Como funciona o 3D

Já parou para pensar como funciona o 3D? a tecnologia que vem ganhando cada vez mais espaço nas salas de cinema e nas salas de estar? Vamos mergulhar juntos e descobrir os segredos desta nova (velha?) forma de exibir imagens.

Em 1838, Sir Charles Wheatstone descreveu pela primeira vez a estereopsia: o processo em que os humanos percebem três dimensões a partir de duas imagens semelhantes sobrepostas. Mais conhecido como o processo que faz com que a paisagem alienigena de Avatar seja incrível e imersiva ao invés de um monte de arbustos coloridos e brilhantes.

Avatar

A tecnologia 3D percorreu um longo caminho desde que Wheatstone desenvolveu seu estereoscópio, usado então para para visualizar imagens estáticas e, eventualmente, fotos. Agora nós podemos usar grandes óculos e desfrutar de filmes, programas de televisão e videogames em 3D.

Para algumas pessoas, apenas ver imagens legais pode ser suficiente. Mas outras podem ficar curiosas para saber como Pandora foi foi concebida, ou como TRON: Legacy os sugou para seu mundo luminoso. A resposta é ao mesmo tempo bem simples e excessivamente complexa, dependendo de para quem você pergunta e como entende isso.

Como os filmes 3D funcionam? Qual a diferença entre imagem polarizada e anaglífica (vamos chegar lá) e quais são os próximos passos para 3D em gadgets e imagens? Dê uma olhada abaixo para entender como funciona a tecnologia do momento. E mais, nós colocamos algumas belas imagens.

Um grande agradecimento para David Leitner, Rob Willox e ao professor Ian Howard, pela ajuda na descrição das várias formas de tecnologia 3D abaixo.

Estereoscopia

Estereoscopia 3D, ou “estereoscopia”, se refere a forma como seus olhos e cérebro criam a impressão de terceira dimensão. Os olhos humanos estão aproximadamente entre 50mm e 75mm de distância um do outro, portanto, cada olho vê o mundo ligeiramente diferente. Não acredita em mim? segure uma caneta, lápis ou outro objeto fino, olhe e feche um olho, agora troque.

A imagem em cada lado deve ser muito similar mas ligeiramente deslocada, como aquela linha atrás da cabeça da mulher na imagem acima. Essas duas diferentes imagens chegam ao cérebro, momento em que este cria uma poderosa geometria para compensar a disparidade entre as duas. Essa disparidade é o “3D” – essencialmente, seu cérebro trabalha sobre o fato de que você está vendo duas perspectivas diferentes da mesma coisa.

Isso é também, essencialmente, o que a tecnologia 3D moderna está tentando replicar. Todos aqueles óculos bobos e projetores prateados foram criados para alimentar cada um de seus olhos com perspectivas diferentes da mesma imagem. Fácil, não?

Bem, sim. É muito fácil para seu cérebro decifrar a disparidade entre as duas imagens. Ele pode solucionar automaticamente todos os ângulos, cálculos e geometria para sincronizar as imagens. A parte difícil é conseguir uma câmera que possa fazer o mesmo, e entregar imagens individuais para cada olho sem estragar o efeito inteiro.

O que nós assistimos

Filmes

Os filmes tem sido pioneiros no 3D, graças à seus orçamentos robustos e ousadia tecnológica. Existem basicamente dois modos de inserir o 3D em filmes: óculos anaglíficos e polarizados.

Anaglífico

Anáglifo é uma forma de se referir àqueles óculos vermelhos e azuis que estamos acostumados a ver. Projetando o filme com essas cores – vermelho e azul – cada olho verá uma perspectiva diferente e seu cérebro irá unir as duas para conseguir o feito 3D. Outras cores podem ser usadas, desde que sejam diferentes o suficiente para serem separadas na tela. Essa técnica porém, não permite uma gama completa de cores e tem tendência ao efeito “fantasma”: fazer duas imagens antes distintas fundir entre si.

Muito mais comum é o uso de óculos polarizados, que usam como vantagem o fato da luz poder ser polarizada, ou seja, entregue em orientações diferentes. Por exemplo, uma imagem pode ser projetada horizontalmente enquanto a outra pode ser projetada verticalmente. Os óculos correspondentes permitem a polarização horizontal em um olho, e vertical no outro. O problema é que esse tipo de 3D necessita que você mantenha sua cabeça parada, como em Laranja Mecânica. Movê-la distorce a forma com que as ondas chegam aos seus olhos, comprometendo as cores e o efeito 3D.

PolarizadoAqui entra a parte complicada. Para contornar os problemas, o 3D agora usa polaridade rotacional, o que significa que o filme é projetado com duas rotações diferentes. Os óculos então capturam essas rotações opostas – sentido horário em um olho, anti-horário no outro – para separar a imagem. Agora você pode mover sua cabeça ou encostá-la no ombro de seu namorado/namorada e continuar vendo o filme.

Televisão

É possível utilizar as mesmas técnicas do cinema nos home theaters, mas você precisará desembolsar um bom dinheiro. O cinema utiliza telas especiais prateadas que são muito boas em refletir a luz para os espectadores. Sua televisão, infelizmente, nao é prateada. Existem, no entanto, duas formas de conseguir o 3D em casa: ativa e passiva.

A mais comum, 3D ativo, envolve usar aqueles óculos eletrônicos estilo RoboCop. Os óculos são sinconizados com sua televisão e “abrem e fecham” as lentes em frente aos seus olhos, permitindo que apenas um olho veja a tela de cada vez. Parece uma receita para problemas de saúde, mas as lentes abrem e fecham tão rápido que dificilmente é percebido. Esse efeito é possível devido a taxa de atualização das TVs. As televisões prontas para 3D possuem um alta taxa de atualização, ou seja, a imagem na tela é rápidamente carregada e recarregada. Através dos óculos, você recebe uma única imagem constante ao invés de uma trêmula.

