3D estereoscópico

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El siguiente trabajo tiene como objetivo entender la tecnología 3D estereoscópica analizando las diferentes tecnologías involucradas en la producción y posproducción estereoscópica. Una tecnología que ya ha traspasado la industria del cine para llegar al mercado de la televisión e Internet, y que promete convertirse en un nuevo estándar en la grabación de vídeo. Se analiza la percepción visual humana para compararla con el sistema de captación de las cámaras con objetivos binoculares, los principales sistemas utilizados en el registro de imagen estereoscópica, así como los estándares de proyección estereoscópica, tanto en cine como en TV e Internet.
Bubok
Armenteros, M. 3D estereoscópico. En: Armenteros, M. (dir.). Postproducción digital. Madrid : Bubok, 2011. pp. 133-146
Postproducción digital
Publicado el : sábado, 01 de enero de 2011
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3D estereoscópico


Autor:ManuelArmenterosGallardo
UniversidadCarlosIIIdeMadrid
GrupodeinvestigaciónTECMERIN

Resumen: el siguiente trabajo tiene como objetivo entender la
tecnología 3D estereoscópica analizando las diferentes tecnologías
involucradas en la producción y posproducción estereoscópica. Una
tecnología que ya ha traspasado la industria del cine para llegar al
mercadodelatelevisióneInternet,yqueprometeconvertirseenun
nuevoestándarenlagrabacióndevídeo.Seanalizalapercepciónvisual
humanaparacompararlaconelsistemadecaptacióndelascámarascon
objetivosbinoculares,losprincipalessistemasutilizadosenelregistro
de imagen estereoscópica, así como los estándares de proyección
estereoscópica,tantoencinecomoenTVeInternet.

Palabrasclave:3Destereoscópico,proyecciónestereoscópica,RealD,
XpanD,Neo3D,Ocula,gafasactivas,gafaspasivas,autoestereoscópico.









3D estereoscópico
ManuelArmenterosGallardo

Los dispositivos de grabación, edición y proyección en 3D
estereoscópicoseestánhaciendomuypopularesenlaindustriadel
audiovisual. El desarrollo e implantación de la tecnología 3D
estereoscópicaestáalcanzandopocoapocoelmercadodomésticoyse
están creando no solo películas y documentales, sino también
videojuegosycontenidosparaInternet.
Porencontrarunanálogotecnológico,sepuededecirquelavisión
estereoscópicaessimilaralsonidoestéreo.Elsistemaperceptivovisual
utilizaladiferenciaentrelasimágenesqueofrececadaojoparacalcular
laprofundidaddelascosas,algoparecidoalprocesodepercepcióndel
sonidoatravésdelosoídos.Pero¿cómorepresentarlaprofundidadde
laescenaenunapantalladedosdimensiones?
Aunquelaópticadelacámaracaptaunaescenaquetienetres
dimensiones(ancho,altoyprofundidad),laimagenregistradaenel
soporte,biendigital,bienelectromagnéticoofoto-químico,seformaen
dosdimensiones(anchoyalto).Estambiénloqueocurreenelsistema
visualhumanoconlaimagenqueseproyectaennuestraretinatras
pasar por el cristalino. La imagen retiniana se forma sobre una
superficieplana.Peroentonces,sielprocesoderegistroessimilaral
quesigueelserhumano,¿cuálesladiferencia?
La diferencia fundamental radica en las claves de profundidad
binocular.Elsistemavisualhumanogeneradosimágenesligeramente
diferentesporcadaojodebidoalaseparaciónentreambos-disparidad
binocular-,mientrasquelacámaraconvencionalutilizasólounalente,y,
portanto,solocaptaunpuntodevista.
Por otro lado, los ojos se acomodan (acomodación), adaptan la
forma del cristalino dependiendo de la distancia a la que estamos
mirando,yrotanhaciadentroohaciaafueraconsiguiendoquelasdos
imágenesconverjanenlaretina(convergencia),yfinalmenteelcerebro
procese las diferencias entre ambas imágenes y las interprete
(estereopsis). Cuanto mayor es la diferencia entre las imágenes que
visualizanelojoizquierdoyelderecho,laprofundidadpercibidaes
mayor.

