El tema está de moda en España, debido a una película que se ha proyectado masivamente el país. Hay opiniones de todos los gustos, no voy a entrar en el argumento o la producción de la película, tampoco en los efectos especiales (otros blogs han expuesto sus opiniones, como éste). Yo me voy a centrar en el tema de las tres dimensiones, toda la parafernalia de las gafas, el sistema de proyección especial, y cómo se adapta el sistema visual a esta forma de percepción que todavía no es habitual en el cine. A raíz de algunos comentarios en el blog y correos electrónicos, voy a intentar incidir en posibles efectos perjudiciales que podrían aparecer, y que se ha comentado en algunos medios y por la red.

La teoría para esta forma alternativa de proyección de películas es la estereopsis, que es una forma que tiene nuestro sistema visual natural para percibir las tres dimensiones. Obsérvese que digo «una forma de percibirla», no «la forma». Tenemos diferentes herramientas para «captar» las tres dimensiones del espacio con nuestros dos ojos (que en definitiva, reciben imágenes planas). Y una de ellas es la estereopsis, que se basa en la disparidad retiniana. Es digamos la más rica y directa, la que permite hacernos un esquema mental tridimensional de lo que vemos, de forma muy viva. Los demás elementos no necesitan la llamada disparidad binocular, y por tanto también sirven para imágenes planas (cine convencional, fotografías, televisión, etc), y si bien nos informan de forma fiel y no tenemos dudas de perspectiva, la sensación de las 3D es mucho menos intensa. Sobre cómo funciona la estereopsis he hablado en dos artículos (éste y éste). Encontramos otras explicaciones del mismo concepto en otros blogs, como aquí.

Estereopsis y fusión motora

Cuando los dos ojos están alineados enfocando al mismo objeto, la imagen recibida por ambos es similar, pero no exactamente igual. Si yo me pongo un dedo a unos 40 centímetros por delante de la cara y lo miro, obtengo una «imagen binocular» del dedo muy centrada y «muy tridimensional». Si en este momento cierro y uno y otro alternativamente, la imagen de cada ojo por separado es muy parecida: el dedo en el centro de la imagen, y el fondo desenfocado. Pero el ojo izquierdo, además de la parte frontal del ojo, llega a ver un poco la parte lateral izquierda, y el ojo derecho llega a ver la parte derecha. Esto es porque los ojos están separados unos 5-7 cm, y hace que los objetos, en especial los cercanos, se vean desde perspectivas diferentes,  por lo que la imagen cambia un poco. Son cambios pequeños, los objetos de la imagen son lo suficientemente parecidos como para que nuestro cerebro los identifique como uno solo, y pueda fusionar las dos imágenes de cada ojo en una única imagen. Y son lo suficientemente diferentes como para que el cerebro «entienda e interprete» esa disparidad, percibimos la diferencia de perspectiva debido a estos pocos centímetros de separación horizontal entre los ojos. Con esta información, tenemos lo que se llama «visión ciclópea». Al fusionar las imágenes, centramos nuestra propia posición como si tuviéramos un ojo de cíclope, en la raíz de la nariz. En el ejemplo del dedo, no vemos por separado la parte lateral derecha o la izquierda: vemos el dedo perfectamente centrado, como si lo enfocáramos exactamente de frente (donde realmente no tenemos ningún ojo), y nuestra visión es «envolvente», vemos los contornos de la figura tridimensional donde no podría llegar un ojo de cíclope.

Esto que he explicado de la estereopsis es el resultado de una fusión sensorial óptima. Fusión sensorial es la cualidad de poder unir, interpretar las imágenes de cada ojo como una sola. Y está muy relacionado con el concepto de fusión motora. La fusión motora consiste en la capacidad de dirigir ambos ojos simultáneamente al objeto que llama nuestra atención. Si queremos mirar el dedo que ponemos delante de la cara, cada ojo debe moverse rápidamente hasta que la silueta del dedo quede exactamente proyectado en el centro de la retina (la mácula, y dentro de la mácula, la fóvea). La fóvea de un ojo es correspondiente a la fóvea del otro. Eso quiere decir que nuestro cerebro espera que el objeto que llega a la fóvea de un ojo sea el mismo que el que llega a la fóvea del otro. Así, si tenemos buena fusión motora, los ojos enfocan al mismo objeto, la imagen entonces es similar, y entonces (y sólo entonces) puede tener lugar la fusión sensorial.

