25 de fevereiro de 2011 às 9:55 pm Essa matéria não tem o intuito de servir como guia de compra, nem como recomendação a algum produto em particular. Quaisquer referências a marcas ou modelos são apenas informativas, a fim de esclarecer e informar o leitor sobre a disponibilidade e sobre características específicas.
A visão humana
Antes de tudo: a nossa visão. A visão humana é inicialmente processada através de nossos olhos, funcionando como um mecanismo de recepção de mensagens visuais para nosso cérebro. Seu funcionamento é baseado na conversão de luz em sinais elétricos, direcionando-os para o nervo ótico. Seguindo seu caminho, esses mesmos sinais são enviados para nosso centro de processamento de imagens, uma parte de nosso cérebro onde toda a informação de origem visual é compreendida: o córtex visual.
Para que uma imagem seja gerada em nosso cérebro, a luz que percebemos passa por nossas pupilas, buracos escuros na parte colorida de nossos olhos (íris) que funcionam como uma lente objetiva, aumentando ou diminuindo seu diâmetro, de acordo com a intensidade da luz no ambiente. É por isso que em um ambiente escuro as pupilas se dilatam bastante, pois é necessária uma quantidade maior de luz passando por elas para que uma imagem seja criada, situação contrária a um local com forte iluminação.
A luz, depois que ultrapassa a pupila, chega à grande massa branca de nossos olhos, o cristalino. Com a intensidade necessária para visualização e percepção correta das cores, ela é finalmente levada à retina, onde existem dois tipos de células fotossensíveis: os cones, com função de identificar corretamente as cores, e os bastonetes, muito sensíveis à luz, com a função de detectá-la e regular a órbita da pupila permitindo a admissão de mais ou menos luz no olho. Após o processamento da imagem através das células da retina, são gerados impulsos elétricos transmitidos ao nervo ótico até nosso córtex visual.
Resumindo: a função do olho é transformar luz em impulsos elétricos. Parece ser simples, mas muitas vezes não pensamos que é por isso que somos capazes de enxergar quando não há luz.
Mas se a função é reconhecer e traduzir luzes e cores, como temos a impressão de distância entre objetos? Como sabemos o quão distante está uma pessoa?
Perspectiva e estereoscopia: a sensação de profundidade explicada
Para responder a questão anterior, vamos a duas pequenas brincadeiras:
Sente à mesa e coloque uma caneta a sua frente, de modo que você tenha que se inclinar um pouco na mesa para que consiga pegá-la. Agora sente-se corretamente, feche um dos olhos e tente pegar a caneta com uma das mãos: provavelmente você irá conseguir, porém com mais dificuldade do que com os dois olhos abertos.
Vamos mais além: pegue uma pequena bola. Arrume um cesto ou algo em que você possa arremessá-la. Posicione-se a uma boa distância, na qual você normalmente acertaria com os dois olhos abertos. Feche um deles e jogue a bola com a mão contrária ao olho que está aberto. A dificuldade aumentou com a distância, não foi?
A visão humana é isso: a convergência da imagem gerada pelo olho direito com a do olho esquerdo, aumentando o nosso campo de visão e nos dando a impressão de profundidade pelas diferenças de luz e ângulos, gerando daí a perspectiva. Esse fenômeno se chama estereoscopia ou, de forma mais específica, visão estereoscópica binocular. Uma pessoa que tem a visão apenas em um olho tem certa dificuldade para perceber corretamente profundidades, pois esse fenômeno, que vem das palavras stéreos (do grego: significa sólido, com dimensões) e skopéo (também do grego: significa visão), só pode ser perfeitamente percebido através de, no mínimo, dois pontos de observação (dois olhos, por exemplo).
A estereoscopia forma a perspectiva, ou seja, a profundidade da visão. Mas imagens recebidas pelos olhos, individualmente, são bidimensionais. O campo de visão aumenta com a distância, englobando mais elementos enquanto seu ângulo se expande. Para comportar um maior número de elementos na visão, os objetos mais distantes ficam menores, e isso aliado ao posicionamento deslocado paralelamente (em 6cm, em média) dos olhos nos é criada a sensação de profundidade.
