Barry Rothstein at LA3D club meeting
Tuesday, October 10, 2006
Saturday, October 07, 2006
APLICAÇÕES DA ESTEREOSCOPIA
6.2 Aplicações da Estereoscopia Anaglífica
Podemos destacar algumas aplicações da estereoscopia anaglífica, ela é ideal para material impresso, como livros, revistas, jornais, fotografias, folhetos e outdoors. Pode ser muito bem utilizada nos meios digitais como computador a projetores de multimídia, internet, também no cinema, mas ainda não pode ser usada na televisão porque o sistema eletrônico de vídeo composto mistura as cores, atualmente algumas empresas estão desenvolvendo uma televisão que possibilita a auto-estereoscopia então não se utilizaria óculos especiais para a visualização em estereoscopia.
A estereoscopia também é aplicada na Anatomia, pela escassez de segmentos anatômicos e a toxicidade dos conservantes, como o formol, têm gerado uma busca intensa por novos meios de demonstração da anatomia humana. Como solução para esta dificuldade pode-se utilizar imagens tridimensionais (3D), que facilitam o processo de aprendizado.
6.3 Simulações Estereoscópicas Interativas de Imersão
Simulação estereoscópica é a participação do usuário com a obra tridimencional, fazendo dele um co-criador, não só fazendo com que o usuário perceba mas também que crie e tome decisões para com a imagem. Na realidade estas são técnicas experimentais que podem ser intensificadas no mundo virtual das simulações interativas. Com a utilização dos óculos para ver em estereoscopia o usuário mergulha em um espaço-tempo abstrato tridimencional, virtual e ilusório.
Podemos destacar algumas aplicações da estereoscopia anaglífica, ela é ideal para material impresso, como livros, revistas, jornais, fotografias, folhetos e outdoors. Pode ser muito bem utilizada nos meios digitais como computador a projetores de multimídia, internet, também no cinema, mas ainda não pode ser usada na televisão porque o sistema eletrônico de vídeo composto mistura as cores, atualmente algumas empresas estão desenvolvendo uma televisão que possibilita a auto-estereoscopia então não se utilizaria óculos especiais para a visualização em estereoscopia.
A estereoscopia também é aplicada na Anatomia, pela escassez de segmentos anatômicos e a toxicidade dos conservantes, como o formol, têm gerado uma busca intensa por novos meios de demonstração da anatomia humana. Como solução para esta dificuldade pode-se utilizar imagens tridimensionais (3D), que facilitam o processo de aprendizado.
6.3 Simulações Estereoscópicas Interativas de Imersão
Simulação estereoscópica é a participação do usuário com a obra tridimencional, fazendo dele um co-criador, não só fazendo com que o usuário perceba mas também que crie e tome decisões para com a imagem. Na realidade estas são técnicas experimentais que podem ser intensificadas no mundo virtual das simulações interativas. Com a utilização dos óculos para ver em estereoscopia o usuário mergulha em um espaço-tempo abstrato tridimencional, virtual e ilusório.
ESTEREOSCOPIA NA ATUALIDADE
6 ESTEREOSCOPIA ANAGLÍFICA NA ATUALIDADE
A Estereoscopia anaglífica apesar de ser pouco disseminada ela é muito usada em alguns segmentos de nossa ciência como na química, que usa essa técnica para visualização de moléculas (figura 31 e 32).
Figura 31 – Molécula em estereoscopia Figura 32 – Molécula em estereoscopia
Na Astronomia para visualização de planetas dando noções de espaço e profundidade, aprimorando os estudos da superfície dos planetas e sua órbita (figura 33 e 34).
Figura 33 – Pedras da superfície de Marte Figura 34 – Superfície de Marte
Nas ciências biológicas para visualização de bactérias e outros microorganismos (figura 35 e 36), isso proporciona os cientistas a terem uma visão mais precisa e espacial dos elementos.
Figura 35 – Microorganismos Figura 36 – Bacilos
Também usada para o ensino como nas disciplinas de Geometria Descritiva e Desenho Técnico, os estudiosos acreditam que potencialmente podem proporcionar avanço significativo no processo de ensino-aprendizagem e desenvolvimento da habilidade de visualização espacial, incentivando a aprendizagem dos conceitos, visando torná-la mais fácil, interessante e atrativa. Com isso, a motivação do aluno tende a aumentar, visto que o estudo não ficará restrito somente à sua capacidade de imaginação.
Atualmente onde se usa muito a estereoscopia anaglífica é na Fotogrametria*, que nada mais é do que a técnica e a arte de extrair de fotografias métricas, a forma, as dimensões e a posição dos objetos nelas contidos, são imagens registradas por satélite e também por aviões (figura 37 e 38).
*Fotogrametria significa: luz, descrição e medidas
Figura 37 – Imagem feita por avião 38 – Imagem feita por satélite
A Estereoscopia anaglífica apesar de ser pouco disseminada ela é muito usada em alguns segmentos de nossa ciência como na química, que usa essa técnica para visualização de moléculas (figura 31 e 32).
Figura 31 – Molécula em estereoscopia Figura 32 – Molécula em estereoscopia
Na Astronomia para visualização de planetas dando noções de espaço e profundidade, aprimorando os estudos da superfície dos planetas e sua órbita (figura 33 e 34).
Figura 33 – Pedras da superfície de Marte Figura 34 – Superfície de Marte
Nas ciências biológicas para visualização de bactérias e outros microorganismos (figura 35 e 36), isso proporciona os cientistas a terem uma visão mais precisa e espacial dos elementos.