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Figura1Fotografíaformatoparalelodedondeseobservaunaligeradiferenciaenlosdos
encuadresdelaestatuadelleónenelexteriordelaEscueladeArtedeChicago.(Imagen
cortesíadeEdwardKemeys/WikimediaCommons)
Sistemadefilmación
Lasprincipalescámarasparacapturarimágenes3Destereoscópicoson:

Cámara Resolución Vídeo/Datos Formatode
archivo
SonyF900,F950, 1920X1080 HDvideooutput n/a
HDC-1500
F23,F35
Red 4096X2304 Dataoutput R3D
SI-2K 2048X1152 Dataoutput CineForm
Tabla1Principalescámarasutilizadasparalaobtencióndeimágenesen3D
Estereoscópico.(Fuente:Okun&Zwerman,2010)
Existeunagranvariedaddecámarasyformatosdecapturaque
permitenlaobtencióndeimágenesestereoscópicas.
ElStereoSpace, desarrolladoporRichardVetteryBarryGordon
paralaproductoraUnitedArtist,consisteenlasincronizacióndedos
cámarasMitchellde65mmsituadasconunaseparaciónde90ºentresí,
filmandoatravésdeunsemiespejode45ºunadeellas,yotrafilmando
por reflexión de dicho espejo. Esta es la tecnología utilizada para
desarrollar las películas 3D estereoscópico que se proyectan en los
parquesdeDisneyworld.
Las imágenes IMAX 3D pueden ser obtenidas con dos tipos de
cámaras.Laprimerasitúaunacámarasobrelaotraformandounángulo
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de90ºentresí.Lacámarasituadaenlapartesuperiorestáorientada
haciaelsueloyobtienelaimagenatravésdeunespejoqueestásituado
a45º.Esteespejoreflejaun50%delaimagenydejapasarotro50%de
laimagen,queesrecogidaporlacámarainferior.
El otro tipo de cámara, denominada Solido camera, utiliza una
cámaracondosobjetivosseparados64mm.Disponedeunsistemade
espejos internos de alta precisión que permiten que cada objetivo
registreunaimagendiferenteenunrollodepelículaquedespuésson
proyectados separadamente para conseguir la sensación de
profundidad.Lacámaraalcanzaunpesodemásde100Kg,porloque
estálimitadaalahoraderealizarmovimientosdemasiadocomplejos.
Sinembargo,tieneunamayorversatilidadóptica,permitiendoincluso
lautilizacióndegranangularqueluegoesútilparalasproyeccionesen
sistemaIMAX3DDome(originalmentellamadoOMNIMAX).
Hastahacealgunosaños,elmásutilizadoeraelsistemaStereoCam,
desarrolladoporHinesLab.Esunaplataformaenlaqueseinstalandos
cámarasyseutilizaunespejosemireflectante.Permiteutilizarlacon
unagrancantidaddemarcasdecámaraypermitelacorreccióndela
distancia interaxial (la cual controla la cantidad de efecto 3D o
profundidad) y la distancia de convergencia (la distancia entre las
cámaras y el punto de convergencia). Es una evolución respecto al
StereoSpace porque utiliza una técnica muy parecida pero más
desarrollada.
PaceFusion3DesunacámaradesarrolladaporelgrupoCameron-
Paceconlacualserodó“Avatar”.Cameronseasocióconeldirectorde
fotografíaVincePaceydesarrollóunatecnologíaquelepermitiórodar
suspelículasenHDyademáscontecnologíaestereoscópica.Deeste
empeño surgió esta cámara cuyas características técnicas son las
siguientes:dosbloquesCCDSonyT950modificadosparareducirsu
anchura a menos de 70mm, cercanos a la separación interocular
humanayópticadeFujinonyPanavisión.
ComoresultadodeestacombinaciónseobtuvolaRealityCamera
System(RCS-1),queeratanligeracomoparapoderutilizarsesobreel
hombroyqueteníaunaconvergenciavariable.Conestacámaraserodó
eldocumentalparaImax3D“GhostoftheAbyss”.
EstesistemaRCSfueperfeccionadoycambiósunombreaFusion,
obteniendoasíeldefinitivomodelodelacámaraPACEFUSION3D,
empleadaenlaproduccióndeAvatarylacualseutilizaactualmenteen
lamayoríadepelículasqueutilizanlatecnologíaestereoscópica.
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Hasta la fecha, además de “Avatar”, otras películas que han
utilizadooseestándesarrollandomedianteestanuevatecnologíason
