Estereoscopía

La estereoscopía, imagen estereográfica, o imagen 3D (tridimensional) es cualquier técnica capaz de recoger información visual tridimensional o de crear la ilusión de profundidad en una imagen. La ilusión de la profundidad en una fotografía, película, u otra imagen bidimensional es creada presentando una imagen ligeramente diferente para cada ojo, como ocurre en nuestra forma habitual de recoger la realidad. Muchas pantallas 3D usan este método para transmitir imágenes. Fue inventado primero por Sir Charles Wheatstone en 1838.

La estereoscopía es usada en fotogrametría y también para entretenimiento con la producción de estereogramas. La estereoscopía es útil para ver imágenes renderizadas de un conjunto de datos multi-dimentionales como los producidos por datos experimentales. La fotografía tridimensional de la industria moderna puede usar escáners 3D para detectar y guardar la información tridimensional. La información tridimensional de profundidad puede ser reconstruida partir de dos imágenes usando una computadora para hacer relacionar los pixels correspondientes en las imágenes izquierda y derecha. Solucionar el problema de correspondencia en el campo de la visión por computadora apunta crear información significativa de profundidad a partir de dos imágenes.

La fotografía estereoscópica tradicional consiste en el crear una ilusión 3-D a partir de un par de imágenes 2D. La forma más sencilla de crear en el cerebro la percepción de profundidad es proporcionando a los ojos del espectador dos imágenes diferentes, que representan dos perspectivas del mismo objeto, con una pequeña desviación similar a las perspectivas que de forma natural reciben los ojos en la visión binocular.

Si se quiere evitar la fatiga visual y la distorsión, cada una de las imágenes 2D se debe presentar preferiblemente al ojo correspondiente del expectador de tal manera que cualquier objeto a distancia infinita percibido por el espectador debe ser percibido por ese ojo mientras está orientado justo derecho hacia adelante, los ojos del espectador no son cruzados ni divergen. Cuando la imagen no contiene ningún objeto de distancia infinita, como un horizonte o una nube, la imágenes deben ser espaciadas correspondientemente más cerca.

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Principios biológicos

Literalmente, estereoscopía es: ver con dos ojos.

La estereoscópica también llamada visión en tres dimensiones, o visión en relieve, resulta de la capacidad del sistema visual de dar aspecto tridimensional a los objetos a partir de las imágenes en dos dimensiones obtenidas en cada una de las [[retina}}s de los ojos. Estas imágenes son procesadas y comparadas por el cerebro, el cual acaba creando una sensación espacial.

Por lo que si tomamos o creamos dos imágenes con un ángulo ligeramente distinto y se las mostramos a cada ojo por separado, el cerebro podrá reconstruir la distancia y por lo tanto la sensación de profundidad. De aquí se extrae la conclusión de que las variaciones horizontales que hacen que las imágenes tengan un ángulo ligeramente diferente pueden ser interpretadas por nuestro cerebro como una realidad con volumen.

Percepción en relieve de las imágenes:

Las variaciones verticales son indiferentes en lo que respecta a creación de sensación de volumen(a no ser que esta diferencia sea demasiado grande).

Esta tercera dimensión es capaz de reconstruirse en nuestro cerebro gracias a una serie de complejos procesos fisiológicos y psicológicos relacionados con la visión tanto monocular como la binocular:

Visión monocular

Cuando miramos solo con un ojo y creamos una imagen plana en 2D pero con información intuitiva de profundidad y distancia)

Visión binocular

Cuando miramos con ambos ojos, ésta es la que aporta una mayor información espacial y por tanto de la tercera dimensión permitiendo la creación de la sensación de volumen.

Mecanismos intuitivos de la visión

Pueden diferenciarse diversos tipos de mecanismos que actúan a nivel de la visión para proporcionar información tridimensional

Geométrico

Distribución de luces y sombras

La iluminación es un factor intuitivo del volumen muy importante ya que la sombra y el contraste nos aportan gran sensación de relieve y volumen. Un círculo pintado se puede convertir en una esfera tan solo con oscurecer y sombrearlo simulando iluminación.