Figura 35 – Microorganismos Figura 36 – Bacilos
Também usada para o ensino como nas disciplinas de Geometria Descritiva e Desenho Técnico, os estudiosos acreditam que potencialmente podem proporcionar avanço significativo no processo de ensino-aprendizagem e desenvolvimento da habilidade de visualização espacial, incentivando a aprendizagem dos conceitos, visando torná-la mais fácil, interessante e atrativa. Com isso, a motivação do aluno tende a aumentar, visto que o estudo não ficará restrito somente à sua capacidade de imaginação.
Atualmente onde se usa muito a estereoscopia anaglífica é na Fotogrametria*, que nada mais é do que a técnica e a arte de extrair de fotografias métricas, a forma, as dimensões e a posição dos objetos nelas contidos, são imagens registradas por satélite e também por aviões (figura 37 e 38).
*Fotogrametria significa: luz, descrição e medidas
Figura 37 – Imagem feita por avião 38 – Imagem feita por satélite
COMO ENXERGAMOS
5.3.1 Como enxergamos
Enxergamos por meio da luz que entra no olho passa por várias camadas e atinge a retina, onde é transformada em estímulos elétricos, os quais são enviados ao cérebro através do nervo óptico. O cérebro interpreta as informações recebidas e as armazena na memória, a profundidade é dada pela diferença de ângulos com que as imagens são percebidas. Ao apresentar aos olhos duas imagens de um mesmo objeto, de pontos de vista diferentes, e conseguir por algum artifício, fazer com que cada olho capte somente a imagem colocada à sua frente, o cérebro, ao receber as duas imagens distintas, interpreta-as como as imagens que receberia se observado o objeto diretamente, e as funde em uma única imagem tridimensional.
A percepção de imagem estereoscópica pode ser obtida naturalmente através da disparidade na retina humana quando se olha para objetos reais do quotidiano. Imagens estéreo geradas por computador, em que há disparidade entre as imagens, é conhecida como paralaxe.
O olho humano é a principal ferramenta para a estereoscopia, pois sem ele não é possível termos a noção de terceira dimensão.
Para a obtenção da visão estereoscópica, através de fotos, é necessário que tenhamos dois olhos e com a mesma capacidade de visão.
Visão estereoscópica significa visão tridimensional e estereoscopia é um dos processos de obtenção desta visão tridimensional.
Observar imagens estereoscópicas faz mal à vista?
A observação de imagens estereoscópicas não causa nenhum dano à vista. Pelo contrário, é um bom exercício para a musculatura ocular e pode até estimular a percepção estereoscópica do mundo. Mas uma vez que as imagens estão em meio eletrônico a observação prolongada a uma pequena distância do monitor não é recomendável devido à emissão de radiação pelo mesmo, o que não tem nada a ver com a estereoscopia em si.
5.2.2 Paralaxe
A Paralaxe é a mudança aparente da posição de um objeto observado, causada por uma mudança da posição do observador. Por exemplo, coloque a sua mão à sua frente ao longo do comprimento do seu braço, e observe um objeto do outro lado da sala por detrás da sua mão. Agora abane a sua cabeça para o seu ombro direito, ficando a sua mão do lado esquerdo do objecto distante. Mude a sua cabeça para o seu ombro esquerdo, para que a sua mão apareça do lado direito do objecto.
A paralaxe que produz a disparidade, que por sua vez, produz o estéreo.
Em outras palavras, disparidade e paralaxe são duas entidades similares, com a diferença que paralaxe é medida na tela do computador e disparidade, na retina.
Existem três tipos básicos de paralaxe que são:
Paralaxe zero, se encontra no plano de projeção, tendo a mesma projeção para os dois olhos.
Paralaxe negativa que é o cruzamento dos raios de projeção para cada olho encontra-se entre os olhos e a tela de projeção, dando a sensação de o objeto estar saindo da tela.
Paralaxe positiva que é o cruzamento dos raios é atrás do plano de projeção, dando a sensação de que o objeto está atrás da tela de projeção.
Figura 30 – Ilustração de paralaxe
5.3 As faces da Imagem
A imagem é gerada através de vários elementos significantes, suportes e signos . É a representação, o simbolo, a simulação, comparação, semelhança.No texto Três paradigmas da imagem Lúcia Santaella nos dá a imprensidível compreensão da evolução da imagem sobre a visão da semiotica, classificando em 3 paradigmas, são eles: Paradigma pré-fotografico, Paradigma fotografico e Paradigma pós-fotografico, ambos observados através dos meios de produção.Paradigma pré-fotografico - Processos artesanais para criação de imagens (pintura, desenhos, gravuras, esculturas).
Paradigma fotografico - Depende de uma máquina para seu registro, tem o objetivo principal captar e registrar imagens reais.
Paradigma pós-fotografico - É a junção e o melhoramento dos dois paradigmas anteriores, são imagens sintéticas, calculadas por computador. Existindo assum sua matriz de números ou pontos titulados de pixel, a imagem é inteiramente abstrata pois não depende de objetosreais e nem de maquinas para registros.
Enxergamos por meio da luz que entra no olho passa por várias camadas e atinge a retina, onde é transformada em estímulos elétricos, os quais são enviados ao cérebro através do nervo óptico. O cérebro interpreta as informações recebidas e as armazena na memória, a profundidade é dada pela diferença de ângulos com que as imagens são percebidas. Ao apresentar aos olhos duas imagens de um mesmo objeto, de pontos de vista diferentes, e conseguir por algum artifício, fazer com que cada olho capte somente a imagem colocada à sua frente, o cérebro, ao receber as duas imagens distintas, interpreta-as como as imagens que receberia se observado o objeto diretamente, e as funde em uma única imagem tridimensional.
