La estereoscopía (también llamada estereoscópica o imagen estereoscópica ) es una técnica para crear o mejorar la ilusión de profundidad en una imagen por medio de estereopsis para visión binocular . [2] La palabra estereoscopía deriva del griego στερεός (estéreos) 'firme, sólido' y σκοπέω (skopeō) 'mirar, ver'. [3] [4] Cualquier imagen estereoscópica se llama estereograma . Originalmente, estereograma se refería a un par de imágenes estéreo que podían verse usando un estereoscopio .
La mayoría de los métodos estereoscópicos presentan dos imágenes desplazadas por separado en el ojo izquierdo y derecho del espectador. Estas imágenes bidimensionales luego se combinan en el cerebro para dar la percepción de profundidad 3D . Esta técnica se distingue de las pantallas 3D que muestran una imagen en tres dimensiones completas , lo que permite al observador aumentar la información sobre los objetos tridimensionales que se muestran mediante los movimientos de la cabeza y los ojos .
Fondo
La estereoscopía crea la ilusión de profundidad tridimensional a partir de imágenes bidimensionales dadas. [5] La visión humana, incluida la percepción de la profundidad, es un proceso complejo, que solo comienza con la adquisición de información visual captada a través de los ojos; gran parte del procesamiento se produce dentro del cerebro, mientras se esfuerza por dar sentido a la información en bruto. Una de las funciones que ocurren dentro del cerebro cuando interpreta lo que ven los ojos es evaluar las distancias relativas de los objetos al espectador y la dimensión de profundidad de esos objetos. Las señales que utiliza el cerebro para medir distancias relativas y profundidad en una escena percibida incluyen [6]
- Estereopsis
- Acomodación del ojo
- Superposición de un objeto con otro
- Ángulo visual subtendido de un objeto de tamaño conocido
- Perspectiva lineal (convergencia de bordes paralelos)
- Posición vertical (los objetos más cercanos al horizonte en la escena tienden a percibirse como más lejanos)
- Neblina o contraste, saturación y color; una mayor distancia generalmente se asocia con una mayor neblina, desaturación y un cambio hacia el azul.
- Cambio de tamaño del detalle del patrón texturizado
(Todas las señales anteriores, excepto las dos primeras, existen en imágenes bidimensionales tradicionales, como pinturas, fotografías y televisión). [7]
La estereoscopía es la producción de la ilusión de profundidad en una fotografía , película u otra imagen bidimensional mediante la presentación de una imagen ligeramente diferente a cada ojo , que agrega la primera de estas señales ( estereopsis ). Luego, las dos imágenes se combinan en el cerebro para dar la percepción de profundidad. Debido a que todos los puntos de la imagen producidos por estereoscopía se enfocan en el mismo plano independientemente de su profundidad en la escena original, la segunda señal, el enfoque, no se duplica y, por lo tanto, la ilusión de profundidad es incompleta. También hay principalmente dos efectos de la estereoscopía que no son naturales para la visión humana: (1) el desajuste entre la convergencia y la acomodación, causado por la diferencia entre la posición percibida de un objeto delante o detrás de la pantalla o la pantalla y el origen real de esa luz. ; y (2) posible diafonía entre los ojos, causada por una separación imperfecta de la imagen en algunos métodos de estereoscopía.
Aunque el término "3D" se utiliza de manera ubicua, la presentación de imágenes bidimensionales duales es claramente diferente de mostrar una imagen en tres dimensiones completas . La diferencia más notable es que, en el caso de las pantallas "3D", el movimiento de la cabeza y los ojos del observador no cambia la información recibida sobre los objetos tridimensionales que se están viendo. Las pantallas holográficas y las pantallas volumétricas no tienen esta limitación. Así como no es posible recrear un campo de sonido tridimensional completo con solo dos altavoces estereofónicos, es una exageración llamar "3D" a las imágenes bidimensionales dobles. El término exacto "estereoscópico" es más engorroso que el nombre erróneo común "3D", que ha sido afianzado por muchas décadas de uso indebido incuestionable. Aunque la mayoría de las pantallas estereoscópicas no califican como pantalla 3D real, todas las pantallas 3D reales también son pantallas estereoscópicas porque también cumplen con los criterios más bajos.
