3D maker Prove tecniche di realtà virtuale Immagini realizzate ed elaborate da R. Soldati Siete proprio sicuri d’aver visto, nella vostra vita, almeno una volta una vera immagine 3D? Potrete scoprirlo in questo CD. L’immagine tridimensionale o stereoscopica è nata assieme alla fotografia ed ha rappresentato, dalla seconda metà dell’ottocento fino, ai nostri anni 60 niente più che un curiosità nell’universo dell’immagine. Già nei primi anni 70 era sempre più difficile trovare il mitico stereoscopio, Wiew Master, per vedere i monumenti, in vendita sulle bancarelle. Al contrario dello pseudo effetto 3D che tutti sanno, (quello del calcio, o la formula uno in Play station per capirci), il vero 3D crea l’eccitante sensazione di entrare e muoversi attraverso l’immagine in un mondo virtualmente reale. La realtà virtuale sarà, in un futuro molto vicino, una tecnica rivoluzionaria che manderà al macero il classico monitor da sostituire con il casco virtuale ad immersione scena, attraverso il quale potremo manipolare, mouse alla mano, l’ambiente circostante. Potremo disegnare i muri della nostra stanza e renderla più spaziosa, cambiarvi l’arredo a nostro piacimento, abbellire il nostro quartiere rimodellandone i palazzi, mettere un giardino al posto del parcheggio, entrare in casa di amici dall’altra parte del globo, dipingere o spostare montagne, sia pure in una dimensione sovrapposta al mondo reale Come osservare una stereocoppia ad occhio nudo, senza visore? Fissate la stereo-coppia a destra in modo perpendicolare con il naso al centro tra le due foto e alla distanza che più vi piace. Correggete l’allineamento orizzontale, se errato, come indicato nel disegno sopra, inclinando lentamente la testa a destra o a sinistra, dopodichè, incrociando gli occhi, affiancate e quindi sovrapponete, in modo ben livellato le due foto, fino ad ottenere una terza immagine centrale in forte rilievo. Usate la Terra come riferimento di collimazione. Se ben fatto le due terre vi appariranno come magneti che si attraggono a vicenda, sovrapponendosi senza sforzo, Ignorate le due immagini residue laterali, concentrandovi solo su quella centrale 3D Se dopo aver corretto l’allineamento le due foto vi appaiono ancora divise sull’asse orizzontale, come nel disegno sotto, potrete sovrapporle perfettamente con un lento spostamento in avanti o in dietro del viso verso le foto fino ad ottenere, come già detto, una immagine centrale in forte rilievo. Come osservare una stereocoppia ad occhio nudo, senza visore? VEDERE IN 3D UN’ IMMAGINE E' COME ANDARE IN BICI, UNA VOLTA IMPARATO A STARE IN EQUILIBRIO NON LO SI DIMENTICA MAI PIU. VEDERE IN 3D E’ COME POSSEDERE UN SUPER POTERE CHE VI CONSENTE DI MATERIALIZZARE LE IMMAGINI DELLA VOSTRA FANTASIA E DI VOLARE ATTRAVERSO DI ESSE E SOPRA I LIMITI CHE LA NATURA HA IMPOSTO AL NOSTRO APPARATO VISIVO Vedere in 3D non crea problemi alla vista. La corretta visualizzazione richiede solo un po’ di costanza, se applicherete nel modo giusto le nostre istruzioni. L’eventuale insuccesso potrebbe dipendere da alcuni difetti visivi, primo tra tutti lo strabismo, o l’astigmatismo, se non corretti con occhiali adatti allo scopo. Come in tutte le cose, però, non affaticate la vista oltre limite. La visualizzazione degli stereogrammi deve avvenire in modo del tutto naturale e senza sforzo Andy Warhol Importante. Tutte le immagini che appaiono a schermo pieno sono più adatte per essere osservate con il nostro stereoscopio da richiedere, o altro simile. Per vedere ad occhio nudo vi consigliamo di ridurre con un clik sopra l’immagine, in questo simbolo che troverete in fondo a sinistra uscendo da “presentazione”. Quando appaiono i quadratini marginali riducete trascinando uno di quelli all’angolo fino ad ottenere un formato accettabile, più grande possibile che non vi affatichi la vista. …E ADESSO GUARDA AD OCCHI CROCIATI O CON LO STEREOSCOPIO LE IMMAGINI SUCCESSIVE GUARDA SENZA STEREOSCOPIO GUARDA SENZA STEREOSCOPIO COME REALIZZARE IMMAGINI 3D CON LA VOSTRA FOTOCAMERA ? Scegliete un soggetto fisso da fotografare, per esempio, giardini, fiori o paesaggi. I soggetti facili per la prima prova sono i luoghi con oggetti distanti da 2 metri in poi, per esempio un giardino. Per prima cosa scegliete l'inquadratura e scattate la prima foto con l'occhio destro. Memorizzate l’inquadratura. Senza spostare la testa, passate la fotocamera all’occhio sinistro, o semplicemente spostatevi con la testa di circa 6-8 cm, in questo caso senza passare la fotocamera all’altro occhio, e scattate la seconda foto avendo cura di rifare la stessa inquadratura utilizzando un qualsiasi riferimento al centro della scena. Importante! Le due immagini ottenute vanno affiancate su di una qualsiasi superficie o sullo schermo del computer, con lo stesso ordine originale, cioè la foto destra a destra e la sinistra a sinistra. A questo punto la stereocoppia è pronta per essere osservata Attenzione! Per la comprensione di questo libro è molto importante memorizzare o consultare le seguenti terminologie: DISTANZA O SEPARAZIONE INTERPUPILLARE: E’ la distanza di circa 6-8 cm che separa le pupille dei nostri occhi. 3D: Abbreviazione di “tre dimensioni”. TRIDIMENSIONALE: E’ una massa o oggetto voluminoso che abbia, lunghezza, altezza e profondità rispetto ad un punto di vista. fotocamera che esegue due foto sullo stesso soggetto in due tempi diversi, una per l’occhio destro e l’altra per il sinistro quando il soggetto è fisso, o anche con una coppia di fotocamere a scatti sincroni e poste alla nostra distanza interpupillare di 6-8 cm, quando vi siano soggetti in movimento. STEREOGRAMMA: E’ l’immagine 3D che si forma attraverso lo stereoscopio osservando una stereocoppia. STEREOSCOPICO: E’ la capacità dell’apparato visivo umano e animale di percepire i volumi in tre dimensioni per via della posizione frontale degli occhi. Gli animali da preda che invece hanno gli occhi laterali non hanno la visione stereo. SPOSTAMENTO LATERALE APPARENTE: E’ il movimento apparente verso destra e verso sinistra di oggetti o del vostro dito posto tra gli