LA STEREOSCOPIA


La STEREOSCOPIA è la percezione del rilievo di un oggetto che si ha in conseguenza della visione binoculare. Essa gioca sul fatto che ognuno degli occhi, per la posizione che occupa sul viso dell'uomo, vede un'immagine lievemente differente; questo perchè nello spazio i nostri occhi sono in due posizioni diverse, separate tra loro da circa 65mm. Al cervello giungono quindi due immagini leggermente diverse tra loro, che vengono da lui poi elaborate per creare un'unica immagine contenente una precisa percezione della profondità e di altre caratteristiche che ne determinano la posizione, la distanza e la dimensione.
Per noi, vedere in tre dimensioni un oggetto solido, è un fatto talmente naturale che non ci facciamo neppure caso. Altrettanto normale è vedere "piatti", cioè privi della terza dimensione, i disegni e le fotografie.
Vi siete mai chiesti perchè questo avvenga?
Si tratta di una cosa talmente naturale ed ovvia che molti non ci hanno mai fatto caso. Per cercare di capirlo, fate questo esperimento: mentre osservate un oggetto solido, come una bottiglia oppure una sedia, copritevi un occhio con una mano. Anche in questo caso l'immagine perderà la terza dimensione. È vero che restano degli indizi, come le ombre e la variazione delle dimensioni con la distanza, che vi aiutano a farvi comunque un'idea del volume delle cose e della loro posizione nello spazio, tuttavia, impiegando un solo occhio, mancherà la percezione della profondità. Se vorrete prendere un oggetto, vi potrà capitare di sbagliarvi. Togliendo la mano che copre l'occhio, vedrete tornare la terza dimensione dello spazio e degli oggetti che vi si trovano.

La fotografia stereo o stereoscopia fu ideata da Wheatstone nel 1838 quasi contemporaneamente alla fotografia tradizionale; nel 1891 Louis Arthur Ducos du Hauron propose un metodo per ottenere immagini stereoscopiche stampate su un unico supporto (anaglifi). L. Lumière studiò e perfezionò questa tecnica realizzando degli anaglifi animati che, osservati con appositi occhiali, creavano nel cinema l'effetto tridimensionale. La fotografia 3D è stata molto praticata nel secolo scorso e agli inizi del 1900 (si hanno molte foto della prima guerra mondiale). Oggi la causa del poco interesse a questo tipo di fotografia è dato dal fatto che il sistema di visione è poco pratico (occhiali, visori...). Trova un'applicazione notevole nel settore cartografico e precisamente nella stampa anaglifica delle curve di livello, la cui elaborazione è fatta o con uno strumento meccanico (anaglifografo) o con un computer.


COME REALIZZARE FOTOGRAFIE IN 3D

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Per realizzare fotografie in tre dimensioni è dunque necessario ricavare due immagini dello stesso oggetto, riprese però secondo una direzione differente. L'angolo che separa queste due riprese può essere simile a quello formato dagli occhi, o anche maggiore (iperstereoscopia) per oggetti dotati di scarsa plasticità. A livello professionale, per ottenere fotografie in 3D si impiegano speciali macchine dotate di due obiettivi. In mancanza di apparecchi di questo tipo, concepiti apposta per stereofotografia, si può utilizzare anche una macchina fotografica normale. Bisogna effettuare due riprese successive, spostando un poco la macchina fotografica tra una ripresa e l'altra . Nel fare questo occorre muovere l'apparecchio parallelamente, mantenendolo puntato sul soggetto principale. Bisogna evitare il più possibile variazioni di inquadratura nel senso verticale. Per soggetti in movimento, è necessario disporre di due macchine fotografiche appaiate, da azionare insieme. Anche i disegni possono essere visti in 3D. Per fare questo occorre realizzare due viste prospettiche o assonometriche secondo due direzioni differenti. Questa operazione risulta semplificata quando si disegna con il computer (CAD) dal momento che è possibile realizzare le due immagini semplicemente ruotando l'oggetto disegnato.


DISTANZA TRA LE MACCHINE FOTOGRAFICHE DX, SX, E GLI OGGETTI

Per apprezzare l'effetto stereo, occorre sistemare le macchine fotografiche destra e sinistra ad una distanza adeguata l'una dall'altra, in modo da riprodurre lo spazio che separa gli occhi dell'uomo. Se lo scopo è quello di ottenere immagini che rispettino quanto più possibile la realtà (stereoscopia naturale), allora la regola è di porre le macchine ad una distanza di 6-8 cm (la distanza che tipicamente separa un occhio dall'altro negli adulti). Tuttavia, in alcune circostanze si potrebbe desiderare di aumentare o diminuire la distanza tra le telecamere; per esempio, quando si vuole ottenere un effetto stereoscopico su oggetti molto grandi, come una galassia. In un caso simile, una distanza di 6 cm è del tutto irrilevante rispetto alle dimensioni dell'oggetto, e pertanto si renderebbe necessario porre le due telecamere ad una distanza di qualche anno luce l'una dall'altra. Dalla parte diametralmente opposta, se si vuole ottenere la visione stereoscopica di una molecola non si può far altro che sistemare le macchine fotografiche a distanze di appena pochi Armstrong.