La mayoría de las pantallas 3D utilizan este método estereoscópico para transmitir imágenes. Fue inventado por primera vez por Sir Charles Wheatstone en 1838, [8] [9] y mejorado por Sir David Brewster, quien fabricó el primer dispositivo portátil de visualización en 3D. [10]
Wheatstone usó originalmente su estereoscopio (un dispositivo bastante voluminoso) [11] con dibujos porque la fotografía aún no estaba disponible, sin embargo, su artículo original parece prever el desarrollo de un método de imagen realista: [12]
Con el propósito de ilustrar, he empleado sólo figuras de contorno, ya que si se hubiera introducido el sombreado o el color, podría suponerse que el efecto se debió total o parcialmente a estas circunstancias, mientras que al dejarlas fuera de consideración no queda lugar a la duda. que todo el efecto del relieve se debe a la percepción simultánea de las dos proyecciones monoculares, una en cada retina. Pero si se requiere obtener las semejanzas más fieles de objetos reales, el sombreado y la coloración pueden emplearse adecuadamente para realzar los efectos. Una atención cuidadosa permitiría al artista dibujar y pintar los dos cuadros que lo componen, para presentar a la mente del observador, en la percepción resultante, una identidad perfecta con el objeto representado. Las flores, los cristales, los bustos, los jarrones, los instrumentos de diversa índole, etc., podrían representarse así de modo que no se distingan por la vista de los objetos reales mismos. [8]
La estereoscopia se utiliza en fotogrametría y también para el entretenimiento mediante la producción de estereogramas. La estereoscopía es útil para ver imágenes renderizadas a partir de grandes conjuntos de datos multidimensionales , como los producidos por datos experimentales. La fotografía industrial tridimensional moderna puede utilizar escáneres 3D para detectar y registrar información tridimensional. [13] La información de profundidad tridimensional se puede reconstruir a partir de dos imágenes usando una computadora correlacionando los píxeles en las imágenes izquierda y derecha. [14] Resolver el problema de correspondencia en el campo de la visión por computadora tiene como objetivo crear información de profundidad significativa a partir de dos imágenes.
Requisitos visuales
Anatómicamente, se requieren 3 niveles de visión binocular para ver imágenes estéreo:
- Percepción simultánea
- Fusión (visión binocular 'única')
- Estereopsis
Estas funciones se desarrollan en la primera infancia. Algunas personas que tienen estrabismo interrumpen el desarrollo de la estereopsis; sin embargo, se puede utilizar un tratamiento ortopédico para mejorar la visión binocular . La estereoagudeza de una persona [15] determina la disparidad de imagen mínima que puede percibir como profundidad. Se cree que aproximadamente el 12% de las personas no pueden ver correctamente las imágenes en 3D debido a una variedad de afecciones médicas. [16] [17] Según otro experimento, hasta el 30% de las personas tienen una visión estereoscópica muy débil que les impide la percepción de profundidad basada en la disparidad estéreo. Esto anula o disminuye en gran medida los efectos de inmersión del estéreo para ellos. [18]
La visión estereoscópica puede ser creada artificialmente por el cerebro del espectador, como se demostró con el efecto Van Hare , donde el cerebro percibe imágenes estéreo incluso cuando las fotografías emparejadas son idénticas. Esta "falsa dimensionalidad" es el resultado de la estereoagudeza desarrollada en el cerebro, lo que permite al espectador completar la información de profundidad incluso cuando hay pocas señales 3D disponibles en las imágenes emparejadas.
Lado a lado
La fotografía estereoscópica tradicional consiste en crear una ilusión 3D a partir de un par de imágenes 2D, un estereograma. La forma más fácil de mejorar la percepción de profundidad en el cerebro es proporcionar a los ojos del espectador dos imágenes diferentes, que representan dos perspectivas del mismo objeto, con una desviación menor igual o casi igual a las perspectivas que ambos ojos reciben naturalmente en la visión binocular. .
Para evitar la fatiga visual y la distorsión, cada una de las dos imágenes 2D debe presentarse al espectador de modo que cualquier objeto a una distancia infinita sea percibido por el ojo como si estuviera en línea recta, sin que los ojos del espectador estén cruzados ni divergentes. Cuando la imagen no contiene ningún objeto a una distancia infinita, como un horizonte o una nube, las imágenes deben estar espaciadas correspondientemente más juntas.