occhi e lo sfondo, movimento che si determina aprendo e chiudendo in modo alterno i due occhi. Provate. STEREOSCOPIO: E’ l’apparato binoculare che permette di percepire la visione stereo tramite una coppia di foto bidimensionali, che rappresentano i due punti di vista di una stessa scena osservata attraverso i due occhi umani o animali a vista frontale. INDIZI DI PROFONDITA’: Forniscono al cervello le informazioni per valutare le distanze dall’osservatore, di oggetti o persone presenti sull’ambiente reale. L’indizio più importante è proprio lo spostamento laterale apparente. STEREOCOPPIA: Sono due immagini fotografiche bidimensionali scattate sulla stessa scena e alla stessa distanza dei due occhi umani, che si possono ottenere sia con una sola Altri indizi da considerare possono essere: la foschia, che indica la distanza tra due montagne per effetto della velatura più o meno densa. Le linee di fuga dei volumi (binari, edifici ed altri). 3D MAKER: NEL MONDO DELLA VIRTUALITA’ REALE 3D, per esteso s’intende la terza dimensione, cioè la possibilità di riprodurre non solo in altezza e in lunghezza un’immagine fotografica, ma anche la profondità di campo. In pratica la foto 3D consente di riprodurre la sensazione di lontananza o vicinanza dei vari elementi di un paesaggio al punto da poterne stimare la distanza. Per ottenere un’immagine 3D è necessaria una macchina fotografica munita di due obbiettivi posti ad una distanza che rappresenta la separazione interpupillare tra i due occhi umani che è di circa 6-8 cm.La ripresa binoculare consente di ottenere due foto bidimensionali con i punti di vista leggermente diversi fra loro, le quali una volta sviluppate e poste all'interno di uno speciale visore, che si chiama stereoscopio, esse verranno ricomposte dal cervello in una sola immagine tridimensionale detta stereogramma, le cui caratteristiche saranno esposte più avanti. La stereofotografia è coeva della fotografia, ma a causa della scarsa praticità sia nell'ottenere, sia nel riprodurre l'effetto3d, anche se in origine ebbe un certo successo, via via la stereofotografia fu accantonata in opzione ad altri sistemi multimediali più pratici come ad esempio la normale fotografia, il cinema e più tardi la televisione, le moderne tecniche digitali e i computer. ATTENZIONE! Di solito per 3D s’intende un disegno bidimensionale rappresentato in modo voluminoso. Per ragioni di comodità in questo libro il termine 3D è invece da intendersi come stereoscopico. Ecco come appare una stereocoppia in sovrapposizione. L’immagine tratteggiata corrisponde all’occhio destro, il segno continuo rappresenta invece l’occhio sinistro. Lo spostamento apparente del vaso è più accentuato essendo in primissimo piano, mentre è sempre meno accentuato nei piani successivi, in altre parole il campanile in 2°, l’albero in 3°, la collina in 4° (come indicato anche nell‘ immagine a destra) finché lo spostamento apparente sparisce sulle montagne a causa dell’eccessiva distanza dall’osservatore. Nell’ immagine destra appare molto chiaro lo spostamento laterale apparente che si determina a causa della nostra distanza interpupillare che varia tra 6 e 8 cm. Le immagini sovrapposte rappresentano i due punti di vista dei due occhi. Per valutare lo spostamento laterale limite tra le due foto basatevi sulla distanza approssimativa indicata sopra, ed applicatela sempre all’oggetto più vicino dell’inquadratura (A). La regola e valida sia per la macroripresa che per i panorami, mantenendo la foto camera sempre ben livellata Un artista giapponese che si è dedicato allo studio della visione stereoscopica fa una tiratina d’orecchi, e non a torto, a chi non riesce a percepire l’effetto 3D, imputando questa incapacità non sempre a difetti visivi, bensì ad una certa ritrosia ad assumere un’atteggiamento mistico nell’arte di vedere in 3D. In effetti non possiamo non confermare questa tesi difronte ad effermazioni come questa. Sig. Tizio: “Huuh guarda Caio! Qui dentro c’è un magnifico paesaggio che ti pare di starci in mezzo”. Sig. Caio guarda e dice: “Embè, io vedo un normale paesaggio.” Sig. Tizio: Si! Ma è magnifico è come entrarci dentro, non è come guardare una foto.” Caio: “Mah, infatti non sembra una foto è un paesaggio normale, non ci trovo niente d’interessante”. E vanno via. In effetti, solo chi subisce il fascino dell’altra realtà è disposto a compiere quel minimo sforzo che ti ci porta dentro. La visione stereoscopica senza la separazione selettiva tra l’occhio destro e il sinistro è cosa impossibile. In pratica, perché la visione 3D si manifesti è necessario inviare, tramite diversi sistemi, l’immagine di destra solo sull’occhio destro e l’immagine di sinistra solo sull’occhio sinistro. La visione selettiva si può dunque ottenere con i seguenti sistemi: Sistema ad occhio nudo: Consiste nel guardare, ad occhio nudo, la coppia d’immagini (stereogramma), cercando di sovrapporle incrociando gli occhi. Questo sistema consente la visione stereo con una certa difficoltà e con immagini ad ottima definizione ma non più grandi di 8 cm x 8. Visore a specchi: Questo sistema consiste nel porre le 2 immagini una di fronte all’altra che verranno fuse insieme tramite due specchietti interposti a 45 gradi tra le foto e l’osservatore. L’immagine 3D appare frontalmente, nitida ma con visione individuale. Il visore a specchi è il primo sistema di riproduzione 3D inventato da Sir Charles Wheatstone nel 1838. Sistema a prisma: La visione 3D si ottiene anche con immagini di notevoli dimensioni ponendo davanti ad un solo occhio un prisma o specchi prismatici che facilitano la fusione tra le due immagini ottenendo l’effetto 3D. Questo sistema consente la visione pubblica anche su grande schermo con risultati eccellenti, restano però, visibili ai lati, le immagini residue bidimensionali che distraggono e creano disturbo. Sistema bicromatico: La visione stereo si ottiene filtrando le due immagini, una in rosso l’altra in azzurro, che sovrapposte e osservate tramite un paio di occhiali, costituiti da un filtro rosso e uno azzurro, provvederanno ad