¿Cómo se crean imágenes 3D con y sin gafas?

Por Conde Chócula

"El cinematógrafo. ¡Imágenes que cobran vida!"

Hace ya mucho tiempo que no salimos corriendo del cine porque un tren venga de frente a estrellarse contra nosotros. Sin embargo desde hace unos años está intentando implantarse una nueva forma de ver el cine. La imagen 3D. En lo que a las artes audiovisuales concierne, se está buscando el mayor realismo posible. ¿Cómo? Simulando las dimensiones en las que el humano entiende el mundo.

Hasta ahora el 3D ha sido anecdótico en cuanto a cine y sonido puesto que la forma óptima de funcionamiento se consigue en nuestras queridas y estables 2 dimensiones. La cuestión es que aunque aquellas imágenes en rojo y azul fracasaran, los ingenieros y amantes de la ingeniería visual han buscado otros caminos. Para entender el punto al que hemos llegado os contaré brevemente las adaptaciones fisiológicas de la visión, y las técnicas que se han usado hasta la actual.

¿Cómo se crea una imagen 3D o estereograma?

Una imagen en 2 dimensiones tiene información distribuída en los ejes X e Y, que son la altura y la anchura. Para obtener una en 3 dimensiones necesitamos la información de un tercer eje, el Z, que es el que nos da la profundidad. Si miramos un plano de frente no podemos saber a qué distancia se encuentra un objeto de otro; pero si tomamos dos imágenes, una desplazada unos centímetros con respecto a la otra, entonces habremos ampliado el ángulo de visión pudiendo establecer una relación distancial entre las imágenes y la profundidad. Pero claro, ¿cómo vemos dos imágenes al mismo tiempo en el mismo punto?

Por un mecanismo llamado diplopía fisiológica. La naturaleza es muy sabia y la necesidad de contemplar el mundo en 3 dimensiones ha hecho que tengamos no uno, ni tres ni cinco, sino dos ojos, puesto que son necesarios y suficientes. Esta ventaja biológica sobre los cíclopes nos brinda la información tridimensional que el serebro más tarde procesa, tal como ela diferencia de tamaño entre objetos. Además entran en juego otro factores que durante el aprendizaje en la infancia asimilamos como información tridimensional. Estos son:

La proyección de sombras y luces da la sensación de relieve.

Superposición de imágenes. Algo tan sencillo como dibujar parte de un sol detrás de unas nubes para representar un día nublado.

La perspectiva y los puntos de fuga representados con líneas oblícuas en una imagen.

Paralelaje por movimiento. Al movernos físicamente el objeto que queda delante del objeto de interés se mueve en sentido opuesto a nosotros, mientras que el que queda tras él se mueve en nuestro mismo sentido.

Todos estos mecanismos son los que se aprovechan para crear imágenes que engañen al cerebro. Veamos de una forma muy sencilla de como por el principio de la diplopía fisiológica podemos conseguir un efecto 3D con dos imágenes tomadas con una pequeña separación y alternándolas de una a otra.

¿Sencillo y vistoso verdad? Pero claro, esto es demasiado simple y en realidad las técnicas estereoscópicas son mucho más potentes.

Anaglifos

Muchos recordaréis aquellas gafas rojas y azules que poco duraron en el mercado. Aunque a pesar de ello por ahí siguen pululando e incluso YouTube brinda la oportunidad de reproducir sus vídeos para imágenes grabadas con esta técnica. A pesar de ser un arcaísmo es la base del cine 3D actual.

Un anaglifo, además de ser una palabra muy fea, designa imágenes de dos dimensiones que puedes verse en tres con unas gafas especiales. ¿Cómo se crea la magia? Se graban dos imágenes con una separación de 3 a 5 centímetros enfocando al mismo punto. Esas imágenes han de proyectarse superpuestas para crear el efecto sin que una machaque a la otra. - ¡¿Pero cómo?! - grita horrorizado el lector. Pues sencillo. Cuando dos imágenes se superponen una estorba a la otra y al final vemos menos que "pepe leches". Por tanto hay que conseguir que el ojo derecho vea una imagen y el izquierdo la otra. Como las imágenes están compuestas por las componentes RGB (Red, Green, Blue) procedemos así:

Se quita la componente roja de la imagen derecha.
Se quita la componente azul y verde de la imagen izquierda.
Se superponen.

Lo que hay que hacer ahora es ocultar una imagen por cada cristal:

Se pone un filtro que elimine el color rojo en el cristal izquierdo. (Cristal azul)
Se pone un filtro que elimine los colores azul y verde en el derecho. (Cristal rojo)

El equipo de Mente Enjambre como nunca antes lo habías visto, ¡en anaglifo!

Esta técnica tiene el inconveniente de falsear algunos colores. Es por ello que se ha seguido investigando y ahora se utiliza una técnica que como dije es muy similar.

Digital 3D en salas de cine

Este sistema vuelve a utilizar 2 imágenes, pero con la diferencia de que conserva toda la información de color en ambas. Hay hasta 7 sistemas distintos de creación 3D, pero nos interesa el que vemos habitualmente, el europeo, llamado XPAND 3D, que además resulta que es el que mejor funciona.

