Imagens 3D estereoscópicas

Estereoscopia (stereoscopy) é a técnica para geração de imagens 3D mais antiga e mais utilizada até hoje. Inventada pelo físico inglês Charles Wheatstone em 1840, baseia-se na característica da visão humana, ou seja, com a mesma imagem ligeiramente diferente na perspectiva para cada olho, cria-se uma ilusão de profundidade, enganando o cérebro como se fosse uma imagem tridimensional que está sendo visualizada. Normalmente nesta técnica os olhos convergem para um ponto diferente do ponto de foco que é na superfície da tela. Veja A Visão Humana em Imagens 3D, para entender melhor.

Na estereoscopia existe uma diversidade de tecnologias e por isso vamos analisar somente algumas principais. Classificando-as em Uso de óculos Ativo ou Passivo (3D Glasses), Sem óculos (Autostereoscopy) e Stereo Display (HMD).

Óculos 3D Passivo

Anaglifo:

Os óculos anaglifos (anaglyph glasses), utilizam lentes com 2 cores complementares que filtram as imagens que se veem na tela. Os filtros que tem menor distorção nas cores são vermelho e ciano (azul+verde), os mais comuns e que apresentam melhores efeitos 3D são vermelho e azul, mas também podem ser vermelho e verde ou outras cores.

São projetadas duas imagens sobrepostas numa tela, uma em tom avermelhada e a outra azulada, assim cada olho só vê uma imagem que não foi filtrada. O olho do filtro vermelho só vê a imagem azulada, e o de azul a imagem avermelhada. Por isso as cores finais percebidas ficam bem alteradas em relação a original (acinzentada).

Até hoje são utilizadas em DVD ou na internet, pois não requer qualquer tipo de equipamento especial, basta usar óculos simples e barato para visualizar o efeito 3D, como no filme Spy Kids 3-D: Game Over de Robert Rodriguez e apoio técnico para 3D de James Cameron. Para evitar a fadiga visual e dor de cabeça, partes do filme estão em 2D.

Infitec:

É uma tecnologia desenvolvida pela DaimlerChrysler AG licenciada para INFITEC GmbH para comercializar a INterference FIlter TEChnology, que é também conhecida como superanaglifo. Em vez de vermelho e azul, utiliza dois filtros com cores primárias RGB (Red Green Blue) ligeiramente diferentes na tonalidade (ligeira diferença no comprimento de onda das cores). Assim é possível gerar imagens 3D com todas as cores originais sem distorção perceptível. É a tecnologia usada pela Dolby 3D Digital Cinema. Apesar do custo um pouco alto dos óculos, pode ser projetada numa tela comum.

Polarizado:

Em 1929 o cientista americano Edwin Herbert Land, com o objetivo de reduzir o ofuscamento de luz através de polarização de luz, criou o filtro Polaroid. Acreditando na aplicação também em estereoscopia, em 1936 fez demonstração de 3D utilizando filtro Polaroid junto com fotos 3D. O cinema 3D com a tecnologia de polarização de luz deu arrancada em 1952 com o filme Bwana Devil de Arch Oboler, e a partir de então se tornou a tecnologia dominante no cinema, por causa do colorido sem distorção.

Uma luz comum não há nenhuma polarização, ou seja é bem dispersa, mas através de várias técnicas (transmissão, reflexão, refração, etc.) é possível polarizar a luz para qualquer ângulo, como na horizontal, na vertical e até circular.

Duas imagens com polarização de luz diferente são projetadas numa tela. Os óculos usam lentes que filtram ondas de luz projetadas num certo ângulo. Cada lente só permite a passagem da luz que está polarizada de acordo com ela. Assim cada olho só vê uma imagem. Esta tecnologia requer telas especialmente desenvolvidas para manter a polarização correta, quando a luz do projetor é refletida (Silver Screen). Apesar de óculos ser bem barato, a tela é bem cara.

Polarização Linear: Uma imagem é polarizada na horizontal e a outra na vertical. Com este tipo de polarização é preciso manter a cabeça estável, pois a mudança no nível provoca uma instabilidade na imagem, logo o espectador percebe e acaba ajeitando, mas por causa disso se torna cansativo assistir a um filme de longa duração. Sendo uma das tecnologias usadas pela Imax 3D, e por ter uma tela enorme, a impressão de imagem saindo da tela (pop out) é bem mais reforçada do que na profundidade (depth) dentro da tela.

Polarização Circular: Neste caso uma lente é polarizada no sentido horário e a outra no anti-horário. Com este óculos, pode mexer a cabeça sem problema. Por ser menos cansativo, é possível assistir a filme de longa duração, por isso é a mais adotada hoje nos cinemas 3D. É a tecnologia utilizada pela RealD.

Óculos 3D Ativo

Active LC Shutter Glasses:
Nesta tecnologia, também conhecida como método eclipse, utiliza na lente, cristal líquido (LC - Liquid Crystal) como obturador para passagem ou não da luz. É necessário projetar imagens referentes a cada olho alternadamente na tela (alternate-frame sequencing), que são sincronizados com óculos através de transmissor infravermelho, para alternar também a passagem da luz, e assim liberar a imagem referente a cada olho corretamente.