unire i due colori restituendo un’immagine 3D in bianco e nero o anche a colori. Questo sistema abbastanza pratico e poco difficoltoso per la visione collettiva, ha però lo svantaggio di generare immagini poco definite e poco brillanti a causa di residui di colore non del tutto selezionabili. Sistema a lenti polarizzate: E’ il miglior sistema per spettacoli pubblici su schermo. Si ottiene inviando una immagine a luce polarizzata orizzontale a destra e l’altra a luce polarizzata a verticale a sinistra che interferendo con i filtri montati su occhiali, polarizzati anch’essi ma nel modo opposto, oscurano l’immagine non corrispondente, lasciando visibile quella diretta all’occhio giusto, generando l’effetto 3D sia in bianco/nero che a colori. Questo sistema ha lo svantaggio di essere tecnicamente difficile da installare e costoso. Olografia: L’effetto 3D in questa moderna tecnica, si rivela trasferendo le due immagini sovrapposte sopra la stessa lastra che trasformate da in raggio laser in punti riflettenti, hanno la proprietà di separarsi verso i rispettivi occhi tramite angoli di rifrazione diversi. Questa tecnica ha il vantaggio di poter essere osservata senza occhiali ma è monocromatica, complicata da ottenere e costosa. Realtà virtuale: Malgrado l’enfasi nel definire questa tecnica, il sistema ottico non è molto diverso dal normale visore a lenti. La differenza sta nel fatto che le due diapositive sono sostituite da due piccoli monitors o microproiettori che hanno il vantaggio di generare immagini in movimento, sia filmate dal vivo che generate da tecniche di computer grafica. Sia chiaro che per realtà virtuale s’intende qualsiasi tecnica atta a riprodurre artificialmente la realtà, come sempre capita, purtroppo, alcuni termini vengono utilizzati in modo arbitrario. La realtà virtuale da un computer sarà, tuttavia, un sistema destinato al sicuro successo, anche se ancora in via di sperimentazione, soprattutto per l’aspetto “effetto realtà” non ancora raggiunto. Possiamo affermare con spirito, neanche troppo profetico, che la realtà virtuale sarà senza dubbio la febbre del nuovo secolo e porterà alla estinzione il vecchio monitor televisivo, da sostituire con i più pratici occhiali elettronici a visione totale, estesa cioè, sull’intera superficie retinica e non soltanto in una porzione di essa, inducendo nell’osservatore, la sensazione di entrare, agire e viaggiare in mezzo o attraverso luoghi lontani, e mondi fantastici tanto reali quanto impalpabili. Stereogramma a puntini casuali: Inventato nel 1958 dal Dott. Bela Julesz, lo stereogramma a puntini casuali ha scatenato un vero e proprio interesse per la ricerca visiva 3D sia in campo artistico che nello studio dei fenomeni percettivi del cervello. Uno stereogramma a puntini casuali si presenta come una serie di puntini disposti su di un foglio in modo apparentemente caotico, che nascondono invece, una immagine ben definita, la quale emergerà in modo tridimensionale incrociando gli occhi secondo una tecnica di focalizzazione difficile da spiegare senza una dimostrazione pratica. Lo stereoscopio binoculare 3D rimane in assoluto il sistema più efficace per riprodurre la realtà visiva ad altissima definizione. Non esistono fino a questo momento, incluse quelle già elencate, altre tecniche fotografiche o elettroniche così avanzate che possano competere con la qualità dell’immagine fotografica 3D ottenibile tramite lo stereoscopio a diapositive. A sostegno di ciò, basti guardare attraverso un visore per rendersi conto che una immagine 3D ben eseguita è molto più vicina alla realtà di quanto non lo sia la più accurata immagine bidimensionale realizzabile con le moderne tecniche fotografiche oggi esistenti . Stereogramma in campo colorato: Del tutto simile, sia per metodo grafico che per tecnica di osservazione, allo stereogramma a puntini casuali, lo stereogramma in campo colorato appare come una trama a macchie policrome quasi modulari che, anche in questo caso, nascondono un' immagine mimetizzata da osservare incrociando gli occhi in modo opportuno, come per la tecnica a puntini casuali. Dopo essere stata affinata in Giappone tramite computer, lo stereogramma in campo colorato si è rapidamente diffuso in tutto il mondo sottoforma di poster da parete, senza però ottenere il successo desiderato, forse a causa della difficoltà che tante persone hanno nell’osservare le immagini 3D nascoste nella trama. Il grande enigma nasce proprio a questo punto. Infatti, l’immagine 3D è generata da due semplici diapositive che se osservate separatamente diventano delle normali foto bidimensionali, perdendo gran parte dell’effetto realtà che mostravano in visione 3D. Come mai? La risposta va cercata nel meccanismo percettivo del cervello, inteso come semplice elaboratore di dati visivi acquisiti in memoria secondo un processo logico che la scienza non ha ancora del tutto chiarito. Il cervello si può ingannare fornendogli un' immagine artificiale che contenga le stesse informazioni visive dell’immagine reale, cioè i colori, il tipo d’illuminazione , la dinamicità, le dimensioni, i volumi, l’angolo di osservazione e soprattutto gli indizi di profondità che scaturiscono per effetto della nostra distanza interpupillare e si manifestano osservando il maggiore spostamento apparente orizzontale di un oggetto in primo piano rispetto agli altri elementi di sfondo. Fenomeno verificabile aprendo e chiudendo in modo alternato i due occhi su una qualsiasi scena che contenga oggetti posti a diverse distanze dall’osservatore. L’effetto distanza delle immagini sopra si ottiene tramite un elaboratore manuale da noi costruito utilizzando alcuni punti di riferimento sul paesaggio, sui quali si collimano i sassi o qualsiasi altro oggetto, per realizzare effetti scenici di vario genere. Osservando queste quattro rocce potrete rendervi conto di quanto vi abbiamo parlato nel paragrafo precedente. Se riuscirete a vederlo in 3D, il masso a sinistra vi apparirà molto lontano all’orizzonte, più o meno a ridosso del secondo gruppo di nuvole. Se invece osservate il masso a