LA STEREOSCOPIA

I Musei Virtuali
LA STEREOSCOPIA
… la “reale” terza dimensione.
COOPERATION@CULTURAL HERITAGE
Genco Ludovico – Tecnopolis 26 giugno 2008
Parleremo di …
•Tipologie di stereoscopia
•Strumentazione
•Il Teatro Virtuale di Tecnopolis
•Realizzare i contenuti
•Fruizione
•Pubblicazione sul web
•Applicazioni software
•Esercitazioni
La stereoscopia.
Che cosa è?
E’ una modalità di proiezione di contenuti visivi (immagini e video) tale da dare
all’osservatore la percezione del rilievo di un oggetto, in conseguenza della
visione binoculare.
Gli occhi vedono immagini differenti poiché sono separati da 7 cm.
Al cervello giungono
quindi due immagini
leggermente diverse
che vengono elaborate
per crearne una sola.
La stereoscopia.
Un pò di storia.
La fotografia stereo o stereoscopia fu ideata da Wheatstone nel 1838 quasi
contemporaneamente alla fotografia tradizionale.
Nel 1891 Louis Arthur Ducos du Hauron propose un metodo per ottenere
immagini stereoscopiche stampate su un unico supporto (anaglifi).
L. Lumière studiò e perfezionò questa tecnica realizzando degli anaglifi animati
che, osservati con appositi occhiali, creavano nel cinema l'effetto
tridimensionale.
La fotografia 3D è stata molto praticata nel secolo scorso e agli inizi del 1900
(si hanno molte foto della prima guerra mondiale).
Oggi la causa del poco interesse a questo tipo di fotografia è dato dal fatto che
il sistema di visione è poco pratico (occhiali, visori...).
Un'applicazione notevole è nel settore cartografico e precisamente nella
stampa anaglifica delle curve di livello.
Tipologie di stereoscopia.
Stereoscopia passiva.
La visione stereoscopica può essere di varie tipologie, a seconda della
tecnologia utilizzata per la proiezione.
Nel caso della stereoscopia passiva vengono utilizzati due proiettori, uno per
ogni immagine.
Le
immagini
vengono
polarizzate diversamente tra
loro.
Gli
occhialini
indossati
dall’utente sono costituiti da due
lenti polarizzate nello stesso
modo dei proiettori.
Ogni lente lascia passare solo
l’immagine corretta per ogni
occhio.
Tipologie di stereoscopia.
Stereoscopia attiva.
Un solo proiettore proietta le due immagini alternativamente ad una frequenza
doppia (50 fps) in modo che l’utente non percepisce l’alternanza delle
immagini.
L’utente indossa degli occhialini dotati di due display LCD sincronizzati con il
proiettore.
In tal modo quando il proiettore visualizza l’immagine per l’occhio sinistro, il
display dell’occhio destro è spento, e viceversa.
Tipologie di stereoscopia.
Stereoscopia anaglifica.
Le due immagini, dopo un’elaborazione sul colore, vengono unite in un’unica
immagine, che viene proiettate da un solo proiettore.
L’utente dispone di occhialini anaglifici che filtrano le componenti di colore in
modo che agli occhi giungono le due immagini separate.
In
questo
caso
si
perde
l’informazione sul colore, per cui il
risultato percepito è in bianco e
nero.
Tipologie di stereoscopia.
Tecnologia stereo infitec.
Infitec™ (acronimo per Interferenz Filter Technik ) rappresenta lo stato
dell’arte della tecnologia stereo.
Essa assicura un superba separazione stereo tra le immagini senza l’effetto
“ghosting”, cioè la non perfetta sovrapposizione delle immagini.
Inoltre tale tecnologia assicura una visualizzazione costante delle immagini
indipendentemente dalla posizione degli utenti davanti allo schermo, e
dall’inclinazione della testa, fattori questi che con altre tecnologie provocano
una distorsione delle immagini.
Per questa tecnologia vengono utilizzati proiettori DLP e LCD che assicurano
un elevato contrasto delle immagini.