O eixo das cotas, abscissas e ordenadas
Existe classicamente nos estudos matemáticos o eixo das ordenadas, representado pela letra “Y” e o eixo das abscissas, representado pela letra “X”. Esses eixos são relacionados com o plano horizontal e o vertical, respectivamente. Porém para se entender o 3D, é necessário compreender mais um eixo existente na matemática trigonométrica: o das cotas, representado pela letra “Z”: a profundidade.
Para imagens apenas baseadas em um plano bidimensional, existem a altura e largura (Y e X) mapeando as coordenadas. Para sua representação gráfica em um meio computacional, o ponto de interseção entre os eixos é chamado de pixel, os mesmos que existem em seu monitor, TV ou qualquer outro aparelho que tenha uma tela em duas dimensões.
Já para o estudo do 3D é necessária a adoção de uma nova definição, já que existem 3 eixos e todos os pontos contidos nesse plano são interseções obrigatória entre eles. A esses ponto é dado o nome de voxels.
Esclarecendo o que é 3D e o que não é
Olhe para seu monitor agora. O que você vê é uma imagem 3D ou 2D? Tem alguma profundidade? Se a resposta à última pergunta for sim (se for “não’, saiba que você está errado, mas tanto faz!) responda outra: se a tela é 2D, e quanto àqueles magníficos jogos 3D baseados em polígonos, nos passando uma sensação de profundidade?
Ao jogar um jogo em visão de primeira pessoa (ou FPS, como é popularmente conhecido), existe uma sensação de profundidade, certo? Ora, você sabe quanto tem de andar até chegar ao final de um corredor antes de virar, e sabe que o inimigo está escondido atrás de um obstáculo alguns “metros” (proporcionalmente redimensionados em sua tela) à sua frente. Se você tem a sensação de profundidade, por que isso não é 3D?
Nesse caso, temos uma simulação de perspectiva. Cálculos matemáticos geram a imagem que seria fruto da convergência entre a visão de seus dois olhos. Auxiliando a movimentação e a simulação de profundidade, são usados objetos de tamanhos e velocidades diferentes pelo plano 2D, enganando nosso cérebro e nos auxiliando no processo de criação da perspectiva em imagens planas.
O 3D “real” em sua casa
Enfim, depois da apresentação de como o sistema visual percebe os estímulos de luzes e cores ao nosso redor, interpretando sua profundidade (mesmo que às vezes simulada), todos agora têm pleno conhecimento para que se entenda perfeitamente como o tecnologia 3D atual é gerada nas novas televisões.
O advento da tecnologia atual traz possibilidades de se implementar o 3D de forma mais exata e mais barata do que já foi tentado antes. Porém um dos pontos principais para o “boom” da tecnologia 3D nesses anos foi a rápida popularização das TVs de alta resolução (que foram tema da matéria anterior, publicada na semana passada). O 3D só tem a capacidade de passar uma boa experiência de imersão em grandes telas (muitos debatem ser possível apenas a partir de 46” ou 50”, dependendo da distância de quem assiste a TV) e nesses tamanhos de tela, é necessária uma alta resolução para que as imagens não fiquem com sua qualidade comprometida. Se um filme convencional em baixa resolução já incomoda em uma TV FullHD, imagine em 3D. Pois bem, é esse um dos motivos dos DVDs 3D não terem feito sucesso, mesmo em telas menores.
O que faz os televisores terem a capacidade de gerar imagens tridimensionais é mostrar a mesma imagem a cada olho, mas em posições diferentes. Com isso seus olhos não conseguem fazer a convergência para visualizar uma imagem normal, em duas dimensões (daí o incômodo em ver um filme 3D sem óculos especiais). Essa diferença é corrigida por lentes que unem as imagens para os olhos, entregando uma nova imagem com um ponto de convergência alterado. É nesse ponto artificialmente criado que acontece o truque: como não foram seus olhos que criaram a convergência e sim as imagens enviadas pela TV que foram traduzidas pelos óculos, tudo nela pode ser manipulado. A tecnologia 3D atual está aí: todas elas se baseiam na mudança do ponto de convergência natural da imagem por nossos olhos e sua transformação, nos entregando uma imagem artificial.