In virtù di tali considerazioni, una domanda che è lecito porsi è la seguente: "esiste una regola universale per stabilire la distanza tra le cineprese?" Una regoletta che produce risultati soddisfacenti nella maggior parte dei casi consiste nel sistemare le due macchine da presa ad una distanza che sia, approssimativamente, 1/10 di quella che separa il punto di osservazione dall'oggetto piùvicino presente in scena.


EFFETTO IPER-STEREO

È possibile che si presentino casi in cui si desideri aumentare l'effetto stereoscopico. Per esempio, si potrebbe voler incrementare l'effetto per ottenere un maggior impatto visivo. Questo tipo di effetto è spesso indicato con il nome "Iper-Stereo", per sottolineare che la percezione della profondità è stata in qualche modo aumentata rispetto alla normalità. Per ottenere immagini "iper-stereo" è sufficiente aumentare la distanza tra le cineprese. L'effetto iper-stereo va tuttavia usato con cautela, perchè è come se l'aumento della separazione portasse a simulare il punto di vista di un gigante. In effetti, gli oggetti tendono ad apparire più piccoli del normale. Per esempio, un modello 3D di una donna può restituire la sensazione di una bambolina giocattolo, se renderizzato in modo da ottenere un effetto iper-stereo troppo marcato. Il consiglio è quello di limitare l'utilizzo dell'effetto iper-stereo a oggetti di grandi dimensioni.


EFFETTO IPO-STEREO

Diversamente dal caso precedente, l'effetto ipo-stereo si ottiene avvicinando le due macchine fotografiche tra di loro. L'effetto è diametralmente opposto a quello descritto per le immagini iper-stereo. Gli oggetti risultano più grandi di quelli che apparirebbero nella realtà, riproducendo in qualche modo il punto di vista di piccoli animali o di insetti.


COME VISUALIZZARE LE IMMAGINI STEREOSCOPICHE

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In modo da poter apprezzare l'effetto stereoscopico, ciascuna delle due immagini (destra e sinistra) che costituisce la coppia stereo deve essere vista dal rispettivo occhio. Vi è più di un modo per raggiungere questo obiettivo:


OCCHIALI A CRISTALLI LIQUIDI

Il sistema richiede che le immagini destra e sinistra siano alternativamente visualizzate su uno schermo, che può essere un monitor o un semplice televisore. Uno speciale apparecchio collegato ad un paio di occhiali a cristalli liquidi oscura in modo alternato una delle due lenti, in perfetta sincronizzazione con la sequenza delle immagini dello schermo. Quando sul monitor è presente l'immagine di destra, l'apparecchio oscura la lente sinistra, e viceversa. Ovviamente la successione con la quale le immagini destra e sinistra si susseguono deve essere rapidissima, in modo da non dare modo agli occhi di accorgersi dell'artificio. Solitamente ciò accade quando lo scambio avviene in meno di 1/50 di secondo. Il principale svantaggio degli occhiali a cristalli liquidi è costituito dal loro costo, ancora relativamente elevato.


FILTRI POLARIZZATORI

Questo sistema è utile quando si vuole visualizzare diapositive stereoscopiche. Una coppia di diapositive proiettate su uno schermo produce un'immagine confusa, che gli occhi sono incapaci di interpretare correttamente. In questo caso il trucco consiste di sfruttare la natura ondulatoria della luce. In effetti, la luce può essere considerata come un insieme di onde elettromagnetiche oscillanti su piani orientati in vario modo. Se si montano due filtri polarizzatori ruotati di 90 gradi l'uno rispetto all'altro sulle lenti dei proiettori, allora i due risultanti fasci luminosi risultano composti da luce che oscilla su due piani perpendicolari. In simili circostanze, indossare un paio d'occhiali con lenti polarizzate ruotate di 90 gradi l'una rispetto all'altra consente a ciascun occhio di ricevere solo l'immagine corrispondente.

Il principale svantaggio di questo sistema è costituito dalla sua complessità, che significa anche alti costi e scarsa portabilità.


STEREOSCOPI

Lo stereoscopio è un semplice apparecchio ottico che facilita la ricomposizione dei due stereogrammi in un'unica vista stereoscopica.