“Torrente4”(SantiagoSegura,2011),“Transformers:DarkSideofthe
Moon”(MichaelBay,2011),o“Hugo”(MartinScorsese,2011),asícomo
larealizacióndeeventosmusicalescomoU2:3Dquerecogiólamacro
giradelgrupo,oeventosdeportivosdelaNBAolaSuperBowlemitidos
enloscinesdeEstadosUnidos.
Perolatecnología3Dnosehadetenidoaquíyenlosúltimosmeses
estáirrumpiendotambiénenelmercadodecámarasdomésticas.
LacarrerahaciaelmercadodomésticolainicióPanasonicconel
modelo HDC-SDT750, que salió al mercado en otoño de 2010. Esta
cámaraofrecelaposibilidaddeunagrabaciónnormalconunaimagen
FullHD108060p,oaplicarleelconversor3D,quereducelaresolución
a960x1080,combinandolasimágenesizquierdayderechaenunúnico
vídeoenformatosidebyside.
OtrodelosúltimosejemploseslacámaraBloggie3Ddesarrollada
porSony,yqueesenlaactualidadlacámaraconestatecnologíamás
económica del mercado (unos 250 dólares). Puede grabar en una
calidadde1980x1080HDyutilizarel3Dtantoenfotoscomoenvídeos.
Además ofrece la posibilidad de exportar los vídeos capturados a
televisores3Dyotrossoportesqueutilicenestatecnologíacomola
consolaNintendo3DS.AdemáslaBloggiecuentaconunvisor3Dqueno
necesitadelusodegafasespecialesparapre-visualizarlosvídeos.
Almacenamientoyproyecciónde3Destereoscópicoencine
Al igual que ocurre con el cine digital convencional, las películas
digitalesen3Destereoscópiconoseproyectanpasandounhazdeluza
través de la película cinematográfica. Aprovechando la tecnología
digital,laspelículassonactualmentealmacenadasenformatosdigitales.
De este modo, se ahorran grandes cantidades en los gastos de
distribución y tirada de copias en película cinematográfica de los
sistemaspreviosbasadosen35mm.
Con un sistema de presentación de alta calidad (servidor más
proyector), los equipos de almacenamiento y proyección se han
diseñado específicamente para utilizarse con películas de cine. La
películadigitalqueelexhibidorrecibedeldistribuidorsellamaDCP
(PaqueteCompletodigital).ElDCPeselarchivooconjuntodearchivos
comprimidosycifradosqueenglobaelcontenido(lapelículadigital)y
suinformaciónasociada(talescomometadatososubtítulos).ElDCPyel
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sistema de sala utilizan equipos preparados tanto para procesar y
proyectar archivos de resolución 2K (2048×1556) como 4K
(4096×2160),ypuedenutilizarsetantolosproyectoresdeunocomode
otrotipo,yaquelosservidoresparaproyectoresde2Kseráncapacesde
extraeryproyectararchivosde2Kderesoluciónapartirdearchivosde
DCPde2Ko4K,ylosservidoresparaproyectores4Kpodránproyectar
elDCPcompletode4K,mientrasquesoncapacesdereclasificarunDCP
quecontengasolamenteunarchivode2K.
Latransmisióndelaspelículasdigitalesalservidorasociadoal
proyectorsepuederealizarprincipalmentedetresmaneras:mediante
laentregafísicadeundiscoduroconlapelículaensuinterior,através
delareddeInternet(principalmentepormediodefibraóptica)oa
travésdeondassatelitales.Estosdosúltimosmétodosdetransmisión
permitenademáslaretransmisiónendirectodecontenidosdeportivos,
musicalesoculturalesenlassalasdecine.Eslosucedidoenciertas
salasdecinedeEspañaconlospartidosdefútboldeeventosdegran
importanciacomolaCopadelMundo2010deSudáfrica,olaemisiónde
conciertosdeóperaenlosteatrosyproduccionesdemayornivel.
Paraevitarlacopiaindebidaeilícitadelosdatosdigitales,asícomo
laacciónnoautorizadasobreellos,estaspelículastienenunsistemade
seguridadquesedesactivaalintroduciruncódigoocontraseñaenel
servidor,elconocidocomoKDM(KeyDeliverySystem),alahorade
ponerlasenfuncionamiento.
Otradelasventajasdelaproyeccióndigitalesqueseevitael
contacto de piezas metálicas con la película y la consiguiente
inestabilidad.Asimismo,lasúltimastecnologíasdeproyeccióncomola
