Visión Estereoscópica
Imagen Holográfica

La autoestereoscopia es un método para reproducir imágenes tridimensionales que puedan ser visualizadas sin que el usuario tenga que utilizar ningún dispositivo especial (como gafas o cascos especiales) ni necesite condiciones especiales de luz. Por eso también se le denomina generalmente 3D sin gafas.

Características

Gracias a este método, el observador puede apreciar profundidad aunque la imagen está producida por un dispositivo plano. La visión estereoscópica consiste en la observación, por parte de ambos ojos de dos imágenes que difieren levemente y que representan una misma realidad. Esa pequeña diferencia, similar a la que perciben los ojos humanos cuando miran el mundo que les rodea, es la que permite al cerebro calcular la profundidad. La aplicación de este principio consiste en poder dotar al soporte que emita las imágenes, la capacidad de enviar cada una de estas imágenes a un ojo distinto. De esta manera el cerebro construirá la imagen 3D del objeto o de la escena que estamos representando.

La tecnología de la exhibición autoesteroscópica incluye el papel, la película, el vídeo, y sistemas informáticos. Los dispositivos autoesteroscópicos son atractivos porque ofrecen la mayor aproximación al mundo real que nos rodea, sin necesidad de tener que utilizar aparatos externos.

Funcionamiento

La visión estérea humana se basa en señales de profundidad fisiológicas y psicológicas para interpretar la información tridimensional de una escena recibida en la superficie 2D del ojo o retina.

Físico

Las señales fisiológicas de la profundidad se basan en la estructura física de los ojos e incluyen la acomodación o el cambio de la forma de la lente, la convergencia de las dos perspectivas diferentes de cada uno de los ojos y la disparidad de la retina debido a la posición diferente de cada ojo. Los seres humanos tienen dos ojos para apoyar la interpretación tridimensional de las escenas físicas basadas en estas señales fisiológicas de la profundidad. Estas señales, particularmente la convergencia y la disparidad retiniana, pueden ser estimuladas por las imágenes presentadas a los ojos si las imágenes son de perspectivas levemente diferentes de la misma escena y se presentan independientemente y simultáneamente a los dos ojos.

Psicológico

Las señales psicológicas de la profundidad se utilizan para explicar la profundidad en fotos y pinturas y para incluir tamaño relativo, perspectiva lineal, la altura de los objetos sobre la línea de la vista, la sombra, el brillo relativo, el color y la atenuación atmosférica. Muchos de estas señales se pueden combinar con las señales fisiológicas para realzar el efecto tridimensional. Estas señales se utilizan extensamente para representaciones del terreno.

Métodos

Barreras de paralaje

Artículo principal: Barrera de paralaje

Los métodos de la barrera de paralaje ya se utilizaban desde principios del Siglo XX. El estereograma de paralaje consiste en una rejilla vertical fina puesta delante de una imagen especialmente diseñada. La rejilla se hace normalmente de un material opaco con fracturas verticales transparentes y finas con un espaciamiento regular. Cada raja transparente actúa como ventana a un trozo vertical de la imagen puesta detrás de ella. El trozo que vemos depende de la posición del ojo.

La imagen del estereograma de paralaje está hecha interpolando las columnas a partir de dos imágenes. Esta imagen y la rejilla vertical están alineadas de modo que el ojo izquierdo pueda ver solamente las tiras de la imagen para el ojo izquierdo y el ojo derecho pueda ver solamente las tiras de la imagen para el ojo derecho.

Barrera de paralaje.JPG
Izqder2.JPG

Pero los estereogramas de paralaje suelen utilizar un número más grande de imágenes, no solo un par. Estas pueden ser imágenes arbitrarias o imágenes ordenadas en una secuencia de tiempo (en este caso se inclina el estereograma para que de la impresión del movimiento). La imagen que está detrás de la barrera está formada por tiras de cada subimagen, puestas una al lado de otra.

Barrera2.JPG
Izqder.JPG

El espectador puede mover su cabeza de lado a lado y ver diversos aspectos de la escena 3D, excepto en una cierta posición donde los ojos ven los pares incorrectos. Esto ocurre en la transición de una tira de la imagen más a la izquierda a una tira de la imagen más a la derecha.

Este efecto es reducido al mínimo usando una gran cantidad de subimágenes con un ángulo muy pequeño entre ellas o manteniendo una profundidad pequeña de la visión. Desafortunadamente el número de imágenes está definido por la resolución de pantalla y de la barrera.

Hoja lenticular

En vez de utilizar una barrera, puede utilizarse una hoja lenticular, la cual es una hoja de lentes finas y largas. Esta hoja lenticular contiene una serie de lentes cilíndricas moldeadas en un substrato plástico. Se diseña la imagen trasera para enfocar la línea de la vista de cada ojo sobre diversas tiras y se forma esencialmente de la misma manera que para un estereograma de paralaje.

