Un sistema 3D polarizado utiliza gafas de polarización para crear la ilusión de imágenes tridimensionales al restringir la luz que llega a cada ojo (un ejemplo de estereoscopía ).
Para presentar imágenes y películas estereoscópicas, se proyectan dos imágenes superpuestas en la misma pantalla o monitor a través de diferentes filtros polarizadores . El espectador usa anteojos económicos con un filtro polarizador para cada ojo. Los filtros izquierdo y derecho tienen polarizaciones diferentes, por lo que cada ojo recibe solo la imagen con la polarización correspondiente. Esto se utiliza para producir un efecto tridimensional al proyectar la misma escena en ambos ojos, pero representada desde perspectivas ligeramente diferentes con polarizaciones diferentes. Varias personas pueden ver las imágenes estereoscópicas al mismo tiempo.
Los sistemas 3D polarizados, y los sistemas estereoscópicos en general, comúnmente presentan el conflicto de vergencia-acomodación . [1]
Para presentar una película estereoscópica, se proyectan dos imágenes superpuestas en la misma pantalla a través de filtros polarizadores ortogonales (normalmente a 45 y 135 grados). [2] El espectador lleva gafas polarizadas linealmente que también contienen un par de filtros polarizadores ortogonales orientados de la misma manera que el proyector. Como cada filtro solo deja pasar la luz que está polarizada de forma similar y bloquea la luz polarizada ortogonalmente, cada ojo solo ve una de las imágenes proyectadas y se consigue el efecto 3D. Las gafas polarizadas linealmente requieren que el espectador mantenga la cabeza nivelada, ya que la inclinación de los filtros de visualización hará que las imágenes de los canales izquierdo y derecho se trasladen al canal opuesto. Esto puede hacer que la visualización prolongada sea incómoda, ya que el movimiento de la cabeza se limita para mantener el efecto 3D.
Para presentar una película estereoscópica, se proyectan dos imágenes superpuestas en la misma pantalla a través de filtros polarizadores circulares de orientación opuesta . El espectador usa anteojos que contienen un par de filtros de análisis (polarizadores circulares montados al revés) de orientación opuesta. La luz que está polarizada circularmente hacia la izquierda es bloqueada por el analizador para diestros, mientras que la luz polarizada circularmente hacia la derecha es bloqueada por el analizador para zurdos. El resultado es similar al de la visión estereoscópica con anteojos polarizados linealmente, excepto que el espectador puede inclinar su cabeza y aún así mantener la separación izquierda/derecha (aunque la fusión de imágenes estereoscópicas se perderá debido a la falta de coincidencia entre el plano del ojo y el plano original de la cámara).
Como se muestra en la figura, los filtros analizadores están construidos con una placa de cuarto de onda (QWP) y un filtro polarizado lineal (LPF). El QWP siempre transforma la luz polarizada circularmente en luz polarizada linealmente. Sin embargo, el ángulo de polarización de la luz polarizada linealmente producida por un QWP depende de la lateralidad de la luz polarizada circularmente que entra en el QWP. En la ilustración, la luz polarizada circularmente zurda que entra en el filtro analizador es transformada por el QWP en luz polarizada linealmente que tiene su dirección de polarización a lo largo del eje de transmisión del LPF. Por lo tanto, en este caso la luz pasa a través del LPF. Por el contrario, la luz polarizada circularmente dextrógira se habría transformado en luz polarizada linealmente que tendría su dirección de polarización a lo largo del eje de absorción del LPF, que está en ángulo recto con el eje de transmisión, y por lo tanto habría sido bloqueada.
Al girar el QWP o el LPF 90 grados sobre un eje perpendicular a su superficie (es decir, paralelo a la dirección de propagación de la onda de luz), se puede construir un filtro analizador que bloquee la luz polarizada circularmente hacia la izquierda, en lugar de la luz polarizada circularmente hacia la derecha. Girar tanto el QWP como el LPF en el mismo ángulo no cambia el comportamiento del filtro analizador.