Si no conseguimos fusión motora, los ojos no están correctamente alineados, y mientras con el ojo derecho enfocamos un objeto, con el izquierdo enfocamos otro. Al cerebro le llegan imágenes muy diferentes y es incapaz de hacer la fusión sensorial. En ese momento vemos doble (lo que se conoce como diplopia). Que es lo que ocurre en los estrabismos de aparición en el adulto.

Por tanto, para tener una buena estereopsis necesitamos:

• Una imagen similar para conseguir fusión sensorial: que el cerebro pueda interpretar que los objetos que ve cada ojo son los mismos.
• Pero ligeramente diferente, con cierta disparidad de perspectiva en el eje horizontal.

Obsérvese que cuanto más lejos está el objeto que enfocamos, la disparidad entre cada ojo es menor. Con una separación de 5-7 centímetros entre cada ojo, cuando miramos algo a pocas decenas de centímetros la imagen es apreciablemente dispar. Cuando son varios cientos de metros, la imagen es casi igual, de forma que en la práctica no habrá estereopsis.

Visión doble

Decíamos que cuando no conseguimos fusión motora, no alineamos correctamente los ojos, vemos doble. De ello ya hemos hablado otras veces. Pero lo curioso de nuestro sistema visual es que estamos percibiendo constantemente una visión doble que no somos conscientes. Es, digamos, un «efecto secundario» de tener dos ojos, y está tan integrado en nuestros circuitos visuales que no sólo no nos molesta sino que colabora para crear la visión tridimensional.

Volvamos al ejemplo del dedo: si enfocamos nuestro dedo a 40 centímetros de la cara, lo que hay por detrás está borroso, ….. y doble. Es difícil darse cuenta porque nos estamos fijando en el dedo e «ignoramos» lo que está por detrás. Y si queremos fijarnos en lo que hay detrás, automáticamente lo enfocamos y ya no se ve doble (y entonces el dedo es el que queda desenfocado, y doble). Otro ejemplo fácil ocurre cuando vamos en el coche. Si en el parabrisas hay una mancha, si miramos la mancha la carretera la vemos doble; si miramos la carretera, la mancha la vemos doble.

Como decía, tenemos que hacer un esfuerzo de voluntad para darnos cuenta, porque de forma natural no somos conscientes. Esta llamada diplopia fisiológica es una parte más de nuestro sistema visual. Además nos da información: cuando enfocamos algo, lo que está por delante o por detrás (además de desenfocado) se ve doble. Y habrá más separación entre la doble imagen cuanto más distancia haya. Y eso es información no consciente, pero que nos informa de alguna manera de las distancias, sin darnos cuenta recibimos información de nuestro entorno tridimiensional.

Cuidado, esto siempre ocurre con la imagen que no está en la fóvea. El objeto que enfocamos en el centro de la imagen (que corresponde a la fóvea) tiene que estar nítido y ser correspondiente a lo que ve el otro ojo, para conseguir fusión motora y luego fusión sensorial (o sean, no tiene que haber visión doble en el centro de la imagen). Lo que aparece en la periferia del campo visual puede estar desenfocado, y si hay tanta disparidad de imágenes como para ser incapaz de fusionarlas, será una visión doble del campo periférico que no sólo no nos «molesta», sino que nos ayuda a la percepción tridimensional. Pero siempre que queramos enfocar un objeto con la fóvea, el sistema motor alineará los ojos para eliminar la visión doble en esta zona central.

Las películas convencionales

Después de esta larga introducción donde hemos repasado y relacionado ciertos aspectos de la visión binocular, vamos a ver cómo se comportan nuestros ojos en el cine. Cuando hay una película convencional, las imágenes son planas. Cosa que tampoco es extraño para nuestros ojos: cuando miramos a un objeto lejano, no hay casi disparidad de imágenes y ambos ojos reciben prácticamente la misma información. No hay ningún problema en hacer fusión motora. No hay estereopsis porque no hay ninguna disparidad de imágenes. Pero tenemos las otras herramientas para captar las tres dimensiones: tamaño relativo de los objetos, velocidad de movimiento según la distancia, lo que está delante tapa lo que está detrás, iluminación y sombras, etc. Hay otro truco que consigue la cámara: desenfocar un objeto cercano cuando enfocamos uno lejano, y viceversa. A nuestro ojo le pasa lo mismo, así que ese «desenfoque» no es extraño para el ojo. Bien es cierto que hay una diferencia: de forma natural queda desenfocado lo que no está en la fóvea, ya que lo que miramos con la fóvea automáticamente se enfoca. En el cine no ocurre así: podemos enfocar con la fóvea el objeto que la cámara ha desenfocado, y no podemos «enfocar». Pero este «desenfoque antinatural» no supone ningún tipo de estrés para nuestro sistema visual.