destra esso vi apparirà in primo piano rispetto alle nuvole. Come già vi abbiamo spiegato questo fenomeno percettivo appare del tutto naturale nella realtà. Lo spostamento in avanti o in dietro verso l’infinito nel mondo reale avverrebbe in modo fisico, spostando, cioè, il masso meccanicamente verso lo sfondo diventando sempre più piccolo ai nostri occhi per effetto della distanza, com’è naturale, senza nessuna possibilità di alterare la realtà percepita. Alterando, invece, in modo artificiale i dati percettivi diretti al cervello, la realtà del mondo virtuale viene stravolta per cui il cervello, inteso come elaboratore di dati, ci mostra quello che gli sembra più ovvio. Il cervello prende sempre la scorciatoia verso la logica del mondo cosiddetto reale secondo dati acquisiti in una vita d’esperienze visive. La percezione finale tra le due immagini appare dunque ovvia, nient’altro che un masso sospeso tra le nuvole, prima lontano e poi vicino. La differenza, tra le due foto è nelle dimensioni apparenti del masso. Se ci fate caso nell’immagine a sinistra il masso sembra enorme, nell’immagine a destra sembra piccolissimo. Sapreste dirci le dimensioni del masso reale? Il masso originale è un sassolino di circa mezzo chilo. Tra le due foto le dimensioni dei quattro sassi sono identiche, quello che fa variare le rispettive dimensioni di essi è quindi la nostra percezione dei sassi rispetto al parametro conosciuto, cioè la dimensione delle nuvole. Se al posto delle nuvole avessimo messo un prato di margherite il masso vi sarebbe apparso un sassolino di pochi grammi. Osservate anche gli esempi successivi… Scorrendo le pagine successive, avanti e in dietro, avrete la dimostrazione pratica di come il cervello elabori, con un automatismo indotto dall’esperienza visiva, i dati percepiti a seconda che la visione sia stereo o mono. Fate la prima prova, 2D, senza il visore e noterete L’aquila semplicemente scorrere sull’orizzonte. Nella seconda prova, 3D, guardando le immagini con il visore, vedrete lo stesso movimento dell’aquila tradursi in spostamento di profondità che oltretutto farà variare le dimensioni apparenti dell’aquila come vedremo tra poco nel capitolo “Dimensioni apparenti”. Dopo aver osservato lo scorrimento ad occhio nudo, guarda ad occhi crociati o con lo stereoscopio gli altri esempi. AVANTI AVANTI INDIETRO INDIETRO Il fenomeno delle dimensioni apparenti Il fenomeno delle dimensioni apparenti GUARDA SENZA STEREOSCOPIO GUARDA SENZA STEREOSCOPIO INGANNI OTTICI E MANIPOLAZIONI AMBIENTALI Importante precisare che la visione 3D è propria di animali predatori che hanno la necessità di valutare la distanza della preda o anche non predatori che hanno la necessità, come le scimmie e quindi l’uomo, di valutare la distanza di oggetti o cose da afferrare con le mani. La maggior parte d'animali da preda, hanno gli occhi laterali non stereo, ma utili ad avere un’ampia visione per sfuggire ai nemici. Singolare l’occhio dell’aquila reale, munito di due fovee che le consentono nel contempo sia la visione stereo che quella mono/bilaterale. Possiamo quindi affermere che una immagine si può definire “virtualmente reale” quando forniamo al cervello tutti i dati fedelmente riprodotti dall’immagine originale. A dimostrazione di quanto forte sia la componente psicologica nella percezione visiva, abbiamo messo a punto un particolare visore nel quale si può osservare un masso sospeso sopra una città con il riferimento orizzontale variabile manualmente. Quello che appare, spostando un apposito cursore, è un avanzamento del masso in avanti, sopra, e dietro la città in una continua variazione delle dimensioni apparenti di esso che vanno ad un peso stimabile di pochi chili, quando è in avanti, fino a migliaia di tonnellate quando il masso è dietro l’orizzonte. Come dimostrato nell’esenpio “dimensioni apparenti” Il tutto ottenuto con una tecnica che non ubbidisce a nessuna regola ottica ma esclusivamente ad abbagli di percezione visiva, volutamente provocati fornendo falsi indizi di distanza al cervello. Per esigenze di lavoro presso l’università di Roma, abbiamo realizzato una speciale fotocamera adatta alle nostre esigenze di ricerca, con un particolare sistema studiato per individuare alcuni punti fede nel paesaggio, che consentono alla foto 3D la perfetta ricollimazione sullo stesso, ottenendo quindi una immagine virtuale sovrapponibile all’immagine reale del paesaggio, con la possibilità di manipolare le informazioni ottiche dirette al cervello, alterando così, i canoni che regolano la visione, realizzando una sorta di viaggio avanti e indietro nel tempo, tra notte e giorno, gente che si dissolve nel nulla, oggetti che appaiono di colpo. Grano prima verde e poi maturo, neve che copre la campagna in piena estate, o fiori e verde in pieno inverno, alberi nudi che si vestono di foglie all’improvviso. Il tutto generato da un semplice ed elementare visore stereoscopico. Un oggetto essenziale, un tramite che serve a prendere per mano la mente per poi guidarla attraverso una realtà illusoria affascinante e tutta da scoprire e sperimentare. In questo metodo di riproporre la stereoscopia, assume una importanza fondamentale la staticità del visore nel riprodurre la realtà secondo precisi angoli fino ad annullare ogni turba percettiva, soprattutto quella dovuta alla forza di gravità. Spostando su e giù il visore, l'immagine in esso contenuta, prima o poi finirà per trovare un senso di equilibrio sui piani orizzontali e verticali, fino ad assumere una posizione che potremmo definire "virtualmente a piombo". Una volta posizionata l'immagine fino a riprodurre lo stesso angolo e l'orientamento che la macchina fotografica aveva al momento dello scatto, il visore andrà fissato per aumentare l'effetto realtà dell'immagine. Un visore tenuto liberamente in mano uccide la magia degradando l'arte della stereoscopia al solito spettacolino delle curiosità. Ne concludiamo che l' immagine bloccata secondo l'angolo di ripresa originale, assume la stessa importanza che l'osservazione centrale e perpendicolare alla tela