Muitos reclamam ainda do mal-estar em se ver algo em 3D durante muito tempo. Acontece que nossos olhos estão acostumados a focar algo e fazer dessa imagem nossa percepção visual do mundo. Quando isso nos é entregue de forma artificial, por mais avançada que seja nossa tecnologia, ainda percebemos uma grande diferença relativa ao modo natural de se enxergar, gerando desconforto. Aliados a algumas limitações atuais da tecnologia (posição em relação à tela, distância, uso de óculos), esses fatos fazem algumas pessoas ainda duvidarem do sucesso da tecnologia 3D como é apresentada hoje.
Processos de criação de imagens 3D
Entre a tela da TV e seus olhos são necessárias lentes para perceber o 3D, independente da tecnologia empregada. Vamos conhecer agora seus principais processos atuais de criação.
Anaglifia
Os clássicos óculos 3D de lentes coloridas. Tem um funcionamento bem simples, onde são projetadas duas imagens na tela simultaneamente. As imagens são levemente deslocadas entre si, com a intenção de passar uma diferença de perspectiva (que irá auxiliar na criação da sensação de profundidade). A lente vermelha visualiza os tons azuis das imagens, enquanto a azul visualiza os tons vermelhos (pois com uma lente vermelha não será possível visualizar a essa mesma cor, assim enquanto de um lado uma cor é anulada, outra cor é vista, acontecendo o inverso no outro olho). As outras cores sem ser azul e vermelho são vistas pelos dois olhos, de maneira estereoscopicamente natural (sem variação de convergência). Como as imagens projetadas nesse método são deslocadas pelas cores, formam-se 3 imagens: uma vermelha, vista com a lente azul; outra azul, vista com a lente vermelha e outra colorida, já que a imagem de outras cores senão o vermelho e o azul não são completamente anuladas pela diferença de cores dos óculos. Com cada olho percebendo uma cor e algumas cores em comum aos dois, o seu córtex visual acaba se acostumando com a nova forma de se criar uma imagem e engana seu cérebro, criando estímulos que passam a impressão de tridimensionalidade.
Esse método é bem antigo e fácil de implementar, porém tem uma grande desvantagem: a qualidade das cores é comprometida pela separação entre os olhos que as percebem, além de que os efeitos de profundidade nas cores derivadas do vermelho e azul não são tão perfeitas, o que faz com que essa técnica seja muito incômoda depois de certo tempo de visualização.
Polarização passiva
Esse é a tecnologia 3D que faz tanto sucesso no cinema atualmente. Utilizam-se óculos para a visualização das imagens, porém ele não tem lentes coloridas. Como na tecnologia anáglifa, são geradas duas imagens simultâneas na tela, com perspectivas diferentes, para simularem a distância entre nossos dois olhos. O grande diferencial dessa tecnologia é que em vez de alterarem as cores das imagens, elas são geradas de forma polarizada, ou seja, em ângulos diferentes. Os óculos utilizados nessa tecnologia também são polarizados, assim cada olho recebe uma imagem gerada na tela de forma de acordo com o ângulo que os óculos recebem essa imagem. Dessa forma a imagem e transmitida para seu cérebro que entende os impulsos visuais e transformam a convergência simulada nos óculos em uma imagem com sentido de profundidade.
Polarização ativa
Nessa variação de polarização, os óculos funcionam de forma diferente. Esses óculos possuem uma bateria que alimentam um sistema de “persianas”, lentes com tecnologia LCD que escurecem quando da aplicação de uma corrente elétrica (daí o efeito persiana). Esse movimento trabalha em sincronia com a TV, através de sensores infravermelhos nos óculos que recebem a informação de quando mudar sua polarização. Com a variação da polarização dos óculos, cada lente capta uma imagem com um ângulo diferente da outra, criando assim a sensação do efeito de profundidade em conjunto com as imagens 3D geradas pela televisão. Essa tecnologia com uso de óculos é a mais confortável para nossa visão, além de ser relativamente barata e fácil de se implementar para o uso doméstico.