Inoltre, poiché le immagini vengono proiettate contemporaneamente l’utente
non percepisce lo sfarfallio.
Strumentazione.
I visori.
Occhiali a cristalli liquidi. Le lenti vengono oscurate in modo alternato in
perfetta sincronizzazione con la sequenza delle immagini dello schermo. La
successione con la quale le immagini destra e sinistra si susseguono deve
essere rapidissima. Il principale svantaggio è costituito dal loro alto costo.
Filtri polarizzatori. Questo sistema è utile quando si vuole visualizzare
diapositive stereoscopiche. Vengono montati due filtri polarizzatori ruotati di
90 gradi l'uno rispetto all'altro sulle lenti dei proiettori. Un paio d'occhiali con
lenti polarizzate ruotate di 90 gradi l'una rispetto all'altra consente a ciascun
occhio di ricevere solo l'immagine corrispondente.
Strumentazione.
I visori.
Stereoscopi. Sono dei semplici apparecchi ottici che facilitano la
ricomposizione dei due stereogrammi in un'unica vista stereoscopica.
Anaglifi. Gli Anaglifi (dal Latino "anaglyphus", scolpito in bassorilievo) sono
immagini ottenute "fondendo" tra di loro i canali dei colori complementari
delle immagini sinistra e destra. Per raggiungere lo scopo, le immagini
originali devono prima essere scomposte nei 3 canali dei colori fondamentali
(es: rosso, giallo e blu). In questo caso, per poter percepire la terza
dimensione è necessario indossare un paio di occhiali con una lente rossa e
una blu. La lente rossa permette solo al rosso di passare attraverso di essa,
mentre blocca il blu. La lente blu, ovviamente, si comporta in modo
speculare alla precedente.
Strumentazione.
L'HMD
E' un visore stereoscopico che avvolge completamente la vista
dell'utilizzatore in modo che non percepisca minimamente l'ambiente
reale che lo circonda.
Strumentazione.
Il teatro virtuale.
E' tutt’oggi il metodo più evoluto per la fruizione collettiva della realtà virtuale
basato sulla stereoscopia.
Si tratta di un ambiente attrezzato per la dimostrazione e la sperimentazione
di applicazioni di realtà virtuale, che ospita piccoli gruppi di persone,
consentendo loro di fruire collettivamente contenuti multimediali 2D e 3D.
Strumentazione.
Il teatro virtuale.
La struttura è costituita da:
•Sistemi di visualizzazione stereo di grandi dimensioni e alta definizione.
•Stazioni grafiche ad alte prestazioni.
•Software per la creazione e visualizzazione dei contenuti.
•Dispositivi avanzati di interazione utente.
La stereoscopia assicura la sensazione di immersività e interattività.
Il teatro virtuale di Tecnopolis.
La tecnologia utilizzata consiste in:
• schermo semicilindrico su cui proiettare i contenuti (h 2.5 m, raggio
3.65m, angolo 150°);
• proiettori stereo passivo ad alta definizione;
• sistema di controllo remoto delle apparecchiature;
• occhialini per la visione stereoscopica (passiva);
Il teatro virtuale di Tecnopolis.
•un cluster grafico ad alte prestazioni per la visualizzazione dei contenuti;
•una Workstation grafica professionale per la creazione di contenuti;
•una renderFarm con storage condiviso per il rendering massivo di filmati;
•alcuni software di modellazione 3D, elaborazione 2D, video e audio
editing;
Il teatro virtuale di Tecnopolis.
• Un sistema di tracking a 6 gradi di libertà (traslazione e rotazione)
• un HMD (casco)
• un DataGlove (guanto)
• un sistema audio dolby 5.1
Il teatro virtuale di Tecnopolis.
La sala.
Strumentazione.
Il Software.
Il software viene utilizzato per poter proiettare su due canali video distinti le
immagini.