Lenticular
Os sistemas passivos são menos comuns, mas funcionam de forma parecida com seu filme em 3D. Essas televisões possuem uma fina tela lenticular sobre a tela normal. Uma tela lenticular é feita de uma série de tiras de ampliação incrivelmente finas, quem mostram uma perspectiva diferente da tela para cada olho, como ilustrado acima. Embora essa tecnologia não necessite de grandes e caros óculos, ela pode limitar a qualidade da imagem. Essencialmente, cada olho vê apenas metade da tela o tempo todo. Por exemplo, se a tela possui 100 pixels, 50 pixels serão ampliados para o olho esquerdo e os outros 50 para o olho direito. Na prática, seu cérebro é capaz de unir as duas imagens e manter a fidelidade da original em 100 pixels.

Como é produzido

Câmeras

Há muito “sapateado” quando se trata de criar 3D. O real trabalho pesado, porém, é uma questão de geometria e precisão.

3D Camera

Para conseguir uma imagem em 3D, você precisa basicamente de duas versões da mesma cena, filmadas precisamente com ângulos corretos, como se seus olhos estivessem vendo a mesma cena. Os produtores precisam acertar a distância entre as duas câmeras e ter certeza que ambas estão focando o mesmo objeto. Também precisam dar zoom, seguir e se mover, na mesma velocidade, do contrário as imagens não sincronizam. Em filmagens atuais, essas duas câmeras estão unidas para prevenir qualquer problema inesperado.

Close-ups, essencial nos filmes modernos, são difíceis de capturar em 3D, pois as câmeras precisam estar extraordinariamente próximas uma da outra para conseguir mimetizar o ângulo dos seus olhos. Para solucionar isso, os produtores algumas vezes usam espelhos. Os espelhos são filmados por uma lente, e a imagem reflete por um pequeno espelho interno para a outra câmera, onde a segunda imagem pode ser gravada. Assumindo que o espelho não tenha imperfeições (como riscos, sujeira ou empenamento), o close-up pode ser filmado em 3D.

Computação gráfica

Toy Story Há uma diferença entre criar gráficos tridimensionais e imagens que parecem ser 3D no cinema. Novamente, é apenas uma questão de um pouco de geometria. Para fazer um filme como Toy Story 3 em 3D, animadores criam duas versões de cada quadro, uma para cada perspectiva dos olhos. Uma vez que gráficos gerados por computador não necessitam de câmeras, é muito mais fácil conseguir uma sincronização perfeita das imagens e ajustar qualquer erro na pós-produção. Por outro lado essa técnica requer muito tempo e trabalho sobre o computador para ficar perfeita.

É possível criar videogames em 3D usando esta mesma técnica, no entanto, games adicionam suas proprias complicações. Filmes e programas são largamente pré-gravados e todos têm uma persperctiva fixa – você nao pode mover o foco da câmera ou sua orientação enquanto vê um filme. Video-games permitem que você mude a perspectiva ao mover o personagem na tela. Isso gera um problema para os animadores que precisam criar objetos que possam ser vistos em 3D a partir de uma variedade de ângulos dependendo de para onde o usuário está olhando ou se movendo.

O futuro

Futuro

Um dos maiores problemas a serem resolvidos quanto a tecnologia 3D é a divisão pela metade de todas as imagens. Telas lenticulares enviam meia imagem para cada olho, óculos de obturador ativo bloqueiam fisicamente um olho de ver a imagem, e óculos polarizados enviam apenas metade da luz exibida para cada olho.

O olho humano precisa ver aproximadamente 50 quadros por segundo para perceber o filme como uma imagem continua em movimento. 3D efetivamente diminui essa taxa pela metade, então cada olho verá apenas 25 quadros por segundo e começará a sentir uma sensação nauseante devido ao tremeluzir da imagem. A tecnologia moderna já é capaz de aumentar significativamente essa taxa de quadros (ou taxa de atualização em televisões) assim conseguimos atingir a ilusão do 3D.

Avanços em processamento e memória também tornaram possível o 3D em uma variedade de portáteis e produtos de consumo. Já existem protótipos de laptops 3D, câmeras, filmadoras, e uma variedade de outras tecnologias.

Nintendo 3DS
Nintendo 3DS. Foto: The Verge

Nos próximos anos, mantenha um olhar atento para as tecnologias que utilizam a auto-estereoscopia, 3D que não necessita de nenhuma forma de óculos. O Nintendo 3DS, novo console de video-game portátil 3D, é um desses dispositivos. Um dos truques é sincronizar uma tela lenticular com uma câmera frontal. Usando reconhecimento de olhos, ela pode seguir o movimento da face do usuário e mudar a imagem para conseguir o 3D independente da forma que ele olha a tela. A auto-estereoscopia está sendo testada em portáteis antes de chegar às grandes telas.

Estamos apenas no começo do que o 3D pode oferecer, com muitos sucessos e fracassos ocorrendo ao mesmo tempo. Comente o que você gostaria de ver no futuro do 3D, ou qual tecnologia 3D você pensa em adquirir.

Texto original por Zachary Sniderman (em inglês)

Fonte: Mashable

  • Alisson

    Cara muito bom esse tema, não sabia que o Nintendo 3DS seria capas de passar a visão 3D sem a necessidade de óculos, mas acho que no cinama a autoestereoscopia, não poderia ser ultilizada pois quem iria seguir o movimento de cada espectador individulamnte??….rsrs…Vlw pela Notícia, continue mandando novidades…Show !!!

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