As TVs 3D precisam ter uma taxa de atualização alta para que duas imagens sejam geradas e atualizadas sem a ocorrência de flickering (sensação de a tela piscar), perdendo frames em sua exibição. Nas primeiras TVs em alta-definição isso era um grande problema, pois em sua grande maioria as televisões tinham um “refresh rate” de apenas 60Hz. O aceitável para o 3D é de uma freqüência de no mínimo 120Hz, sendo a grosso modo separada a quantia de 60Hz, ou sessenta atualizações por segundo, para cada imagem. O número 60 é uma espécie de “número mágico” para a mídia dinâmica digital, pois se considera perfeita a experiência visual para nossos olhos com uma taxa de no mínimo 60 frames por segundo, exatamente a quantia que a freqüência de 60Hz pode nos trazer para imagens bidimensionais, mas que é insuficiente para imagens 3D, causando um grande incômodo pela grande ocorrência de flickering.
Mas não basta ter uma frequência alta para seu televisor estar pronto para 3D. É necessário ainda um mecanismo para sincronizar as imagens reproduzidas com as lentes LCD dos óculos. Esse dispositivo que vem integrado nas Tvs 3D Ready é chamado de sincronizador estereoscópico de sinal, que através de uma interface infravermelha na televisão envia os sinais de sincronização para a interface nos óculos, ativando o efeito shuttle (persiana) e simulando o 3D.
E as TVs sem óculos?
Mesmo com o avanço da tecnologia 3D desde a anaglifia até a polarização ativa, ainda sim a experiência 3D não é a esperada. O fator “óculos” incomoda muita gente na hora de assistir um filme, sobretudo aqueles que já usam um óculos de grau. Além disso, ao receber um grupo de amigos em sua casa, você vai ficar revezar os óculos para que todos possam ter um pouco da experiência 3D ao ver um filme ou jogar um game?
Sim, as TVs 3D sem a necessidade de óculos já existem, porém não são uma realidade ainda nos lares. Atualmente existem em modelos pequenos, de até 20”, em que a experiência da tecnologia fica comprometida pela limitação de tamanho da tela. Algumas empresas como a Samsung e Sony já pretendem demonstrar a tecnologia sem óculos esse ano (esta última exibiu um protótipo funcional na CES 2011, porém com previsão de chegada ao mercado apenas entre 2013 e 2014). A japonesa NiCT (Natonal Institute of Information and Communications Technology) tem um incrível protótipo de uma TV 3D sem óculos com 200” de diâmetro.
Mas como essas TVs funcionam sem os óculos?
Na verdade o truque das TVs 3D sem óculos é levar as lentes até a TV, acoplando-as em sua tela. Explicando um pouco melhor, na TV serão geradas duas imagens como nas outras tecnologias, com a mesma diferença de perspectiva dos nossos olhos, porém acima da tela seria implementado um filtro, de provável polarização dinâmica, que direcionaria cada imagem gerada individualmente para um olho, através do ângulo de polarização. Essa tecnologia conhecida como barreira de paralaxe (parallax barrier) promete aposentar os óculos 3D, mas ainda precisa ser aperfeiçoada pelas grandes indústrias. Um grande problema a ser contornado é a mudança do ângulo de visão de quem assiste a imagem em 3D em relação à tela: se não houver um meio de se identificar onde está a pessoa que assiste o filme, é impossível a polarização da imagem, perdendo o sentido da profundidade quando se sai do ângulo correto. E quando existirem mais de uma pessoa para assistir, sendo que cada pessoa está sentada em um lado da sala? Perguntas ainda sem respostas…
Muitos especialistas afirmavam até pouco tempo atrás que essa tecnologia só seria possível em pequenas telas, já que o ângulo de visualização do usuário acaba por não influenciar muito devido as suas pequenas dimensões. Essa é a tecnologia utilizada para se ter o efeito 3D no novíssimo Nintendo 3Ds.