A percepção de imagem estereoscópica pode ser obtida naturalmente através da disparidade na retina humana quando se olha para objetos reais do quotidiano. Imagens estéreo geradas por computador, em que há disparidade entre as imagens, é conhecida como paralaxe.
O olho humano é a principal ferramenta para a estereoscopia, pois sem ele não é possível termos a noção de terceira dimensão.
Para a obtenção da visão estereoscópica, através de fotos, é necessário que tenhamos dois olhos e com a mesma capacidade de visão.
Visão estereoscópica significa visão tridimensional e estereoscopia é um dos processos de obtenção desta visão tridimensional.
Observar imagens estereoscópicas faz mal à vista?
A observação de imagens estereoscópicas não causa nenhum dano à vista. Pelo contrário, é um bom exercício para a musculatura ocular e pode até estimular a percepção estereoscópica do mundo. Mas uma vez que as imagens estão em meio eletrônico a observação prolongada a uma pequena distância do monitor não é recomendável devido à emissão de radiação pelo mesmo, o que não tem nada a ver com a estereoscopia em si.
5.2.2 Paralaxe
A Paralaxe é a mudança aparente da posição de um objeto observado, causada por uma mudança da posição do observador. Por exemplo, coloque a sua mão à sua frente ao longo do comprimento do seu braço, e observe um objeto do outro lado da sala por detrás da sua mão. Agora abane a sua cabeça para o seu ombro direito, ficando a sua mão do lado esquerdo do objecto distante. Mude a sua cabeça para o seu ombro esquerdo, para que a sua mão apareça do lado direito do objecto.
A paralaxe que produz a disparidade, que por sua vez, produz o estéreo.
Em outras palavras, disparidade e paralaxe são duas entidades similares, com a diferença que paralaxe é medida na tela do computador e disparidade, na retina.
Existem três tipos básicos de paralaxe que são:
Paralaxe zero, se encontra no plano de projeção, tendo a mesma projeção para os dois olhos.
Paralaxe negativa que é o cruzamento dos raios de projeção para cada olho encontra-se entre os olhos e a tela de projeção, dando a sensação de o objeto estar saindo da tela.
Paralaxe positiva que é o cruzamento dos raios é atrás do plano de projeção, dando a sensação de que o objeto está atrás da tela de projeção.
Figura 30 – Ilustração de paralaxe
5.3 As faces da Imagem
A imagem é gerada através de vários elementos significantes, suportes e signos . É a representação, o simbolo, a simulação, comparação, semelhança.No texto Três paradigmas da imagem Lúcia Santaella nos dá a imprensidível compreensão da evolução da imagem sobre a visão da semiotica, classificando em 3 paradigmas, são eles: Paradigma pré-fotografico, Paradigma fotografico e Paradigma pós-fotografico, ambos observados através dos meios de produção.Paradigma pré-fotografico - Processos artesanais para criação de imagens (pintura, desenhos, gravuras, esculturas).
Paradigma fotografico - Depende de uma máquina para seu registro, tem o objetivo principal captar e registrar imagens reais.
Paradigma pós-fotografico - É a junção e o melhoramento dos dois paradigmas anteriores, são imagens sintéticas, calculadas por computador. Existindo assum sua matriz de números ou pontos titulados de pixel, a imagem é inteiramente abstrata pois não depende de objetosreais e nem de maquinas para registros.
TIPOS DE ESTEREOSCOPIA
4 TIPOS DE ESTEREOSCOPIA
Com base nos dados pesquisados existem alguns tipos de estereoscopia, citaremos os principais.
4.1 Estereoscopia Voluntária
A estereoscopia voluntária que normalmente utiliza um estereoscópio composto por lentes que direcionam uma das imagens do par estereoscópico para o olho direito e a outra para o olho esquerdo permitindo visualizar a imagem em 3D.
Figura 21 – Estereoscópio de bolso
Caso você queira construir seu próprio estereoscópio basta usar duas lentes iguais dispostas em uma armação de óculos podem ser lentes objetivas de binóculos ou lentes comuns utilizadas por joalheiros. As lentes devem ser tais que possibilitem ajuste de foco para distâncias entre 5 e 15 cm do objeto. Com esse processo você constrói seu próprio estereoscópio de bolso como vimos na figura 21.
4.2 Estereoscopia Polarizada
A luz como energia é transmitida de forma ondulatória, as ondas de luz que vibram em apenas um plano designa-se de luz polarizada. No processo de estereoscopia por polarização da luz são utilizados filtros polarizadores que fazem com que as imagens do par estereoscópico projetadas sejam polarizadas em planos ortogonais (por exemplo um plano vertical e um horizontal). São utilizados filtros polarizadores que fazem com que as imagens do par estereoscópico projetadas, sejam polarizadas em um plano vertical e um horizontal. Desta forma cada olho recebe uma imagem diferente e a fusão dessas imagens, vistas por cada olho resultará a visão estereoscópica.
Figura 22 – Projetor e óculos polarizadores
Figura 23 – Óculos polarizador sincronizado (shutter view)
Na figura 23 vemos um óculos polarizador que deve ser plugado diretamente ao monitor de vídeo e com isso permite a visão entre o olho esquerdo e o direito alternam-se rapidamente,os dispositivos interrompem momentaneamente a visão de um olho enquanto apresenta a imagem no outro, permitindo assim a visão 3d.
4.3 Estereoscopia Intermitente ou Cintilamento.
A estereoscopia por luz intermitente baseia-se em estudos do olho humano. As imagens formadas na retina do olho humano persistem por cerca de 0,1 segundo, após a ocultação do objeto. Esse processo explora este fato para estabelecer a separação dos campos visuais dos dois olhos. Primeiro projeta, alternadamente, as imagens da foto da esquerda e da direita, durante cerca de 1/60 de segundo. Em seguida sincronizadamente, veda o campo visual do olho direito, enquanto a imagem da foto da esquerda é projetada. Depois veda o campo visual do olho esquerdo, enquanto a imagem da foto da direita é projetada. Como a freqüência de projeções sucessivas é alta, os olhos vêem, continuamente, as imagens correspondentes e, assim, se obtém a visão tridimensional.