Las ventajas de los visores de lado a lado es la falta de disminución del brillo, lo que permite la presentación de imágenes a muy alta resolución y en color de espectro completo, simplicidad en la creación y poco o ningún procesamiento de imágenes adicional. En algunas circunstancias, como cuando se presenta un par de imágenes para visualización gratuita, no se necesita ningún dispositivo o equipo óptico adicional.
La principal desventaja de los visores uno al lado del otro es que las pantallas de imágenes grandes no son prácticas y la resolución está limitada por el medio de visualización o el ojo humano. Esto se debe a que a medida que aumentan las dimensiones de una imagen, el aparato de visualización o el propio espectador deben alejarse proporcionalmente más de ella para poder verla cómodamente. Acercarse a una imagen para ver más detalles solo sería posible con un equipo de visualización que se ajustara a la diferencia.
Freeviewing
Freeviewing es ver un par de imágenes una al lado de la otra sin usar un dispositivo de visualización. [2]
Hay dos métodos disponibles para Freeview: [15] [19]
- El método de visualización en paralelo utiliza un par de imágenes con la imagen del ojo izquierdo a la izquierda y la imagen del ojo derecho a la derecha. La imagen tridimensional fusionada parece más grande y más distante que las dos imágenes reales, lo que permite simular de manera convincente una escena de tamaño natural. El espectador intenta mirar a través de las imágenes con los ojos sustancialmente paralelos, como si estuviera mirando la escena real. Esto puede resultar difícil con una visión normal porque el enfoque del ojo y la convergencia binocular se coordinan habitualmente. Un enfoque para desacoplar las dos funciones es ver el par de imágenes muy de cerca con los ojos completamente relajados, sin intentar enfocar con claridad, sino simplemente logrando una cómoda fusión estereoscópica de las dos imágenes borrosas mediante el enfoque de "mirar a través", y solo entonces haciendo el esfuerzo de enfocarlos con mayor claridad, aumentando la distancia de visualización según sea necesario. Independientemente del enfoque utilizado o del medio de imagen, para una visualización cómoda y precisión estereoscópica, el tamaño y el espaciado de las imágenes deben ser tales que los puntos correspondientes de objetos muy distantes en la escena estén separados por la misma distancia que los ojos del espectador, pero no más; la distancia interocular media es de unos 63 mm. Es posible ver imágenes mucho más separadas, pero debido a que los ojos nunca divergen en el uso normal, por lo general requiere un entrenamiento previo y tiende a causar fatiga ocular.
- El método de visualización de ojos bizcos intercambia las imágenes del ojo izquierdo y derecho para que se vean correctamente con los ojos bizcos, el ojo izquierdo ve la imagen de la derecha y viceversa. La imagen tridimensional fusionada parece ser más pequeña y más cercana que las imágenes reales, por lo que los objetos grandes y las escenas parecen miniaturizados. Este método suele ser más fácil para los principiantes de freeviewing. Como ayuda para la fusión, se puede colocar la yema de un dedo justo debajo de la división entre las dos imágenes, luego llevarla lentamente directamente hacia los ojos del espectador, manteniendo los ojos dirigidos a la yema del dedo; a cierta distancia, una imagen tridimensional fusionada debería parecer estar flotando justo encima del dedo. Alternativamente, se puede usar un trozo de papel con una pequeña abertura cortada de manera similar; cuando se coloca correctamente entre el par de imágenes y los ojos del espectador, parecerá enmarcar una pequeña imagen tridimensional.
Algunos defensores de la vista bizca están utilizando ahora anteojos prismáticos con autoenmascaramiento. Estos reducen el grado de convergencia requerido y permiten que se muestren imágenes grandes. Sin embargo, cualquier ayuda de visualización que utilice prismas, espejos o lentes para ayudar a la fusión o el enfoque es simplemente un tipo de estereoscopio, excluido por la definición habitual de visualización gratuita.
La fusión estereoscópica de dos imágenes separadas sin la ayuda de espejos o prismas y al mismo tiempo mantenerlas en un enfoque nítido sin la ayuda de lentes de visualización adecuados requiere inevitablemente una combinación antinatural de vergencia y acomodación del ojo . Por lo tanto, la visualización gratuita simple no puede reproducir con precisión las señales fisiológicas de profundidad de la experiencia visual del mundo real. Diferentes personas pueden experimentar diferentes grados de facilidad y comodidad para lograr la fusión y un buen enfoque, así como también diferentes tendencias a la fatiga ocular.
