jueves, 17 de octubre de 2013

3D 9º: Sistemas de Proyección y Visionado 3D - AUTOESTEREOSCOPIO

4. Autoestereoscopia, el 3D sin gafas

La Autoestereoscopia es el método de reproducción de imágenes en relieve para poder ser vistas por nuestros ojos, sin utilizar gafas, cascos o cualquier otro tipo de artilugio incómodo para el espectador. Es el sistema más deseado por todos porque, en esencia, es el método de visionado en 3D perfecto. Desgraciadamente los procesos que se han inventado hasta la actualidad no lo son y tienen muchos inconvenientes que todavía no han sido resueltos.  El primero en utilizar una barrera de paralaje fue el pintor francés G. A. Boris-Clair en 1692. Gracias a ese elemento si el espectador se movía, veía como la pintura que contemplaba cambiaba a otra diferente.


 Diagrama de cómo funciona un estereograma de paralaje

Fue en 1896 cuando Jacobson y el francés Auguste Berthier estudiaron su aplicación en la fotografía en relieve. Este último publicó un artículo sobre la historia de la estereoscopia donde describía como realizar las fotografías estereoscópicas de manera tradicional y como cortar los dos registros en tiras delgadas para intercalarlas alternadamente. El describía que si colocaba unas bandas opacas verticales sobre una placa de vidrio, ajustada correctamente sobre la fotografía compuesta, estas harían de barrera de paralaje y de este modo cada ojo vería su correspondiente imagen. Este sistema primitivo tenía el inconveniente que las tiras que describía eran muy anchas y no hubieran sido las adecuadas para conseguir un buen efecto tridimensional.


Patente de F. E. Ives de 1093 del funcionamiento del sistema estereograma de paralaje sin gafas

El primero en aplicar este concepto con éxito en fotografía Autoestereoscópica lo obtuvo el norteamericano Frederic Eugene Ives. La idea se le ocurrió 1885 y lo llamó Estereograma de Paralaje, lo demostró en 1901. Ives proponía un sistema similar al descrito por Berthier, el par estéreo fotográfico tridimensional se combinaba en una imagen compuesta pero con tiras verticales muy finas que entrelazaban verticalmente los dos registros. Esta imagen compuesta se podía obtener con una cámara especial con dos aperturas separadas, con la distancia interocular adecuada, y utilizando una barrera de paralaje para impresionar los dos registros sobre el negativo. Como la imagen quedaba invertida y había que utilizar un sistema de prismas para revertirla, Ives proponía realizar la foto al reflejo de un espejo para simplificar este proceso. Cuando la imagen se positivaba, delante de ella se colocaba la Barrera de paralaje, dispuesta a una distancia adecuada, cuya función era hacer de obstáculo visual para que cada ojo viera solamente la imagen de la tira correspondiente del par estéreo. En 1906 el francés Estenave hizo algo parecido pero tras diferentes modificaciones logró obtener una cámara con dos objetivos que conseguía imprimir las dos imágenes directamente en la fotografía obtenida en una  imagen sobre una fotografía única. En 1908 Lippmann dio un paso más allá e introdujo la Fotografia Integral,  la imagen estéreo se conseguía utilizando una red de pequeñas lentes que permitían capturar el par estereoscópico sobre un único registro combinado. Una red similar era utilizaba para ver las dos fotografías integradas en paralaje y perfecto relieve sobre la copia en papel fotográfico.

El Autoestereoscópico, a pesar de ser aplicado con éxito en la fotografía,  no pudo ser llevado a la práctica para la cinematografía hasta los años 40. Eugene Ives siempre estuvo investigando un sistema de proyección tridimensional. Finalmente tuvo que conformarse con un sistema de proyección anáglifo, conocido como Stereoscopiks Plastigrams,  del que hemos hablado anteriormente. La idea siguió rondando en la cabeza de varios investigadores, hasta que a mediados de la década de los años veinte el belga Henri Edmond Victor Noaillon trabajó sobre la idea de implementar una barrera de paralaje mediante el empleo de unas tiras no paralelas, dispuestas de forma radial delante de la pantalla de proyección. Lo patentó en 1928, estos trabajos fueron llevados a la práctica primero por Ivanov en la Unión Soviética y luego por Savoye en Francia. En ambos sistemas no se necesitaban gafas para ver las imágenes 3D.

Aclarar antes de continuar, por si alguien no se ha percatado, que el nombre de este blog proviene de la palabra paralaje o lo que es lo mismo Parallax en inglés.