assume per i dipinti. Come già abbiamo visto, al contrario di una normale fotografia, la foto 3D riproduce anche la sensazione di perpendicolarità del soggetto alla superficie terrestre per via della sensazione fisica gravitazionale. Se l’inclinazione dei 3Dmaker è diversa da quella che la fotocamera aveva al momento dei due scatti per eseguire la stereocoppia (dis. A), l’immagine che state osservando apparirà fuori piombo fin quando spostando il 3Dmaker su e giù non avrete la sensazione di aver trovato il “piombo virtuale” (dis. B). In sintesi per osservare a Roma l’immagine 3D di Parigi della Tour Eiffel, il 3Dmaker andrà picchiato verso il basso fino a trovare l’angolo originale. A bordo di un aereo in virata, il peso resta perpendicolare al pavimento. Questo talvolta provoca una percezione inclinata del paesaggio. A sostegno dell’importanza che la staticità assume nella visione 3D, abbiamo messo a punto un esperimento: dopo aver fotografato una serie di oggetti sopra un tavolo in un museo, abbiamo sovrapposto l’immagine virtuale degli oggetti ottenuta, sopra quella reale. Quasi nessuno dei visitatori si è accorto di osservare un’immagine fotografica e non di oggetti veri; neanche quando qualcuno, per gioco, si interponeva tra visore e oggetti senza mai nasconderli e senza mai comparire in campo, al contrario di ogni logica percettiva. La sensazione del reale era così forte che l’unico modo di svelare l’artificio consisteva, appunto, nel muovere il visore svelandone il trucco. La staticità del visore, dunque, è l’ingrediente base nel nostro modo di riproporre la stereoscopia anche per i filmati stereo. La tecnica finisce qui, il resto è una continua sfida contro la logica delle cose. Un gioco di prestigio che beffa la ragione, grafismi che si materializzano e invadono il territorio in ogni sua estensione, tanto leggeri quanto dirompenti. Massi erratici sospesi nello spazio come asteroidi, senza la minima possibilità per la mente, sia pure nella piena facoltà d’intendere e volere, di ridimensionarli per quello che sono, cioè sassolini grandi quanto una noce. Siccome è impossibile variare la nostra distanza interpupillare, il cervello ha imparato a valutare con più o meno precisione, per esempio, le dimensioni di un sasso ad una certa distanza ricavandole dal grado di spostamento ottico laterale del sasso rispetto allo sfondo. Come già detto, un fenomeno osservabile chiudendo l’uno o l’altro occhio. Lo spostamento laterale apparente nel mondo reale diminuisce gradualmente con l’aumentare della distanza del sasso fino a diventare talmente trascurabile che, oltre i 300/400 non siamo più in grado di percepire in stereo. Oltre quella distanza, tutto diventa bidimensionale. Però… Supponendo che la visione 3D per l’occhio umano termini oltre i 400 metri, per uno gnomo terminerebbe, poniamo, intorno i 100 metri. Per un gigante terminerebbe ad almeno due chilometri. Valori facilmente ricavabili misurando le diverse distanze interpupillari che per uno gnomo sarebbe, di 8 mm ipotetici, per l’uomo, come noto, di 6-8 cm e per un gigante, grande quanto la statua della libertà, sarebbe di 3mt. Molto spesso coloro che osservano un’immagine 3D, ci segnalano la sensazione, soprattutto quando si tratta di paesaggi, di osservare una scena “più reale del reale”. Tale sensazione è dovuta al fatto che lo stereogramma essendo stato scattato alla distanza laterale di 3mt (gigante), rivela in modo più accentuato l’effetto stereo che alla distanza interpupillare dell’occhio umano sarebbe del tutto trascurabile. Non ci sembra, quindi, azzardato affermare che l’effetto stereo sia una peculiarità del mondo reale, il suo marchio di garanzia. La posizione frontale degli occhi, consentono al gatto la percezione stereoscopica adatta ad afferrare la preda Variando la distanza orizzontale di scatto tra la coppia di foto, che insieme formano uno stereogramma, è, dunque, possibile manipolare e quindi alterare la percezione della realtà. Un esempio: il cervello, non conoscendo la reale separazione tra i due scatti per eseguire lo stereogramma di una margherita, alla distanza interpupillare degli occhi di uno gnomo, crederà di osservare una margherita grande quanto un ombrello. Così come non conoscendo la separazione tra i due scatti per eseguire lo stereogramma del panorama di Roma alla distanza interpupillare del gigante, il cervello crederà di osservare un modellino di Roma. Ipotesi provata e verificabile osservando gli stereogrammi in nostro possesso. L’aspetto affascinante di una simile esperienza sta nel fatto di provare, grazie ad un artificio, la sensazione estremamente realistica di come uno gnomo e un gigante percepirebbero il mondo reale in rapporto alle loro rispettive dimensioni fisiche. Le manipolazioni ottiche ambientali sono infinite. Tra queste, la più affascinante è senza dubbio il disegno tridimensionale sui panorami anche vastissimi, utilizzando una serie di punti fede predisposti sullo stesso panorama che consentiranno la realizzazione virtuale di strutture architettoniche di dimensioni titaniche: sezionature di valli, vettori luminosi sospesi tra monti e foreste ed altro. Il tutto disegnando delicatissimi grafismi sopra una piccolissima foto, con un effetto scenico ancora più spettacolare se si ricollima l’immagine sul paesaggio reale. Questo schema rappresenta la distanza di scatto per eseguire la coppia di foto alla distanza interpupillare degli occhi umani che è di circa 6-8cm, (schema A) che potrete ottenere scattando sullo stesso soggetto, prima una foto dall’occhio destro e una seconda foto passando la fotocamera nell’occhio sinistro senza spostare la testa. Le due foto, (stereocoppia) sviluppate e poste dentro il vostro 3Dmaker vi mostreranno un’immagine tridimensionale del soggetto fotografato che con un obbiettivo da 50mm i volumi apparenti saranno identici alla realtà. Se invece la stereocoppia la eseguirete ad una distanza inferiore a 6-8cm, (schema C) poniamo 6mm, per rivedere l’immagine 3D, sarete comunque costretti a riosservare la stereocoppia ai vostri 6-8cm interpupillari