Pantalla 3D

Pantalla 3D

Pantalla 3D

Las pantallas 3D son los dispositivos que pretenden simular una imagen estereoscópica, dando la impresión al espectador de estar dentro de la imagen. El principal objetivo de una pantalla 3D es adquirir escenas del mundo real y por tanto tridimensionales y poder mostrarlas como imágenes 3D. Para la visualización final 3D se utilizan displays llamados autoesteroscópicos, los cuales permiten al usuario disfrutar de la sensación 3D sin ningún tipo de gafas ni complementos. Así pues, este tipo de pantallas ofrecen mayor libertad en el campo de visión que las pantallas convencionales. Un ejemplo de ellas son las pantallas IMAX.

Contenido

Evolución

La imagen tridimensional en movimiento no es nueva, y ya en los cines de antaño se proyectaban algunas películas tridimensionales que funcionaban emitiendo dos películas diferentes, cada una con un tinte de color diferente. Al ponernos unas gafas de estos colores (uno en cada ojo), cada ojo veía una parte de la película, dejando "invisible" el otro, por lo que obteníamos una visión estereoscópica, dando la sensación de profundidad. Con el avance de la tecnología, la técnica se perfeccionó, creando sistemas que hacían más o menos lo mismo, pero mejor. Así, hay gafas con polarización vertical en un ojo y horizontal en otro, consiguiendo un efecto más logrado que con la polarización por colores. Pero estos sistemas no son cómodos ni prácticos, así que con la aparición de nuevas técnicas, se han conseguido crear pantallas que transmiten la sensación de profundidad sin necesidad de accesorio alguno.

Descripción

Autoestereoscópica, término que acompaña al concepto de pantalla 3D, hace referencia al hecho que esta pantalla es capaz de transmitir a cada ojo información diferente, consiguiendo así el efecto estereoscópico que, a su vez, consigue el efecto de profundidad en la imagen. La idea es muy parecida a la de las pantallas que requieren gafas. Se trata de conseguir que la pantalla emita una imagen para el ojo izquierdo y otra para el derecho, y esto se realiza mediante una barrera de paralaje que interrumpe el haz de luz selectivamente para que cada imagen vaya al ojo que le toca.

El problema viene cuando el usuario, dado que sus ojos cambian de posición. Para evitar este efecto, algunas compañías que están investigando sobre esta tecnología optan por hacer que sólo una posición sea correcta para apreciar el efecto tridimensional, mientras que otras incorporan un detector de posición de los ojos del observador para que el efecto sea válido aunque lo veamos con un ángulo respecto a la perpendicular de la pantalla.


Problemática

Una pantalla 3D es un sistema multivisión. Los sistemas multivisión son reconocidos generalmente por proporcionar una reproducción superior de la imagen tridimensional, puesto que la imagen visible cambia junto al punto de vista del observador en relación a la pantalla. Para realzar la ilusión de profundidad en imágenes estereoscópicas en 3D, es posible aumentar el número de vistas, de modo que la imagen pueda observarse desde varias posiciones. Sin embargo, el problema reside en que aumentar el número de vistas produce una pérdida de resolución, ya que el número de píxeles que se pueden colocar en una pantalla de cristal líquido es limitado.

Las pantallas convencionales multivisión emplean en general lentes lenticulares diseñados para un ancho de visión de 62 a 65 mm, una distancia equivalente a la separación entre los ojos de una persona promedio. Sin embargo, dichas pantallas 3D aún presentan algunos problemas relacionados con:

  • Zona de visión: Las imágenes en las pantallas 3D ordinarias diseñadas con un ancho de visión de 62 a 65 mm pueden aparecer incorrectas y resultar incómodas a menos que sea vean de frente y desde cierta distancia, ya que los ojos pueden detectar una imagen 2D en partes de la pantalla. Es por esto que actualmente se trabaja en optimizar el ancho de visión tal que reduzca la aparición de imágenes 2D y permita que las imágenes 3D puedan verse desde un campo de visión más amplio.
  • Pérdida de resolución: Para resolver el problema de la pérdida de resolución en las pantallas multivisión, se puede emplear una tecnología de procesamiento de imágenes llamada step 3D pixel array, que ya usan algunas compañías y que tiene en cuenta la sensibilidad del ojo humano a la pérdida de resolución en la dirección horizontal. Al minimizar la degradación de la resolución horizontal del píxel, se mejora la calidad percibida de la imagen para brindarles a los espectadores imágenes 3D de mayor definición y más vívidas.

El efecto tridimensional presenta todavía poca estabilidad (depende de una correcta ubicación del espectador); la resolución de la imagen es escasa (el filtro oculta parte de los píxeles) y la producción de contenido aún depende casi en exclusiva de la infografía. La captación directa de imagen real con este sistema requeriría de un dispositivo multicámara que es un tema de investigación actual.

