Visão Estereoscópica

  A evolução natural dos animais levou a que muitos deles, incluindo o Homem, perdessem o campo de visão de 360º (proporcionado por olhos laterais e opostos, como acontece, por exemplo com o camaleão) e adquirissem a visão binocular, ou estereoscopia. Assim, a noção de profundidade e a visão a três dimensões (3D) deve-se ao facto de cada um dos olhos visualizar uma cena de um ângulo ligeiramente diferente. O fenómeno que permite a avaliação das distâncias chama-se paralaxe e é o resultado da comparação das duas imagens obtidas por dois pontos de vista distintos; é graças à interpretação do cérebro das duas imagens bidimensionais (2D) de cada um dos olhos, que é possível a visão tridimensional do mundo.

  Estereoscopia é o nome atribuído ao conjunto de técnicas desenvolvidas para simular o mecanismo biológico humano de visão.

Mecanismo da visão estereoscópica

  Quando se observam objectos muito distantes, os eixos ópticos encontram-se paralelos. Por outro lado, quando os objectos observados são próximos, os olhos giram de forma a que os eixos ópticos estejam alinhados com ele (convergem), ou seja, dá-se o processo de fusão. Nem todos têm a mesma capacidade de fundir um par de imagens numa só, tridimensional. A agudeza estereoscópica é a capacidade de discernir detalhes situados em planos diferentes e a uma distância mínima. Existe uma distância limite a partir da qual não é possível diferenciar a separação de planos nem percepcionar a profundidade, e que varia de pessoa para pessoa. Essa distância pode variar entre 60 e varias centenas de metros.
  Um factor que influencia directamente a sensação estereoscópica é a separação ocular. Quanto maior for essa separação, maior é a distância à qual se aprecia o efeito de relevo. O efeito obtido com uma separação interocular maior que o habitual é que os objectos parecem mais pequenos que o normal – hiperestereoscopia. O efeito contrário é a hipoestereoscopia: consegue-se tal resultado reduzindo a distância interocular e é imprescindível para obter imagens estereoscópicas de pequenos objectos.

Como obter imagens estereoscópicas

   São vários os processos que nos permitem obter imagens estereoscópicas. O princípio de funcionamento de um estereograma consiste em fotografar ou desenhar duas cenas do mesmo objecto, com uma diferença de perspectiva entre si (uma cena a partir de um ponto de vista mais à direita e outra cena a partir de um ponto de vista mais à esquerda). O método anaglífico é o mais simples e conhecido, quando se trata de imprimir imagens estereoscópicas. O processo consiste em colorir cada uma das imagens com uma cor básica, sobrepô-las, e visualizá-las empregando óculos constituídos por filtros das mesmas cores (a utilização de artefactos possibilita a cada olho visualizar apenas a sua respectiva imagem primária, para imitar a observação directa do objecto com os dois olhos). Assim, cada olho é capaz de visualizar apenas a imagem tingida com a cor do respectivo filtro. Geralmente, os filtros usados são os de cores azul e vermelho e podem inclusivamente ser adaptados aos óculos de correcção visual. Em qualquer dos casos, a observação de imagens estereoscópicas deve ser feita em ambientes bem iluminados.

Visualização de imagens estereoscópicas

  Para produzir uma imagem 3D é necessário obter duas perspectivas do mesmo objecto fotografado, simulando a visão humana, utilizando uma câmara vulgar ou uma do tipo estéreo capaz até de fotografar objectos em movimento. Apesar de se conseguirem imagens com boa qualidade existem, no entanto, algumas limitações:
     - Ausência de movimento ou interactividade;
     - Apenas um observador de cada vez;
     - Divulgação pelos media através de métodos pouco cómodos.