4.4 Estereoscopia por holografia
A estereoscopia por holografia não utiliza pares de imagens estereoscópicas, pois a holografia é uma técnica que registra em filme a informação relativa a um objeto ou cena. Ela capta as informações de uma imagem em 3D incluindo profundidade e as grava também em 3D.
Figura 24 – Ilustração da projeção do holograma
Figura 25 – Holograma
5 ESTEREOSCOPIA ANAGLÍFICA
A técnica de ter em uma mesma imagem plana cujo relevo se obtém por dois canais separados por cores complementares, cria o que chamamos de anaglifo.
O sistema anaglifo usa filtros de cores complementares, geralmente vermelho e azul ou vermelho e verde, para separar as projeções da esquerda e da direita. A filtragem por meio de tintas e papéis celofane coloridos é uma das mais antigas e práticas maneiras de se fazer estereoscopia. A pesar de sua aparente simplicidade deve ser realizada com muito cuidado, tanto na seleção das tintas, que são especiais, como a dos filtros dos óculos e o posicionamento dos elementos da imagem. Outro aspecto necessário para a formação do anaglifo é a questão da inclinação dos modelos de acordo com a distância focal dos olhos do observador em relação à cena, pois além do observador não enxergar o modelo na mesma posição, as faces vistas nunca serão as mesmas, apresentando uma rotação no eixo Y de suas coordenadas cartesianas, determinadas pela distância do observador ao objeto e seu ponto de vista.
O uso de óculos com lente vermelha no olho esquerdo e lente azul no olho direito, atuando como filtros, permitem que cada olho enxergue apenas a imagem correspondente, gerando o efeito estéreo uma sensação de profundidade e imersão no ambiente.
Figura 26- Óculos anaglíficos
Quando olhamos as imagens estereoscópicas sem uma preparação, ou seja, sem os óculos especiais, a impressão que se tem é de que houve um erro de impressão, com os óculos a imagem se torna nítida e com aparência prateada, deixando a impressão de que a imagem está saindo do papel, como se estivesse avançando em nossa direção.
Figura 27 – Exemplo de imagem estereoscópica anaglífica
Existem vários tipos de anaglifo: puro, colorido, tons de cinza, entre outros. As variações também ocorrem pela cor dos filtros empregados.
O sistema anaglifo é o mais popular de todos os processos estereoscópicos.
Com base nos dados pesquisados existem alguns tipos de estereoscopia, citaremos os principais.
4.1 Estereoscopia Voluntária
A estereoscopia voluntária que normalmente utiliza um estereoscópio composto por lentes que direcionam uma das imagens do par estereoscópico para o olho direito e a outra para o olho esquerdo permitindo visualizar a imagem em 3D.
Figura 21 – Estereoscópio de bolso
Caso você queira construir seu próprio estereoscópio basta usar duas lentes iguais dispostas em uma armação de óculos podem ser lentes objetivas de binóculos ou lentes comuns utilizadas por joalheiros. As lentes devem ser tais que possibilitem ajuste de foco para distâncias entre 5 e 15 cm do objeto. Com esse processo você constrói seu próprio estereoscópio de bolso como vimos na figura 21.
4.2 Estereoscopia Polarizada
A luz como energia é transmitida de forma ondulatória, as ondas de luz que vibram em apenas um plano designa-se de luz polarizada. No processo de estereoscopia por polarização da luz são utilizados filtros polarizadores que fazem com que as imagens do par estereoscópico projetadas sejam polarizadas em planos ortogonais (por exemplo um plano vertical e um horizontal). São utilizados filtros polarizadores que fazem com que as imagens do par estereoscópico projetadas, sejam polarizadas em um plano vertical e um horizontal. Desta forma cada olho recebe uma imagem diferente e a fusão dessas imagens, vistas por cada olho resultará a visão estereoscópica.
Figura 22 – Projetor e óculos polarizadores
Figura 23 – Óculos polarizador sincronizado (shutter view)
Na figura 23 vemos um óculos polarizador que deve ser plugado diretamente ao monitor de vídeo e com isso permite a visão entre o olho esquerdo e o direito alternam-se rapidamente,os dispositivos interrompem momentaneamente a visão de um olho enquanto apresenta a imagem no outro, permitindo assim a visão 3d.
4.3 Estereoscopia Intermitente ou Cintilamento.
A estereoscopia por luz intermitente baseia-se em estudos do olho humano. As imagens formadas na retina do olho humano persistem por cerca de 0,1 segundo, após a ocultação do objeto. Esse processo explora este fato para estabelecer a separação dos campos visuais dos dois olhos. Primeiro projeta, alternadamente, as imagens da foto da esquerda e da direita, durante cerca de 1/60 de segundo. Em seguida sincronizadamente, veda o campo visual do olho direito, enquanto a imagem da foto da esquerda é projetada. Depois veda o campo visual do olho esquerdo, enquanto a imagem da foto da direita é projetada. Como a freqüência de projeções sucessivas é alta, os olhos vêem, continuamente, as imagens correspondentes e, assim, se obtém a visão tridimensional.
4.4 Estereoscopia por holografia
A estereoscopia por holografia não utiliza pares de imagens estereoscópicas, pois a holografia é uma técnica que registra em filme a informação relativa a um objeto ou cena. Ela capta as informações de uma imagem em 3D incluindo profundidade e as grava também em 3D.
