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Como ver imagens 3D sem qualquer equipamento (para além dos olhos) – De Estereogramas simples a Autoestereogramas

Os estereogramas consistem em pares de imagens, com pequenas discrepâncias espaciais entre si, que, quando vistas de tal forma que cada olho seja exposto a uma dessas imagens, resultam numa percepção vívida, pese embora ilusória, de profundidade. Essa percepção de tridimensionalidade resulta do facto de que o par de imagens do estereograma codifica disparidades binoculares (pequenas diferenças na posição relativa de elementos nas imagens ópticas, projectadas nas retinas) similares àquelas que surgem naturalmente devido ao distanciamento horizontal entre os nossos dois olhos (distância interpupilar), tipicamente de cerca de 6 cm. Pese embora a ampla variedade de dispositivos para apresentação estereoscópica, dos vulgares e baratos óculos de anaglifos, a sistemas de realidade virtual, passando pelas lentes polarizadas (usadas comummente no cinema 3D), todos se baseiam exactamente nos mesmos princípios perceptivos.

Esses dispositivos estereoscópicos, ainda que facilitem comodamente a fusão binocular requerida para a percepção estereoscópica, sendo por isso um recurso inestimável na investigação laboratorial sobre percepção binocular, não são estritamente necessários – com algum treino e paciência, é possível ver uma imagem estereoscópica apenas com base no controlo volitivo dos músculos oculares. Este guia, após uma breve explicação acerca da forma como se pode atingir a fusão estereoscópica sem recurso a qualquer equipamento especial, para além de dois olhos funcionais, propõe um conjunto de pequenos exercícios para o efeito, de dificuldade crescente, culminando nos autoestereogramas. Esta é uma competência relativamente importante para qualquer estudioso da percepção, entre os quais alunos, e que será de grande utilidade na leitura de um livro sobre ciências perceptivas ou artigos da especialidade que lidem com estereoscopia, pois neles são frequentemente apresentados estereogramas que assumem e pressupõem leitores capazes de percepcionar espontaneamente demonstrações estereoscópicas como as que serão mostradas mais adiante.

Como atrás se disse, a estereoscopia resulta quando duas imagens ligeiramente diferentes são apresentadas separadamente a cada olho. Nos estereogramas passíveis de serem vistos sem equipamento especializado, essas imagens são mostradas lado-a-lado. Quando se fixa o mesmo plano onde são mostradas as duas imagens (ver painel A na Figura 1; o ponto fixado é representado pela intersecção das duas linhas tracejadas de cor azul acizentado – estas representam a direcção visual principal, isto é, a linha visual que incide sobre a fóvea), as duas imagens (representadas esquematicamente na Figura 1 como dois pequenos círculos de cores diferentes) irão naturalmente estimular pontos sensivelmente correspondentes nas retinas de ambos os olhos (diagramas circulares). Cada um dos pontos correspondentes é fundido numa só imagem (linhas pontilhadas em baixo), resultando na percepção verídica de duas imagens lado-a-lado (fundo da imagem). A fusão estereoscópica das duas imagens pode, porém, ser alcançada se se fixar um ponto específico aquém ou além do plano das imagens, conforme mostrado nos painéis B e C da Figura 1. No caso do painel B, é fixado um ponto mais próximo do observador que o plano das imagens, de tal forma que a imagem à esquerda no estereograma seja projectada na fóvea do olho direito e que a imagem à direita no estereograma seja projectada na fóvea do olho esquerdo – por isso, esta é designada de "visão cruzada" (cross-eyed ou cross-view). Note-se que, quando tal é feito, as duas imagens, incidindo sobre as fóveas de ambos os olhos (pontos correspondentes) são fundidas numa só (representada a azul acizentado em baixo no diagrama). Porque cada uma das imagens do estereograma estimula, além disso, pontos não correspondentes nas retinas dos dois olhos, resulta uma duplicação visual (diplopia) – na prática, o observador irá ver três imagens, sendo que a central resulta da fusão estereoscópica e, logo, será percepcionada com tridimensionalidade (na medida em que as imagens codifiquem convenientemente disparidades binoculares). Algo similar poderá ser alcançado se, ao invés de se fixar um ponto mais próximo do observador, se fixar um ponto mais longínquo, de tal forma que as duas imagens do estereograma sejam projectadas paralelamente nas fóveas dos dois olhos (ver painel C da Figura 1) – a imagem à esquerda no estereograma na fóvea do olho esquerdo e a imagem à direita no estereograma na fóvea do olho direito, recebendo por isso a designação de "visão paralela" (parallel-eyed ou parallel-view). O resultado perceptivo será, igualmente, de três imagens, sendo a central o resultado da fusão estereoscópica.