  À disposição do observador, existem diversas técnicas e dispositivos que possibilitam a visualização de imagens estereoscópicas. Para o ensino da Química em particular pode interessar o método que utiliza óculos vermelho-azul (ou vermelho-verde). É um método simples e pouco dispendioso; projecta-se ou imprimem-se as vistas direita e esquerda de uma cena e sobrepõem-se como duas imagens azul e vermelha. Usando lentes de celofane, também azul e vermelha, obtém-se a sensação de profundidade. Este método traz a desvantagem da distorção da cor dos objectos mas é, ao mesmo tempo, mais simples e mais praticável em contexto escolar do que outros.

     Hologramas - é uma técnica interessante mas a qualidade da imagem é demasiado pobre, pelo que se torna pouco usável.

     Visão livre paralela
Cada olho observa a sua imagem correspondente, mantendo os eixos ópticos paralelos, como se se observasse o infinito. Este método só pode ser usado com imagens cujos centros não distem mais de 65 mm. Aplica-se na visualização de estereogramas de pontos aleatórios em livros.

 

     Visão livre cruzada
As imagens observam-se cruzando os eixos ópticos. O par estéreo apresenta-se invertido, ou seja, a imagem da direita encontra-se à esquerda e vice-versa. Para ajudar a visualização, olha-se para um lápis situado entre os olhos e as imagens. Este método deve ser usado para imagens de dimensões superiores a 65 mm entre os seus centros, pelo que a imagem virtual parece mais pequena.

 

     Anaglifo  
Utilizam-se filtros de cores complementares azul – vermelho, verde – vermelho ou âmbar – azul. A imagem apresentada em vermelho não é vista pelo olho que tem o filtro da mesma cor, mas sim vê a outra imagem em verde ou azul. É um sistema de baixo custo e é empregado em todo o tipo de publicações, assim como em ecrãs de computador ou em telas de cinema. A principal limitação é a alteração das cores, a perda de luminosidade e o cansaço visual após uso prolongado. Geralmente, aplica-se o filtro vermelho ao olho esquerdo e o azul ao olho direito. Um método simples e de baixo custo consiste em imprimir ou projectar as vistas direita e esquerda sobrepostas. Deste modo, e utilizando óculos com lentes de celofane azul e vermelha, cada olho selecciona da página ou do ecrã apenas a imagem que lhe é destinada. Contudo, esta técnica destrói a coloração inicial do objecto. Além disso, utilizando-a durante um largo período de tempo, torna-se incómodo e cansativo e pode causar dores de cabeça.

Polarização

   A luz polarizada é aproveitada para separar as imagens direita e esquerda. O sistema de polarização não altera a coloração das representações, embora haja alguma perda de luminosidade. Usa-se quer na projecção de cinema 3D quer em monitores de computadores através de óculos de polarização. Presentemente, é a metodologia mais económica para uma qualidade de imagem aceitável.

   É uma técnica mais sofisticada e que evita a distorção da cor é a que inclui o uso de lentes polarizadas. Embora óculos polarizados possam ser económicos, os projectores de imagens polarizadas já não o são. A polarização consiste na orientação dos raios luminosos; o que acontece é que os óculos e a cabeça têm que estar orientados com o projector, caso contrário obtêm-se imagens distorcidas. Outra limitação deste método está em preservar a polarização: a projecção faz-se em ecrãs tipo “espelhado” ou “prateado”.

Head Mounted Display (HMD)

É um dispositivo dois visores e os próprios sistemas ópticos geradores de imagem para cada olho. Até agora, o principal campo de utilização e a realidade virtual, em moldes experimentais e a preços proibitivos. Por vezes é considerado como um sucessor moderno do antigo Viewmaster, mas com animação. Com está técnica permanece ainda a limitação da visualização individual, mas é excelente em simulações imersivas. A resolução da imagem em aplicações realísticas é ainda baixa; apesar dos ecrãs LCD serem óptimos para computadores, eles tornam-se insuficientes para estarem apenas a poucos centímetros dos olhos. Deste modo, os HMD são mais usados para entretenimento (vídeo jogos), apesar do campo militar os requerer, quando o preço não é questão.