Hoja Lenticular.JPG

La clave para la creación acertada de las imágenes autoestereoscópicas basadas sobre estas lentes es la calidad y la uniformidad de la lente. A diferencia que con el método de barrera, la superficie entera de la lente irradia luz, por lo que no hay zonas opacas.

Holograma

Creación de imágenes autoestereoscópicas

Desde 2D

El caso general para crear imágenes autoestereoscópicas desde imágenes 2D, se interpolan N imágenes para formar un compuesto que sea N veces más ancho que las imágenes individuales. Se asume que las N subimágenes son todas del mismo tamaño y están colocadas correctamente. La imagen final se estira verticalmente para formar una imagen que tenga las mismas proporciones que las subimágenes, pero N veces más larga.Composición 2D para imagen autoestereoscópica para las N subimágenes que se interpolan.

Desde 3D

La creación de las N subimágenes de un modelo computarizado 3D solo requiere la colocación exacta de la cámara con la cual se toman estas imágenes y su frustum.

Hay dos maneras de hacerlo; rotacional y sobre ejes paralelos.

Rotacional: Se captan las N subimágenes a medida que rotamos la cámara alrededor de un punto fijo en el objeto.Ejes paralelos: Se captan las N subimágenes colocando la cámara sobre unos ejes paralelos.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Autoestereoscopia


Diferencias entre 3D Estereoscópico, 3D Holográfico y Holograma

por KANO3D

Quizá te hayas preguntado alguna vez la diferencia entre el 3D y las distintas tecnologías de pantallas que salen al mercado. Aquí te vamos a contar las diferencias entre ellas.

Los términos que referencias estas tecnologías no son oficiales (a veces ni los propios fabricantes son capaces de explicar claramente qué tipo de imagen ofrecen sus productos). Pero a base de publicar noticias y leer comunicados de prensa y artículos hemos observado que el mercado ha llegado de forma natural a estos términos que ahora te detallamos. Ya podemos, pues, clasificar correctamente cada producto según el tipo imagen que producen.

3D tradicional

¿Cómo trabaja una pantalla 3D?

Las pantallas 3D forman la imagen a partir de otras dos, una destinada al ojo izquierdo y otra al derecho. Independientemente del formato en el que la imagen ha sido grabada y del tipo de pantalla (activa, pasiva, sin gafas, etc.) las pantallas 3D tradicionales siempre muestran el mismo ángulo de imagen independientemente de la posición del espectador.

Si el espectador se cambia de posición seguirá viendo el mismo ángulo de la imagen (o perderás el 3D en pantallas sin gafas sin seguimiento ocular). Por mucho que nos desviemos del centro la imagen parecerá estirarse y deformarse para seguir ofreciendo el mismo ángulo de visión. Además, la profundidad tanto hacia dentro como hacia fuera es proporcional a la distancia de la pantalla. Al colocarte más lejos de la pantalla estás estirando la imagen, y si te pones muy cerca la estás aplastando. Esto es así porque el cerebro recibe la misma información a ambas distancias.

Podemos explicarlo con un ejemplo si vemos la memorable escena de Beowulf en la que el protagonista nos apunta a los ojos con la punta de su espada. Si vemos esta escena estando cerca de la pantalla el cerebro no tendrá mucho problema en detectar el filo de la espada muy cerca de los ojos. Si nos vamos muy lejos de la pantalla el cerebro sigue viendo que esa espada está a la misma distancia de los ojos (tal distancia quedó fijada al grabar los dos puntos de vista para cada ojo). En consecuencia, si en la imagen vemos que la cabeza del protagonista está ligeramente hacia dentro de la pantalla, esto se seguirá cumpliendo tanto si estamos cerca como lejos. Si estamos a un metro de la pantalla la espada y el brazo nos parecerán muy cortos, en cambio si nos alejamos a varios metros de la pantalla el brazo y la espada nos parecerán excesivamente largos.

Gracias al seguimiento ocular no pierdes el 3D si te mueves, pero el ángulo de la imagen sigue siendo el mismo y la imagen se estira o aplasta mientras te mueves, al igual que con el 3D con gafas (la animación no representa con precisión el efecto percibido)

Todo esto se complica mucho más si tenemos en cuenta la separación grabada en cada escena y cómo aumenta o disminuye la distancia según el tamaño de la pantalla. Los ojos convergen a distintas distancias de la imagen 3D.

Todos estos factores combinados pueden producir mareos y molestias si hay mucha diferencia entre el enfoque y la convergencia según el tamaño de la pantalla y nuestra distancia a ella… y esto varía en cada escena que vemos. Por estas razones, cada persona puede tener experiencias distintas con el 3D de la misma película incluso estando en el mismo cine.