La luz polarizada reflejada desde una pantalla de cine común pierde normalmente la mayor parte de su polarización, pero la pérdida es insignificante si se utiliza una pantalla plateada o aluminizada . Esto significa que se pueden utilizar un par de proyectores DLP alineados , algunos filtros polarizadores, una pantalla plateada y una computadora con una tarjeta gráfica de doble cabezal para formar un sistema de costo relativamente alto (más de US$10.000 en 2010) para mostrar datos estereoscópicos en 3D simultáneamente a un grupo de personas que usan anteojos polarizados. [ cita requerida ]
En el caso de RealD 3D, se coloca un filtro de cristal líquido de polarización circular que puede cambiar la polaridad 144 veces por segundo [3] delante de la lente del proyector. Solo se necesita un proyector, ya que las imágenes del ojo izquierdo y derecho se muestran alternativamente. Sony presenta un nuevo sistema llamado RealD XLS , que muestra ambas imágenes polarizadas circularmente de manera simultánea: un solo proyector 4K muestra dos imágenes 2K una sobre la otra, un accesorio de lente especial polariza y proyecta las imágenes una sobre la otra. [4]
Se pueden añadir accesorios ópticos a los proyectores tradicionales de 35 mm para adaptarlos a la proyección de películas en formato "superpuesto", en el que cada par de imágenes se apila dentro de un fotograma de la película. Las dos imágenes se proyectan a través de diferentes polarizadores y se superponen en la pantalla. Esta es una forma muy rentable de convertir una sala de cine para la proyección en 3D, ya que todo lo que se necesita son los accesorios y una superficie de pantalla no despolarizante, en lugar de una conversión a la proyección digital en 3D. Thomson Technicolor produce actualmente un adaptador de este tipo. [5]
Cuando se presentan imágenes estereoscópicas a un solo usuario, resulta práctico construir un combinador de imágenes, utilizando espejos parcialmente plateados y dos pantallas de imágenes en ángulos rectos entre sí. Una imagen se ve directamente a través del espejo en ángulo, mientras que la otra se ve como un reflejo. Se colocan filtros polarizados en las pantallas de imágenes y se usan filtros con el ángulo adecuado como gafas. Una técnica similar utiliza una sola pantalla con una imagen superior invertida, vista en un reflector parcial horizontal, con una imagen vertical presentada debajo del reflector, nuevamente con polarizadores adecuados. [ ¿ Investigación original? ]
Las técnicas de polarización son más fáciles de aplicar con la tecnología de tubo de rayos catódicos (CRT) que con la de pantalla de cristal líquido (LCD). Las pantallas LCD comunes ya contienen polarizadores para controlar la presentación de píxeles, lo que puede interferir con estas técnicas.
En 2003, Keigo Iizuka descubrió una implementación económica de este principio en pantallas de computadoras portátiles utilizando hojas de celofán . [6]
Se puede construir un sistema de proyección polarizada de bajo costo utilizando una computadora con dos proyectores y una pantalla de papel de aluminio. El lado opaco del papel de aluminio es más brillante que la mayoría de las pantallas plateadas . [ cita requerida ] Esto se demostró en la Universidad PhraJomGlao, Nônthaburi, Tailandia, en septiembre de 2009.
En optometría y oftalmología , se utilizan gafas polarizadas para diversas pruebas de percepción de profundidad binocular (es decir, estereopsis ).
La proyección 3D polarizada se demostró experimentalmente en la década de 1890. Los proyectores usaban prismas de Nicol para la polarización. Paquetes de láminas de vidrio delgadas, en ángulo para reflejar la luz de la polaridad no deseada, servían como filtros de visualización. [7] Las gafas 3D polarizadas solo se volvieron prácticas después de la invención de los polarizadores de láminas de plástico Polaroid por Edwin Land , quien estaba demostrando privadamente su uso para proyectar y ver imágenes 3D en 1934. [8] Se usaron por primera vez para mostrar una película 3D al público general en "Polaroid on Parade", una exhibición del Museo de Ciencia e Industria de Nueva York que se inauguró en diciembre de 1936. Se usó película de color Kodachrome de 16 mm . [9] [10] [11] No hay detalles disponibles sobre las gafas. En la Feria Mundial de Nueva York de 1939 , se mostró una película 3D polarizada corta en el pabellón de Chrysler Motors y fue vista por miles de visitantes diariamente. Los visores manuales de cartón, un souvenir gratuito, estaban troquelados con la forma de un Plymouth de 1939 visto de frente. Los filtros Polaroid, grapados sobre aberturas rectangulares donde deberían estar los faros, eran muy pequeños. [12]
Se utilizaron gafas de cartón con auriculares y filtros más grandes para ver Bwana Devil , el largometraje en color en 3D que se estrenó el 26 de noviembre de 1952 y encendió la breve pero intensa moda del 3D de la década de 1950. La famosa foto de la revista Life de una audiencia con gafas 3D fue una de una serie tomada en el estreno. [13] [14] El título de la película, impreso en los auriculares, es claramente visible en copias de alta resolución de esas imágenes. Las versiones coloreadas imaginativamente han ayudado a difundir el mito de que las películas en 3D de la década de 1950 se proyectaban con el método de filtro de color anaglifo . De hecho, durante la década de 1950 la proyección anaglifo se utilizó solo para algunos cortometrajes. A principios de la década de 1970, algunos largometrajes en 3D de la década de 1950 se reestrenaron en formato anaglifo para que pudieran proyectarse sin equipo de proyección especial. No había ninguna ventaja comercial en anunciar el hecho de que no era el formato de lanzamiento original.