ingannando così il cervello il quale percepirà i volumi del soggetto ingigantiti, come li vedrebbe uno gnomo. Al contrario, una stereocoppia eseguita su New York ad una distanza tra i due scatti maggiore ai vostri 6-8cm, (schema B), poniamo ai 3 metri interpupillari della statua della libertà, vi farà percepire i grattacieli piccoli come scatole di cartone. Il Glydercam 3D Un aliante munito di due videocamere applicate alle estremità alari, capaci di visualizzare in stereo fino ad una distanza di 8 km per riprese di grandi panorami destinati ai programmi di computer-grafica e i video game Progetto: R. Soldati c/o IAF visualresearch Questi due punti neri rappresentano la distanza interpupillare degli occhi umani. Un espediente semplice ma efficace che abbiamo chiamato stereometro. Esso serve, infatti, per misurare il limite oltre il quale l’occhio umano non riesce più a percepire il 3D. Se volete scoprirne il funzionamento, stampate e ponete lo stereometro aperto su di un supporto verticale, per esempio in riva al mare, poi allontanatevi lungo la riva contando i metri con passi ampi. Quando i due punti appariranno indistinti l’uno dall’altro, a causa della distanza, avrete raggiunto il limite 3D che è di circa 300/400 metri se avete una buona vista. In pratica tutto ciò che appare aldilà del segnale è bidimensionale a meno che ... ma questo lo vedremo più avanti. Se volete invece sapere il limite 3D per la statua della libertà, fate due cerchi di mezzo metro di diametro e poneteli alla distanza interpupillare di miss Liberty, che è di 3 metri, e buon viaggio perché il suo limite 3D non sarà più di 400 metri ma almeno due chilometri. Rappresentazione prospettica costruita dentro la “gabbia” del Prof. Antonio Di Clemente I grafismi tridimensionali sopra il paesaggio si realizzano unendo con un segno a penna o a matita una serie di punti di riferimento già presenti o messi apposta sulla scena fotografata, che posta e riosservata attraverso il visore, crea l’illusione e l' eccitante sensazione di aver disegnato lo spazio in barba ad ogni regola fisica e di aver creato una struttura percepita dal cervello come qualcosa di solido che disubbidisce in modo sorprendente sia alla forza di gravità che ai principi della statica e alla logica stessa. La percezione di solidità del segno è dovuta al fatto che nella memoria cerebrale non esistono informazioni acquisite in passate esperienze sensoriali, ad esempio, un edificio realmente disegnato a matita nell’aria. Se esistesse a rigor di logica il disegno dovrebbe essere fatto in fil di ferro o altro materiale rigido con strutture d’appoggio per resistere alla forza di gravità o il vento. Tale sensazione di solidità permane tenacemente anche se a livello razionale siamo ben coscienti di osservare un edificio disegnato a matita. In collaborazione con il professor Antonio Di Clemente dell’Istituto Statale d’Arte F. Muzi de L’Aquila, abbiamo di recente compiuto Alcuni esperimenti con il fine di introdurre, nell’insegnamento del disegno geometrico anche il tassello mancante della materia che è, appunto, la tridimensionalità. La tridimensionalità nel disegno geometrico è in grado di mettere in netta distinzione la disposizione spaziale dei solidi facendoli emergere con chiarezza dall’intrigo della struttura di costruzione che lo stesso Di Clemente ha disegnato, riproducendo in diverse versioni, i 3 piani di proiezione in modo tridimensionale. Una specie di “gabbia prospettica”, riutilizzabile all’infinito per disegnare strutture solide, anche molto complesse come ad esempio edifici di grandi dimensioni ai quali la visione stereo conferisce spazialità e volume, proprietà mancanti nel disegno geometrico tradizionale. L’utilizzo del 3d nel disegno geometrico costituisce anche una spietata prova del nove, in quanto il minimo errore nel disegno creerebbe il così detto “scintillio” della parte errata, cosa che nel normale disegno non avverrebbe e l’errore passerebbe inosservato. Un programma didattico così strutturato, porterebbe gli studenti a scoprire oltre alle regole della geometria descrittiva, anche ogni fase del processo tecnico e creativo che conduce passo dopo passo alla installazione delle immagini ottenute nel programma grafico 3d di un qualsiasi computer che rappresenta il preludio alla nascente tecnica della “VR” Realtà Virtuale. Durante le prime mostre con le nostre immagini stereo, eravamo al quanto stupiti dello stupore che intere scolaresche e ragazzi, ormai coriacei a tutte le novità, provavano nell’osservare le immagini dentro i visori. Spesso mi capita di sentirmi dire dai patiti del computer: “Sai, il mio computer ha anche un programma tridimensionale!” oppure : “il mio amichetto Luca ha tanti videogame in 3d!”. Persino nel libretto di istruzione del mio computer veniva indicato il modo di come ottenere l’effetto 3d. La prima volta che mi capitò di curiosare dentro quel programma, riuscivo appena a ruotare qualche solido o quando mi andava bene, intere frasi e lettere cubitali, ma niente da fare ! di effetto stereo come l’intendiamo noi giurassici neanche l’ombra. Mi ci è voluto un certo sforzo per capire che per tridimensionalità si intendeva il semplice pseudo effetto 3d che consisteva nel far ruotare i solidi bidimensionali, magari anche in modo spettacolare, ma non in 3d reale. E’ a questo punto che feci una constatazione sconcertante. Praticamente, moltissimi giovani non hanno mai avuto modo di osservare una vera immagine stereo come noi della “Viewmaster generation”. Per chi non lo sapesse, il “Viewmaster” è il mitico stereoscopio scomparso da negozi e bancarelle qualche ventennio fa. Uno scenario stereoscopio posto all’ingresso del Museo Sperimentale d’Arte contemporanea de L’Aquila fu visitato da una lunga e mistica folla, che nell’attesa di sbirciare, provocò un blocco stradale con tanto di Vigile, venuto con tanto di fischietto a decretare il successo dell’iniziativa. Molte le persone che in diverse fiate tornarono a miracol mostrare ad amici e parenti. I commenti che vennero fuori da un nastro registrato con un microfono