Diagrama explicativo da visão cruzada e paralela para percepção de estereogramas
Figura 1. Diagrama explicativo das formas de visão cruzada e paralela para a fusão estereoscópica e percepção de estereogramas. O painel A esquematiza o que ocorre quando é fixado o plano das imagens. Os painéis B e C mostram, respectivamente, que pontos devem ser fixados para a visão cruzada e paralela.

Porque, consoante a forma de visualização escolhida, a imagem do lado esquerdo do estereograma será vista pelo olho esquerdo (visão paralela) ou direito (visão cruzada) e vice-versa, o posicionamento das imagens nos estereogramas é feito assumindo uma forma específica de visualização, geralmente especificada. Quando um estereograma preparado para visão paralela é visto com visão cruzada ou o inverso, uma de duas coisas pode ocorrer: se o estereograma for constituído por elementos simples, com poucas ou nenhumas pistas pictóricas de profundidade, a tridimensionalidade será invertida, com elementos que deveriam aparentar estar mais próximos/distantes a serem percepcionados como mais distantes/próximos; caso as imagens sejam mais complexas, com várias pistas pictóricas (sombras e sombreamento, perspectiva, oclusões, etc.) a fusão estereoscópica pode falhar e a percepção é a de uma imagem bidimensional normal (incongruências entre pistas pictóricas de profundidade, monoculares, e disparidade binocular são geralmente resolvidas pelo sistema visual privilegiando as primeiras em detrimento da segunda). De resto, algumas pessoas conseguem mais facilmente atingir a fusão estereoscópica com visão paralela e outras com visão cruzada (como é o meu caso). Nos exercícios que se seguem serão dadas instruções específicas para cada uma das formas de visualização e os estereogramas apresentados nas duas versões (excepto no caso do autoestereograma).

Nível 0 – Controlar os movimentos oculares de vergência

Quotidianamente, tendemos a fixar o olhar em objectos de interesse (isto é, a dirigir as direcções visuais principais de ambos os olhos para o objecto) e a direccionar para esses a nossa atenção. Isto é, e por outras palavras, a nossa atenção tende a acompanhar as fixações oculares. Para ver um estereograma é necessário inverter esta tendência e prestar atenção a objectos (ou, neste caso, imagens) que não são directamente fixados – caso contrário, vemo-nos na situação representada no painel A da Figura 1, em que apenas percepcionamos, veridicamente, duas imagens lado-a-lado.

Para tal, é necessário ter algum controlo volitivo sobre a posição dos nossos olhos ao mesmo tempo que prestamos atenção a elementos visuais não fixados. Perceptivamente, objectos para além ou aquém do ponto de fixação (a rigor, além ou aquém do horóptero) resultam, respectivamente, em diplopias homónimas (não-cruzadas) e diplopias cruzadas. Uma diplopia (excluem-se aqui as diplopias clínicas) é tão-somente o nome dado à "visão dupla", isto é, à percepção de uma duplicação dos objectos vistos. O termo homónima ou cruzada especifica apenas a natureza da diplopia – quando a imagem do lado esquerdo da diplopia é vista pelo olho esquerdo e a imagem do lado direito pelo olho direito, estamos perante uma diplopia homónima; caso contrário, ocorre uma diplopia cruzada.