En los años 50, los filtros Polaroid en marcos de cartón desechables eran habituales, pero también se utilizaban marcos de plástico más cómodos con filtros algo más grandes, considerablemente más caros para el propietario del cine. Normalmente, se ordenaba a los clientes que los entregaran al salir para que pudieran desinfectarlos y entregarlos de nuevo, y no era raro que hubiera acomodadores apostados en las salidas para intentar recogerlos de los clientes olvidadizos o amantes de los recuerdos.
Los marcos de cartón y plástico siguieron coexistiendo durante las décadas siguientes, y uno u otro fue el preferido por un distribuidor de películas o un teatro en particular o para un estreno en particular. A veces se utilizaban gafas con impresiones especiales o hechas a medida. Algunas proyecciones de Frankenstein de Andy Warhol durante su estreno en Estados Unidos en 1974 incluían unas gafas inusuales que consistían en dos polarizadores de plástico rígido unidos por dos tubos de plástico plateado delgados con ranuras longitudinales, uno unido por la parte superior y doblado en las patillas para formar las patillas, y el otro, un trozo corto doblado por el medio que servía como pieza de puente. El diseño lograba ser elegante a la manera apropiada de Warhole y evidentemente sencillo de fabricar a partir de la lámina y el tubo en bruto.
La polarización lineal fue estándar hasta la década de 1980 y después.
En la década de 2000, la animación por computadora , la proyección digital y el uso de sofisticados proyectores de películas IMAX de 70 mm han creado una oportunidad para una nueva ola de películas 3D polarizadas. [15]
En la década de 2000, se introdujeron RealD Cinema y MasterImage 3D , ambos utilizando polarización circular .
En la IBC 2011 en Amsterdam RAI, varias empresas, entre ellas Sony , Panasonic , JVC y otras, destacaron sus próximas carteras de productos estereoscópicos 3D para los mercados profesionales y de consumo, que utilizan la misma técnica de polarización que utiliza RealD 3D Cinema para la estereoscopía. Estos productos destacados abarcan todo, desde tecnologías de grabación, proyección, visualización y visualización digital hasta instalaciones de producción en directo, grabadas y de preproducción y posproducción, y productos basados en software y hardware para facilitar la creación de contenido 3D. Sus sistemas son interoperables y compatibles con las gafas 3D RealD pasivas existentes. [ cita requerida ]
En comparación con las imágenes anaglifas , el uso de gafas 3D polarizadas produce una imagen a todo color que es considerablemente más cómoda de ver y no está sujeta a la rivalidad binocular . Sin embargo, requiere un aumento significativo en el gasto: incluso las gafas polarizadas de bajo costo suelen costar un 50% más que los filtros rojo-cian comparables, [16] y mientras que las películas 3D anaglifas se pueden imprimir en una línea de película, una película polarizada a menudo se hacía con una configuración especial que utiliza dos proyectores. El uso de múltiples proyectores también plantea problemas con la sincronización , y una película mal sincronizada anularía cualquier aumento de comodidad por el uso de la polarización. Este problema se resolvió con una serie de sistemas polarizados de una sola tira que eran estándar en la década de 1980.
En particular, con los esquemas de polarización lineal populares desde la década de 1950, el uso de polarización lineal significaba que se necesitaba una cabeza nivelada para cualquier tipo de visualización cómoda; cualquier esfuerzo por inclinar la cabeza hacia un lado daría como resultado que la polarización fallara, se produjeran imágenes superpuestas y que ambos ojos vieran ambas imágenes. La polarización circular ha aliviado este problema, permitiendo a los espectadores inclinar la cabeza ligeramente (aunque cualquier desplazamiento entre el plano del ojo y el plano original de la cámara seguirá interfiriendo con la percepción de profundidad).
Debido a que los filtros polarizadores lineales de color gris neutro se fabrican fácilmente, es posible obtener una reproducción cromática correcta. Los filtros polarizadores circulares suelen tener un ligero tono amarronado, que se puede compensar durante la proyección.
Hasta 2011, los televisores y ordenadores 3D domésticos utilizaban principalmente gafas de obturador activo con pantallas LCD o de plasma . Los fabricantes de televisores ( LG , Vizio ) han introducido pantallas con bandas polarizadas horizontales superpuestas a la pantalla. Las bandas alternan la polarización con cada línea. Esto permite utilizar gafas de visión pasiva relativamente económicas, similares a las que se utilizan para películas. La principal desventaja es que cada polarización puede mostrar solo la mitad de líneas de exploración.