Algunas tecnologías

Existen varios tipos de tecnologías, algunas ya disponibles comercialmente:

  • Displays autoestereoscópicos o de paralaje: son pantallas de ordenador similares a las tradicionales, en las que no es necesario el uso de gafas polarizantes o filtros de colores. Algunos sistemas disponen de obturadores selectivos que muestran sólo las columnas de píxeles que corresponden a la imagen de uno de los ojos, obturando las que corresponden al otro, para la posición de la cabeza del usuario. Por ello suelen estar asociados a sistemas de seguimiento de la cabeza por infrarrojos.
  • Displays volumétricos: son sistemas que presentan la información en un determinado volumen. Al igual que una pantalla de TV es capaz de iluminar selectivamente todos y cada uno de los píxeles de su superficie, un display volumétrico es capaz de iluminar todos los píxeles en 3D que componen su volumen. Hay tres tipos principales:
    • Espejo varifocal: Una membrana espejeada oscila convirtiéndose en un espejo de distancia focal variable que refleja la imagen de una pantalla. Sincronizando la imagen que se muestra en la pantalla con la potencia óptica del espejo se puede barrer cualquier punto de un volumen determinado. Un sistema bastante experimental todavía
    • Volumen emisivo: Un determinado volumen ocupado por un medio capaz de emitir luz en cualquier parte de su interior como resultado de una excitación externa, por ejemplo mediante láser de diferentes longitudes de onda. Muy experimental, la gran dificultad es encontrar el material apropiado.
    • Pantalla rotativa: Una pantalla plana gira a una velocidad de alrededor de 600 rpm. Para cada uno de un conjunto predeterminado de posiciones angulares de la misma un sistema espejos proyecta sobre ella la imagen del objeto tal como corresponde a la perspectiva asociada a dicho ángulo. El resultado final es la imagen 3D de un objeto que podemos ver desde 360 grados.

Métodos de distribución espacial para dar sensación 3D

La mayoría de los monitores free-viewing producen un limitado número de vistas (como mínimo dos). En este caso, la única forma de dar una sensación 3D consiste en hacer una distribución espacial de las distintas vistas. Algunos de los métodos más destacados son:

  • Electroholográficos: Estos displays, actualmente en fase de investigación, pueden grabar y reproducir las propiedades de las ondas de luz (amplitud, longitud de onda y fase). Este proceso, en caso de realizarse de forma perfecta, sería el ideal para sistemas de visión libre 3D.
  • Volumétricos: Estos displays crean la sensación de inmersión proyectando la información 3D dentro de un volumen. Estos sistemas típicamente presentan problemas de resolución además de necesitar mucho ancho de banda. Este tipo de displays se actualmente encuentra en fase de investigación.
  • Multiplexado por direccionamiento: Se aplican efectos ópticos como la difracción, refracción, reflexión y oclusión para redirigir la luz emitida por los píxeles de distintas vistas al ojo apropiado. Existen diversos tipos, pero los más destacados (debido a que están más desarrollados tecnológicamente) son los basados en la refracción y en oclusión.
    • Oclusión: Debido al efecto parallax (paralaje), partes de la imagen son ocultadas a un ojo y visibles para el otro. Existen diversos tipos dependiendo del número de hendiduras y de la posición de colocación de la barrera, que puede estar enfrente o detrás de la pantalla. Las pantallas con barrera de parallax detrás del display ya se pueden encontrar en el mercado en monitores tanto de PC como de portátiles. Como se observa en la siguiente figura, la barrera de parallax es la encargada que redirigir los haces de luz (y no la imagen en si), al ojo adecuado. El problema que tiene este tipo de displays es que la posición de visualización es muy estricta siendo posible su uso sólo para una persona.


    • Refracción: Como en el caso anterior existen diversos tipos de display. En este tipo de displays la imagen se compone de múltiples pequeñas imágenes 2D capturas con un amplio número de grupos de pequeñas lentes convexas. Cada grupo de lentes captura la escena desde un punto de vista distinto. De esta manera el usuario percibe diferentes imágenes para diferentes puntos de vista. El problema radica en que los grupos lentes deben de ser muy pequeños, debido a que cada píxel debe contener un grupo de lentes. Por este motivo, el display debe de tener una resolución muy alta. Como solución alternativa existen las pantallas lenticulares que usan lentes cilíndricas. Debido a la orientación vertical de las lentes, los rayos de luz de cada imagen son emitidos en direcciones específicas en el plano horizontal.

Actualidad

En los últimos tiempos las industrias cinematográfica y de videojuegos han visto incrementada la demanda de imágenes 3D que proporcionen un nivel de emoción superior al que ofrecen las imágenes bidimensionales. Las pantallas convencionales de 3D aún no están a la altura de esa demanda debido al campo de visión limitado y la baja resolución que ofrecen. Actualmente ya están siendo introducidos los primeros modelos de pantallas 3D en el mercado. Y es que las pantallas autoestereoscópicas 3D representan un gran reto para el futuro de la visualización de imágenes tridimensionales.

Véase también

Enlaces externos

Obtenido de "Pantalla 3D"

Wikimedia foundation. 2010.

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