O primeiro passo para ver um estereograma consiste precisamente em conseguir prestar atenção às diplopias (estas são comummente ignoradas). A Figura 2 mostra um círculo azul isolado. Com a Figura 2 no seu campo visual, tente fixar um ponto mais distante ou mais próximo que o ecrã – poderá ajudar se dispuser de um objecto específico que possa ser fixado. Por exemplo, e para visão cruzada (resultando em diplopias homónimas), comece por tentar fixar a ponta do seu nariz ou, se preferir, coloque um dedo seu na vertical entre os seus olhos e o ecrã e fixe o dedo com o seu olhar. Simultaneamente, e sem deixar de fixar a ponta do nariz ou o dedo, preste atenção ao círculo da Figura 2. Deverá ver não um mas sim dois círculos azuis lado-a-lado. Estes poderão estar mais ou menos distanciados entre si caso o dedo que está a fixar esteja mais próximo ou mais distante da sua face – caso esteja a fixar a ponta do seu nariz, o distanciamento horizontal entre os dois círculos deverá ser máximo. Poderá, neste momento, testar fechar alternadamente um e outro olho, verificando que vê com o olho esquerdo a imagem do círculo à esquerda da diplopia e vice-versa – deverá assim confirmar que está perante uma diplopia homónima. Para o caso da visão paralela, deverá seguir as mesmas instruções, mas fixando um objecto que esteja mais distante de si do que o ecrã (a menos que seja o Pinóquio, tentar fixar a ponta do nariz será, para este fim, desaconselhado). A forma mais fácil será fixar um ponto numa parede distante e colocar o ecrã em frente aos olhos sem alterar a fixação. Preste agora atenção à Figura 2, sem mudar a posição dos seus olhos (isto é, continue a fixar a parede, mesmo que já não a veja por estar tapada pelo ecrã). Deverá ver, novamente, dois círculos azuis, ao invés de um só. Se alternadamente fechar um e outro olho, poderá verificar que o círculo do lado esquerdo é visto pelo olho direito e o círculo do lado direito é visto pelo olho esquerdo – isto é, está perante uma diplopia cruzada.

Um círculo azul isolado, para treino do controlo dos movimentos oculares de vergência e percepção de diplopias
Figura 2. Um círculo azul isolado, para treino do controlo dos movimentos oculares de vergência e percepção de diplopias.

É possível que lhe seja mais fácil ver as diplopias fixando um ponto mais próximo que o ecrã (o seu nariz ou um dedo) que um ponto mais distante (uma parede por detrás do ecrã) ou vice-versa. Essa maior facilidade/dificuldade irá repercutir-se, mais adiante, no método de visualização estereoscópica mais acessível para si, a visão cruzada ou paralela. Poderá continuar a treinar este exercício na sua vida quotidiana para aperfeiçoar o seu controlo sobre os movimentos oculares de vergência (não o tente fazer em situações em que tal possa representar um risco, como durante a condução).

Assim que dominar o exercício anterior, conseguindo ver diplopias sempre que o desejar, pode passar ao próximo exercício, com base na Figura 3. Nesta são apresentados dois pequenos círculos, dispostos horizontalmente. Enquanto mantém a Figura 3 no seu campo de visão, repita o que fez anteriormente, fixando um ponto mais próximo ou mais distante que o ecrã, e preste atenção às diplopias que daí resultam. Neste caso, porque há dois círculos em vez de apenas um, uma diplopia traduzir-se-á na percepção de quatro círculos. Surge agora o momento crítico na preparação para a visualização de estereogramas: tente ajustar a vergência dos seus olhos, fixando um ponto mais ou menos próximo de si, até que os dois círculos centrais dos quatro que resultam da diplopia coincidam um sobre o outro – ou seja, ajustando a posição dos olhos, tente ver nem quatro nem dois círculos, mas sim três, sendo que o do meio resulta da sobreposição de duas diplopias. Poderá ser relativamente desafiante não só atingir esse ponto mas mantê-lo; com algum treino, porém, conseguirá fazê-lo quase instantaneamente sempre que o desejar. Quando tal acontecer, está pronto para ver os estereogramas que se seguem!

Dois pequenos círculos dispostos horizontalmente, para treino da fusão estereoscópica
Figura 3. Dois pequenos círculos dispostos horizontalmente, para treino da fusão estereoscópica.

