ÓPTICA

IMAGEN 3D

El Fantograma, también conocidos como Op - Ups, son una forma de ilusión óptica.

El Fantograma utilizan anamorfosis de perspectiva para hacer que una imagen en 2D se distorsiona de manera particular con el fin de parecer en tres dimensiones, que se coloca por encima o empotrado en una superficie plana. La ilusión de profundidad y perspectiva se ve reforzada por las técnicas de estereoscopía; una combinación de dos imágenes. Son comunes de las gafas 3D (rojo - cian ), la visión del espectador es segregada de forma que cada ojo ve una imagen diferente.

El Fantograma pueden ser creados usando imágenes dibujadas, fotografías o imágenes generadas por ordenador. El Fantograma se colocan generalmente en horizontal y están destinados para ser visto de pie de nuevo de la imagen, aunque también se pueden colocar en posición vertical y visto en un ángulo desde arriba o abajo .

Imagen ampliada de una impresión lenticular.

La impresión lenticular es una tecnología, también empleada en pantallas 3D, mediante la cual se crea una ilusión de profundidad en imágenes impresas, produciendo la sensación de movimiento, según la imagen es vista desde diferentes ángulos.

Esta tecnología fue creada en la década de 1940, pero ha evolucionado en los últimos años, mostrando más movimiento y una mayor profundidad.

Proceso y construcción[editar]

La impresión lenticular es un proceso "multi-etapa" que consiste en la creación de una imagen a partir de -al menos- dos imágenes, y la combina con una lente lenticular.

Cada imagen está dispuesta en "tiras", que luego se entrelazan con una o más imágenes dispuestas de manera similar (corte y empalme). Estas se imprimen en la parte posterior de una pieza de plástico, con una serie de lentes delgadas moldeadas en el lado opuesto; por otra parte, las imágenes se pueden imprimir en papel, que luego se une al plástico. Con la nueva tecnología, las lentes se imprimen en la misma operación de impresión junto a la imagen entrelazada, ya sea en ambos lados de una hoja plana de material transparente, o en el mismo lado de una hoja de papel.

Las lentes están alineadas con precisión respecto a los entrelazados de la imagen, de modo que la luz reflejada por cada tira se refracta en una dirección ligeramente diferente, pero la luz de todos los píxeles procedentes de la misma imagen original se envía en la misma dirección. El resultado final es que un solo ojo mirando a la impresión ve una sola imagen completa, pero dos ojos verán diferentes imágenes, lo que conduce a la percepción estereoscópica 3D.

La Malla de triángulos 3D es una colección de triángulos y vértices que aproximan una superficie en 3D.

Aunque el campo de aplicación de la generación automática de una malla triangular, ha sido tradicionalmente la obtención de modelos digitales de elevaciones del terreno, su aplicación es mucho más amplia. Cualquier variable espacial relacionada con una cierta tipología, es susceptible de ser modelizada como una superficie tridimensional, en la que la cota de cada punto es el valor de la variable a estudiar.

Para saber cómo podríamos descomponer un objeto con todas sus partes, la mínima regla es la teoría del sistema de visión humano. Para interpretar cómo los seres humanos pueden descomponer un objeto en mallas, podríamos desarrollar un algoritmo de segmentación de malla ya que además éste nos permite obtener un nivel superior de descripciones del objeto en cuestión.

Aplicaciones[editar]

Una utilidad de las mallas de triángulos podría ser para sistemas de reconocimiento de objetos, la comprensión de una escena, y las características del modelado.

Los gráficos por ordenador también utilizan mallas de triángulos. Se componen de un conjunto de triángulos (normalmente en tres dimensiones) que están conectados por sus vértices.

Muchos paquetes de software de gráficos y dispositivos de hardware puede funcionar de manera más eficiente en triángulos que se agrupan en mallas que en un grupo de triángulos que se presentan individualmente. Esto es porque normalmente los gráficos por ordenador hacen operaciones sobre los vértices (en las esquinas de triángulos). Con cada uno de los triángulos, el sistema tiene que funcionar en tres vértices de cada triángulo. En una gran malla, puede haber ocho o más triángulos reunidos en un único vértice. Así, procesando los vértices una sola vez, es posible hacer una fracción del trabajo y lograr un efecto idéntico.

Las dos interfaces de programación de aplicaciones (APIs) más importantes del mercado gráfico, OpenGL y DirectX, no son compatibles con las mallas arbitrarias de triángulos. Sin embargo, estructuras como tiras de triángulos - (donde cada triángulo, comparte un vértice con un vecino y otro con el próximo) y el abanicos de triángulos (un conjunto de triángulos conectados por un vértice central) se tratan de manera eficiente con la necesidad de sólo procesar N+2 vértices para dibujar N triángulos.

Una malla de triángulos, construida a partir de tiras, en abanico y posiblemente triángulos independientes, generalmente se obtienen mediante un mosaico de objetos poligonales.

Otra forma de evitar la redundancia de procesamiento de vértices es compartiendo vértices explícitos. La definición de los vértices está separada de la descripción triángulo. Todo el conjunto de triángulos se define por un conjunto de índices en una matriz de vértices. El sistema gráfico procesa los vértices primero y hace el render de los triángulos después, utilizando el conjunto de índices trabajando sobre la transformación de datos.

