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Como funciona el Cine 3D

Como funciona el Cine 3D

Antes de nada, si hay un físico en la sala, le ruego que aguante las náuseas. Voy a simplificar mucho las cosas para que sean mas comprensibles al mayor número de personas.

Vamos a hacer un pequeño experimento. Extiende un brazo delante de tu cara con el pulgar hacia arriba, como si le perdonaras la vida al gladiador. Busca en el fondo un objeto que puedas tapar con el pulgar. Cierra un ojo y con el otro tapa el objeto. Sin mover el brazo ni el dedo, abre el otro ojo y cierra el primero. ¿Ya no tapas el objeto, verdad?. Cambia de ojo y deberías ver como el pulgar vuelve a tapar el objeto. Vete alternando de forma rápida y verás como el dedo salta de un lugar a otro. Eso es debido a que los ojos no ven la misma escena, hay un pequeño desplazamiento porque la distancia entre los ojos hace que el punto de origen de la visión no sea el mismo.

El cerebro recibe la dos imágenes y las fusiona e interpreta. Es el cerebro el que “ve”. Por eso tenemos visión doble cuando estamos borrachos, el alcohol etílico distorsiona los sentidos y el cerebro no es capaz de fusionar las dos imágenes de una de forma coherente mientras dura los efectos del alcohol. Eso se llama visión estereoscópica o binocular. El tener los ojos al frente de la cara y con una separación entre ellos permite al cerebro calcular las distancias, esto lo consigue calculando la cantidad de desplazamiento de cada uno de los ojos o el ángulo que forma la convergencia de las dos líneas de visión, a mas diferencia de desplazamiento mas cerca está el objeto (en nuestro caso el pulgar). A esto se le llama paralaje.

Una curiosidad sobre la visión binocular. Los animales depredadores (salvo excepciones y en términos generales) tienen los ojos enfrente del cráneo, de esta forma la visión binocular les permite calcular la distancia a su presa. Lo contrario que sus víctimas que tienen los ojos a los lados del cráneo para tener un mayor campo de visión para detectar a los depredadores. En el caso de los primates les sirve para calcular las distancias a la siguiente rama cuando salta entre ellas. Una persona que haya perdido la visión de un  ojo no tiene visión binocular, las distancias las calcula el cerebro tomando como referencia el tamaño relativo de los objetos debido a la distancia y comparándola con lo que tiene grabado en su memoria. De forma coloquial, cuanto mas pequeño tanto mas lejos.

Pero, no nos desviemos del tema que te ha impulsado a entrar a leer esto: EL CINE 3D.

Ya en el siglo 19 se inventó la cámara de fotos 3D y su correspondiente visor. En el caso de la cámara se trataba simplemente de obtener dos fotos con los objetivos separados con la misma separación que tenemos entre nuestros ojos. El visor proporcionaba una foto para su correspondiente ojo con un sistema muy simple, una lámina opaca entre los ojos para que cada uno solo viera la imagen que le correspondiese. En el siglo veinte la industria del cine intentó proporcionar la visión 3D en las salas cinematográficas. El sistema del visor de fotos no servía porque era para un solo espectador, había que inventar algo. Usando el mismo principio, se filmó una película con dos imágenes, una con un filtro semitransparente de color rojo y el otro con filtro azul. Las imágenes se intercalaban en un solo negativo a color donde las imágenes se superponían.

La película proyectaba las dos imágenes superpuestas de diferente color, con un ligero desplazamiento entre ellas y proporcionando una imagen borrosa. Había que separar las dos imágenes y que cada ojo solo viera la suya. La forma mas sencilla y barata era disponer de unas gafas con dos láminas de celofán, un ojo con la lámina roja y el otro con la azul. Esto hacía que el ojo con el rojo solo viese la imagen azul y viceversa. A pesar de lo sencillo del sistema se obtenía una decente sensación de relieve.

Gafas AnaglifosEstuvo unos pocos años hasta que se dejó de usar por los inconvenientes que tenía. El principal era que debido a la poca estabilidad del foco de luz de los proyectores de esa época (la luz la proporcionaba un arco eléctrico) el color de las imágenes fluctuaba en tonos ligeramente diferentes de los filtros de las gafas, por lo que no filtraban el 100% y cada ojo recibía una imagen fantasma del otro ojo; lo que provocaba molestias visuales e incluso mareo a personas sensibles. Si te interesa el tema y conservas unas gafas rojo-azul, busca en google "anaglifos" y verás miles imágenes para este sistema de relieve. 