Figura 24 – Ilustração da projeção do holograma
Figura 25 – Holograma
5 ESTEREOSCOPIA ANAGLÍFICA
A técnica de ter em uma mesma imagem plana cujo relevo se obtém por dois canais separados por cores complementares, cria o que chamamos de anaglifo.
O sistema anaglifo usa filtros de cores complementares, geralmente vermelho e azul ou vermelho e verde, para separar as projeções da esquerda e da direita. A filtragem por meio de tintas e papéis celofane coloridos é uma das mais antigas e práticas maneiras de se fazer estereoscopia. A pesar de sua aparente simplicidade deve ser realizada com muito cuidado, tanto na seleção das tintas, que são especiais, como a dos filtros dos óculos e o posicionamento dos elementos da imagem. Outro aspecto necessário para a formação do anaglifo é a questão da inclinação dos modelos de acordo com a distância focal dos olhos do observador em relação à cena, pois além do observador não enxergar o modelo na mesma posição, as faces vistas nunca serão as mesmas, apresentando uma rotação no eixo Y de suas coordenadas cartesianas, determinadas pela distância do observador ao objeto e seu ponto de vista.
O uso de óculos com lente vermelha no olho esquerdo e lente azul no olho direito, atuando como filtros, permitem que cada olho enxergue apenas a imagem correspondente, gerando o efeito estéreo uma sensação de profundidade e imersão no ambiente.
Figura 26- Óculos anaglíficos
Quando olhamos as imagens estereoscópicas sem uma preparação, ou seja, sem os óculos especiais, a impressão que se tem é de que houve um erro de impressão, com os óculos a imagem se torna nítida e com aparência prateada, deixando a impressão de que a imagem está saindo do papel, como se estivesse avançando em nossa direção.
Figura 27 – Exemplo de imagem estereoscópica anaglífica
Existem vários tipos de anaglifo: puro, colorido, tons de cinza, entre outros. As variações também ocorrem pela cor dos filtros empregados.
O sistema anaglifo é o mais popular de todos os processos estereoscópicos.
HISTÓRIA DA ESTEREOSCOPIA
3 HISTÓRIA DA ESTEREOSCOPIA
Há relatos de que a estereoscopia existe muito antes da fotografia pois o estudioso Leonardo da Vinci fez suas primeiras visualizações estereoscópicas sem o auxilio de câmera, e falou sobre o fenômeno visão binocular. Antes mesmo do surgimento da fotografia estudiosos já observavam e estudavam o fenômeno da visão binocular.
O físico Charles Wheatstone (figura 3), em 1838, construiu um aparelho que reproduzia desenhos tridimensionais de objetos e figuras geométricas.
Figura 3 – Charles Wheatstone 1802-1875 Figura 4 – Estereoscópio Wheatstone 1838
Mas foi com a fotografia que essas imagens estereoscópicas vieram com maior ênfase. Em 1849 David Brewster (figura 5) construiu a primeira máquina fotográfica estereoscópica, que ele chamou de estereoscópio (figura 6). Com o estereoscópio, Brewster obteve algumas imagens estereoscópicas, e mostrou para o público que ficou encantado quando conseguiam ver as imagens com profundidade.
Figura 5– David Brewster 1781-1868 Figura 6 – Estereoscópio de Brewster
Oliver Wendell Holmes em 1862, criou outro aparelho estereoscópico que popularizou a estereoscopia no final do século XIX, chamado estereoscópio (figura 7). Para ver as imagens estereoscópicas era necessário usar esse aparelho (figura 8).
Figura 7 – Oliver Wendell Holmes 1809-1894 Figura 8 – Estereoscópio de Holmes
Logo após o invento da fotografia, nos meados do século XIX, os pesquisadores descobriram que poderiam visualizar cenas em três dimensões se utilizassem duas fotos de um mesmo objeto tomadas em posições com afastamento similar aos dos olhos humanos.
Para evitar que ocorressem deslocamentos do objeto entre uma foto e outra, o que não permitiria a estereoscopia, foram desenvolvidas câmeras, como a da figura 9 ou como a da figura 10, já mais moderna, com duas objetivas, separadas em aproximadamente 7 centímetros, que permitiam a tomada do par de fotos simultaneamente, com pontos de vista ligeiramente modificados.
Figura 9 - Antiga câmera com dois visores para obtenção de pares estereoscópicos.
Figura 10 - Câmera com dois visores para obtenção de pares estereoscópicos, fabricada no início do século XX
Os fotógrafos montavam as fotos em papel cartão e, para a observação , as pessoas usavam estereoscópios. Este tipo de passatempo tornou-se muito popular entre os anos de 1870 até aproximadamente o início da primeira guerra mundial. Eram retratos de paisagens, campos de batalha, lugares exóticos ou apenas cenas do cotidiano. Todas as pessoas com certo grau de instrução possuíam o seu estereoscópio particular e uma coleção de pares de fotos. Foi, naquela época, uma verdadeira mania.
As fotografias estereoscópicas entraram em declínio comercial no inicio do século XX, mas encontraram aplicações científicas na fotogrametria aérea e fotointerpretação de imagens de satélite.
Na década de 50, as produtoras cinematográficas norte-americanas usaram o cinema em terceira dimensão, durante um curto período, na reconquista do público perdido para a TV. Foram produzidos vários filmes, como, “House of Wax” dirigido por Andre de Toth em 1953 (figura 11), “Creature from the Black Lagoon” dirigido por Jack Arnold em 1954 (figura 12), “Dial M for Murder” dirigido por Alfred Hitchcock em 1954 (figura 13) e “Flesh for Frankenstein” dirigido por Paul Morrissey em 1973 (figura 14).