Alcuni dei software più diffusi sono:
•Stereoscopic player (http://3dtv.at/Downloads/Index_en.aspx)
•StereoPhoto Maker (http://stereo.jpn.org/eng/stphmkr/)
•Quest3D (http://www.quest3d.com)
Altri software sono utilizzati per creare le immagini stereo:
•AnaglyphMaker (http://www.stereoeye.jp/index_e.html)
Creare i contenuti.
Utilizzo del software.
Per realizzare fotografie in tre dimensioni è necessario ricavare due immagini
dello stesso oggetto, riprese però secondo una direzione differente.
L'angolo che separa queste due riprese può essere simile a quello formato dagli
occhi, o anche maggiore (iperstereoscopia).
A livello professionale, per ottenere fotografie in 3D si impiegano speciali
macchine dotate di due obiettivi.
Bisogna effettuare due riprese successive, spostando un poco la macchina
fotografica tra una ripresa e l'altra .
Nel fare questo occorre muovere l'apparecchio parallelamente, mantenendolo
puntato sul soggetto principale.
Bisogna evitare il più possibile variazioni di inquadratura nel senso verticale.
Per soggetti in movimento, è necessario disporre di due macchine fotografiche
appaiate, da azionare insieme.
Creare i contenuti.
Effetto iper-stereo.
In alcune circostanze si potrebbe desiderare di aumentare o diminuire la
distanza tra le telecamere,per esempio, quando si vuole ottenere un effetto
stereoscopico su oggetti molto grandi.
In campo GIS si utilizzano foto stereo riprese da quote molto alte e a distanza
anche di qualche centinaio di metri.
Questo si traduce in un'effetto
stereo aumentato e viene sfruttato
per eseguire misure più precise
del terreno e dell'altezza degli
edifici.
Sviluppare I contenuti.
Realizzare foto stereo.
E' necessario fotografare o filmare una scena da due punti di vista diversi la
cui lontananza è data dalla distanza oculare, il cui range di variabilità è
contenuto nell’intervallo 6-8 cm. A livello pratico, ciò si traduce nell’uso di
due fotocamere oppure due videocamere poste a tale distanza e i cui assi
ottici siano mantenuti paralleli tra loro.
Sviluppare I contenuti.
Realizzare video stereo.
Ci sono due modalità per produrre dei video in stereoscopia:

produrre due filmati separati che verranno eseguiti contemporaneamente;

produrre un unico filmato i cui fotogrammi sono ottenuti affiancando i
fotogrammi delle due sequenze. In tal modo ogni fotogramma sarà costituito
da una coppia stereo di immagini. Le modalità di affiancare le immagini sono
due: verticalmente oppure orizzontalmente. La modalità scelta dipenderà dal
sistema di visualizzazione ed in particolare dalle impostazioni stereo della
scheda grafica.
Sviluppare I contenuti.
La fotocamera.
Per poter eseguire delle fotografie stereo è necessario montare sul
treppiede una struttura a barra che consente alla fotocamera di scorrere per
poter effetture le fotografie alla distanza di 6-8 cm.
Sviluppare i contenuti.
La configurazione stereo.
Pubblicazione sul web.
Rendere fruibili i contenuti in stereoscopia su internet.
Le immagini e i video realizzati con la tecnica della stereoscopia potranno
essere fruiti su internet soltanto in determinate circostanze.
In particolare se l'utente fruitore ha a disposizione i visori opportuni.
La modalità anaglifica poichè la più semplice ed economica viene privilegiata
per la fruizione su web.
Esercitazioni.
Il corso prevede le seguenti esercitazioni:
•Riprese stereo con fotocamera
•Conversione in anaglifica e stereo passivo
•Integrazione in un percorso virtuale
Software utilizzato :
•Viewer: StereoPhoto Maker
Strumentazione:
•Fotocamera digitale
•Treppiede
•Supporto stereo
Riferimenti sul web.
Alcuni links utili
Software, strumentazione e tutorials sulla stereoscopia:
http://www.stereoscopy.com
http://stereogl.sourceforge.net/
http://www.3dtv.at/Index_en.aspx
http://www.stereo3d.com/3dhome.htm