Autoestereograma
Un autostereograma es un estereograma de una sola imagen (SIS), diseñado para crear la ilusión visual de una escena tridimensional ( 3D ) dentro del cerebro humano a partir de una imagen bidimensional externa . Para percibir formas 3D en estos autostereogramas, uno debe superar la coordinación normalmente automática entre el enfoque y la vergencia .
Estereoscopio y tarjetas estereográficas
El estereoscopio es esencialmente un instrumento en el que se presentan simultáneamente dos fotografías del mismo objeto, tomadas desde ángulos ligeramente diferentes, una para cada ojo. Un estereoscopio simple está limitado en el tamaño de la imagen que se puede utilizar. Un estereoscopio más complejo utiliza un par de dispositivos horizontales similares a un periscopio , lo que permite el uso de imágenes más grandes que pueden presentar información más detallada en un campo de visión más amplio. Se pueden comprar estereoscopios históricos como los estereoscopios de Holmes como antigüedades. Muchos artistas de fotografía estéreo como Jim Naughten y Rebecca Hackemann también hacen sus propios estereoscopios.
Visores de transparencia
Algunos estereoscopios están diseñados para ver fotografías transparentes en película o vidrio, conocidas como transparencias o diapositivas y comúnmente llamadas diapositivas . Algunas de las primeras vistas estereoscópicas, emitidas en la década de 1850, estaban sobre vidrio. A principios del siglo XX, las diapositivas de vidrio de 45 x 107 mm y 6 x 13 cm eran formatos comunes para la fotografía estéreo de aficionados, especialmente en Europa. En años posteriores, se utilizaron varios formatos basados en películas. Los formatos más conocidos para las visualizaciones estéreo de películas emitidas comercialmente son Tru-Vue , introducido en 1931, y View-Master , introducido en 1939 y todavía en producción. Para las diapositivas estéreo de aficionados, el formato Stereo Realist , introducido en 1947, es con mucho el más común.
Pantallas montadas en la cabeza
El usuario normalmente usa un casco o anteojos con dos pequeñas pantallas LCD u OLED con lentes de aumento, una para cada ojo. La tecnología se puede utilizar para mostrar películas, imágenes o juegos en estéreo, pero también se puede utilizar para crear una pantalla virtual . Las pantallas montadas en la cabeza también pueden combinarse con dispositivos de seguimiento de la cabeza, lo que permite al usuario "mirar alrededor" el mundo virtual moviendo la cabeza, eliminando la necesidad de un controlador separado. Realizar esta actualización lo suficientemente rápido para evitar provocar náuseas en el usuario requiere una gran cantidad de procesamiento de imágenes por computadora. Si se utiliza la detección de posición de seis ejes (dirección y posición), el usuario puede moverse dentro de las limitaciones del equipo utilizado. Debido a los rápidos avances en los gráficos por computadora y la continua miniaturización del video y otros equipos, estos dispositivos están comenzando a estar disponibles a un costo más razonable.
Se pueden usar gafas montadas en la cabeza o que se pueden usar para ver una imagen transparente impuesta a la vista del mundo real, creando lo que se llama realidad aumentada . Esto se hace reflejando las imágenes de video a través de espejos parcialmente reflectantes. La visión del mundo real se ve a través de la superficie reflectante de los espejos. Se han utilizado sistemas experimentales para juegos, donde los oponentes virtuales pueden mirar desde ventanas reales mientras un jugador se mueve. Se espera que este tipo de sistema tenga una amplia aplicación en el mantenimiento de sistemas complejos, ya que puede dar a un técnico lo que es efectivamente "visión de rayos X" al combinar la representación de gráficos por computadora de elementos ocultos con la visión natural del técnico. Además, se pueden entregar datos técnicos y diagramas esquemáticos a este mismo equipo, eliminando la necesidad de obtener y transportar documentos voluminosos en papel.
También se espera que la visión estereoscópica aumentada tenga aplicaciones en cirugía, ya que permite la combinación de datos radiográficos ( tomografías computarizadas y resonancias magnéticas) con la visión del cirujano.