Figura 11 – Cartaz do filme House of Wax. Figura 12 – Cartaz do filme Creature from the Black Lagoon
Figura 13 – Cartaz do filme Dial M for Murder Figura 14 – Cartaz do filme Flesh for Frankenstein
A estereoscopia foi sendo esquecida e hoje é apenas objeto de curiosidade pois todos imaginam que para obtê-la são necessários grandes investimentos em sofisticada aparelhagem, o que não é verdade, pois é um processo extremamente econômico permitindo o estudo da linguagem estereoscópica de forma rotineira.
3.1 Estereoscópio
Podemos obter a visão tridimensional por estereoscopia utilizando o instrumento denominado estereoscópio. Basicamente o estereoscópio tem a função de tornar paralelos os raios visuais do observador.
O estereoscópio é um instrumento composto por lentes que direcionam uma das imagens do par estereoscópico para o olho direito e a outra para o olho esquerdo, permitindo visualizar a imagem de forma tridimensional. Ele separa fisicamente as visões esquerda e direita, eliminando a possibilidade do cruzamento entre as visões. Essencialmente, o estereoscópio é constituído por um par de lentes convexas montadas sobre um suporte. Uma das grandes vantagens desse tipo de aparelho é permitir que o observador ajuste a distância pupilar entre as lentes, bem como ajustar a distância de visualização.
Figura 15 – Taxiphote Jules Richard 1904 Figura 16 – Estereoscópios portáteis
3.1.1 Pares estereoscópicos
Os pares estereoscópicos são imagens registradas de uma mesma cena feita simultaneamente, os pares estereoscópicos antigos eram reproduzidos em chapas de vidro (figura 17) e papel cartão, posteriormente passou a ser usado o acetato e o papel fotográfico.
Figura 17 – Par estereoscópico em chapa de vidro
Para obter um par estereoscópio, é necessário uma máquina fotográfica com dois obturadores que serve para registrar duas fotos em seqüência do mesmo objeto deslocando-se a objetiva em 7 centímetros, os objetos formarão imagens em cada uma das fotos, gerando paralaxes que proporcionarão a noção de profundidade entre pontos na observação.
Os eixos da câmara, em cada exposição do par, devem ser aproximadamente coplanares*.
Para visualização do par estéreo, é necessário que seja posicionada as imagens considerando-se à distância entre os olhos do observador e, ainda, ligeiramente deslocadas na horizontal, podendo ver com a visão cruzada, ou com o uso do estereoscópio.
Figura 18 – Pares estereoscópicos em papel fotográfico
Há relatos de que a estereoscopia existe muito antes da fotografia pois o estudioso Leonardo da Vinci fez suas primeiras visualizações estereoscópicas sem o auxilio de câmera, e falou sobre o fenômeno visão binocular. Antes mesmo do surgimento da fotografia estudiosos já observavam e estudavam o fenômeno da visão binocular.
O físico Charles Wheatstone (figura 3), em 1838, construiu um aparelho que reproduzia desenhos tridimensionais de objetos e figuras geométricas.
Figura 3 – Charles Wheatstone 1802-1875 Figura 4 – Estereoscópio Wheatstone 1838
Mas foi com a fotografia que essas imagens estereoscópicas vieram com maior ênfase. Em 1849 David Brewster (figura 5) construiu a primeira máquina fotográfica estereoscópica, que ele chamou de estereoscópio (figura 6). Com o estereoscópio, Brewster obteve algumas imagens estereoscópicas, e mostrou para o público que ficou encantado quando conseguiam ver as imagens com profundidade.
Figura 5– David Brewster 1781-1868 Figura 6 – Estereoscópio de Brewster
Oliver Wendell Holmes em 1862, criou outro aparelho estereoscópico que popularizou a estereoscopia no final do século XIX, chamado estereoscópio (figura 7). Para ver as imagens estereoscópicas era necessário usar esse aparelho (figura 8).
Figura 7 – Oliver Wendell Holmes 1809-1894 Figura 8 – Estereoscópio de Holmes
Logo após o invento da fotografia, nos meados do século XIX, os pesquisadores descobriram que poderiam visualizar cenas em três dimensões se utilizassem duas fotos de um mesmo objeto tomadas em posições com afastamento similar aos dos olhos humanos.
Para evitar que ocorressem deslocamentos do objeto entre uma foto e outra, o que não permitiria a estereoscopia, foram desenvolvidas câmeras, como a da figura 9 ou como a da figura 10, já mais moderna, com duas objetivas, separadas em aproximadamente 7 centímetros, que permitiam a tomada do par de fotos simultaneamente, com pontos de vista ligeiramente modificados.
Figura 9 - Antiga câmera com dois visores para obtenção de pares estereoscópicos.
Figura 10 - Câmera com dois visores para obtenção de pares estereoscópicos, fabricada no início do século XX
Os fotógrafos montavam as fotos em papel cartão e, para a observação , as pessoas usavam estereoscópios. Este tipo de passatempo tornou-se muito popular entre os anos de 1870 até aproximadamente o início da primeira guerra mundial. Eram retratos de paisagens, campos de batalha, lugares exóticos ou apenas cenas do cotidiano. Todas as pessoas com certo grau de instrução possuíam o seu estereoscópio particular e uma coleção de pares de fotos. Foi, naquela época, uma verdadeira mania.
As fotografias estereoscópicas entraram em declínio comercial no inicio do século XX, mas encontraram aplicações científicas na fotogrametria aérea e fotointerpretação de imagens de satélite.