Se proyectan 2 imágenes a todo color con frames intercalados entre las dos imágenes. El proyector funciona a 48 imágenes por segundo, 24 para cada imagen, para evitar parpadeos. Cada una de las imágenes se proyecta con una polarización ortogonalmente opuesta. En las gafas hay instalado un sensor infrarrojo conectado a los cristales de las gafas que se polarizan cuando la señal infrarroja lo indica. ¿Cuándo es esto? Cuando en la proyección el efecto de profundidad corresponde a la derecha o izquierda de la imagen y eso afecta al ojo al que se le muestra la película. De este modo un ojo es ciego a una imagen y el otro a la otra.

Nota: la polarización de un cristal consiste en cambiar la dirección de la onda electromagnética que atraviesa un cristal. Si la luz pasa recta por un cristal normal, en un cristal polarizado se tuerce hacia los bordes del cristal por lo que nunca llega al ojo. Si la luz está polarizada previamente entonces el cristal polarizado la dejará pasar.

¿Cómo se graba en sistema XPAND 3D?

La sensible mejora de este sistema es que el efecto 3D es mucho mayor, puesto que ya no se fusionan imágenes estáticas como eran las roja y azul, que únicamente habían que tomarlas en el mismo plano a unos centímetros una de la otra. Para ese caso bastaba con poner dos cámaras alineadas horizontalmente con una leve separación enfocando al mismo punto. En el caso del 3D digital se coloca un objetivo en perpendicular al otro. Uno mira hacia delante, en posición normal, y el otro inmediatamente debajo apunta hacia el suelo en su mismo eje. La magia la hace en este caso un espejo móvil instalado bajo el segundo objetivo que enfoca al mismo punto del objetivo normal pero se desplaza según el efecto 3D que se desee dar a la escena. Lo cual provoca un mayor realismo si atendemos al mecanismo biológico de paralelaje.

Hasta aquí el capítulo de 3D con gafas. Pasemos ahora al 3D sin gafas.

Autoestereoscopía

¿Quieres más chulo que un ocho verde pistacho? ¿Más que un cortapichas incluso? Bien, hay dos métodos te harán poder decirle a la gente - Primo, yo soy tan chulo que veo el 3D sin gafas -. El truco para conseguir esto es utilizar una técnica llamada Cross Eyed, que viene a significar nada más y nada menos que "cruzar los ojos". La imagen a la derecha lo muestra más claro. Se toman dos fotografías mirando al mismo punto en distintos ángulos. Cuando se cruza la visión de los ojos de modo que el ojo izquierdo ve la imagen derecha y el ojo derecho la imagen izquierda se crea la ilusión de una imagen 3D. Para conseguir cruzar la vista hay que hacer un pequeño ejercicio de abstracción. Cuando nuestra vista focaliza un objeto significa que ambos ojos están enfocando el mismo punto en el espacio. Digamos que crean un triángulo, y en el pico del triángulo es donde coinciden. Ahora bien, si enfocamos antes de llegar al objeto esas líneas imaginarias que formaban el triángulo ahora se cortan formando una equis. El punto donde se cortan es el punto que está enfocado, pero la vista sigue su camino hasta que choca contra el objeto de fondo. Así es como cruzamos la visión y es en ese punto donde recreamos la imagen con profundidad. El truco consiste en desenfocar la vista a un tercio antes de la distancia hasta la imagen. Cuando consigamos ver tres imágenes iguales y la de enmedio con relieve habremos conseguido el efecto. El siguiente vídeo explica bien como hacerlo. Hay que practicar un poco hasta conseguir acostumbra la vista:

Y un ejemplo bastante chulo. Fijaos en las sombras de la mano y la profundidad del dedo hasta la boca:

Estereograma de puntos aleatorios

Por último veremos un ejemplo más curioso aún. Esta técnica consiste en:

Crear una imagen.
Llenarla con puntos ordenados aleatoriamente.
Duplicar dicha imagen.
Recortar una región (un cuadrado pequeño por ejemplo) de una de las imágenes y desplazarla horizontalmente hacia la derecha o la izquierda.
Procedemos como antes desenfocando la vista hasta observar profundidad.

Un diestro verá la porción recortada de imagen situada sobre la imagen de fondo. Curiosamente un zurdo experimentará el proceso inverso viendo la porción atrasada con respecto del fondo. En el siguiente vídeo podéis intentar buscar a la mujer que baila descontroladamente:

Curiosidad: El Efecto Pulfritch

Esta técnica consiste en aprovechar una deficiencia de la visión. El cerebro tarda más en procesar las imágenes oscuras que las claras por lo que si colocamos un filtro de color oscuro en un solo ojo en imágenes que están continuamente realizando un desplazamiento lateral el cerebro tardará más en procesar las oscuras en un ojo, por tanto estará viendo dos imágenes con ángulos distintos y creará el efecto 3D.

Y esto ha sido por hoy desde el cajón centrífico de Mente Enjambre. El próximo viernes os hablaremos de un curioso caso de pornografía encubierta en el ámbito académico de la ingeniería. Hala, a hacerse los chulos con este 3D sin gafas.

Fuentes:
- Saber Curioso
- Neoteo
- Wikipedia