Pantallas virtuales de retina
Una pantalla de retina virtual (VRD), también conocida como pantalla de exploración de retina (RSD) o proyector de retina (RP), que no debe confundirse con una " pantalla de retina ", es una tecnología de visualización que dibuja una imagen de trama (como una imagen de televisión ) directamente sobre la retina del ojo. El usuario ve lo que parece ser una pantalla convencional flotando en el espacio frente a ellos. Para una verdadera estereoscopia, cada ojo debe contar con su propia pantalla discreta. Para producir una pantalla virtual que ocupe un ángulo visual útilmente grande pero que no implique el uso de lentes o espejos relativamente grandes, la fuente de luz debe estar muy cerca del ojo. Una lente de contacto que incorpora una o más fuentes de luz semiconductoras es la forma propuesta más comúnmente. A partir de 2013, la inclusión de medios adecuados de escaneo por haz de luz en una lente de contacto sigue siendo muy problemática, al igual que la alternativa de incrustar una matriz razonablemente transparente de cientos de miles (o millones, para resolución HD) de fuentes alineadas con precisión de luz colimada.
Visores 3D
Hay dos categorías de tecnología de visor 3D, activa y pasiva. Los espectadores activos tienen dispositivos electrónicos que interactúan con una pantalla. Los espectadores pasivos filtran flujos constantes de entrada binocular al ojo apropiado.
Activo
Sistemas de persianas
Un sistema de obturador funciona presentando abiertamente la imagen destinada al ojo izquierdo mientras bloquea la vista del ojo derecho, luego presenta la imagen del ojo derecho mientras bloquea el ojo izquierdo y repite esto tan rápidamente que las interrupciones no interfieren con la fusión percibida de las dos imágenes en una sola imagen 3D. Generalmente utiliza lentes con obturador de cristal líquido. El cristal de cada ojo contiene una capa de cristal líquido que tiene la propiedad de oscurecerse cuando se aplica voltaje, siendo transparente en caso contrario. Las gafas están controladas por una señal de tiempo que permite que las gafas se oscurezcan alternativamente sobre un ojo y luego sobre el otro, en sincronización con la frecuencia de actualización de la pantalla. El principal inconveniente de los obturadores activos es que la mayoría de los videos y películas en 3D se grabaron con vistas simultáneas a izquierda y derecha, por lo que introduce un "paralaje de tiempo" para cualquier movimiento lateral: por ejemplo, alguien que camina a 3.4 mph será visto en un 20%. demasiado cerca o un 25% demasiado remoto en el caso más actual de una proyección de 2x60 Hz.
Pasivo
Sistemas de polarización
Para presentar imágenes estereoscópicas, se proyectan dos imágenes superpuestas en la misma pantalla a través de filtros polarizadores o se presentan en una pantalla con filtros polarizados. Para la proyección, se utiliza una pantalla plateada para preservar la polarización. En la mayoría de las pantallas pasivas, cada dos filas de píxeles está polarizada para uno u otro ojo. [20] Este método también se conoce como entrelazado. El espectador usa anteojos de bajo costo que también contienen un par de filtros polarizadores opuestos. Como cada filtro solo pasa luz que está polarizada de manera similar y bloquea la luz polarizada opuesta, cada ojo solo ve una de las imágenes y se logra el efecto.
Sistemas de filtrado de interferencias
Esta técnica utiliza longitudes de onda específicas de rojo, verde y azul para el ojo derecho, y diferentes longitudes de onda de rojo, verde y azul para el ojo izquierdo. Los anteojos que filtran las longitudes de onda muy específicas permiten al usuario ver una imagen 3D a todo color. También se conoce como filtrado de peine espectral o visualización multiplex de longitud de onda o superanáglifo . Dolby 3D utiliza este principio. El sistema Omega 3D / Panavision 3D también ha utilizado una versión mejorada de esta tecnología [21] En junio de 2012, el sistema Omega 3D / Panavision 3D fue descontinuado por DPVO Theatrical, quien lo comercializó en nombre de Panavision, citando ″ desafiantes condiciones económicas globales y 3D. condiciones de mercado".
