Reproducción de profundidad estereoscópica

La reproducción de profundidad estereoscópica especifica cómo se codifica la profundidad de un objeto tridimensional en una reconstrucción estereoscópica . Necesita atención para garantizar una representación realista de la tridimensionalidad de las escenas vistas y es un ejemplo específico de la tarea más general de la representación 3D de objetos en pantallas bidimensionales.

Profundidad en estereogramas

Un estereograma consta de un par de marcos bidimensionales, uno para cada ojo. Ambos son comunes a los anchos y alturas de los objetos; su profundidad está codificada en las diferencias entre las vistas del ojo derecho e izquierdo. La relación geométrica entre la tercera dimensión de un objeto y estas diferencias de posición se presenta a continuación y depende de la ubicación de las lentes de la cámara estéreo y los ojos del observador. Sin embargo, otros factores contribuyen a la profundidad vista en una vista estereoscópica y si corresponde a la del objeto real; el acto de ver una pantalla estereoscópica a menudo altera la percepción tridimensional de los observadores. ^[1]

Reconstrucción estereoscópica

Los paneles de los ojos derecho e izquierdo en una reconstrucción estereoscópica se crean mediante la proyección desde los puntos principales de la cámara de grabación gemela. La situación geométrica se comprende más claramente analizando cómo se generan las pantallas cuando un pequeño elemento cúbico de longitud lateral dx = dy = dz se fotografía desde una distancia z con una cámara gemela cuyas lentes están separadas a una distancia a.

Geometría de la vista de pantalla de un pequeño cubo a una distancia z capturada por una cámara gemela con separación a . Las imágenes del ojo derecho e izquierdo se muestran superpuestas.

En el panel del ojo izquierdo del estereograma la distancia AB es la representación de la cara frontal del cubo, en el panel del ojo derecho hay además BC , la representación de la profundidad del cubo, es decir, la intersección en la pantalla del rayos desde los puntos principales de las cámaras a la parte posterior del cubo. Este intervalo se calcula en el primer orden de . (Para simplificar la cuenta, se toma las pantallas derecha e izquierda superpuestas, como lo harían en una pantalla 3D con gafas LCD .) De ahí la relación profundidad / ancho de la vista del cubo, tal como se materializa en su representación en la pantalla de visualización. , es r = a × dz / z × dx = a / z ya que dx = dz${\displaystyle dz*{\frac {a}{z}}}$ y depende únicamente de la distancia del objetivo a las lentes gemelas y su separación y permanece constante con los cambios de escala o aumento. La relación profundidad / ancho del objeto real , por supuesto, es 1,00 .

Este estereograma con el cubo, cuya profundidad / anchura relación había sido capturado con la grabación de parámetros de un _c y z _c y encarnado en la proporción BC / AB = r _c = a _c / z _c , ahora es visto por un observador con interocular separación una _o a una distancia z _o . Un cambio de escala general en BC / AB no importa, pero a menos que r _o = r _c , es decir, a _o / z _o = a _c / z _c. esto ya no representa un cubo, sino que se convierte, para este observador a esta distancia, en una configuración para la cual

 R = r c / r o ...... (1)

es decir, cuya profundidad es R veces la de un cubo.

Definición de interpretación en profundidad

Un estereograma de anillos entrelazados. Cuando un observador lo fusiona, la profundidad percibida aumenta con la distancia de visualización.

La reproducción de profundidad estereoscópica r es una medida del aplanamiento o expansión en profundidad para una situación de visualización y es igual a la relación de los ángulos de profundidad y ancho subtendidos en el ojo en la reconstrucción del estereograma de un pequeño elemento cúbico. Un valor r> 1 dice que lo que se ve tiene una profundidad expandida en relación con la configuración real.

