La stereoscopia (raramente detta anche “stereofotografia” o “stereografia”) è una tecnica di realizzazione e visione di immagini, disegni, fotografie e filmati, atta a trasmettere una illusione di tridimensionalità, analoga a quella generata dalla visione binoculare del sistema visivo umano.
Inventata nel 1832 da sir Charles Wheatstone utilizzando coppie di disegni similari e poi perfezionata grazie alla nascente fotografia, la stereoscopia ha trovato applicazione nel cinema e in svariati altri campi, dallo studio scientifico all’intrattenimento, tra cui l’esplorazione astronomica, la fotogrammetria, la televisione, l’informatica, la prototipazione digitale, i videogiochi, la telefonia mobile.
Dall’iniziale utilizzo di procedimenti chimici e strumenti ottici e meccanici, in seguito all’ampia diffusione dell’informatica, sono state sviluppate tecnologie che consentono la ripresa e la visione di immagini tridimensionali attraverso l’utilizzo di dispositivi elettronici digitali stereoscopici e autostereoscopici.

Nozioni di base sulla proiezione 3D

L’essere umano è in grado di percepire lo spazio e la distanza tra gli oggetti perché è dotato di due occhi con i quali vede da angolazioni leggermente diverse. Il cervello poi, combina le immagini dei due occhi, creando una struttura o spazio 3-dimensionale. Questa capacità viene chiamata visione binoculare (o stereoscopica).
Durante la creazione di filmati 3D è necessario quindi utilizzare due telecamere (o una macchina fotografica con due obiettivi) che riprendano le immagini a una specifica distanza; il variare dell’angolazione e della distanza tra le due telecamere può generare diverse visioni in 3D quindi è importante trovare la posizione che offrirà il risultato più vicino alla realtà. Esistono inoltre diversi software specializzati che elaborano e correggono le informazioni per applicazioni di visualizzazione 3D.
Nella proiezione 3D (o proiezione stereoscopica) queste immagini dovranno poter essere visibili separatamente da ciascun occhio per “ingannare” il cervello e creare nello spettatore l’impressione spaziale della visualizzazione dell’immagine.

Per la separazione delle immagini e la loro percezione separata per ciascun occhio, si utilizzano tecniche diverse:

Proiezione 3D passiva

Normalmente si utilizzano due videoproiettori oppure un solo proiettore attivo con l’aggiunta di un polarizzatore elettronico: nel primo caso è necessario posizionare di fronte alle lenti dei due proiettori dei filtri ottici polarizzati con una polarizzazione tra loro opposta, tale da consentire la separazione dei due canali di proiezione sovrapposti (destro e sinistro); nel secondo caso il proiettore è sincronizzato con il filtro del polarizzatore elettronico, anch’esso posto di fronte alla lente, che assumerà una polarizzazione opposta all’altra a seconda che il proiettore stia visualizzando un fotogramma per l’occhio destro o per l’occhio sinistro.
Lo strumento di visualizzazione è un occhiale “3D Passivo” che al posto delle lenti ha i filtri con il medesimo tipo di polarizzazione di quelli posizionati davanti alle lenti dei proiettori: tale stratagemma discrimina la visualizzazione di fotogrammi destri per l’occhio sinistro e viceversa. Si chiama “passiva” perché l’occhiale utilizzato non ha alcuna tecnologia elettronica a bordo e accetta passivamente la luce polarizzata proveniente dai proiettori.
Il filtro polarizzante può avere una polarizzazione di tipo lineare o circolare.
Nella polarizzazione lineare i due filtri devono essere orientati a 90° l’uno rispetto all’altro e posti di fronte alle lenti a una distanza corretta: la polarizzazione lineare ha il grande svantaggio che ruotando o inclinando la testa viene persa la polarità e l’immagine in 3D non è più percepibile.
Anche nella polarizzazione circolare i filtri polarizzanti devono essere posizionati di fronte alle lenti dei proiettori, ma in questo caso le due polarità sono a spirale nei sensi opposti: lo spettatore fruisce delle immagini 3D grazie a corrispondenti occhiali polarizzati che discriminano le immagini destre e sinistre. Il grande vantaggio rispetto alla polarizzazione lineare è che lo spettatore può inclinare la testa senza perdere l’effetto 3D.
I polarizzatori elettronici utilizzano solamente la polarizzazione di tipo circolare.

