8.3 Fundamentos de la percepción de imágenes 3-D

 

Los seres humanos, a pesar de disponer de dos ojos, que captan dos perspectivas visuales ligeramente solapadas, tenemos conciencia de experimentar una única imagen que, aproximadamente, situamos en el centro de la distancia interpupilar, algo así como percibiría el ojo del cíclope Polifemo (véase Figura 33) descrito en la obra "La Odisea", de Homero. Además, tenemos conciencia de experimentar un mundo, una realidad, tridimensional. Sin embargo, las imágenes de los objetos y las escenas que se proyectan sobre nuestras dos retinas son representaciones bidimensionales (planas). Ante todo esto, la pregunta crítica que debemos plantearnos es la relativa a cómo a partir de dos imágenes planas, el sistema visual llega a formar una sola imagen y en relieve.
 


FIGURA 33.- Cíclope Polifemo que da nombre a la visión ciclopea.



En la especie humana adulta, la distancia interpupilar (punto medio entre los dos ojos) promedio es de unos 65 mm. Teniendo en cuenta la distancia interpupilar media y, además, que cada ojo abarca un ángulo visual en torno a los 1500, podemos representar mediante un dibujo el solapamiento existente entre los ángulos visuales abarcados por los dos ojos de un ser humano. Como puede apreciarse en la Figura 34, existe una gran superposición de las imágenes captadas por los dos ojos, lo que da lugar a que el campo visual captado entre los dos sea, aproximadamente, de unos 1640.


FIGURA 34.- Campos visuales monoculares y solapamiento binocular.



La diferente ubicación espacial de los dos ojos, susceptibles de enfocar a un mismo objeto, tiene como consecuencia que las imágenes captadas por cada ojo, en un determinado instante no sean exactamente iguales. En otras palabras, cada ojo capta una perspectiva ligeramente distinta, aspecto que se conoce como paralaje binocular (véase Figura 35A y 35b) y que posibilita la percepción de la profundidad o visión tridimensional (3-D) y la estereopsis visual. Así pues, como consecuencia de que la distancia interpupilar es de, aproximadamente, 6.5 cm en la especie humana adulta, con el ojo izquierdo percibimos algo más del lado izquierdo del objeto y con el ojo derecho algo más del lado derecho del objeto. De esta manera podemos localizar un objeto en el espacio, es decir, podemos informar si el objeto está al frente, a nuestra izquierda o a nuestra derecha.


FIGURA 35a.- Paralaje binocular.

 


FIGURA 35b.- Paralaje binocular.



Realicemos una sencilla demostración experimental que nos permita evidenciar la paralaxia binocular.

EXPERIENCIA:

Coloca el dedo índice de una mano a una distancia de unos 15 cm en frente del punto interpupilar y el dedo índice de la otra mano lo colocas en el mismo plano, pero a una distancia de un brazo extendido, de manera que al mirar con los dos ojos el dedo próximo solape al lejano.

a) Fija la mirada en el dedo próximo y guiña alternativamente cada ojo, observando la imagen resultante en cada fase.

?Qué cambia?

?En qué dirección se produce el cambio?

b) Ahora, fija la mirada en el dedo lejano y, de modo análogo, guiña alternativamente cada ojo, observando la imagen resultante.

?Qué cambia?

?En qué dirección se produce el cambio?

c) ?Por qué se producen cambios entre el apartado 'a' y 'b'?. Relaciónalo con los datos que conoces sobre la visión binocular humana.
Existe una curiosa correspondencia entre los fotorreceptores de las retinas de los dos ojos. De tal modo, que para cada punto de la retina de un ojo, existe otro punto homólogo en la retina del otro ojo. De manera que si pudiésemos solapar ambas retinas, los puntos correspondientes coincidirían (véase en Figura 37 un ejemplo de puntos correspondientes en las dos retinas). Es importante saber que cuando una misma porción de la imagen, que estamos observando, se proyecta y estimula a puntos correspondientes de las dos retinas, se produce unicidad de la visión, es decir, vemos una sola imagen y no dos como consecuencia de tener dos ojos, o sea, no vemos doble. En esta situación tiene lugar la llamada fusión binocular de los elementos de la imagen captados por las dos retinas. En caso de que dichos elementos de la imagen incidan y estimulen a puntos no correspondientes se produce disparidad retiniana.

Según el grado de disparidad producido (magnitud de la diferencia entre puntos no correspondientes), pueden presentarse dos situaciones:

I) Si el grado de disparidad es pequeño, dará lugar a fusión estereoscópica, que no es otra cosa que visión en relieve.

II) Si el grado de disparidad es grande, dará lugar a diplopia, es decir se producirá doble visión.

Cuando fijamos la mirada en un punto del espacio, la imagen de ese punto se proyecta sobre la fóvea (Fóvea= zona de la retina de mayor agudeza visual), lo que resulta altamente adaptativo para la especie. Dado que disponemos de visión binocular la focalización del objeto percibido requiere que los músculos oculares hagan girar cada uno de los ojos hasta converger en la percepción del objeto, de manera que tengamos una sola imagen de él, este proceso, antes descrito, es el que hemos denominado como convergencia ocular (Figura 36) y da lugar a la fijación de la imagen, o parte de ella, en las fóveas de los dos ojos (zonas homólogas o correspondientes).


FIGURA 36.- Disparidad binocular.

 


FIGURA 37.- Correspondencia retiniana.



Para facilitar la comprensión del fenómeno de la estereopsis visual podemos considerar un círculo imaginario, al que se le ha dado el nombre de círculo horóptico u horópter. Dicho horóptero geométrico pasaría por el punto de fijación de la mirada y los ejes de rotación de los dos ojos (véase Figura 38). Debemos aclarar que el horóptero empírico (obtenido por mediciones psicofísicas) no coincide exactamente con el horóptero geométrico, si bien este nos facilita una comprensión intuitiva, ya que el horóptero empírico se extiende a ambos lados del horóptero geométrico en lo que se denomina área de fusión de Panum (véase Figura 39).
 


FIGURA 38.- Horóptero geométrico de Vieth-Müller.
 

 

 
FIGURA 39.- Area fusional de Panum.



El horópter nos ayuda a diferenciar dos tipos básicos de disparidad retiniana:

  • La disparidad retiniana no-cruzada tiene lugar cuando percibimos un objeto más lejano que el punto en que fijamos la mirada o, en general, del horóptero. Obsérvese el punto A en la Figura 38.
     
  • La disparidad retiniana cruzada, tiene lugar cuando percibimos un objeto más cercano que el punto de fijación de la mirada (véase punto B en la misma Figura 38).
     

Por consiguiente, la existencia de disparidad retiniana no-cruzada indica lejanía del objeto respecto al observador y la disparidad retiniana cruzada indica cercanía, proximidad al observador.

En general, llamaremos disparidad retiniana a la diferencia entre la distancia de dos puntos no correspondientes respecto a la fóvea. Si la disparidad no es muy grande, esto es, si la distancia entre estos puntos no-correspondientes se halla dentro del área fusional de Panum, se producirá fusión estereoscópica (visión en relieve), en tanto que si están más lejos del área de Panum se producirá diplopia (doble visión).