Un ejemplo numérico ilustrará: una estructura es fotografiada por una cámara estereoscópica con una separación entre lentes a _c = 25  cm desde una distancia de 1  m, z _c = 100. Por lo tanto, r _c = a _c / z _c = 0.25 y en las pantallas a la derecha y la representación izquierda del borde lejano del cubo estará separada por ¼ de la distancia del ancho. Este estereograma ahora se ve desde una distancia de 39  cm (el aumento no importa, solo se debe haber conservado la relación BC / AB ) por un observador con una distancia interocular de 6.5  cm, es decir, r _o= 6,5 / 39 = 0,167 . De acuerdo con la ecuación (1) para esta vista, la estructura tiene una interpretación de profundidad estereoscópica dada por R = r _c / r _o = 0.25 / 0.167 = 1.5 , lo que significa que al observador se le presenta la situación geométrica no de un cubo sino de una estructura. 1.5 × tan profundo como ancho. Para que esto se convierta en un cubo, r _o debe ser 0.25 que ocurre para una distancia de observación z _o = 6.5 / 0.25 = 26  cm.

Este ejemplo ilustra que una presentación estereoscópica dada para un observador dado gana en relación profundidad / ancho (se expande en profundidad) al aumentar la distancia de observación. Los observadores, que pueden fusionar las imágenes gemelas de los anillos cambiando voluntariamente su convergencia, pueden verificar esto alejándose y acercándose a la pantalla de visualización.

Interpretación homeomórfica y heteromórfica

Solo cuando las situaciones de grabación y visualización tengan el mismo valor r , es decir, solo cuando a _c / z _c = a _o / z _o serán idénticas las relaciones de profundidad / ancho de la estructura real y su vista. Esta condición particular ha sido denominada homeomorfa por Moritz von Rohr y fue contrastada por él con la heteromórfica en la que los valores r de las vistas estereoscópica y real difieren. ^[2]

Profundidad no verídica: otros factores

Pero la interpretación homeomórfica con parámetros geométricos idénticos al original no asegura que la percepción de profundidad de un observador en una imagen estereoscópica sea la misma que en la estructura tridimensional real. El juicio de un observador sobre la disposición aparente de los objetos en el espacio depende de muchos factores distintos de los geométricos que pertenecen a los ángulos subtendidos por los componentes de los dos ojos. Esto fue bien descrito en el estudio clásico de Wallach y Zuckerman, quienes señalaron que la profundidad de la vista a través de binoculares parece acortada. ^{[3] Las} escenas aparecen aplanadas a través de vidrios de campo, incluso los no prismáticos sin extensión artificial de la base, que proporcionan un aumento meramente general y dejan el valor r sin cambios.

En contraste con las reglas, expuestas anteriormente, para calcular la interpretación de profundidad estereoscópica definida geométricamente , la profundidad percibida involucra factores (contexto, experiencia previa) que son individuales y no especificables con el mismo grado de generalidad. El principal de ellos es la distancia a la que la configuración aparece para el espectador. Esto no es de ninguna manera fijo: la z subjetiva solo está vagamente relacionada con la distancia real del objeto, como es obvio al ver películas en 3D . Debido a que la distancia aparente es la principal fuente para juzgar el tamaño del objeto (tamaño o constancia subjetiva ), los informes de los observadores sobre la percepciónLa relación profundidad / ancho puede desviarse sustancialmente de los valores calculados. ^{[4] [5] [6]} Por otro lado, investigaciones recientes confirman que las profundidades relativas vistas en configuraciones tridimensionales aumentan más o menos en proporción a la interpretación de profundidad estereoscópica a la que se llega dentro del marco puramente geométrico. ^[7]

Referencias

1. Westheimer, Gerald (2011). "Pantallas tridimensionales y visión estéreo". Proc. Roy. Soc. B , 278, 2241-2248. doi : 10.1098 / rspb.2010.2777 .
2. v. Rohr, Moritz (1907). Die Binokularen Instrumente . Berlín: Julius Springer.
3. Wallach, H. y Zuckerman, C. (1963). " La constancia de la profundidad estereoscópica ". Soy. J. Psychol. , 76, 404–412.
4. Gogel, WC (1960). "El tamaño frontal percibido como determinante de la profundidad binocular percibida ". J. Psychol. , 50, 119-131.
5. Foley, JM (1968). " Profundidad, tamaño y distancia en visión estereoscópica ". Percept Psychophys, 3, 265-274.
6. Johnston, EB (1991). " Distorsiones sistemáticas de forma de estereopsis ". Vision Research , 31, 1351-1360.
7. Westheimer, Gerald (2011). " Reproducción en profundidad de pantallas tridimensionales ", J. Opt. Soc. Soy. A 28, 1185-1190.

enlaces externos

• Revisión de pantallas 3D y visión estéreo