Como pode ser visto na imagem acima, nessa tecnologia, para se ter imagem 2D em vez da em 3D seria preciso apenas desligar a barreira paralaxe e a exibição da segunda imagem em perspectiva alterada.
3D na sua TV 2D: a tecnologia TriOviz
O Xbox 360 não tem, pelo menos ainda, suporte para jogos com a tecnologia 3D, certo? Porém como existe um jogo 3D para a plataforma?
Batman: Arkham Asylum, em sua edição GOTY (game of the year) vem com o suporte a tecnologia 3D, inclusive para o console da Microsoft. Magia? Não, tecnologia: TriOviz.
A proposta da tecnologia é excelente: transformar qualquer monitor 2D em 3D através do conjunto de tecnologia empregada na mídia juntamente com um óculos especial para visualizar o aspecto de profundidade, com pouquíssimo prejuízo à performance do jogo.
Como já visto, para ser gerada uma imagem em 3D, em todas as tecnologias citadas anteriormente, é necessária a criação de duas imagens com uma diferença de perspectiva que simula a distância entre nossos olhos. O problema é que, se um jogo em 2D é executado a 60 FPS (frames por segundo), provavelmente em 3D ele dificilmente superará a casa dos 30 FPS por conta da carga adicional da segunda imagem necessária para a sensação de profundidade. Temos o exemplo de Gran Turismo 5, que em modo 2D roda em 1080p a 60 FPS mínimos, já para o 3D o console da Sony sua a camisa para manter os mesmos 60 FPS, porém com sua resolução reduzida para 720p.
A tecnologia TriOviz não utiliza o recurso de uma segunda imagem, não criando assim um efeito 3D real, e sim apenas um efeito de profundidade simples. Seu conceito está em uso de tratamento de imagem direto no mecanismo do jogo para que haja uma modificação dinâmica de cores, como um shader (recurso utilizado para alterar o aspecto de uma imagem). Essas cores, devidamente interpretadas pelo filtro multicolorido dos óculos tem a capacidade de simular o eixo Z pela mudança de cores. A tecnologia é bem interessante para simular a sensação de profundidade em um jogo, mas sofre muito em determinadas situações como em explosões, reflexos e transparência (pelas dificuldades de se mapear cores para profundidade desses elementos, provavelmente).
No vídeo pode se ver que, diferentemente das outras tecnologias, a TriOviz não cria um desfoque pela ocorrência de duas imagens, e sim por uma alteração das cores, borrando levemente as bordas dos elementos.
Vale à pena investir no momento em uma TV 3D?
Considerando que no mercado ainda não existem televisores com recursos 3D sem óculos e que mesmo que depois que eles apareçam ainda levará certo tempo para aperfeiçoamento da tecnologia e popularização dos preços, valhe a pena o investimento em uma boa TV 3D, desde que se tenha fontes para ela. De que adianta uma televisão 3D sem um blu-ray player com os mesmos recursos ou, em nosso caso mais específico, um Playstation 3 (único console da geração atual que, até o momento da publicação da notícia, dispõe da tecnologia 3D para jogos em TVs ou monitores preparados para tal).
Até mesmo para aqueles que são entusiastas de tecnologia, é importante que se tenha noção que só agora os números de títulos 3D para o console Sony começa a aumentar. Pela experiência de imersão a compra vale muito a pena, mas os preços e sobretudo a falta de padrão da tecnologia, onde são necessários tipos específicos de óculos (mesmo sendo todos polarizados ativamente) para cada fabricante de TV, ainda deixa muita gente com dúvidas na compra.
Enfim, se você não quer esperar até 2014 ou 2015, ano em que provavelmente teremos algo de tecnologia 3D sem óculos eficiente, vá em frente e compre sua TV, mas tente aproveitar as promoções!
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Fonte da Imagem: Tom's Hardware
Fonte da Imagem: Tom's Hardware
Fonte: Halo Destiny
