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O segredo dos nossos olhos

por Gustavo Isaac Kilner — publicado 17/08/2010 17h03, última modificação 17/08/2010 17h44
As imagens em 3D são o novo trunfo da indústria cultural. Aproveite o recurso para discutir como funciona a visão e como o cérebro cria a noção de profundidade
3DCE

A visão em 3D só é possível graças à projeção de duas imagens, da mesma cena, com pontos de observação diferentes. Fotomontagem: Roberto Weigand e Olga Vlahou

As imagens em 3D são o novo trunfo da indústria cultural. Aproveite o recurso para discutir como funciona a visão e como o cérebro cria a noção de profundidade

Tanto os filósofos pré-socráticos quanto Descartes, entre outros, já diziam que nossos sentidos nos enganam. Os mágicos (ou ilusionistas) vêm utilizando-se desse conhecimento para iludir as plateias em diversos espetáculos, desde tempos remotos. Essa ideia passou a ser explorada pela indústria cultural com a criação de diversos universos virtuais em jogos, redes sociais, cinemas e televisão. Um dos recursos mais utilizados nessas aplicações é o das imagens tridimensionais – as chamadas imagens 3D – que ganharam destaque com o lançamento do filme Avatar, de James Cameron. Entretanto, a ideia de imagens tridimensionais é bem mais antiga. Durante o Renascimento, a humanidade viu florescer as pinturas em perspectiva, uma tentativa bem-sucedida de representar o espaço tridimensional em duas dimensões, criando a ilusão da profundidade, a partir da utilização de um ponto de fuga. Atualmente é usada a estereoscopia, base do próprio mecanismo da visão que cria a percepção tridimensional do espaço, para produzir esse efeito.

Como enxergamos

Para que ocorra a visão é necessário que exista uma fonte de luz. Esta pode ser primária (quando emite luz própria, como uma lâmpada acesa)  ou secundária (se apenas refletir a luz emitida por uma fonte primária, como uma revista ou um observador).

De forma simplificada, nosso olho funciona como uma câmara escura: a luz entra pela pupila e atravessa o cristalino (nossa lente convergente), o qual projeta uma imagem real invertida e menor na retina. Esta funciona como um conjunto de células fotoelétricas, que recebem a energia luminosa e a transformam na energia elétrica levada pelos nervos ópticos até o córtex visual (parte do cérebro responsável pela visão).

Podemos imaginar que os olhos “digitalizam” a imagem e a transmite ao cérebro. Mas, se a imagem projetada na retina é plana (ou seja, bidimensional), como construímos a noção de profundidade em três dimensões?

Estereoscopia

A visão em 3D é apenas mais uma ilusão que só é possível graças à estereoscopia, ou seja, a projeção de duas imagens, da mesma cena, com pontos de observação ligeiramente diferentes. Quando observamos uma paisagem, cada olho recebe uma imagem ligeiramente diferente de cada objeto que a compõe e, portanto, manda mensagens diferentes para o cérebro.

Essas informações são processadas pelo cérebro, que determina os detalhes quanto à profundidade, distância, posição e tamanho dos objetos, gerando uma ilusão em 3D na nossa mente, de forma análoga ao funcionamento do Global Positioning System (GPS), que determina as coordenadas de um ponto por triangulação, a partir de duas informações distintas.

A audição funciona também de forma semelhante: cada ouvido recebe uma informação diferente sobre os sons do ambiente e isso permite identificar a direção do som e inferir a distância da fonte. É exatamente esse o princípio de funcionamento do cinema em 3D: duas imagens com visões distintas de um mesmo objeto são oferecidas, uma para cada olho, de modo a emular o que ocorre naturalmente com eles e criar a ilusão de terceira dimensão. Por isso, precisamos utilizar óculos especiais para assistir a filmes 3D: eles filtram as imagens refletidas pela tela do cinema, direcionando uma imagem para cada olho.