queproporcionanunagranluminosidad,unacapacidadparareproducir
coloresquenosehabíanconseguidohastaahora,yunasrelacionesde
contrastealtísimas.
Existen cuatro sistemas de proyección popularizados para
proyectarpelículasen3Destereoscópicoenlassalasdecine.
ElDolby-3D
Utiliza un filtrado de imagen. Se basa en una tecnología de Infitec,
llamada división espectral, por la cual, el espectador recibelostres
coloresprimarios(R,V,A),peroconunalongitudesdeondadiferentes
paracadaojo,graciasaunaslentesespecialessituadasenelproyector.
No requiere cambiar de pantalla, por lo que para los cines les
facilita la adaptación a la tecnología 3D-E. En cambio, el proyector
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necesitaemitiraldobledepotencia,ylasgafassuelensermáscaraspor
eljuegodefiltrosqueincorporan.
ElRealD
Esunatecnologíaquenonecesitadosproyectores,sinoqueatravésde
unúnicoproyectorsealternandosimágenes,unaparaelojoizquierdo
yotraparaelderecho.Lapolarizacióndelasimágenesserealizade
formacircular,permitiendoquesepuedamoverlacabezasinperderla
profundidaddelaescena.
Estesistemarequiereunapantallaespecíficaquereflejelosbrillos
ynoatenúeelbrillodelapelículaparaquesepuedahacerelfiltrado
correctamente.
Estesistemareproducelasimágenesa144framesporsegundo,de
maneraquecadaojonopercibaparpadeoylasensacióndecadaunode
losojosseasimilaralaquepercibiríasivieraunapelículatradicionala
24fps.
XpanD
Esunsistemaqueutilizagafasactivas,esdecir,queelproyectorno
filtralaimagen,sinoquelafiltralagafadelespectador.
Lasgafassuelenserbastantesvoluminosasyaquecuentanconuna
electrónicainteriorquehandeincluirlasconsiguientesbaterías.
IMAX3D
Enlaproyección,lossistemasIMAXutilizanunapolarizaciónlinealpara
lasproyeccionessobrepantallanormal,demaneraquecadaojoverá
sólolaimagendeunobjetivo,yladelotroobjetivoesfiltrada.
EnlaspantallasOmnimax,oahorallamadasIMAXDome,seutilizan
gafas activas. El sistema utiliza una velocidad de 24 fps, pero el
obturadoralternaambasimágenesaunavelocidadde48fps.
Difusiónde3Destereoscópicoentelevisión
En nuestro país, los nuevos contenidos 3D son de momento una
iniciativapunteraporpartedelatelevisióndepago.TantoMediapro
como su competidor Sogecable apuestan por ellos. Actualmente la
principalaplicacióndeestatecnologíaeslaretransmisióndepartidos
defútbol.Puestoqueseemitenendirecto,elesfuerzotecnológicodebe
seraúnmayor,yquizásimpliquecambiosradicalesdelaproducción,
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realizaciónyretransmisiónenelfuturo.Adíadehoyaúnnoseha
creadounestándarytodavíaquedanvariosproblemastécnicospor
solucionar.MediaproResearcheseldepartamentodeMediaproque
está llevado a cabo las pruebas para estas emisiones en 3D
estereoscópico.Porsuparte,enSogecableseapuestaporCanal+3D.A
travésdeDigital+seemitióelMundialdeFútboldeSudáfrica(verano
de2010)en3DTVyHD.
Haymuchosotroscanalesinternacionalesquetambiénrealizansus
emisionesen3DTV:HighTV3D(Global),Cinema3D(USA),SKy3D
(UK),Foxtel3D(Australia),HD1(Bélgica),nShow3D(Polonia),etc.
ElconsorcioDVBhaestablecidolanormaDVB3DTVafinalesde
febrerodelaño2010,dondesefijanlastécnicasyprocesosparala
transmisión de vídeo tridimensional a través de los estándares ya
establecidosenDVB.Laimplementacióndelsistema3DTVseproduce
endosfases:laprimera,compatibleconlosdecodificadores2Dycon
todoequipodeHD.
Lasegundafase,queyautilizaráseñalesespecíficasde3D,queno
serácompatiblecondecodificadoresanterioresparaesasemisiones,
peroquesípermitiráqueéstosrecibanlaseñal2Dgraciasaotros
sistemasdecodificación(baseen2Dcondatosdeprofundidad3D).
Enelsiguienteesquemaseobservaunasíntesisdelprocesode
creación, codificación, transmisión y presentación de contenidos,
directamenteen3Doen2Dconvertidoa3D.