Lo que he explicado para el cine convencional sirve para la televisión, para las fotografías, y para cualquier método de reproducción con imágenes planas y únicas.

Las películas tridimensionales

Estos sistemas tratan de reproducir la disparidad de imágenes necesaria para la estereopsis. Así, tenemos que hacer llegar a cada ojo imágenes similares pero con perspectivas algo diferentes, ligeramente desplazadas en el eje horizontal. Eso se puede hacer rodando con dos cámara a la vez algo separadas, o renderizando las dos perspectivas en el caso de utilizar infografía. Después tenemos que hacer llegar esas imágenes diferentes para cada ojo. Para ello hay varios sistemas.

Sistema de colores

El usuario se coloca unas gafas de colores, normalmente un ojo con un filtro rojo y el otro con un filtro verde. Estos cristales coloreados permiten pasar unos colores sí y otros no. Proyectamos en la pantalla la imagen de un ojo con unos colores y la del otro ojo con otros colores. Las gafas se encargan de filtrar lo que es para cada ojo. Se consiguen imágenes estereoscópicas, pero con gran disparidad cromática: no podemos unificar bien el color del objeto. Este sistema se utiliza en la consulta del oftalmólogo para medir la estereopsis, pero no resulta eficaz para ver una película.

Sistemas de realidad virtual

Se trata de esos cascos-gafas que tienen un pequeño monitor para cada ojo por separado. Hace falta un aparato para cada usuario, lo que lo hace inviable para el cine. Además, tiene importantes inconvenientes, como que el ojo realmente está enfocando un objeto muy cercano (la pantalla está a escasos centímetros del ojo).

Luz polarizada

El sistema que más se ha estado utilizando estos años para cine en tres dimensiones utiliza unas gafas de luz polarizada. Se utilizan dos proyectores diferentes, que emiten a la vez como si fueran dos películas simultáneamente. Un proyector emite lo destinado para un ojo con la luz polarizada en un ángulo, y el otro proyector emite con un ángulo perpendicular, para el ojo ojo. Las gafas filtran la información, ya que permite pasar  o no la información dependiendo del ángulo de la luz polarizada. Conceptualmente el sistema es bastante bueno. Las gafas polarizadas oscurecen algo la imagen, pero es se puede compensar subiendo la intensidad de proyección.

Según he leído, en la práctica había algunos problemas por el hecho de tener que poner dos proyectores. Un pequeño desajuste vertical a la hora de colocar los proyectores implica que las imágenes percibidas para cada ojo no estén a la misma altura. Teniendo en cuenta las distancias con las que trabajamos (una diferencia de ángulo muy pequeña, proyectando a varios metros, puede suponer un decalaje importante), no es tarea fácil un ajuste perfecto. Además, nuestro ojo es bastante permisivo a la disparidad horizontal (de hecho, en esta disparidad se basa la estereopsis) , pero no en la vertical. Si la imagen de un ojo está mínimamente por encima o por debajo de la otra, inicialmente podemos no notar la visión doble, porque la fusión (motora y sensorial) lo compensa, pero supone un esfuerzo importante para nuestro sistema visual. Y eso puede ser responsable de que algunos salgan con fatiga visual o dolor de cabeza.

Sistema moderno de un proyector

Para evitar ese problema (y supongo que habrá más motivos), ahora se utiliza un proyector único, que va enviando las imágenes alternativamente de un ojo y del otro. Las gafas ya no son simples filtros, tienen un sistema más complejo que «cierra» un cristal u otro alternativamente, de tal forma que cuando se proyecta un fotograma para el ojo derecho, se opacifica el cristal izquierdo, y viceversa. Al hacer este ciclo muy rápido (muchas veces por segundo), no somos conscientes de ningún «parpadeo» en la imagen. Realmente no conozco el sistema, pero debe haber una sincronización inalámbrica entre las gafas y el sistema de proyección. Si colocáis un dedo apoyando en el puente de las gafas, la información no se transmite y desaparece la estereopsis: veríais superpuestas las dos imágenes, como si os quitárais las gafas.