Esta es una de las técnicas potenciales que utilizan los programas informáticos de ceración 3D. Porque en un simple monitor 2D podríamos apreciar una imagen con sensación de profundidad.

Superposición de imágenes

Cuando un objeto se encuentra en superposición a otro, es decir, un objeto se encuentra en la realidad ante otro, el objeto más cercano (delante) cubre el más lejano (detrás). Por esta razón cuando encontramos que una imagen queda superpuesta sobre otra, nuestro cerebro interpreta automáticamente que el que se ve completo está más cerca que el que ”asoma” por detrás, y por tanto, se encuentra a mayor distancia el que esta parcialmente oculto.

Estas dos imágenes son exactamente iguales con la diferencia que en una (la primera, a la izquierda) el elemento nube se ve integro y la luna queda parcialmente oculta. Así la sensación que nos transmite nuestro cerebro es que la nube se encuentra ante la luna. En la otra (derecha) sucede justo lo contrario, la luna es la que está al completo y parece que ésta sea la que se encuentra delante de la nube.

Perspectiva

El efecto de perspectiva produce una clara sensación de profundidad. Las líneas paralelas horizontales parecen converger en el horizonte.

Los árboles son exactamente iguales en tamaño, pero uno está más próximo al punto de fuga y por tanto parece más lejano. Para compensar esta contradicción de que se encuentra a mayor distancia pero se ve de igual tamaño, llegamos a pensar que el más lejano es de igual tamaño en la imagen porque es mayor que el más próximo.

Diplopía fisiológica

Para que el cerebro pueda interpretar una imagen en tercera dimensión, requiere de datos sobre la distancia de los objetos. Dicha información se obtiene gracias a que tenemos dos ojos, así cada uno de ellos percibe los elementos de la escena desde un ángulo distinto, dando como resultado una triangulación de la cual el cerebro obtiene la distancia al objeto. A este hecho se le denomina como diplopía fisiológica.

Percepción visual

En el ejemplo vemos como nuestro sistema visual crea la sensación de que el objeto A es mayor que B; pues la imagen sensorial creada del objeto A es mayor que la del objeto B. Dichas imágenes son interpretadas por el cerebro y así, éste, es capaz de hacer una reconstrucción espacial de la situación de los objetos. La reconstrucción espacial la hace comparando las sensaciones visuales (imágenes adquiridas mediante el sistema visual) e interpretando en función de éstas, las distancias a la que se encuentran los objetos. Así pues, el cerebro interpreta que el objeto A está más cercano que el B ya que es percibido con un mayor tamaño, y viceversa.

Movimiento de paralaje

El desplazamiento del observador produce la impresión de que se mueven los objetos de la escena en un sentido u otro dependiendo de su posición. Cuando miramos un objeto en concreto y posteriormente nos desplazamos, vemos como los objetos más alejados a nuestro objeto de interés se mueven en el mismo sentido que nuestro desplazamiento. Sin embargo los objetos situados antes del objeto de interés, nos da la sensación de que se desplaza en sentido opuesto.

La flecha de la izquierda representa el movimiento del observador, y las otras dos indican el desplazamiento aparente de los objetos. El bote rojo más lejano que nuestro objeto de interés(estrella azul) parece desplazarse en el mismo sentido que lo hace el observador sin embargo el bote rojo parece que se mueva hacia el sentido contrario. A esta sensación se le denomina efecto de movimiento de paralaje

Técnicas de estereoscopía

Como hemos podido ver la percepción tridimensional es básicamente creada por el cerebro gracias a que cada ojo recoge una información diferente de una misma realidad. Y es precisamente esta diferencia la que el cerebro es capaz de interpretar y analizar para generar una sensación de volumen de un/os objeto/s o una escena que está siendo captada por sistema visual humano.

