Disparidad binocular y visión 3D (I).

Serie de apuntes escritos en colaboración por Wis, Brainy y Héctor.

El mundo que nos rodea lo percibimos en 3 dimensiones. Sin embargo, eso es algo que nuestro cerebro consigue a partir de una imagen del mundo en 2D que se proyecta sobre la retina. Es decir, que la luz entra por el ojo y llega a la retina, que es una superficie en 2D. ¿Cómo es capaz nuestro cerebro de conseguir la percepción en 3D a partir de una imagen en 2D? Hay varias claves que utiliza nuestro cerebro para conseguir dicho objetivo. En este post nos centraremos principalmente en una de esas claves: la disparidad binocular.
¿Qué es eso de la disparidad binocular? Según wikipedia: “se conoce como disparidad binocular o retinal a la ligera diferencia entre los dos puntos de vista proporcionados por ambos ojos.”
Es decir, que con un ojo no vemos exactamente lo mismo que con el otro, ya que se encuentran situados en lugares ligeramente diferentes en el rostro. Pero para entender mejor lo que es la disparidad, una pequeña prueba.

Haz la prueba
Pon tu dedo pulgar delante de tus ojos, con cosas detrás del mismo que sirvan como referencia. Enfoca con la vista tu dedo y cierra un ojo. Luego abre el ojo cerrado y cierra el otro. Hazlo varias veces seguidas. Da la impresión de que el dedo se mueve hacia los lados. Esto es debido a que la imagen que vemos con un ojo es ligeramente diferente a la que vemos con el otro.

La disparidad binocular puede ser cruzada o no cruzada. En disparidad cruzada, el objeto que vemos está situado más cerca que el punto de enfoque. Sin embargo, en la disparidad no cruzada, el objeto que vemos está más lejos que el punto de enfoque.

Haz la prueba
Ahora vamos a hacer algo parecido a lo que hemos hecho antes. Pero ahora utiliza 3 objetos, que sean similares a poder ser. Estos objetos van a hacer el papel que antes le ha correspondido al pulgar. Pueden valer fichas de dominó por ejemplo.
Coloca uno muy cerca de los ojos (con cierta distancia de seguridad), otro algo más lejos, y el tercero ya más lejano que los dos anteriores.
Es decir, en fila uno detrás de otro a diferentes distancias, frente a tu mirada. Mueve un poco el segundo a la derecha para que no quede justo detrás del primero, y haz lo mismo con el tercero, a una distancia un poco mayor. Así los tienes en fila y puedes verlos a los tres de un golpe de vista.
Ahora enfoca al segundo, al que está en el medio. Y enfocándolo, cierra un ojo. Luego ábrelo y cierra el otro. Y todo esto mientras enfocas el del medio (2º). ¿Qué ocurre? Si te fijas, el primer objeto y el tercero parecerán moverse igual que lo hacía el pulgar. Sin embargo, el tercero lo hará hacia un lado, y el primero al contrario.

Sí, vale, hay disparidad. Pero, ¿Qué tiene que ver esto con la percepción en 3D? Pues que nuestro cerebro usa la diferencia que hay entre ambos ojos para calcular mucho mejor la distancia a la que se encuentran los objetos. Es la única clave binocular de 3D. Todas las demás claves son monoculares. Sin embargo, ésta es una de las claves más importantes.

Haz la prueba
Pon tus dos dedos índices o dos objetos cualquiera (dos bolígrafos por ejemplo) uno detrás del otro a cierta distancia. Has de ponerlos de tal forma que queden en fila uno casi detrás del otro, pero que se vean ambos (como en el ejercicio anterior pero con sólo dos). Míralos fijamente y cierra un ojo. Vuelve a abrirlo. Vuelve a cerrarlo y a abrirlo otra vez. Y así todas las veces que quieras. ¿Notas cómo el hecho de ver con dos ojos da mucha más sensación de profundidad? ¿Notas que con dos ojos se aprecia mucho mejor la distancia que hay entre un objeto y otro?

Haz otra prueba
Pide a alguien que se ponga frente a ti, y mueva su dedo índice de atrás adelante (estando el dedo índice en vertical de modo que podríamos colocar un aro encima). Estando tú de frente, intenta tocar su dedo índice en movimiento desde un lateral con un bolígrafo con un ojo cerrado. Luego hazlo con los dos ojos abiertos. ¿Notas diferencia? ¿Notas que cuando usas los dos ojos eres mucho más preciso? Tener dos ojos ayuda a valorar mejor las distancias. Probablemente esto nos da una idea del valor evolutivo de la disparidad binocular para el ser humano.

Si nuestro cerebro usa la información de la disparidad para la percepción de 3D, ¿no podremos engañarle, presentando a cada ojo imágenes tal y como si estuviéramos viendo realmente objetos tridimensionales?

Sin usar nada más que esta clave de la disparidad, se pueden producir ilusiones 3D a partir de imágenes en 2D. De hecho así lo constató el psicólogo y neurocientífico Belá Julesz. Julesz mostró a través de los estereogramas, que se podía crear la ilusión de 3D solamente manipulando la clave de la disparidad binocular. Quien quiera ver algunos estereogramas puede hacerlo aquí. Imagino que todos recordaréis el famoso libro del “Ojo Mágico”. Pues ahora ya sabéis como funciona.
Pero Julesz no fue el primero en darse cuenta de que mediante la manipulación de la disparidad se podía producir el efecto de 3D. Quien lo hizo fue el físico Charles Wheatstone, que fue el que inventó el estereoscopio. En la foto podemos ver cómo hay dos imágenes sacadas con una cámara con dos lentes separadas a la distancia a la que se encontrarían los ojos humanos. Con el aparato se acerca una imagen a cada ojo. Así se crea la ilusión de 3D.

Existen otros sistemas de crear la sensación de 3D, como pueden ser los anaglifos, creados por primera vez por el fotógrafo francés Louis Ducos du Hauron. Este sistema necesita de unas gafas como las que aparecen en la foto.

Las gafas correspondientes son las azules y rojas. Las lentes son filtros que solamente dejan pasar una de las dos imágenes que estarán dibujadas o fotografiadas…o proyectadas, ya que creo que este sistema se ha usado también para proyectar películas.
Al final se basa en lo mismo que los anteriores, en dos imágenes tomadas (como las que percibiríamos de forma natural por cada ojo con un objeto 3D), y mediante las gafas conseguir que sólo una de esas dos imágenes llegue a cada ojo, imitando así lo que percibiríamos si hubiera realmente un objeto en 3D. Sólo que no lo hay, es una ilusión creada a partir de una imagen en 2D. Quien quiera fabricarse unas gafas puede encontrar cómo hacerlo aquí. Y quien quiera usarlas luego, podrá encontrar imágenes bastante conseguidas aquí y aquí.

Por último comentar también los sistemas que se valen de la polarización para conseguir generar la ilusión de 3D. En los cines 3D es el sistema que se usa.Pero, ¿qué es la polarización? ¿Qué son las lentes polarizadas?

Con ello continuaremos mañana.