Nesta tecnologia não há necessidade de tela especial, mas como o óculos possui bateria e componentes eletrônicos, acaba se tornando mais caro e um pouco mais pesado do que os outros óculos. É a tecnologia utilizada pela XpanD 3D e por algumas Imax 3D no cinema e também pela maioria dos HDTV 3D.

Vem sendo muito utilizada pelos computadores e videogames, como o Master System da Sega lançado no Japão em 1988, produzido e distribuído no Brasil pela Tectoy. Hoje a tecnologia está bem mais avançada, com óculos menores e mais leves, como pode ver acima no XpanD 3D.


Sem Óculos

A imagem estereoscópica que não necessita de óculos para sentir o efeito 3D, é conhecida como autoestereoscópica (autostereoscopic). Tecnologia ainda em evolução, pode-se obter imagens 3D através de Barreira de Paralaxe (Parallax Barrier) ou Lente Lenticular que utilizam truques ópticos através de espelhos ou lentes que direcionam as luzes, onde cada olho recebe uma imagem diferente. Há a necessidade em que o espectador esteja posicionado em algumas determinadas posições para conseguir visualizar o efeito 3D. No futuro em 3D TV, provavelmente o próprio televisor deverá detectar a posição de olhos de cada espectador e direcionar a imagem.

Stereo Display

É a tecnologia que utiliza um par de Display normalmente de LCD ou OLED, apresentando imagens ligeiramente diferentes, acoplada numa armação para que cada olho visualize um dos Displays, criando uma ilusão de profundidade numa tela virtual de 60 a 80 polegadas em média. Já vem com o fone de ouvido acoplado.

HMD - Head Mounted Device: São equipamentos sofisticados e muito utilizados em simuladores (militar, polícia, medicina, esporte, etc.) e videogames. Pode ser acoplado a dispositivo de head-tracking, que pelo auxílio de sensores de movimento, permite visualizar um mundo virtual, movimentando a cabeça, ou seja, pode entrar e passear no mundo virtual (Virtual Reality). Se o Display tiver ainda a capacidade de see-through, poderá misturar a imagem externa real e criar a Augmented Reality (Realidade Aumentada), onde há a mistura da imagem real com a virtual.
Um bom exemplo é o Visette45 SXGA 3D da Cybermind que tem uma resolução de 1280x1024, com um campo de visão (FOV - Field Of View) de 45°, numa tela virtual de 80 polegadas e pesa 750g. Tem também o modelo com see-through.

EyeWear: É mais simples, como se fosse um óculos com um par de Display. Pode ser conectado a qualquer equipamento portátil e ter uma imagem 2D grande, e com um conversor de imagem 2D para 3D em tempo real, poderá assistir com efeito 3D.
O iWear AV920 da Vuzix tem resolução de 640x480 e simula uma tela virtual de 62 polegadas e pesa 82,2g. Também dispõem de modelos com see-through.

Atualizações

26/jan/2011: NICT (National Institute of Information and Communications Technology) do Japão e JVC anunciam o desenvolvimento da tecnologia em apresentar imagem 3D autoestereoscópica de alta definição em tela de 200". Nas telas maiores vinham apresentando ruído listrado na mudança do ângulo de visualização e a imagem ficava nublada. Baseado no resultado de análise das causas desta redução na qualidade da imagem, conseguiram realizar correção e obter imagem de qualidade superior.

Uma das grandes causas na redução da qualidade de imagem  é o ruído listrado apresentado entre as áreas de visualização da imagem 3D, que está na diferença de cor e luminosidade. A redução foi obtida através da correção de balanço da cor e distribuição da luminosidade. Este sistema de display utiliza lente condensador, tela de display especial e um filme de difusão. Até agora foi obtido melhoria, utilizando imagens geradas por computação gráfica, mas a partir de agora irão utilizar imagens de pessoas e paisagens e esperam obter os mesmos resultados, melhorando a qualidade da imagem e aumentar a área de visualização da imagem 3D. Mais detalhes no site em japonês da NICT.

31/ago/2011: A Sony apresenta o seu Head Mount Display (HMD), Personal 3D Viewer, HMZ-T1 de alta definição. Início da comercialização está prevista para 11 de novembro no Japão com expectativa de preço no mercado em torno de ¥60.000 (com iene valorizado, aproximadamente US$ 780.00). Utiliza 2 painéis OLED de 0.7 polegadas com resolução de 1280x720 e taxa de atualização de 0,01ms, ficando livre de Crosstalk.  Simula uma tela de 750 polegadas visualizada a 20 m de distância. Tem fone de ouvido acoplado que pode simular surround virtual de 5.1 canais utilizando Virtual Phones Technology. Vem com unidade de processamento de vídeo que decodifica a imagem 3D e envia para HMD, possui uma saída HDMI 1.4 que permite acoplar diretamente num display (HDTV). Pode transformar imagem de 8bit para 14 bit utilizando a tecnologia Super Bit Mapping for Video (SBMV), mas não faz conversão de imagem 2D para 3D. Mercado alvo é para quem tem BD Player 3D ou PS3, e recomendado para maiores de 16 anos. Formatos aceitos são Frame Packing, Side by Side e Top and Bottom. Maior detalhe no site japonês da Sony.


Acompanhe Novidades 3D.

Veja também:
Imagens 3D
HDTV 3D