Separando as imagens

Uma maneira de enviar uma imagem para cada olho é produzir duas imagens ligeiramente defasadas do mesmo objeto com cores diferentes. Em muitos filmes 3D, uma das imagens é predominantemente azul e a outra é mais avermelhada. Os expectadores recebem óculos para “filtrar” as imagens que são projetadas com uma lente vermelha (em geral, usada no olho esquerdo) e a outra azul (no olho direito).

As lentes vermelhas absorvem a luz vermelha vinda da tela, anulando as imagens de tom avermelhado, enquanto as lentes azuis fazem o mesmo com as imagens azuis. Assim, o olho que observa pela lente vermelha somente verá as imagens azuis, enquanto o olho que utiliza o filtro azul verá somente as imagens vermelhas. Com isso, um olho passa a enxergar a imagem avermelhada e o outro, a azulada. Esse sistema tem como desvantagem a alteração das cores, a perda de luminosidade e o cansaço visual provocado após seu uso prolongado.

Outra maneira de criar a ilusão de imagens tridimensionais mais difundida recentemente, com a tecnologia 3D digital, é utilizar luzes com a mesma cor, porém com polaridades diferentes e óculos com lentes do tipo polaroide para filtrar as imagens.

A tela é projetada e construída de forma a manter a polarização correta quando a luz do projetor é refletida. Nos filmes que utilizam essa tecnologia, em vez de um amontoado de imagens bicolores (azuis e vermelhas), quando vistas sem os óculos, as imagens parecem apenas embaçadas. Essa tecnologia tem a vantagem de fazer a informação chegar ao nosso cérebro da mesma maneira como observamos a paisagem naturalmente, sem distorcer a coloração final da imagem formada em nossas mentes.

Para que tudo isso seja possível, a captação dessas imagens não pode ser feita de qualquer forma. Na filmagem, devem ser realizadas duas imagens concomitantes, sejam elas coloridas, sejam elas polarizadas. Para isso, na câmera estereoscópica cada lente é colocada a aproximadamente 6 centímetros uma da outra, já que essa é a distância média entre os olhos de uma pessoa adulta.

Durante a filmagem devem ser controlados zoom, foco, abertura, enquadramento e o ângulo relativo entre elas. As correções de enquadramento são feitas por programas de computador específicos, que minimizam as distorções nas imagens, deixando o filme mais realista. Um truque que poderia ser também utilizado pela indústria cinematográfica seria produzir um filme comum e depois utilizar um espelho para projetar uma imagem deslocada em uma segunda lente.

A imagem refletida é finalmente girada e invertida antes da edição final da película. Ou ainda, gerar um filme digital único e depois utilizar um software de tratamento de imagem, extraindo uma imagem vermelha e outra azul do mesmo e depois, finalmente, compondo todas elas num único documento.

Tecnologia ativa

Nessas duas formas de separar imagens, a tecnologia empregada pelos óculos é considerada passiva, já que a única tarefa das lentes é filtrar as imagens, seja pela cor, seja pela polaridade das mesmas.

Uma nova tecnologia que vem sendo desenvolvida atualmente é considerada ativa, pois com ela os óculos utilizados dispõem de um sistema computadorizado que determina, a cada instante, qual olho vai enxergar e o quê. A lente direita “apaga” quando a imagem para o olho esquerdo aparece na tela e vice-versa. Isso acontece tão rápido que o cérebro não é capaz de perceber as lentes piscando, como se fossem uma luz estroboscópica.

Polarização

A luz é uma onda eletromagnética e, como toda onda, pode vibrar em inúmeras direções no espaço. A luz de uma lâmpada comum, por exemplo, não é polarizada.  Os átomos aquecidos emitem ondas luminosas independentemente umas das outras, cada uma com um sentido de vibração. Com isso, temos uma onda eletromagnética com campos elétricos e magnéticos apontando em todas as direções, sempre perpendiculares à direção de propagação. Com o uso de filtros é possível “selecionar” as direções que nos interessam, permitindo obter luz polarizada, ou seja, luz com vibrações eletromagnéticas numa única direção. Os óculos 3D polaroides podem selecionar a imagem que chegará a cada olho, a partir da polarização da luz.