Figura2.Síntesisdelprocesodecreación,codificación,transmisiónypresentaciónde
contenidos,directamenteen3Doen2Dconvertidoa3D(Fuente:Wikipedia.Wikimedia
Commons).
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Aplicacióndel3Destereoscópicoparavideojuegos
Uno de los campos donde mejor se puede percibir el efecto 3D
estereoscópicoesenlosvideojuegos,especialmenteaquellosquese
basanenlautilizacióndeescenariosycámarasvirtuales.Laspotentes
tarjetasgráficaspuedenrenderizarentiemporealvariascámaras,de
maneraqueloúnicoquesenecesitaesundispositivodesalidaque
permitaalusuariovisualizarelefectoestereoscópico.
ActualmentePlayStationhadotadoasusnuevosjuegosyconsolas
del renderizado 3D estereoscópico, y Xbox no tardará en aplicarlo
también.HayquedestacarlatecnologíadeNintendoquepermite,sin
gafasdevisualización,apreciarelefectoestereoscópicoconunmayor
númerodeángulosdevisión.
El 3D estereoscópico aporta una dimensión adicional de
profundidad que permite a los jugadores que calculen mejor las
distancias, a la vez que ofrece a los desarrolladores una nueva
herramientaparagenerarexperienciasqueaprovechenlaalturayla
profundidad.
LamayorresolucióndelaAltaDefiniciónylamayorpercepciónd
profundidad del estereoscópico está haciendo posible una nueva
generacióndevideojuegosquepermitiránexperienciasinmersivasmás
intensas.
La nueva versión de html5 permite visualizar contenidos 3D
estereoscópico,porloqueseabrennuevasventanasdeexploración
paralaproducciónycreatividadeneldesarrollodejuegosonline.
Softwaredeposproducción3Destereoscópico
La posproducción de material videográfico grabado en 3D
estereoscópicosepuederealizarcondiferentesaplicacionesyplugins.
Losdosprincipalespluginsson3DstereoyNeo3D.
3DStereopermitirtrabajarcon3Destereoscópicoenprogramas
como Final Cut Pro y Motion, y permite que la post-producción
estereoscópicaseabastantesencilla.Stereo3Destátambiéndisponible
para Adobe After Effects, e incluye avanzadas herramientas
profesionalesdemasterizaciónestereoscópicaquepermitencorregir
muchosdelosproblemascomoelaltocontrastecruzadoenlasgafas
polarizadascirculareslosefectosdeimágenesduplicadas.
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Figura3Efectodeimagenduplicadaysucorrección
Neo3D
Neo3Destádesarrolladoparalaindustriadelcineen3D,difusión,Blu-
Ray,yladistribuciónporInternet.
Neo3DcineformestádisponibleparalasversionesdeWindowsy
Mac, y ofrece un flujo de trabajo de edición 3D en tiempo real
compatible con la mayoría de ediciones no lineales - incluyendo
PremierePro,AfterEffects,FinalCutPro,MediaComposeryVegas.
Incluye varias herramientas que permiten editar material en 3D
estereoscópicoaaltaresolucióncomoFirstLightyprepararelmaterial
paraservisualizadoensistemasdual-linkestéreo,pasivopolarizado,
activooanaglífico.
OCULA
OCULAesunplug-indeposproducciónquehasurgidoconlafinalidad
detrabajarconmaterialestereoscópico,ytantoOCULAcomoNUKEhan
sidousadosextensamenteen“Avatar”(JamesCameron,2009).OCULA
contiene herramientas adicionales que facilitan la copia de rotos y
líneasdedibujodeunojoaotro,reduciendolaseparacióninteraxial,
crearnuevasvistasdesdeunstereopairygenerarper-viewdepthmaps.
Todaslascorreccionespuedenserrealizadasenuncanaluotro,de
forma separada o conjuntamente, minimizando o eliminando el
malestarenlaexperienciavisual.
AvidDS
Avidpuedetrabajarconunagranvariedaddeformatos,yconvertir
material3DestereoscópicousandoMetaFuze,queademásaceptaotros
formatoscomoRED(R3D)yDPX.El3DstereosepuedeeditarenMedia
Composersinnecesidaddeherramientasdeedición3D.Además,se
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