Si eres de los que se marea o molesta el 3D, mientras otros disfrutan, quizás se deba a las características de tu visión se sienta demasiado lejos o demasiado cerca de la pantalla. Y esto siempre ha sido un problema para el 3D: lo que para unos les ha parecido espectacular, a otros les ha resultado malo e incluso molesto.


Pantallas 3D Holográficas

La principal diferencia respecto a una pantalla 3D es que a medida que cambias de posición puedes ver diferentes ángulos de la imagen, como en la realidad. Genera una imagen más natural y parecida a un objeto real delante tuyo, puedes ver el volumen de los objetos sin distorsiones aunque no estés en el centro, y también permite que personas con problemas de visión espacial puedan apreciar la profundidad de los objetos al moverse. Todo esto soluciona todas las críticas de los detractores del 3D.

Si inclinas el dispositivo o te mueves puedes ver distintos ángulos de la imagen

Las pantallas 3D Holográficas se diferencian por el número de puntos de vista que pueden mostrar. El smartphone 3D Holográfico Red Hydrogen One tiene 4 puntos de vista (que se pueden generar desde 5 cámaras virtuales). En cambio, la pantalla holográfica The Looking Glass tiene unos impresionantes 44 puntos de vista (45 imágenes), siendo mucho más natural al no percibirse los saltos entre uno y otro. 

No es una norma escrita, pero parece que el mercado tiende a nombrar 3D Holográfico a las pantallas con pocos puntos de vista, y Holográfico a las que tienen una cantidad tal de puntos de vista que al moverte no notas saltos entre ellos. 

Incluso con pocas vistas, el 3D Holográfico es un salto muy grande respecto al 3D normal, puesto que no tiene los problemas del 3D tradicional.

Gracias al cálculo de mapas de profundidad (depth maps) todo el contenido 3D actual se puede ver en 3D Holográfico con distintos ángulos de la imagen

Hay pantallas 3D que, gracias a la unión del software adecuado y una cámara infrarroja (limitando su uso a una sola persona), se convierten de facto en pantallas 3D Holográficas.

Pero, no por tener seguimiento ocular una pantalla ya se convierte en holográfica.

Hace falta un software especializado que calcule a cada momento la perspectiva de los objetos en pantalla para modificar la imagen estereoscópica. Sin esto, con el seguimiento ocular solo se desvía el centro de la imagen 3D para que podamos ver la imagen sin perder el 3D al movernos.

Una New Nintendo 3DS no entraría en esta categoría porque la perspectiva es la misma aunque nos movamos, pero podría convertirse fácilmente en 3D Holográfica si diseñaran el software adecuado, descargando una simple actualización que podrían aumentar espectacularmente las ventas de la consola y, sobre todo, de los juegos, ya que sin necesidad de adaptarlos cobrarían una nueva dimensión -al ser gráficos renderizados la tarjeta gráfica puede calcular los otros puntos de vista-.

Un ejemplo de pantalla 3D convertida en Holográfica gracias al software dedicado fue el smartphone Takee 1, ya que generaba en tiempo real un ángulo de la imagen diferente según la posición de tus ojos.


Hologramas

En anteriores artículos hemos puntualizado en la definición del diccionario de un Holograma, la cual alude a las imágenes 3D que puedes ver desde distintos ángulos que hay en algunas postales, en etiquetas de autenticidad y en algunos billetes.

No obstante por mucho que lo repitamos somos conscientes de que cuando a alguien le hablas de Hologramas lo primero que le viene a la cabeza son los hologramas que le venden las películas. Hologramas que están flotando en el aire sin ninguna pantalla. Es tan difícil cambiar ese concepto que se puede asumir que los diccionarios tendrán que cambiar su definición tarde o temprano.

No obstante la gente no es nada realista cuando se habla de pantallas holográficas como las explicadas en el punto anterior:

Se olvidan de que holográfico no es lo mismo que holograma y además ignoran la palabra «pantalla». En vez de pensar en una pantalla se imaginan cosas flotando en el aire. Esto es tan absurdo y poco realista como que antes de las primeras películas con sonido estereofónico ya quisiéramos que el sonido fuera envolvente y encima lo pudiésemos escuchar mediante auriculares inalámbricos.

Para llegar a las grandes innovaciones hay que pasar por los pasos intermedios, y si esos pasos intermedios tienen éxito hay más probabilidades de que esas grandes innovaciones lleguen antes.