Unos cuantos años después, apareció otro sistema mas sofisticado aprovechando las propiedades de los cristales polarizados. La luz visible es una porción del espectro electromagnético que consiste en fotones que se desplazan en forma de ondas. Estas ondas oscilan en todas direcciones, de arriba a abajo, de izquierda a derecha y en todas las diagonales posibles. Un cristal polarizado es un cristal (o una lámina polímera, como un plástico) donde sus moléculas están dispuestas de forma que la luz cuando intenta pasar a través de él se encuentra con una “persiana” que puede estar alineada de forma horizontal, vertical o en diagonal, por lo que solo las ondas que coinciden con el espacio entre las “persianas” pueden pasar, rechazando el resto. Si ponemos en la cámara que filma la película un objetivo con un cristal que solo permite atravesar las ondas de luz horizontales y girando 90º el cristal del otro objetivo para que solo pase las ondas verticales, tenemos la forma de grabar las imágenes que corresponden a cada ojo.

En las salas de cine se proyectan sobre las pantallas las imágenes superpuestas, una imagen con la luz polarizada horizontalmente y la otra vertical rebotando sobre una pantalla con superficie reflectante. El proceso de visionado es el mismo, donde una lámina diferente para cada ojo produce el efecto buscado, ojo izquierdo solo ve luz polarizada horizontalmente y el otro las verticales. Este sistema supuso un apreciable salto en calidad. También tiene un inconveniente, La fabricación de las láminas con polarización pura sería demasiado costoso y no rentables para la industria del entretenimiento en masa. Las láminas mas baratas no filtran lo suficientemente bien la luz permitiendo que se cuele algunas ondas de luz al ojo que no le corresponde, haciendo que se aprecie una sutil imagen fantasma que después de un tiempo sientas molestias visuales.

Recientemente, y con la explosión del cine digital (la imagen no se graba con proceso químico sobre una película de acetato sino sobre un sensor electrónico) Se reinventó el cine 3D aprovechando, como no, la electrónica digital de imagen. Como era de esperar, la cámara graba dos imágenes con dos objetivos separados, esto lo hace de forma alternativa, una vez graba la de un ojo y después la siguiente. El proyector hace su trabajo proyectando alternativamente. Aparece una imagen en la pantalla (para un ojo) apaga la pantalla y vuelve a encender para proyectar la siguiente imagen perteneciente al otro ojo y se repite. Este proceso se hace a una alta frecuencia, por encima de 100 imágenes por segundo.

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La retina del ojo que recibe una imagen la “retiene” (de ahí su nombre) durante una fracción de segundo (por eso seguimos viendo un rastro de imagen al cerrar los ojos). Si la cadencia de imagen es ligeramente superior a 18 imágenes por segundo la sensación es de continuidad aunque se nota el parpadeo intermitente. Para hacer que la retina no note el parpadeo debemos hacerlo más rápido que el tiempo que tarda este órgano en desvanecer la imagen. Esto ocurre de manera convincente cuando la cadencia es igual a 50 fotogramas por segundo. El sistema digital proyecta como mínimo a 100 imágenes porque hay que dividir el tiempo de exposición entre las dos imágenes.

Si superamos los 100Hz todavía sería mejor la calidad de la imagen y del efecto 3D. Igual que un TV con una frecuencia de pantalla de 100Hz tiene mas calidad y provoca menos fatiga visual que uno clásico de 50hz. Sí, un TV también apaga y enciende la pantalla secuencialmente. Las gafas expuestas en los dos sistemas anteriores son de clase “pasiva”. Las que necesitamos para el nuevo sistema digital deben ser “activas”. El sistema de proyección alternativas de imágenes requiere que un ojo no pueda ver el momento en que se proyecta la imagen correspondiente al otro.

Gafas LCDLas gafas de este sistema consiste en sendos filtros LCD. Estos filtros son denominados cristales líquidos, que tienen la propiedad de volverse opaco o transparentes dependiendo de la corriente eléctrica que reciben. Así que tenemos unas gafas con cristales líquidos donde unos emisores de luz infrarroja (la luz infrarroja no es visible por el ojo humano) proyecta desde la pantalla del cine unos impulsos de sincronismo dirigidos a los receptores ubicados en las monturas de las gafas de los espectadores para que  estas vayan opacando alternativamente los cristales de cada ojo en perfecta sincronía con el proyector. Es obvio que estas gafas necesitan una batería eléctrica.

Este sistema es el mismo que se utiliza para la TV 3D. No todos los televisores sirven, la frecuencia de muestreo de la pantalla debe ser de 120hz  (hz es ciclo por segundo)  y la mayor parte de los televisores llegan a 50hz, algunos modelos hasta 100hz, pero no es suficiente. Los TV  denominado "3D" ya llegan a la frecuencia requerida.

Por ahora este sistema es el mas aceptable para la visión 3D solo nos queda hacer que podamos verla sin necesidad de lentes por muy sofisticadas que sean son molestas. Cuando la proyección de holografía en movimiento se perfeccione lo suficiente como para rivalizar con los anteriores sistemas en calidad, coste y mejore la calidad de imagen, daremos otro paso adelante en la creación de “La Matrix”, tiempo al tiempo, todo se andará.

Fuente: El Menda

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