Existen muchas técnicas distintas para lograr hacer llegar cada imagen al ojo que le corresponde. En la creación de estas sensaciones espaciales intervienen aspectos tanto de la visión monocular como de la visión binocular. Éstas características son potenciad artificialmente para conseguir "recrear" la denominada tercera dimensión.

Existen tres técnicas principales que permiten simular el efecto estereoscópico (3D): método anaglifo, sistema Cromatek y efecto Pulfritch:

Anaglifos

Los anaglifos son estereofotografías tomadas o tratadas con filtros de distintos colores sobrepuestas en una sola imagen. Se observan por medio de gafas llamada gafas anaglifo y que tiene un filtro de diferente color para cada ojo. La misión de estos filtros es hacer llegar a cada ojo únicamente la imagen que le corresponde. Así se consigue “filtrar” las imágenes y conseguir el efecto deseado y necesario para que el cerebro pueda interpretar tridimensionalidad ya que tendremos una imagen diferente en cada ojo. (Recordemos que el principio fundamental de la estereoscopía es que la sensación de volumen parte de que cada ojo vea una imagen diferente para así lograr crear dimensionalidad de profundidad).

También pueden ser imágenes a todo color proyectadas con el uso de polarizadores sobre una pantalla metálica. La visualización se realiza por medio de gafas dotadas de polarizadores que eliminan la imagen correspondiente al ojo contrario (mediante el mismo principio que los filtros coloreados).

Este es el procedimiento que suele emplearse en proyecciones de cine o video tridimensional.

Las formas de crear este tipo de imágenes son muy diversas, se pueden emplear los filtros directamente en la adquisición de las tomas (e incluso exponer dos veces el mismo negativo con distintos filtros), colorear en el laboratorio las copias de negativos en blanco y negro o color, colorear las imágenes con ayuda de un ordenador, o proyectar diapositivas desde dos proyectores equipados con filtros.

En cualquier caso, tal y como hemos comentado anteriormente, conviene que las imágenes no sean exactamente iguales, sino que han de parecer que tienen angulación diferente, han de tener un cierto desplazamiento horizontal. Este desplazamiento será inferior para imágenes de pequeño tamaño (del orden de centímetros) y un poco mayor para imágenes de mayores dimensiones(del orden de centímetros)como el cine. Aproximadamente un desplazamiento en torno al 5 ó 10% de la anchura de la imagen.

Sistema Cromatek

El sistema cromatek utiliza lo que se conoce como rejilla de difracción. La rejilla de difracción funciona de manera semejante a un prisma de cristal: la luz que la atraviesa se descompone en colores que cambia de angulación según su tonalidad ya que ésta está asociada a su frecuencia y por tanto a su longitud de onda. Éste cambio de ángulo que cada color sufre al ser difractado incide en el ojo y hace que los objetos parezcan tener una profundidad distinta según su color. El inconveniente es que para que la desviación del ángulo al difractarse sea notoria respecto la luz directa que llega al otro ojo, las imágenes tienen que tener colores intensos; por lo que el rango cromático que podremos utilizar queda limitado

Efecto Pulfritch

El sistema pulfritch está basado en un dato fisiológico respecto al cerebro y dice que éste tarda un poco más en procesar las imágenes oscuras que las claras. Así si se pone un filtro oscuro en un solo ojo y se observa un objeto en movimiento, el cerebro tardará más tiempo en procesar las imágenes procedentes de este ojo. Por lo que si la escena que observamos está en continuo movimiento lateral, la imagen del ojo con filtro parecerá estar en una posición o ángulo distinto con respecto al observado directamente sin filtro, que tendrá la imagen procesada instantes antes.

La gran ventaja de esta técnica es que las imágenes pueden verse de manera normal si no se utilizan los filtros; pero tiene un inconveniente, y es que requiere que todo el tiempo exista movimiento lateral y en el mismo sentido. Si no, no se percibirá el retraso interpretativo por parte del cerebro, del ojo filtrado respecto al ojo directo.

Véase también

• Autoestereoscopia
• Estereograma
• Anaglifo