nascosto dietro il visore erano gli stessi che le genti medioevali dovevano fare al cospetto di un miracolo. Oltre i soliti “Che figata !!”, “Fichissimo , a lì morte , ostia !”, i più erano convinti che si trattasse di qualche nuova diavoleria elettronica, quasi al pari di chi pensava che fossero ologrammi colorati. Una voce maschile, sosteneva la fantasiosa tesi che a generare l’effetto 3d, fosse il fiaccolone di cera posto ad illuminare il visore. Ma l’affermazione più pittoresca fu rilevata durante una mostra a Chicago: Sopra lo sfondo a tavoletta della città, piazzammo il Gran Sasso d’Italia visibile attraverso un visore. Un turista che ad occhio nudo, come ovvio, vedeva sparire la montagna dal panorama cittadino, si convinse che il visore fosse un arcano bucafoschia o roba del genere. UNA CURIOSITA’ Abbiamo ottenuto una serie di immagini stereo, anche di personaggi famosi scomparsi da tempo che mai in vita loro si erano fatti fotografare stereo. Uno fra tutti Charlie Chaplin. Il metodo consiste nell'esplorare un film con attenzione, quando l’attore gira la testa si estraggono due fotogrammi che osservati allo stereoscopio ci danno l’immagine stereo reale dell’attore. In questo caso il punto di vista è rimasto fisso è stato invece l’attore a compiere lo spostamento orizzontale. Il risultato ? Una fortissima emozione nell’osservare il grande Chaplin uscire dallo schermo in una sorta di resurrezione e reincarnazione, o se volete, un ritorno al passato che ti porta dritto dentro la scena reale, sia pure “virtualmente reale”. UN' ALTRA CURIOSITA' Tra i tanti fenomeni visivi che si possono ottenere manipolando i dati percettivi ottici diretti al cervello, uno tra i più interessanti, è senza dubbio “l’inversione dei volumi” che si ottiene semplicemente scambiando le immagini della stereocoppia, come si vede nello schema sotto. Se osservate, le immagini in basso, vedrete che lo stereogramma a destra, vi apparirà come fosse un cratere sullo schermo, lo stereogramma a sinistra, invece vi apparirà come un rilievo sullo schermo. Supponendo che lo stereogramma destro sia quello giusto, la percezione a volumi invertiti potrebbe avvenire nella realtà solo applicando la teoria relativistica di Heinstein sulla percezione ad una velocità superiore alla luce. Il fenomeno ottico dei volumi invertiti è facilmente percepibile con immagini astratte, come queste sotto, o anche con immagini ambigue come, ad esempio, una maschera che è riconoscibile sia sul fronte che sul retro. La percezione a volumi invertiti diventa invece difficoltosa con immagini a noi familiari, che non riescono ad ingannare il cervello. LA STEREO-CONVERSIONE da 2D a 3D Vi piacerebbe camminare attraverso un dipinto di Caravaggio come fosse un gruppo scultoreo? Lo stesso Caravaggio ne rimarrebbe stupefatto, ve lo assicuro. E se invece, così tanto per capriccio, volessimo entrare tra le scene di un film di Chaplin? Oppure osservare i reali volumi di Marilyn Monroe? Ebbene si! Tutto ciò è possibile con la “Stereo-conversione” una sofisticata tecnica che serve a trasformare dipinti e normali foto piatte in una immagine stereo. Non esiste al momento un sistema automatico che vi permetta di scannerizzare il ritratto di vostra nonna e vederla in 3D sullo schermo come per magia. Vi stiamo parlando della tecnica più complicata e sofisticata ma anche la più affascinante nel campo delle arti visive. La trasformazione da 2D a 3D di un’immagine richiede, da parte dell’artista, una profonda conoscenza del fenomeno psico percettivo legato alla stereoscopia per poter modellare un dipinto trasformandolo in una vera e propria scultura con un forte “effetto volume” senza mai alterarne i colori originali. Il processo di stereo-conversione è una vera e propria partita a scacchi sleale con il cervello, solo se gli fornite tutte le informazioni fedelmente e abilmente riprodotte come nel mondo reale, riuscirete ad ingannarlo mostrandogli quello che volete, cioè Caravaggio scultore, come nelle scene seguenti. La stereo-conversione è puro artigianato da computer. Lo strumento mouse ci permette di creare i volumi di un dipinto usando, le informazioni visive manipolate ad arte, come fossero plastilina. Nelle immagini successive potrete osservare il processo di conversione scorrendo avanti e indietro come vi sarà indicato da una freccia uguale a questa Questa operazione, se fatta senza visore, 2D, vi consentirà di osservare la rotazione indotta che si genera spontaneamente nel convertire l’immagine ed è ben visibile “palleggiando” avanti e in dietro con il mouse le 2 pagine di Caravaggio e le pagine MA MB di Marilyn. Ripetendo l’operazione con il visore avrete un chiaro esempio di conversione da 2D a 3D. Provate… AVANTI AVANTI INDIETRO INDIETRO Una normale foto 2D Una normale foto 2D La foto convertita in 3D La foto convertita in 3D MA MA Una normale foto 2D Una normale foto 2D MB MB La foto convertita in 3D La foto convertita in 3D GUARDA SENZA STEREOSCOPIO GUARDA SENZA STEREOSCOPIO LA PERCEZIONE STEREOSCOPICA DEL COSMO Come abbiamo appena visto nelle ultime tre pagine, esiste una categoria d’immagini reali irrimediabilmente intrappolate nella bi-dimensionalità pur non essendolo. Intendo dire i corpi celesti che si trovano ben oltre la distanza dei circa 400 metri che la natura ha imposto al nostro apparato visivo nel vedere stereo. Per convertire in 3D le costellazioni bisogna conoscere la distanza di ogni singola stella dalla terra, applicarvi una formula geometrica (vedi la pagina successiva) ed il resto viene da se. Ben più problematico è invece l’impiego della stereoconversione nel riprodurre più o meno fedelmente la disposizione di una nebulosa la cui accuratezza è inevitabilmente legata alla quantità di punti di riferimento-distanza ricavabili sulla superficie di essa che può estendersi anche parecchi anni luce. In poche parole, bisogna inventare qualcosa molto simile alle curve di livello (isobare) che configurano la morfologia della pressione atmosferica la quale diviene tanto più accurata per quanto maggiore è la quantità delle centraline