Color anaglyph systems
Anaglyph 3D is the name given to the stereoscopic 3D effect achieved by means of encoding each eye's image using filters of different (usually chromatically opposite) colors, typically red and cyan. Red-cyan filters can be used because our vision processing systems use red and cyan comparisons, as well as blue and yellow, to determine the color and contours of objects. Anaglyph 3D images contain two differently filtered colored images, one for each eye. When viewed through the "color-coded" "anaglyph glasses", each of the two images reaches one eye, revealing an integrated stereoscopic image. The visual cortex of the brain fuses this into perception of a three dimensional scene or composition.[22]
Chromadepth system
The ChromaDepth procedure of American Paper Optics is based on the fact that with a prism, colors are separated by varying degrees. The ChromaDepth eyeglasses contain special view foils, which consist of microscopically small prisms. This causes the image to be translated a certain amount that depends on its color. If one uses a prism foil now with one eye but not on the other eye, then the two seen pictures – depending upon color – are more or less widely separated. The brain produces the spatial impression from this difference. The advantage of this technology consists above all of the fact that one can regard ChromaDepth pictures also without eyeglasses (thus two-dimensional) problem-free (unlike with two-color anaglyph). However the colors are only limitedly selectable, since they contain the depth information of the picture. If one changes the color of an object, then its observed distance will also be changed.[citation needed]
Pulfrich method
The Pulfrich effect is based on the phenomenon of the human eye processing images more slowly when there is less light, as when looking through a dark lens.[23] Because the Pulfrich effect depends on motion in a particular direction to instigate the illusion of depth, it is not useful as a general stereoscopic technique. For example, it cannot be used to show a stationary object apparently extending into or out of the screen; similarly, objects moving vertically will not be seen as moving in depth. Incidental movement of objects will create spurious artifacts, and these incidental effects will be seen as artificial depth not related to actual depth in the scene.
Over/under format
Stereoscopic viewing is achieved by placing an image pair one above one another. Special viewers are made for over/under format that tilt the right eyesight slightly up and the left eyesight slightly down. The most common one with mirrors is the View Magic. Another with prismatic glasses is the KMQ viewer.[24] A recent usage of this technique is the openKMQ project.[25]
Otros métodos de visualización sin visores
Autostereoscopy
Autostereoscopic display technologies use optical components in the display, rather than worn by the user, to enable each eye to see a different image. Because headgear is not required, it is also called "glasses-free 3D". The optics split the images directionally into the viewer's eyes, so the display viewing geometry requires limited head positions that will achieve the stereoscopic effect. Automultiscopic displays provide multiple views of the same scene, rather than just two. Each view is visible from a different range of positions in front of the display. This allows the viewer to move left-right in front of the display and see the correct view from any position. The technology includes two broad classes of displays: those that use head-tracking to ensure that each of the viewer's two eyes sees a different image on the screen, and those that display multiple views so that the display does not need to know where the viewers' eyes are directed. Examples of autostereoscopic displays technology include lenticular lens, parallax barrier, volumetric display, holography and light field displays.
Holography
Laser holography, in its original "pure" form of the photographic transmission hologram, is the only technology yet created which can reproduce an object or scene with such complete realism that the reproduction is visually indistinguishable from the original, given the original lighting conditions.[citation needed] It creates a light field identical to that which emanated from the original scene, with parallax about all axes and a very wide viewing angle. The eye differentially focuses objects at different distances and subject detail is preserved down to the microscopic level. The effect is exactly like looking through a window. Unfortunately, this "pure" form requires the subject to be laser-lit and completely motionless—to within a minor fraction of the wavelength of light—during the photographic exposure, and laser light must be used to properly view the results. Most people have never seen a laser-lit transmission hologram. The types of holograms commonly encountered have seriously compromised image quality so that ordinary white light can be used for viewing, and non-holographic intermediate imaging processes are almost always resorted to, as an alternative to using powerful and hazardous pulsed lasers, when living subjects are photographed.
Although the original photographic processes have proven impractical for general use, the combination of computer-generated holograms (CGH) and optoelectronic holographic displays, both under development for many years, has the potential to transform the half-century-old pipe dream of holographic 3D television into a reality; so far, however, the large amount of calculation required to generate just one detailed hologram, and the huge bandwidth required to transmit a stream of them, have confined this technology to the research laboratory.
In 2013, a Silicon Valley company, LEIA Inc, started manufacturing holographic displays well suited for mobile devices (watches, smartphones or tablets) using a multi-directional backlight and allowing a wide full-parallax angle view to see 3D content without the need of glasses.[26]
Volumetric displays
Volumetric displays use some physical mechanism to display points of light within a volume. Such displays use voxels instead of pixels. Volumetric displays include multiplanar displays, which have multiple display planes stacked up, and rotating panel displays, where a rotating panel sweeps out a volume.
Other technologies have been developed to project light dots in the air above a device. An infrared laser is focused on the destination in space, generating a small bubble of plasma which emits visible light.
