Un sistema 3D polarizado utiliza gafas polarizadas para crear la ilusión de imágenes tridimensionales restringiendo la luz que llega a cada ojo (un ejemplo de estereoscopía ).
Para presentar imágenes y películas estereoscópicas se proyectan dos imágenes superpuestas en una misma pantalla o display a través de diferentes filtros polarizadores . El espectador lleva gafas de bajo coste con un filtro polarizador para cada ojo. Los filtros izquierdo y derecho tienen polarizaciones diferentes, por lo que cada ojo recibe sólo 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 diferentes polarizaciones. Varias personas pueden ver las imágenes estereoscópicas al mismo tiempo.
Los sistemas 3D polarizados y los sistemas de estereoscopía en general suelen presentar el conflicto de convergencia-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 usa anteojos polarizados linealmente que también contienen un par de filtros polarizadores ortogonales orientados igual que el proyector. Como cada filtro solo deja pasar luz que está polarizada de manera similar y bloquea la luz polarizada ortogonalmente, cada ojo solo ve una de las imágenes proyectadas y se logra 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 direcciones opuestas . El espectador usa anteojos que contienen un par de filtros de análisis (polarizadores circulares montados al revés) de dirección opuesta. La luz polarizada circularmente a la izquierda es bloqueada por el analizador derecho, mientras que la luz polarizada circularmente derecha es bloqueada por el analizador zurdo. El resultado es similar al de la visualización estereoscópica usando gafas polarizadas linealmente, excepto que el espectador puede inclinar la cabeza y aún mantener la separación izquierda/derecha (aunque la fusión de la imagen estereoscópica se perderá debido a la falta de coincidencia entre el plano del ojo y la cámara original). avión).
Como se muestra en la figura, los filtros de análisis están construidos con una placa de cuarto de onda (QWP) y un filtro polarizado linealmente (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 ingresa al QWP. En la ilustración, la luz polarizada circularmente hacia la izquierda que ingresa al filtro de análisis 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 tanto, en este caso la luz pasa a través del LPF. Por el contrario, la luz polarizada circularmente hacia la derecha se habría transformado en luz polarizada linealmente, que tenía su dirección de polarización a lo largo del eje absorbente 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 alrededor de un eje perpendicular a su superficie (es decir, paralelo a la dirección de propagación de la onda de luz), se puede construir un filtro de análisis que bloquee circularmente a los zurdos, en lugar de a los diestros. luz polarizada. Girar tanto el QWP como el LPF en el mismo ángulo no cambia el comportamiento del filtro de análisis.
La luz polarizada reflejada por una pantalla cinematográfica normal normalmente pierde la mayor parte de su polarización, pero la pérdida es insignificante si se utiliza una pantalla plateada o aluminizada . Esto significa que se pueden usar 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 10 000 dólares estadounidenses en 2010) para mostrar imágenes en 3D estereoscópicas. datos simultáneamente a un grupo de personas que usan gafas polarizadas. [ cita necesaria ]
En el caso de RealD 3D, se coloca delante de la lente del proyector un filtro de cristal líquido polarizador circular que puede cambiar la polaridad 144 veces por segundo [3] . Sólo 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 simultáneamente: un único proyector 4K muestra dos imágenes 2K una encima de la otra, un accesorio de lente especial polariza y proyecta las imágenes una encima de la otra. [4]
Se pueden agregar accesorios ópticos a los proyectores tradicionales de 35 mm para adaptarlos a la proyección de películas en el formato "superior e inferior", en el que cada par de imágenes se apilan dentro de un cuadro de 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 proyección 3D, ya que todo lo que se necesita son accesorios y una superficie de pantalla no despolarizante, en lugar de una conversión a proyección digital 3D. Thomson Technicolor produce actualmente un adaptador de este tipo. [5]
Cuando se van a presentar imágenes estéreo a un solo usuario, resulta práctico construir un combinador de imágenes, utilizando espejos parcialmente plateados y dos pantallas de imágenes en ángulo recto 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 imagen y se usan filtros con el ángulo adecuado a modo de 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 apropiados. [ ¿ investigacion original? ]
Las técnicas de polarización son más fáciles de aplicar con la tecnología de tubo de rayos catódicos (CRT) que con la 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 polarizado 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 necesaria ] Esto se demostró en la Universidad PhraJomGlao, Nônthaburi, Tailandia, septiembre de 2009.
En optometría y oftalmología , las gafas polarizadas se utilizan para diversas pruebas de percepción binocular de la profundidad (es decir, estereopsis ).