di rilevamento sparse su tutta la superficie terrestre. Affidarsi alla semplice interpretazione legata all’esperienza visiva terrestre, nel disporre le masse di una nebulosa come fosse una nuvola, è maldestro e molto insidioso, poichè le masse di una nuvola sono illuminate dal sole come unica sorgente luminosa contrariamente alla nebulosa galattica fatta da migliaia di stelle che illuminandola da ogni direzione ne falsano enormemente la vera morfologia. Il procedimento per punti di riferimento è dunque l’unico, al momento, praticabile. Un ottimo esempio: Occhio destro: Vista dalla terra Occhio sinistro: Vista a 8 anni luce dalla terra La conversione in 3D dell’orsa è stata ottenuta tramite la formula a destra. I numeri attribuiti ad ogni stella rappresentano la distanza in anni luce dalla terra. I dati trasferiti in scala lungo la retta “eta-delta” dell’occhio destro, verranno affiancati da una seconda retta, (verde) che dalla stella Eta 210, rappresenta l’occhio sinistro. Lo spostamento laterale si determina trasferendo le rette orizzontali, ricavate dal modello, alle rispettive stelle dell’orsa in conversione (sotto) In questo caso la Epsilon 70, come esempio. La lunghezza laterale apparente delle traversine rappresenta la traslazione orizzontale ottica tra gli oggetti nei vari piani, che si genera aprendo e chiudendo in modo alterno gli occhi, come nelle rette orizzontali a destra, generando la percezione di distanza LO STEREOSCOPIO A SPECCHI 3DMAKER Una precisazione molto importante: Nel mondo della computer-grafica abbondano effetti visivi altamente spettacolari che possono essere scambiati per stereo-conversioni applicate alla cosìdetta “Realtà virtuale” che però non producono affatto rappresentazioni scientificamente valide in quanto frutto di artificio. Un esempio per tutti: Sono conosciuti come “Realtà virtuale” quei programmi per le ricostruzioni archeologiche, il più famoso è “Roma in 3D” che, essendo priva del vero 3D, si dovrebbe invece chiamare “rappresentazione a volumi dinamici” Sia chiaro una volta per tutte, la vera “Realtà virtuale” come già vi abbiamo detto è solo quella dove sono riprodotti artificialmente tutti i fenomeni visivi, stereoscopia inclusa. In sintesi la stereo-conversione serve a modellare virtualmente la realtà … Al fine di facilitare l’uso delle funzioni tecniche, altrimenti complicate per chi volesse dedicarsi all’arte della fotografia, le industrie si sono affannate ad assommare uno sull’altro nuovi e sempre più complicati e costosi automatismi che hanno reso l’elementare macchina fotografica e tutti gli accessori originari che formano un laboratorio di edizione, in una mostruosa congerie di meccanismi e apparati elettronici che spesso hanno il semplice scopo di catturare ed appagare gli appetiti dei cacciatori dell’ultima novità. Può capitare, scarnendo di tutto il superfluo un laboratorio di edizione, di ritrovarsi fra le mani come residuo di esso, il vecchio ed essenziale stereoscopio, e magari scoprire, con stupore, che il massimo della spettacolarità di una immagine possa scaturire osservando la stessa attraverso un frugale oggetto fatto da due semplici lenti e basta! Concettualmente lo stereoscopio dovrebbe rappresentare uno spiraglio praticato attraverso pareti e superfici oltre le quali poter osservare, di tanto in tanto, un mondo congelato in perpetuo ristagno temporale per questo al sicuro dall’azione contaminatrice delle attività umane o altri invasori. Alla mente, stanca di arcani tecnicismi è dunque gradito riposare in quel mondo illusorio, capace di accendere in noi le stesse sensazioni ed emozioni del mondo reale. QUATTRO PASSI NEL CYBERSPAZIO La tecnologia VR (Virtual Reality) è già disponibile anche se ne sono forniti, al momento, solo pochi musei e luna park, a causa dei costi proibitivi, almeno per ora. Tra pochi anni la VR sarà tra noi e come sempre capita ai paesi satelliti, qualcuno osa dire sudditi delle grandi potenze economiche e industriali, il popolo globale, schierato in linea di partenza, aspetta il comando di… via!!... della multinazionale che scatenerà la corsa agli acquisti senza rendersi conto che la VR è già tra noi, basta prenderla in pugno, fregandosene una volta tanto di starsene a mollo dentro ciò che fa “tendenza” al momento. I soliti catastrofisti faranno previsioni apocalittiche sull’avvento della VR. Diranno che l’orda di popolo globale non vede l’ora di portarsi in casa la miss dell’anno, diranno che il turismo si annichilirà a fenomeno da sofà, diranno che ognuno se ne starà in disparte per cavoli suoi nascosto sotto il casco virtuale a sorseggiarsi il cervello immerso fino al collo dentro stupidissimi video game, diranno che i bambini saranno sempre più obesi e drogati di patatine fritte etc. etc. etc. In realtà, come ormai tutti sanno, quando lo stolto si appropria di una qualsiasi meraviglia tecnologica, sia essa l’automobile, la TV o il telefonino, riesce sempre a trasformarla, con l’abilità di un Fregoli, in una trappola nella quale invischiarsi. Fermiamo per questo la ricerca? Non sarebbe invece ora che la scuola tra le sue materie inserisse, una volta tanto, una seria educazione non dico alla frugalita’ ma almeno all’uso saggio e ponderato dei prodotti mediatici? L’informatica VR diverrebbe allora una realtà affascinante per creare mondi fantastici così, solo per fare quattro passi nel ciber-spazio di tanto in tanto, come una rilassante passeggiata in parco la domenica dopo pranzo, realizzando l’antico anelo dell’umano di entrare nello specchio dove c’è il sogno, liberandosi così dai vincoli terreni e fluttuare con la propria fantasia oltre i limiti del mondo materiale in barba alle forze gravitazionali. Il mondo globale sarebbe allora come un grande supermercato in cui la felicità non si appagherebbe nel riempire zeppo il carrello, ma nel comprare solo quanto basta all’esigenza del momento. Visitate la galleria delle immagini stereoscopiche Per accedervi chiudi questo programma ed entra nei file “Galleria A e B” L’apertura dei file. “Galleria” può richiedere alcuni secondi di attesa