Las ventajas de este sistema son claras: no hay desajuste de imágenes, por lo que habríamos solucionado los síntomas producidos por «forzar» la fusión que ocurre con un sistema de dos proyectores. Pero el sistema no está exento de inconvenientes: se produce un efecto estroboscópico (del que ya hemos hablado en el artículo de la fatiga visual). Aunque no percibamos conscientemente el parpadeo de las imágenes, nuestro sistemas de fusión (motora y sensorial, incluida la estereopsis) funciona mejor cuanto mejor calidad tenga la imagen. Por lo tanto, una imagen continua, que es lo que tenemos cuando vemos objetos reales con luz natural, es la forma óptima de percibir la realidad. Con este sistema de proyección «alternante», cada ojo sólo recibe su imagen la mitad de tiempo. Da lo mismo que la alternancia sea muy rápida, la información que llega no es continua, no tiene tanta calidad como la visión normal. Por lo tanto, para realizar la fusión motora, y luego la fusión sensorial (que es un proceso neurológico sutil y complejo), esta intermitencia complica algo el proceso. Lógicamente, han ajustado el sistema para proyectar muchos fotogramas por segundo para cada ojo, para minimizar el «vacío» de información, pero aunque el resultado es bueno, no es perfecto.

Ventajas del cine en tres dimensiones

Aquí entramos dentro de la subjetividad de cada persona. Es indudable que, para el que es capaz de percibir la estereopsis, la calidad de visionado aumenta, en el sentido de que ofrece una experiencia sensorial que no dan las proyecciones convencionales. Si alguien le encuentra incomodidades, es probable que no le merezca la pena las percepciones adicionales a los inconvenientes. Teniendo en cuenta que estamos cómodos con el cine plano, inicialmente no echamos de menos la estereopsis, así que esta mayor calidad está «de más», no la percibimos inicialmente como necesaria. Y si en un sujeto concreto este extra se acompaña de inconvenientes, posiblemente no le merezca la pena.

Pero al margen de las críticas que he leído por ahí, la estereopsis está muy bien conseguida en las últimas películas. Bien es cierto que hay que «aprender» a verlas, exige cierto aprendizaje. Y quizás los que conocemos y trabajamos más nuestro sistema binocular, apreciamos mejor estas diferencias. En la película hay ciertas escenas de especial interés. Recuerdo una que me llamó la atención, en la que caían motas de ceniza en una arboleda desolada. Estas pequeñas partículas carecen de referencias para que tengamos pistas «monoculares» de las 3D. No nos sirve el tamaño, ni la velocidad de desplazamiento, ni unas se tapan a otras. Esta escena en cine convencional apenas permite hacer una composición tridimensional. Con estereopsis, es una percepción muy viva.

Inconvenientes

De todas formas, nos queda mucho para imitar correctamente el sistema natural de la estereopsis.

