'état, PortaNum affiche les temps de traitement et le nombre d'images traitées par seconde.

Traitements : TI = Texte imprimé, TM = Texte manuscrit

PCFréquence
processeur
Traite-
ment
Temps
d'affichage
Temps de
traitement
Images
seconde
Asus A7Vc1886 MHzTI9350 µs11.550 µs25,00
Asus A7Vc1886 MHzTM9350 µs14.040 µs25,00
Asus A7Vc1320 MHzTI12.940 µs15.850 µs23,15
Asus A7Vc1320 MHzTM12.940 µs19.530 µs21,15
Asus A7Vc782 MHzTI21.500 µs25.500 µs14,50
Asus A7Vc782 MHzTM21.500 µs31.500 µs13,20
Acer TM 2921500 MHzTI12.250 µs14.550 µs24,10
Acer TM 2921500 MHzTM12.250 µs18.600 µs22,05

A venir : Performances du PC fixe Athlon XP 2000+. Lors d'un précédent test, ce PC de 1667 MHz affichait environ 19 images par seconde, ce qui est inférieur aux 24 images / sec du Pentium-M à 1500 MHz. Cela confirme la supériorité de l'architecture du Pentium-M sur celle de l'AMD Athlon XP.

En recoupant ce test avec les précédents, on remarque qu'un retard à l'affichage est déjà net à 24 images par seconde. Il est donc préférable voire indispensable d'utiliser un PC performant, ce qui ne pose pas de problème avec les PC actuels de 1.8 GHz et plus.