Integral imaging
Integral imaging is a technique for producing 3D displays which are both autostereoscopic and multiscopic, meaning that the 3D image is viewed without the use of special glasses and different aspects are seen when it is viewed from positions that differ either horizontally or vertically. This is achieved by using an array of microlenses (akin to a lenticular lens, but an X–Y or "fly's eye" array in which each lenslet typically forms its own image of the scene without assistance from a larger objective lens) or pinholes to capture and display the scene as a 4D light field, producing stereoscopic images that exhibit realistic alterations of parallax and perspective when the viewer moves left, right, up, down, closer, or farther away.
Wiggle stereoscopy
Wiggle stereoscopy is an image display technique achieved by quickly alternating display of left and right sides of a stereogram. Found in animated GIF format on the web, online examples are visible in the New-York Public Library stereogram collection. The technique is also known as "Piku-Piku".[27]
Técnicas de fotografía estéreo
For general purpose stereo photography, where the goal is to duplicate natural human vision and give a visual impression as close as possible to actually being there, the correct baseline (distance between where the right and left images are taken) would be the same as the distance between the eyes.[28] When images taken with such a baseline are viewed using a viewing method that duplicates the conditions under which the picture is taken, then the result would be an image much the same as that which would be seen at the site the photo was taken. This could be described as "ortho stereo."
However, there are situations in which it might be desirable to use a longer or shorter baseline. The factors to consider include the viewing method to be used and the goal in taking the picture. The concept of baseline also applies to other branches of stereography, such as stereo drawings and computer generated stereo images, but it involves the point of view chosen rather than actual physical separation of cameras or lenses.
Ventana estéreo
The concept of the stereo window is always important, since the window is the stereoscopic image of the external boundaries of left and right views constituting the stereoscopic image. If any object, which is cut off by lateral sides of the window, is placed in front of it, an effect results that is unnatural and is undesirable, this is called a "window violation". This can best be understood by returning to the analogy of an actual physical window. Therefore, there is a contradiction between two different depth cues: some elements of the image are hidden by the window, so that the window appears as closer than these elements, and the same elements of the image appear as closer than the window. So that the stereo window must always be adjusted to avoid window violations.
Some objects can be seen in front of the window, as far as they don't reach the lateral sides of the window. But these objects can not be seen as too close, since there is always a limit of the parallax range for comfortable viewing.
If a scene is viewed through a window the entire scene would normally be behind the window, if the scene is distant, it would be some distance behind the window, if it is nearby, it would appear to be just beyond the window. An object smaller than the window itself could even go through the window and appear partially or completely in front of it. The same applies to a part of a larger object that is smaller than the window. The goal of setting the stereo window is to duplicate this effect.
Therefore, the location of the window versus the whole of the image must be adjusted so that most of the image is seen beyond the window. In the case of viewing on a 3D TV set, it is easier to place the window in front of the image, and to let the window in the plane of the screen.
On the contrary, in the case of projection on a much larger screen, it is much better to set the window in front of the screen (it is called "floating window"), for instance so that it is viewed about two meters away by the viewers sit in the first row. Therefore, these people will normally see the background of the image at the infinite. Of course the viewers seated beyond will see the window more remote, but if the image is made in normal conditions, so that the first row viewers see this background at the infinite, the other viewers, seated behind, will also see this background at the infinite, since the parallax of this background is equal to the average human interocular.
The entire scene, including the window, can be moved backwards or forwards in depth, by horizontally sliding the left and right eye views relative to each other. Moving either or both images away from the center will bring the whole scene away from the viewer, whereas moving either or both images toward the center will move the whole scene toward the viewer. This is possible, for instance, if two projectors are used for this projection.
In stereo photography window adjustments is accomplished by shifting/cropping the images, in other forms of stereoscopy such as drawings and computer generated images the window is built into the design of the images as they are generated.
The images can be cropped creatively to create a stereo window that is not necessarily rectangular or lying on a flat plane perpendicular to the viewer's line of sight. The edges of the stereo frame can be straight or curved and, when viewed in 3D, can flow toward or away from the viewer and through the scene. These designed stereo frames can help emphasize certain elements in the stereo image or can be an artistic component of the stereo image.
Usos
While stereoscopic images have typically been used for amusement, including stereographic cards, 3D films, 3D television, stereoscopic video games,[29] printings using anaglyph and pictures, posters and books of autostereograms, there are also other uses of this technology.