La proyección tridimensional polarizada se demostró experimentalmente en la década de 1890. Los proyectores utilizaron Nicol Prisms para la polarización. Paquetes de finas láminas de vidrio, en ángulos para reflejar la luz de la polaridad no deseada, servían como filtros de visualización. [7] Las gafas polarizadas 3-D sólo se volvieron prácticas después de la invención de los polarizadores de láminas de plástico Polaroid por Edwin Land , quien estaba demostrando en privado su uso para proyectar y ver imágenes 3-D en 1934. [8] Se usaron por primera vez para mostrar una Película en 3-D para el público en general en "Polaroid on Parade", una exhibición del Museo de Ciencia e Industria de Nueva York que se inauguró en diciembre de 1936. Se utilizó una película en color Kodachrome de 16 mm . [9] [10] [11] Los detalles sobre las gafas no están disponibles. En la Feria Mundial de Nueva York de 1939 , se proyectó una película corta polarizada en 3-D en el pabellón de Chrysler Motors y fue vista por miles de visitantes diariamente. Los visores de cartón de mano, un recuerdo gratuito, estaban troquelados con la forma de un Plymouth de 1939 visto de frente. Sus 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 en 3D de la década de 1950. La conocida foto de la revista Life de un público con gafas 3D formaba parte 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 imaginativamente coloreadas han ayudado a difundir el mito de que las películas tridimensionales de la década de 1950 se proyectaban mediante el método de filtro de color anaglifo . De hecho, durante la década de 1950 la proyección anaglifo se utilizó sólo para unos pocos cortometrajes. A partir de la década de 1970, algunas películas en 3D de la década de 1950 se reestrenaron en forma anaglifo para poder proyectarlas sin equipo de proyección especial. No hubo ninguna ventaja comercial en anunciar el hecho de que no era el formato de lanzamiento original.
Los filtros Polaroid en marcos de cartón desechables eran típicos durante la década de 1950, 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 poder desinfectarlos y volver a emitirlos, y no era raro que se apostaran ujieres en las salidas para intentar recogerlos de los clientes olvidadizos o amantes de los souvenirs.
Los marcos de cartón y plástico continuaron coexistiendo durante las décadas siguientes, siendo uno u otro el preferido por un distribuidor cinematográfico o una sala de cine en particular o para un estreno en particular. A veces se utilizaban gafas especialmente impresas o hechas a medida. Algunas proyecciones de Frankenstein de Andy Warhol durante su primera exhibición en Estados Unidos en 1974 presentaron gafas inusuales que consistían en dos polarizadores de plástico rígido unidos por dos finos tubos de plástico plateado cortados a lo largo, uno sujeto en la parte superior y doblado en las sienes para formar auriculares, el otro un corto longitud doblada en el medio y sirviendo como pieza de puente. El diseño logró ser a la vez elegante, de una manera apropiadamente warholiana, y evidentemente simple de fabricar a partir de láminas y tubos en bruto.
La polarización lineal fue estándar hasta la década de 1980 y más allá.
En la década de 2000, la animación por computadora , la proyección digital y el uso de sofisticados proyectores de películas IMAX de 70 mm crearon una oportunidad para una nueva ola de películas polarizadas en 3D. [15]
En la década de 2000, se introdujeron RealD Cinema y MasterImage 3D , ambos utilizando polarización circular .
En IBC 2011 en Amsterdam RAI , varias empresas, incluidas Sony , Panasonic , JVC y otras, destacaron sus próximas carteras de productos estereoscópicos 3D para que tanto el mercado profesional como el de consumo utilicen la misma técnica de polarización que utiliza RealD 3D Cinema para estereoscopía. Estos productos destacados cubren todo, desde tecnologías de grabación, proyección, visualización y visualización digital hasta instalaciones de pre y postproducción en vivo, grabadas y productos basados en software y hardware para facilitar la creación de contenido 3D. Sus sistemas son interoperables y compatibles con las gafas 3D pasivas RealD existentes. [ cita necesaria ]
En comparación con las imágenes anaglifos , el uso de gafas 3D polarizadas produce una imagen a todo color que es considerablemente más cómoda de observar 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 aunque las películas 3-D anaglifo 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 mayor comodidad derivada del uso de la polarización. Este problema se resolvió mediante una serie de sistemas polarizados de una sola banda que eran estándar en la década de 1980.
Particularmente 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 los lados provocaría que la polarización fallara, se generara una imagen fantasma y que ambos ojos vieran ambas imágenes. La polarización circular ha aliviado este problema, permitiendo a los espectadores inclinar ligeramente la cabeza (aunque cualquier desplazamiento entre el plano del ojo y el plano original de la cámara seguirá interfiriendo con la percepción de la profundidad).
Debido a que los filtros polarizadores lineales de color gris neutro se fabrican fácilmente, es posible una reproducción correcta del color. Los filtros de polarización circular suelen tener un ligero tinte marrón, que puede compensarse durante la proyección.
Hasta 2011, la televisión 3D doméstica y la computadora 3D doméstica utilizaban principalmente gafas con obturador activo con pantallas LCD o de plasma . Los fabricantes de televisores ( LG , Vizio ) han introducido pantallas con franjas polarizadoras horizontales superpuestas a la pantalla. Las rayas alternan polarización con cada línea. Esto permite utilizar gafas de visualización pasivas relativamente económicas, similares a las que se utilizan para ver películas. La principal desventaja es que cada polarización puede mostrar sólo la mitad de líneas de exploración.