PRO
> maggiore potenza luminosa: l’utilizzo dei filtri per la polarizzazione della luce, dello schermo trattato con rivestimento Silver e degli occhiali fa perdere circa la metà della quantità di luce originale generata dal proiettore
> costi relativamente bassi per gli strumenti di visualizzazione: gli occhiali possono essere realizzati in versione “usa e getta” con montature in cartone bianco e personalizzate con stampe grafiche a più colori.

CONTRO
> costi di esercizio elevato: necessita di un particolare schermo per proiezione Silver non depolarizzante che deve essere di alta qualità per evitare nello spettatore l’effetto “crosstalk” (nausea e mal di testa)

Tecnica di interferenza (Infitec)

Forma particolare di proiezione 3D passiva che si basa sullo scostamento dello spettro colorimetrico tra i due canali di proiezione, originariamente sviluppata da DaimlerChrysler, ora venduta attraverso la tedesca Infitec e adottata da Dolby Digital 3D per l’allestimento di alcune sale cinematografiche 3D.
Viene utilizzata con i proiettori basati sulla tecnologia DLP®, inserendo un filtro all’interno del percorso ottico che varia leggermente i valori di colore RGB. I filtri interferenti corrispondenti sono presenti sugli occhiali per offrire allo spettatore la visione 3D stereoscopica. I proiettori che adottano la tecnologia Infitec devono avere un firmware specifico che compensi i valori colorimetrici al fine di ottenere una visualizzazione corretta dei colori.

PRO
> lo spettatore può inclinare la testa senza perdere l’effetto 3D
> è possibile proiettare su qualsiasi superficie e schermo per proiezione.

CONTRO
> investimenti elevati: nel suo complesso questo sistema di proiezione richiede due proiettori, occhiali speciali e spesso il filtro viene incorporato nel proiettore, quindi in caso di guasto di uno dei due si dovranno attendere i tempi di riparazione.

Proiezione 3D attiva

Utilizza un solo proiettore che visualizzerà le immagini alternativamente, per ciascun occhio separatamente. Si chiama “attiva” perché l’occhiale utilizzato ha a bordo una tecnologia elettronica che si adatta attivamente alle immagini provenienti dal videoproiettore.
Per la percezione separata delle immagini si utilizza la tecnologia di otturazione: ogni occhio vede attraverso un otturatore elettronico a cristalli liquidi presente sugli occhiali. Quando il proiettore visualizza il fotogramma destro, l’otturatore sinistro si chiude impedendo la visione dell’occhio sinistro e viceversa. In sostanza le lenti (otturatori) sono reciprocamente aperte o chiuse in modo che ciascun occhio possa vedere solo l’immagine a lui designata.
La sincronizzazione degli otturatori LCD con la sequenza delle immagini viene effettuata tramite un emettitore a infrarossi o in radio frequenza che comanda gli occhiali. Tale emettitore può essere connesso direttamente alla sorgente video o al proiettore (scelta consigliata).
Un altro metodo, chiamato DLP®-Link, prevede la sincronizzazione degli occhiali direttamente con gli impulsi generati dalla lampada del proiettore DLP®.
Il proiettore dovrebbe essere in grado di gestire una frequenza di refresh elevata per garantire una visualizzazione senza sfarfallii ed essere in grado di raddoppiare il numero di immagini da proiettare al secondo. Nel settore cinematografico, ad esempio per la proiezione 3D, utilizza una frequenza di 48 fps (24 fotogrammi al secondo per occhio) e ogni immagine viene ripetuta tre volte (72 Hertz) per garantire una visione stabile e perfetta.

PRO
> lo spettatore può inclinare la testa senza perdere l’effetto 3D
> grande flessibilità: la proiezione può avvenire su un qualsiasi schermo.

CONTRO
> gli occhiali attivi (o Shutter Glasses) non sono “usa e getta” ma funzionano a batterie che devono essere periodicamente sostituite
> maggiori costi di manutenzione e pulizia

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