Na década de 50, as produtoras cinematográficas norte-americanas usaram o cinema em terceira dimensão, durante um curto período, na reconquista do público perdido para a TV. Foram produzidos vários filmes, como, “House of Wax” dirigido por Andre de Toth em 1953 (figura 11), “Creature from the Black Lagoon” dirigido por Jack Arnold em 1954 (figura 12), “Dial M for Murder” dirigido por Alfred Hitchcock em 1954 (figura 13) e “Flesh for Frankenstein” dirigido por Paul Morrissey em 1973 (figura 14).
Figura 11 – Cartaz do filme House of Wax. Figura 12 – Cartaz do filme Creature from the Black Lagoon
Figura 13 – Cartaz do filme Dial M for Murder Figura 14 – Cartaz do filme Flesh for Frankenstein
A estereoscopia foi sendo esquecida e hoje é apenas objeto de curiosidade pois todos imaginam que para obtê-la são necessários grandes investimentos em sofisticada aparelhagem, o que não é verdade, pois é um processo extremamente econômico permitindo o estudo da linguagem estereoscópica de forma rotineira.
3.1 Estereoscópio
Podemos obter a visão tridimensional por estereoscopia utilizando o instrumento denominado estereoscópio. Basicamente o estereoscópio tem a função de tornar paralelos os raios visuais do observador.
O estereoscópio é um instrumento composto por lentes que direcionam uma das imagens do par estereoscópico para o olho direito e a outra para o olho esquerdo, permitindo visualizar a imagem de forma tridimensional. Ele separa fisicamente as visões esquerda e direita, eliminando a possibilidade do cruzamento entre as visões. Essencialmente, o estereoscópio é constituído por um par de lentes convexas montadas sobre um suporte. Uma das grandes vantagens desse tipo de aparelho é permitir que o observador ajuste a distância pupilar entre as lentes, bem como ajustar a distância de visualização.
Figura 15 – Taxiphote Jules Richard 1904 Figura 16 – Estereoscópios portáteis
3.1.1 Pares estereoscópicos
Os pares estereoscópicos são imagens registradas de uma mesma cena feita simultaneamente, os pares estereoscópicos antigos eram reproduzidos em chapas de vidro (figura 17) e papel cartão, posteriormente passou a ser usado o acetato e o papel fotográfico.
Figura 17 – Par estereoscópico em chapa de vidro
Para obter um par estereoscópio, é necessário uma máquina fotográfica com dois obturadores que serve para registrar duas fotos em seqüência do mesmo objeto deslocando-se a objetiva em 7 centímetros, os objetos formarão imagens em cada uma das fotos, gerando paralaxes que proporcionarão a noção de profundidade entre pontos na observação.
Os eixos da câmara, em cada exposição do par, devem ser aproximadamente coplanares*.
Para visualização do par estéreo, é necessário que seja posicionada as imagens considerando-se à distância entre os olhos do observador e, ainda, ligeiramente deslocadas na horizontal, podendo ver com a visão cruzada, ou com o uso do estereoscópio.
Figura 18 – Pares estereoscópicos em papel fotográfico
VISÃO BINOCULAR
2.1 Visão Binocular
Visão binocular trata-se de uma projeção, num plano horizontal ou o resultado do que cada olho vê. A visão que temos do mundo é resultado da interpretação feita pelo cérebro, de duas imagens bidimensionais que cada olho capta a partir de seu ponto de vista e das informações sobre o grau de convergência e divergência. Os olhos humanos estão em média a 65 milímetros um do outro e pode convergir, de modo a cruzarem seus eixos em um objeto a poucos centímetros à frente do nariz, o objeto que está ao fundo duplica-se e ficando desfocado, e podem também divergir quando se olha o objeto do fundo o da frente se duplica.
Para que haja visão binocular, é necessário, interposição de estímulos, tamanhos relativos das imagens, contornos e brilhos, zonas de sombras e iluminação (sugerindo relevos e cavidades); perspectiva, e perspectiva cinemática2.
A base para a percepção estereoscópica é a disparidade3 binocular do sistema visual humano, que gera duas imagens ligeiramente diferentes quando uma cena é projetada nas retinas dos olhos. As duas perspectivas diferentes das imagens são fundidas no córtex visual do cérebro, de forma a compor uma simples visão estereoscópica (tridimensional).
Figura 19 – Simulação da visão binocular
2-Perspectiva cinemática (pelo observador em movimento: objetos mais próximos com deslocamentos aparentes mais rápidos).
3- Disparidade da retina é a distância, na direção horizontal, entre os pontos de sobreposição correspondentes às imagens esquerda e direita na retina.
2.1.1 Geometria da Estereoscopia
- Duas câmeras de distância focal f, e centros em O1 e O2
- Distância O1O2 = d
- Ângulo entre os eixos _ópticos: 2_
- Sistemas de coordenadas:
Camera 1 : X1; Y1; Z1
Camera 2 : X2; Y2; Z2
Cena : X; Y;Z
Figura 20 – Esquema de visão binocular
Na figura 20, a semi-reta partindo do olho direito D para o ponto 1 contém as duas projeções desse ponto. Com a visão desse olho, é difícil localizar em que posição e distância realmente está o objeto 1. O que permite ao cérebro localizar o ponto e avaliar a distância dele, é a união das informações visuais fornecidas pelos dois olhos: as duas semi-retas unem-se apenas num ponto, onde está o objeto 1. Note que as imagens vistas pelos dois olhos são diferentes uma da outra: por exemplo, o olho direito vê o ponto azul à direita do castanho, enquanto o olho esquerdo vê-os na posição trocada. Pode-se dizer que isto provocaria uma confusão na interpretação final da imagem.Na verdade, são essas diferenças aproveitadas pelo cérebro que conclui qual dos dois pontos está mais próximo e mesmo para fazer uma estimativa das distâncias relativas deles. Há também um mecanismo automático que leva o cérebro a controlar a convergência dos dois olhos. Para uma visão nítida do ponto castanho, os olhos devem estar orientados em duas direções que fazem um ângulo maior do que no caso do ponto azul, mais distante.