• La parte de imagen que no enfoca directamente la cámara, aparte de desenfocada (que eso ocurre con el cine plano y no nos supone una incomodidad en el visionado), queda doble. Demasiado dispar si nos detenemos a mirar lo que queda por delante o por detrás, en vez de mirar lo que está enfocado. La diplopia fisiológica es normal en nuestra vida, pero porque aparece por delante o por detrás de lo que miramos en este momento. Con el cine en 3D podemos enfocar lo que no tendríamos que mirar, lo que la cámara no está centrando. Con lo cual centramos en nuestra fóvea una disparidad excesiva. Vemos doble, y nuestro sistema motor intenta compensarlo alineando los ejes visuales. Tarea imposible, porque nuestros ojos no desplazan la cámara. Eso supone un «estrés» para el sistema de fusión (tanto motor como sensitivo)
• El cine se «apropia» de nuestro sistema ocular, más todavía. En el cine normal no tenemos libertad para mirar donde queremos. La cámara se desplaza y sigue a unos objetos o personas, sin que nosotros podamos decidir. No nos presenta una auténtico entorno interactivo, para que nosotros movamos nuestros ojos y cabeza para mirar lo que queramos. Tenemos que «someternos» a que nos lleven la imagen a donde quieran. De hecho, enfocan y desenfocan a la distancia que quieran, y nosotros tenemos que dejarnos llevar. En el cine en 3D van más allá y juegan con la binocularidad, que es un sistema neurológico mucho más complejo. Que en principio está bien conseguido … si el espectador se somete y se deja llevar. Tenemos que mirar rápidamente a la zona que nos presentan. Recorrer la mirada por las partes desenfocadas aumentan la sensación de estereopsis a costa de aumentar el «estrés de fusión»
• La perspectiva para conseguir la estereopsis no es la nuestra. Para la realización de estas películas, asumen una separación entre los ojos concreta, que probablemente no sea la nuestra. Cada uno de nosotros tiene una separación diferente entre los ojos, y nos hemos acostumbrado a la propia. Con los ojos más separados, hay mayor disparidad de imágenes y viceversa. Si a cualquiera de nosotros nos juntaran o separaran los ojos, tardaríamos en adaptarnos, hasta que nuestro cerebro aprendiera a fusionar con la nueva distancia. El cine en 3D nos presenta una distancia fija que no es la nuestra, así que nos cuesta fusionar. Yo supongo que escogerán una separación más bien grande, porque el efecto 3D es mayor, así que tengo la teoría que los que tengan mayor distancia entre los ojos se adaptarán mejor al cine en 3D que lo que tienen los ojos más juntos.
• En los proyectores de última generación, se añade el efecto estroboscópico que he explicado antes.

Todas estos inconvenientes aumentan lo que he llamado «estrés de fusión». Eso supone una mayor dificultad para los sistemas de fusión, tanto motora como sensorial. Los que tengan un buen sistema binocular probablemente no noten incomodidades (a no ser por las gafas, que son ciertamente voluminosas). Si el espectador tiene su binocularidad más al límite (estrabismos latentes, mala agudeza visual por alguno de los dos ojos, etc), encontrará incomodidades: fatiga visual, dolores de cabeza, etc. De los estrabismos latentes ya he hablado al hablar de la fatiga visual, y en los artículos sobre el estrabismo. Pero quería resaltar lo de la agudeza visual: es muy habitual encontrar personas con defectos de graduación (miopía, astigmatismo, etc) que no van corregidos. Eso significa que no ven el 100% con los dos ojos, pero hacen vida normal. Puede ser que un ojo vea bien y el otro algo menos, por ejemplo. No tienen el concepto de que su sistema visual es imperfecto, y critican el cine en 3D sin conocer las peculiaridades de sus ojos. Esta tecnología está probada con sujetos con buena visión en los dos ojos, y un sistema binocular adecuado, y en estas circunstancias la experiencia es mayoritariamente positiva.

En cualquier caso, ¿puede producir fatiga visual e incomodidades?. Sin duda. ¿Puede ser causante de enfermedades oculares?. Lo veo difícil; puede desencadenar síntomas cuando hay unos déficits visuales previos, o si no nos «dejamos llevar» por la película. Pero no va a «estropear» un sistema binocular.

El futuro

¿Qué queda por hacer para las teconologías 3D?. Primero, intentar solucionar el efecto estroboscópico. Pero a largo plazo, hay que liberar nuestro sistema visual de la «esclavitud» de la cámara. Si ya era algo deseable en el cine plano, en el caso de las 3D es algo enormemente aconsejable, por el estrés de fusión que se produce. Gracias a la infografía se supone que seremos capaces de recrear entornos tridimensionales que podamos observar desde cualquier punto de vista. De tal forma que podamos mover los ojos y la cabeza, enfocar cerca o lejos, y el sistema nos ofrezca información para cada ojo, a demanda. Esa forma de recorrer la mirada a voluntad por nuestro entorno es un estímulo muy fuerte para la sensación final de 3D. Todavía tiene taras insalvables, no sólo para un cine, sino como sistemas de realidad virtual (¿como averigua el sistema a qué distancia estamos enfocando?). Pero tiene que ser el objetivo. Yo he visto sistemas «planos» que responden simplemente al movimiento de nuestra cabeza (ni siquiera al movimiento binocular o distancia de enfoque) y da una sensación de 3D en muchos aspectos superior a la estereopsis.