Nível 1 – Estereogramas simples com formas geométricas

As Figuras 4, 5, e 6 apresentam estereogramas simples, constituídos por formas geométricas como quadrados, círculos, e triângulos. Todos estes são constituídos, como atrás se especificou, por duas imagens similares, lado a lado. Entre ambas apenas muda o posicionamento relativo das formas geométricas, que se encontram ligeiramente mais para a esquerda ou para a direita nas imagens do lado esquerdo ou direito, por forma a codificar uma disparidade binocular. Acima de cada uma das imagens de cada estereograma encontra-se um pequeno ponto – este serve para auxiliar a fusão estereoscópica repetindo o que fez anteriormente: altere o ponto de fixação dos seus olhos de forma a que em vez de dois (ou quatro) pontos consiga ver três, dispostos horizontalmente. Nesse momento, e para além dos três pontos, deverá ver também três, em vez de duas, imagens do estereograma, sendo que a imagem central dá origem a uma percepção vívida de um espaço tridimensional, com as figuras geométricas claramente percepcionadas a uma maior ou menor profundidade.

Todas as figuras incluem a versão para visão cruzada, no topo, e visão paralela em baixo. Porém, pode ver qualquer uma das imagens com qualquer uma das formas – se o fizer, a profundidade dos elementos será apenas invertida: as formas geométricas aparentarão estar mais distantes ou mais próximas. Porém, em qualquer dos casos terá sempre uma percepção de tridimensionalidade. Importa notar que, para a visão paralela, a distância entre as duas imagens não poderá ser superior à distância interpupilar do observador e, por isso, poderá ser impossível caso as imagens apareçam no seu ecrã demasiado grandes (a solução é diminuir o zoom no seu browser).

A Figura 4, abaixo, mostra simplesmente o estereograma de um quadrado de cor dourada que, quando visto como se pretende, aparece claramente a flutuar em frente da grelha azul.

Estereograma de um quadrado
Figura 4. Estereograma de um quadrado.

A Figura 5, abaixo, mostra uma versão estereoscópica do Triângulo de Kanizsa. Poderá verificar que as duas imagens do estereograma contêm três círculos azuis com pequenos recortes, os quais resultam na percepção vívida de um triângulo escuro (facilitada pelo facto de este ocludir também a grelha azul por trás). Quando visto com visão cruzada (em cima) ou visão paralela (em baixo), o triângulo escuro aparenta flutuar em frente ao ecrã, mais próximo de si.

Estereograma com o Triângulo de Kanizsa
Figura 5. Estereograma com o Triângulo de Kanizsa.

A Figura 6, abaixo, mostra um estereograma um pouco mais complexo: em vez de uma única superfície a flutuar em frente ao ecrã, poderá ver, seguindo de novo as instruções, um círculo azul a flutuar em frente a um quadrado dourado que, por sua vez, se encontra mais próximo que o ecrã.

Estereograma com um círculo e um quadrado a diferentes profundidades
Figura 6. Estereograma com um círculo e um quadrado a diferentes profundidades.

Finalmente, a Figura 7, em baixo, mostra um conjunto de "bolhas" a flutuar no espaço tridimensional, cada uma a uma profundidade diferente (algumas em frente, outras atrás, da grelha azul).

Estereograma com bolhas a flutuarem no espaço a diferentes profundidades
Figura 7. Estereograma com bolhas a flutuarem no espaço a diferentes profundidades.

Nível 2 – Estereogramas com sólidos tridimensionais

Os estereogramas das Figuras 8 e 9 são ligeiramente mais complexos que os anteriores. Em vez de apenas formas geométricas, estes apresentam objectos aparentemente sólidos. A forma para percepcionar a estereoscopia mantém-se a mesma.

A Figura 8 mostra um paralelepípedo rectângulo, disposto na vertical, com um dos vértices virado para o observador. Ao ver este estereograma com visão cruzada (em cima) ou visão paralela (em baixo), note como as superfícies laterais do sólido parecem estar orientadas diagonalmente, tal como se estivesse de facto a ver um bloco tridimensional.

Estereograma de um paralelepípedo rectângulo
Figura 8. Estereograma de um paralelepípedo rectângulo.

A Figura 9, em baixo, mostra, de forma similar, um cubo dourado, visto ligeiramente de cima.

Estereograma de um cubo
Figura 9. Estereograma de um cubo.