Visão binocular trata-se de uma projeção, num plano horizontal ou o resultado do que cada olho vê. A visão que temos do mundo é resultado da interpretação feita pelo cérebro, de duas imagens bidimensionais que cada olho capta a partir de seu ponto de vista e das informações sobre o grau de convergência e divergência. Os olhos humanos estão em média a 65 milímetros um do outro e pode convergir, de modo a cruzarem seus eixos em um objeto a poucos centímetros à frente do nariz, o objeto que está ao fundo duplica-se e ficando desfocado, e podem também divergir quando se olha o objeto do fundo o da frente se duplica.
Para que haja visão binocular, é necessário, interposição de estímulos, tamanhos relativos das imagens, contornos e brilhos, zonas de sombras e iluminação (sugerindo relevos e cavidades); perspectiva, e perspectiva cinemática2.
A base para a percepção estereoscópica é a disparidade3 binocular do sistema visual humano, que gera duas imagens ligeiramente diferentes quando uma cena é projetada nas retinas dos olhos. As duas perspectivas diferentes das imagens são fundidas no córtex visual do cérebro, de forma a compor uma simples visão estereoscópica (tridimensional).
Figura 19 – Simulação da visão binocular
2-Perspectiva cinemática (pelo observador em movimento: objetos mais próximos com deslocamentos aparentes mais rápidos).
3- Disparidade da retina é a distância, na direção horizontal, entre os pontos de sobreposição correspondentes às imagens esquerda e direita na retina.
2.1.1 Geometria da Estereoscopia
- Duas câmeras de distância focal f, e centros em O1 e O2
- Distância O1O2 = d
- Ângulo entre os eixos _ópticos: 2_
- Sistemas de coordenadas:
Camera 1 : X1; Y1; Z1
Camera 2 : X2; Y2; Z2
Cena : X; Y;Z
Figura 20 – Esquema de visão binocular
Na figura 20, a semi-reta partindo do olho direito D para o ponto 1 contém as duas projeções desse ponto. Com a visão desse olho, é difícil localizar em que posição e distância realmente está o objeto 1. O que permite ao cérebro localizar o ponto e avaliar a distância dele, é a união das informações visuais fornecidas pelos dois olhos: as duas semi-retas unem-se apenas num ponto, onde está o objeto 1. Note que as imagens vistas pelos dois olhos são diferentes uma da outra: por exemplo, o olho direito vê o ponto azul à direita do castanho, enquanto o olho esquerdo vê-os na posição trocada. Pode-se dizer que isto provocaria uma confusão na interpretação final da imagem.Na verdade, são essas diferenças aproveitadas pelo cérebro que conclui qual dos dois pontos está mais próximo e mesmo para fazer uma estimativa das distâncias relativas deles. Há também um mecanismo automático que leva o cérebro a controlar a convergência dos dois olhos. Para uma visão nítida do ponto castanho, os olhos devem estar orientados em duas direções que fazem um ângulo maior do que no caso do ponto azul, mais distante.
ESTEREOSCOPIA
Muitos animais têm os olhos posicionados nas laterais do rosto. Esse tipo de visão é conhecido como visão lateral e oposta. O lado bom de enxergar dessa forma, é que podem olhar de uma só vez quase todo o horizonte em uma visão de 360º (figura1), o lado ruim é que falta profundidade e noção de espaço. A visão monocular é isso, uma visão bidimensional.
Os humanos por outro lado, dispõem de visão binocular. Se não tivéssemos visão binocular, simplesmente não teríamos a sensação de profundidade quando observamos o ambiente. Não saberíamos ao certo o que está na frente e o que está atrás.
Figura 1 – Ilustração de visão dos animais e do homem
A estereoscopia ou visão binocular (figura 2) resulta da captação por cada olho de uma imagem ligeiramente diferente do mundo observado. A estereoscopia é um fenômeno natural que ocorre quando uma pessoa observa algo. A visão estereoscópica resulta do fato de que o olho humano enxerga, em decorrência à sua localização na face, imagens ligeiramente diferentes da cena. O cérebro, então, funde as duas imagens em uma única e, nesse processo, obtém informações quanto à profundidade, distância, posição e tamanho dos objetos presentes na cena, gerando a sensação de visão tridimensional.
Esse fenômeno tem sido conhecido desde a antigüidade.
Figura 2 – Ilustração de como o olho enxerga (Estereoscopia)
Os humanos por outro lado, dispõem de visão binocular. Se não tivéssemos visão binocular, simplesmente não teríamos a sensação de profundidade quando observamos o ambiente. Não saberíamos ao certo o que está na frente e o que está atrás.
Figura 1 – Ilustração de visão dos animais e do homem
A estereoscopia ou visão binocular (figura 2) resulta da captação por cada olho de uma imagem ligeiramente diferente do mundo observado. A estereoscopia é um fenômeno natural que ocorre quando uma pessoa observa algo. A visão estereoscópica resulta do fato de que o olho humano enxerga, em decorrência à sua localização na face, imagens ligeiramente diferentes da cena. O cérebro, então, funde as duas imagens em uma única e, nesse processo, obtém informações quanto à profundidade, distância, posição e tamanho dos objetos presentes na cena, gerando a sensação de visão tridimensional.
Esse fenômeno tem sido conhecido desde a antigüidade.
Figura 2 – Ilustração de como o olho enxerga (Estereoscopia)
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