Obtención de las mallas[editar]

Para la generación automática de una malla triangular existen distintos estudios y algoritmos. Por ejemplo, hay algoritmos que parten de una nube de puntos irregularmente distribuidos y procurando definir cada triángulo lo más regular posible (el caso óptimo, triángulos equiláteros) permiten la creación de una malla de triángulos.

Partiendo de una distribución irregular de puntos a los que se les ha asociado una cierta variable, por ejemplo su cota, si estamos hablando de un terreno o el valor de la contaminación acústica en una cierta zona urbana, existen técnicas para interpolar dicha variable en cualquier otro punto de la zona en la que no disponemos de su valor mediante un proceso de medición directo. Mientras que algunos de estos métodos están desarrollados a partir de una interpolación que utiliza algoritmos de ‘patches’, superficies cuadráticas, interpolaciones polinómicas, etc.; la técnica habitualmente utilizada es la basada en los polígonos de Voronoi y la triangulación de Delaunay para así obtener una malla triangular, lo más regular posible, tal que los vértices de los triángulos que conforman la malla sean los puntos inicialmente dados.

Compresión[editar]

Un método de compresión de una malla con pluralidad de vértices, es decir, que cada vértice se caracteriza por un grado igual al número de bordes incidentes y con la casi totalidad de vértices en un orden consecutivo. Así generamos una lista con la tipología de los grados de los vértices en orden consecutivo y el código de secuencia de señales con la tipología de la lista.

El principal problema de reproducir en 3 dimensiones, es cómo lograr la sensación de profundidad que el cerebro del ojo humano consigue mediante un proceso complejo que consta de diversos mecanismos:

1. Pistas monoculares: son un conjunto de conocimientos que nos permiten diferenciar objetos, formas o tamaños basándonos en experiencias previas.

2. La acomodación de los ojos: los cambios que sufren los músculos del cristalino para enfocar un objeto proporcionan al cerebro información de la distancia a la que esta.

3. La diferencia entre la imagen captada por el ojo derecho y izquierdo: Cada ojo envía una imagen al cerebro en cada momento. Las dos imágenes son iguales, solo que están desplazadas una pequeña distancia, debido a la separación entre ojos. De esta manera, nuestro cerebro superpone las 2 imágenes, con una pequeña distancia entre ellas, y a partir de esa separación determina la distancia a la que está (contra más separación más cerca estará el objeto).

Diferentes Tecnologías[editar]

Dentro del mundo de la televisión, podríamos separar las tecnologías en 2 grupos: las que necesitan gafas y las que no.

- Necesitan gafas:

Los dispositivos que sí las necesitan se componen por un sistema de televisión que emite 2 imágenes que se alternan rápidamente y unas gafas que dejan pasar una imagen para cada ojo, variando a la misma frecuencia que alterna el emisor.

Otro tipo, el utilizado en Imax consiste en emitir las 2 imágenes a la vez por pantalla. Se obtienen las imágenes mediante unas gafas anaglifo o polarizadas. Las anaglíficas están formadas por 2 lentes de diferente color que captan todas las longitudes de onda excepto la del color de la lente. Mientras que las polarizadas se componen de 2 lentes grisáceas donde cada lente deja pasar unas longitudes de onda concretas y prescinde de las otras.

 

- No las necesitan:

Se utiliza un sistema autoestereoscópico, para ello se crea un LCD plano donde cada píxel de la imagen emite 2 señales luminosos y, mediante lentes lenticulares se refracta la luz y se consigue que cada ojo acepte un único señal, pero que sea diferente dependiendo de la posición del observador. Aun están en desarrollo por que tienen 2 problemas importantes, el primero es que solo se aprecia el 3D en posiciones concretas y el segundo es que puede provocar mareo y cansa a la vista.

También se está estudiando la posibilidad de conseguir pantallas que no emitan luz, basándose en el comportamiento de ciertos animales, como por ejemplo las sepias. Estas pantallas reflejan las longitudes de onda no visibles de la luz (ultravioleta o infrarrojos) y utilizan un material que varía de color en función de la tensión que recibe. Esto produce imágenes que no necesitan muchos recursos para funcionar ya que no crean luz, pero tienen el problema de que no se ve nada si no tienen ningún impulso luminoso que reflejar.

Pero no solo se innova en pantallas o cámaras 3D sino que se estudian en muchas otras formas de reproducción 3D, como por ejemplo estudios para conseguir unas conferencias más reales donde puedas ver la cara de otra persona mediante sistemas holográficos en 3D que proyectan un vídeo de alta velocidad en un espejo de hilado hecho de aluminio cepillado. Se graba utilizando 2 proyectores DLP de alta velocidad para actualizar la imagen rápidamente. Luego se reproduce sobre el espejo y cada proyector, en vez de dar una imagen en color, toma un marco en color de 24 bits de vídeo y muestra cada bit en marcos separados secuencialmente. El espejo refleja muchas vistas únicas de la escena para que el espectador sea capaz de ver un buen resultado en 180º del campo visual.