Nível 3 – Estereogramas fotográficos e estereogramas de pontos aleatórios

As Figuras 10 e 11 mostram, respectivamente, um estereograma feito com fotografias (instruções para obter fotografias similares podem ser encontradas aqui) e um Estereograma de Pontos Aleatórios. À semelhança dos estereogramas anteriores, também estes podem ser vistos com o método de visão cruzada (em cima) ou visão paralela (em baixo). Estes estereogramas (e os restantes mais abaixo) servem essencialmente para solidificar e treinar o domínio de um ou ambos os métodos, razão pela qual não é revelado o conteúdo do estereograma da Figura 11 – consegue o leitor descobrir?

Estereograma de uma máquina de escrever
Figura 10. Estereograma de uma máquina de escrever.
Estereograma de Pontos Aleatórios
Figura 11. Estereograma de Pontos Aleatórios.

Nível 4 – Estereogramas com animações

Ainda que seja, teoricamente, possível ver na íntegra um filme 3D como o Avatar utilizando o método da visão cruzada ou da visão paralela, seria consideravelmente cansativo dada a sua duração, razão pela qual o cinema 3D recorre a óculos especializados para o efeito. Não obstante, enfatize-se, a existência de animação e movimento não é, per se, impeditiva para a percepção estereoscópica usando os métodos aqui apresentados. As Figuras 12 e 13 apresentam, consequentemente, algumas animações simples. O movimento poderá ser distractivo, sendo estes bons desafios para o domínio das técnicas de visão cruzada e visão paralela.

Animação estereoscópica com um cubo a rodar
Figura 12. Animação estereoscópica com um cubo a rodar.
Animação estereoscópica com a palavra 'Kymograph' a rodar
Figura 13. Animação estereoscópica com a palavra 'Kymograph' a rodar.

Nível 5 – Autoestereogramas

Os autoestereogramas, também conhecidos no mundo anglo-saxónico por Magic Eye, graças aos livros homónimos, consistem em imagens mais ou menos abstractas. Estas contêm elementos repetidos horizontalmente com pequenos desfasamentos espaciais entre si que replicam as disparidades binoculares subjacentes à percepção estereoscópica. De forma relevante, a resolução dessas disparidades binoculares e, consequentemente, a percepção de profundidade, só pode ser alcançada com visão cruzada ou, mais comummente, com visão paralela. São, por isso, uma óptima forma de finalizar o presente guia. Acresce que, mesmo com instruções cuidadosas, os autoestereogramas são particularmente desafiantes de visualizar.

Rematamos, por isso, com a Figura 14, com um exemplo simples, não apenas mais fácil de ver em estereoscopia mas também ilustrativo dos princípios subjacentes. Esta apresenta várias linhas com as mesmas letras douradas repetidas (as letras da palavra 'Kymograph'). Note-se que as letras K e H, respectivamente na primeira e última linha, se encontram mais próximas entre si, em comparação com as restantes letras, progressivamente mais espaçadas – a linha de Gs ocupa a maior extensão horizontal. Se se vir esta imagem com visão cruzada ou visão paralela, algumas das letras irão coincidir e, por isso, ser fundidas perceptivamente com letras adjacentes. Devido aos seus espaçamentos horizontais, algumas das linhas irão aparentar estar mais próximas ou mais distantes do observador, produzindo uma vívida sensação de espaço tridimensional.

Para auxiliar a correcta fusão estereoscópica, as letras de uma das colunas encontram-se a azul. Ao fixar um ponto mais próximo (visão cruzada) ou mais distante (visão paralela) que o ecrã, o leitor deverá fazê-lo de tal forma que veja não uma, mas duas colunas com letras azuladas (porque as letras azuis irão coincidir visualmente com letras douradas, a sua cor será de um azulado ligeiramente distinto do azul original). Se este autoestereograma for visto com visão cruzada, as linhas do meio aparentarão estar mais próximas e as linhas mais acima ou mais abaixo na imagem mais distantes; o inverso ocorre com visão paralela – as linhas centrais aparecem mais distantes e as superiores e inferiores mais próximas.

Autoestereograma simples com as letras KYMOGRAPH
Figura 14. Autoestereograma simples com as letras KYMOGRAPH.

Se o leitor conseguir ver a estereoscopia neste autoestereograma simples, estará pronto para explorar outros estereogramas mais desafiantes (raramente estes incluem uma coluna destacada para auxílio da fusão estereoscópica), seja num de inúmeros livros, seja na internet, pesquisando por 'autoestereograma'.

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