No podemos pedir ahora mismo Hologramas flotando en el aire sin ningún tipo de pantalla ni llevar encima ningún aparato. Para llegar a eso no solo ha de evolucionar la tecnología, sino que los creadores de contenido han de acostumbrarse a trabajar en 3 dimensiones. Si la gente obvia el 3D y la Realidad Virtual, y encima todo el contenido se consume en 2D, difícilmente se puede dar un gran salto de golpe desde el 2D a los Hologramas.

Hoy en día los Hologramas son posibles… Pero con costosas gafas. Y seguirán siendo así durante muchos años aún

Afortunadamente sí hay una forma de usar Hologramas hoy en día, pero no sería posible sin unas gafas haciendo de intermediario. Al igual que el sonido no podía ser ya inalámbrico desde su invención. Para ver Hologramas flotando en el aire sin necesidad de gafas falta más de una década, como mínimo.

Los Hologramas (o más bien las gafas que los generan) además necesitan reconocer el entorno, algo que aún ha de mejorar mucho, y generar el contenido informáticamente de forma realista en el mundo real.

De momento difícilmente puede generarse contenido grabado. Si para la Realidad Virtual se puede grabar desde un centro todo lo que sucede alrededor con vídeo volumétrico, en los Hologramas hay que grabar un sujeto central pero desde todos los ángulos posibles, para que los espectadores puedan moverse y ver los objetos desde cualquier ángulo. Por tanto es mejor que el dispositivo genere dinámicamente el contenido (o usar CGI).

Muchos dirán que en vez de Hologramas con gafas deberían llamarse gafas de Realidad Aumentada, pero la Realidad Aumentada nació aplastada en pantallas 2D, en las que encima hay que usar las manos, apuntar el móvil a un sitio… con pocas posibilidades de una interacción cómoda. Esa interacción en 2D mientras sujetas el dispositivo está a años luz de lo que se puede hacer ya con Magic Leap y HoloLens, en los que se puede interactuar efectivamente con las manos igual que haríamos con un holograma de los de las películas. Por tanto, a todos los efectos, tanto en interacción como visualización, son Hologramas.

También hay cubos de Hologramas, pero además de ser igual de caros que las gafas, sus posibilidades de interacción y su aparatosidad limitan sus posibles usos

Podemos usar Hologramas hoy mismo gracias a Magic Leap y HoloLens (del que ya existe una segunda generación).

Sin embargo, su implantación y contenido aún es limitada porque tal y como hemos dicho estamos mayoritariamente en un mundo 2D, y es un cambio de paradigma muy grande generar contenido en 3D a la vez que se permite libertad total en la visualización (ya ni hablamos además de añadir interacción desde cualquier ángulo).

Uno de los motivos en la lentitud en la adopción de Hologramas se debe a que hay pocas fuentes de creadores de contenido 3D, y la principal es la Realidad Virtual. Esta no tiene el éxito masivo que se esperaba (algo predecible debido a esos cascos que te obligan a aislarte del mundo y a necesitar una preparación/verificación del entorno antes de ponérselo).

Si las pantallas Holográficas tienen éxito -actualmente ya son más baratas y accesibles que los Hologramas-, más creadores podrán trabajar ágilmente al ver sus diseños en tiempo real mientras los van creando. Así generarán más contenidos y desarrollarán más aplicaciones prácticas en menos tiempo, sin la inversión que hay que hacer para usar Hologramas.

Aunque son apasionantes, el precio es muy alto. Una transición desde pantallas 3D Holográficas abarataría el coste y además aseguraría su éxito al convocar a muchos creadores de contenidos y apps

Actualmente la mayoría de creadores diseñan esos contenidos en sus pantallas 2D… Así que han de perder aún más tiempo mejorando con las perspectivas y girando constantemente sus diseños para imaginarse cómo se verá en 3D antes de probar el resultado.

Pensando en los consumidores, las pantallas Holográficas sí se podrían usar de forma masiva ahora mismo, en cambio los Hologramas no, hasta que la tecnología sea mucho menos aparatosa. Hay mucho mercado potencial para las pantallas Holográficas antes de que los Hologramas sean masivos, y ese contenido y experiencia se podrá aprovechar cuando los Hologramas sean más “omnipresentes”.

Es por ello que tanto Red Hydrogen One como The Looking Glass se han dirigido directamente a la comunidad de creadores en vez que al mercado masivo. Gracias a estos dispositivos los creadores pueden empezar haciendo contenido holográfico para estas pantallas, y a medida que ganen experiencia y descubran qué cosas funcionan y cuáles no, el mercado de pantallas 3D Holográficas puede despegar y preparar tanto a consumidores como a los creadores para un futuro en el que los Hologramas puedan ser masivos.

Fuente: https://www.tridimensional.info/es/2019/02/differences-between-3d-holographic-3d-and-hologram/

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