Si tratta di uno strumento molto semplice, nel quale il divisorio centrale e le lenti, agevolano la sovrapposizione delle due parti in un'unica immagine. L'apparecchio può essere dotato di due lenti di ingrandimento; la presenza delle lenti facilita l'uso dello strumento, ma non è indispensabile. In effetti i muscoli che regolano la convergenza degli occhi e quelli che regolano la messa a fuoco, pur essendo distinti, sono abituati a lavorare in modo congiunto. Adesso noi stiamo chiedendo agli occhi di restare paralleli, come se guardassero qualcosa lontano, mentre devono mettere a fuoco a 30 cm di distanza. Questa operazione è dunque facilitata dalla presenza di lenti di ingrandimento che permettono di tenere gli occhi accomodati all'infinito mentre osservano oggetti vicini. In mancanza di queste lenti, potete utilizzare anche occhiali da lettura. Molte persone riescono a utilizzare convenientemente lo strumento anche privo di lenti e senza impiegare occhiali.
Questo visore è composto da quattro specchi. Esso potrebbe funzionare anche con i soli 2 specchi centrali, purchè si sia disposti ad accettare che l'immagine stereoscopica appaia speculare rispetto ai due stereogrammi, sinistro e destro, di partenza. Se vorrete ovviare a questo inconveniente, dovrete preparare i disegni o le stampe fotografiche a loro volta speculari rispetto all'originale. Ma questa è un'nutile complicazione che può essere evitata introducendo nell'apparecchio altri due specchi, quelli laterali, che raddrizzano l'immagine.


ANAGLIFI

Gli Anaglifi (dal Latino "anaglyphus", scolpito in bassorilievo) sono immagini ottenute "fondendo" tra di loro i canali dei colori complementari delle immagini sinistra e destra. Per raggiungere lo scopo, le immagini originali devono prima essere scomposte nei 3 canali dei colori fondamentali (es: rosso, giallo e blu). In questo caso, per poter percepire la terza dimensione è necessario indossare un paio di occhiali con una lente rossa e una blu. La lente rossa permette solo alle componenti omologhe di passare attraverso di essa, mentre blocca completamente tutte le componenti blu dell'anaglifo. La lente blu, ovviamente, si comporta in modo speculare alla precedente. Per via del principio sul quale si basano gli anaglifi, questi sono normalmente percepiti come immagini a scala di grigi. Tuttavia, in qualche circostanza e con qualche limite è anche possibile ottenere anaglifi a colori.


METODO A VISIONE LIBERA

Questo metodo rappresenta sicuramente il modo più interessante e difficile per visualizzare le immagini stereoscopiche. Gli unici oggetti necessari per la visualizzazione sono... gli occhi. La grande difficoltà, in questo caso, consiste nel costringere gli organi visivi a non convergere sul piano dove la coppia stereo è collocata fisicamente. Vi sono due diversi modi per visualizzare le coppie di immagini stereo con questa tecnica.


VISUALIZZAZIONE INCROCIATA

Le immagini sono sistemate una vicina all'altra, nel modo riportato di seguito. L'immagine destra sta sulla sinistra, mentre quella sinistra è sistemata sulla destra. Pertanto, per poter percepire l'effetto di profondità, gli occhi devono necessariamente assumere una "conformazione incrociata".

Di seguito sono riportate le istruzioni per visualizzare le immagini con il metodo a "occhi incrociati".

  • Sistemare l'immagine destra a sinistra, e quella sinistra a destra.
  • Incrociare lentamente gli occhi. In seguito allo sdoppiamento, dovrebbero essere inizialmente percepite 4 immagini.
  • Continuare a incrociare gli occhi, sino a quando le due immagini centrali sembrano fondersi tra di loro.
  • Quando sono percepite solo 3 immagini, anche se sfocate, rimanere immobili in tale posizione. Dopo un po', gli occhi tenderanno a focalizzare l'immagine di centro, che esibirà l'effetto stereoscopico.


VISUALIZZAZIONE PARALLELA o RILASSATA

Anche in questo caso le immagini sono affiancate l'una all'altra, ma la loro disposizione risulta invertita rispetto al metodo a "occhi incrociati" (immagine destra a destra, e sinistra a sinistra). In accordo con ciò il modo che permette di percepire la profondità prevede che gli occhi rimangano perfettamente allineati, in una conformazione "parallela", come mostrato di seguito. In altre parole, gli occhi devono focalizzare un piano immaginario che è molto più distante di quello nel quale la coppia di immagini giace fisicamente. Questo succede quando gli occhi assumono una posizione molto rilassata, che può essere più difficile da fare di quanto non si pensi a causa della loro tendenza istintiva a convergere sulle superfici degli oggetti.


Per coloro che non sono abituati ad osservare con gli assi visuali incrociati, si consiglia l'utilizzo di un visore, realizzato secondo il seguente schema planimetrico:

- b è la distanza dal monitor SS, di comoda osservazione, in cui va posizionato uno schermo 00 con due oculari privi di lenti;

- a è la distanza tra i due oculari, uguale alla distanza interpupillare dell'osservatore (è opportuno che tale distanza sia variabile);

- c è la larghezza dell'Applet di StereoFot;

- d è la larghezza delle finestre contenenti le immagini stereometriche.

In pratica il visore sfrutta la nostra capacità di incrociare gli assi visuali: per guardare il monitor attraverso l'unica apertura posta al centro dello schermo FF, l'osservatore è costretto ad incrociare gli assi visuali, dirigendoli sui due fotogrammi, la cui posizione è stata invertita proprio per fare in modo che l'occhio destro veda solo il fotogramme destro e l'occhio sinistro solo il fotogramma sinistro. Il setto centrale G è destinato proprio ai principianti, portati ad osservare entrambi i fotogrammi con tutti e due gli occhi.