Art
Salvador Dalí created some impressive stereograms in his exploration in a variety of optical illusions. Other stereo artists include Zoe Beloff, Christopher Schneberger, Rebecca Hackemann, William Kentridge, and Jim Naughten.[30] Red-and-cyan anaglyph stereoscopic images have also been painted by hand.[31]
Education
In the 19th Century, it was realized that stereoscopic images provided an opportunity for people to experience places and things far away, and many tour sets were produced, and books were published allowing people to learn about geography, science, history, and other subjects.[32] Such uses continued till the mid 20th Century, with the Keystone View Company producing cards into the 1960s.
Space exploration
The Mars Exploration Rovers, launched by NASA in 2003 to explore the surface of Mars, are equipped with unique cameras that allow researchers to view stereoscopic images of the surface of Mars.
The two cameras that make up each rover's Pancam are situated 1.5m above the ground surface, and are separated by 30 cm, with 1 degree of toe-in. This allows the image pairs to be made into scientifically useful stereoscopic images, which can be viewed as stereograms, anaglyphs, or processed into 3D computer images.[33]
The ability to create realistic 3D images from a pair of cameras at roughly human-height gives researchers increased insight as to the nature of the landscapes being viewed. In environments without hazy atmospheres or familiar landmarks, humans rely on stereoscopic clues to judge distance. Single camera viewpoints are therefore more difficult to interpret. Multiple camera stereoscopic systems like the Pancam address this problem with unmanned space exploration.
Clinical uses
Stereogram cards and vectographs are used by optometrists, ophthalmologists, orthoptists and vision therapists in the diagnosis and treatment of binocular vision and accommodative disorders.[34]
Mathematical, scientific and engineering uses
Stereopair photographs provided a way for 3-dimensional (3D) visualisations of aerial photographs; since about 2000, 3D aerial views are mainly based on digital stereo imaging technologies. One issue related to stereo images is the amount of disk space needed to save such files. Indeed, a stereo image usually requires twice as much space as a normal image. Recently, computer vision scientists tried to find techniques to attack the visual redundancy of stereopairs with the aim to define compressed version of stereopair files.[35][36] Cartographers generate today stereopairs using computer programs in order to visualise topography in three dimensions.[37] Computerised stereo visualisation applies stereo matching programs.[38] In biology and chemistry, complex molecular structures are often rendered in stereopairs. The same technique can also be applied to any mathematical (or scientific, or engineering) parameter that is a function of two variables, although in these cases it is more common for a three-dimensional effect to be created using a 'distorted' mesh or shading (as if from a distant light source).
Ver también
- Cloud stereoscopy
Referencias
- ^ "The Kaiser (Emperor) Panorama". 9 June 2012.
- ^ a b The Logical Approach to Seeing 3D Pictures. www.vision3d.com by Optometrists Network. Retrieved 2009-08-21
- ^ στερεός Tufts.edu, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus Digital Library
- ^ σκοπέω, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus Digital Library
- ^ Exercises in Three Dimensions: About 3D, Tom Lincoln, 2011
- ^ Flight Simulation, J. M. Rolfe and K. J. Staples, Cambridge University Press, 1986, page 134
- ^ Exercises in Three Dimensions, Tom Lincoln, 2011
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Bibliography
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Further reading
- Scott B. Steinman, Barbara A. Steinman and Ralph Philip Garzia. (2000). Foundations of Binocular Vision: A Clinical perspective. McGraw-Hill Medical. ISBN 0-8385-2670-5
enlaces externos
Archival collections
- Guide to the Edward R. Frank Stereograph Collection. Special Collections and Archives, The UC Irvine Libraries, Irvine, California.
- Niagara Falls Stereo Cards RG 541 Brock University Library Digital Repository
Other
- Stereoscopy at Curlie
- Durham Visualization Laboratory stereoscopic imaging methods and software tools
- University of Washington Libraries Digital Collections Stereocard Collection
- Stereographic Views of Louisville and Beyond, 1850s–1930 from the University of Louisville Libraries
- Stereoscopy on Flickr
- American University in Cairo Rare Books and Special Collections Digital Library Underwood & Underwood Egypt Stereoviews Collection
- Views of California and the West, ca. 1867–1903, The Bancroft Library
- Museum exhibition on the history of stereographs and stereoscopes (1850–1930)
- Two stereoscopic selfies from 1890