4.1. Stereokino

Semyon Pavlovich Ivanov inventor del Stereokino

La idea de construir una barrera de paralaje, que facilitara a cada ojo ver su registro correspondiente y ocultar el registro contrario, no quedó en saco roto. En 1935 el ingeniero soviético Semyon Pavlovich Ivanov orientó sus investigaciones hacia esta idea, propuesta por Ives y posteriormente mejorada por Noaillon, que no había sido aplicada con éxito a la proyección cinematográfica. El sistema resultante se llamó Stereokino, en teoría era sin duda alguna el sistema más perfecto de relieve de todos los descritos, no precisaba de ningún tipo de filtraje y tampoco de la utilización de las molestas gafas para ver las imágenes en 3D. Para conseguirlo utilizaba una aparatosa barrera de paralaje que se colocaba delante de la pantalla de proyección.

Esquema de la compleja pantalla ‘Rastro’ del sistema Stereokino

En su forma más simple la barrera de paralaje conocida como Pantalla Integral, fue construida y diseñada por Boris Ivanov. Estaba formada por una serie de tablillas opacas a una distancia igual a su anchura y montadas a poca distancia por delante de una pantalla reflectante. Este dispositivo se llamó 'Rastro' y cortaba las imágenes del par estéreo en tiras verticales. Es decir, las tablillas estaban orientadas de manera que las tiras correspondientes a los ojos izquierdo y derecho fueran exactamente adyacentes entre si, de modo que toda la pantalla quedaba cubierta formando un enorme Estereograma de Paralaje que pesaba dieciocho toneladas. Si el espectador se sentaba en una posición tal que las barras del ‘Rastro’ dejaran ver al ojo izquierdo (rayos lumínicos dibujados en rojo en el esquema) las tiras correspondientes al fotograma izquierdo y ocultaran las tiras del fotograma derecho y con el ojo derecho ocurriera al revés (rayos lumínicos dibujados en verde), se obtendría una separación del par estéreo perfecta sin necesidad de utilizar gafas.  La pantalla blanca media unos 5 metros de alto por 3 metros de ancho con un aspecto acusadamente vertical.

Este sistema tan simple, en apariencia, tenía numerosos inconvenientes. Si las barras del ‘Rastro’ eran muy anchas ocultaban extensiones apreciables de imagen y empobrecían la calidad de la imagen estéreo, si eran estrechas (por ejemplo, en forma de finos alambres) era imposible conseguir un paralelismo exacto en toda la altura de una gran pantalla. En cualquier caso el rendimiento  lumínico de la pantalla era bajo y, lo peor de todo, solo una fila transversal de espectadores podía disfrutar de una separación perfecta de imagen, con la condición ‘sine qua non’ de mantener sus cabezas absolutamente quietas. Cualquier movimiento lateral de la cabeza daba como resultado una perdida estereoscópica por mezclado gradual de las imágenes, hasta llegar a una posición en que las imágenes izquierda y derecha resultaban invertidas.

Pantalla de proyección y ‘Rasto’al descubierto

 Para remediar parte de estas limitaciones fue necesario diseñar una pantalla mejor. El primer paso consistió en sustituir el ‘Rastro’ lineal por un ‘Rastro’ radial de 7.29m2, confeccionado por unos 30.000 cables, suspendidos verticalmente y formados por una espesa red de finísimos hilos metálicos, unos treinta mil, tendidos en profundidad, en el cual las barras irradiaban hacia afuera en forma de abanico desde un centro imaginario situado más abajo que la base de la pantalla, con un peso total de 6 toneladas, de tal modo que cuando se proyectaran las dos imágenes se reflejaran, en dos ángulos diferentes para que cada ojo viera sólo una imagen. Un perfeccionamiento posterior, para mejorar el bajo rendimiento luminoso del ‘Rastro’ sólido, fue la de añadirle 1500 prismas que hacían de lente en finas secciones. A este dispositivo se le dio el nombre de Estereopantalla de ‘Rastro’ Lenticular.

Los asientos de la sala estaban limitados a ciento ochenta y seis  porque el efecto  tridimensional se reducía en una aérea de visión acotada. De este modo fue posible conseguir la separación visual para los espectadores situados en filas de butacas radiales en forma de abanico a partir del centro de la sala. No obstante, dado que la separación de las zonas de visión correspondientes a los ojos izquierdo y derecho se hacia mayor desde delante hacia atrás, quedaba solamente una distancia que se adaptase con precisión a la visión interocular.
Diferentes versiones de fotogramas del Stereokino sobre película de 35mm

Para el registro de las imágenes, la cámara utilizaba un conversor 3D de dos espejos que,  con una separación interocular adecuada, imprimían dos imágenes contiguas, una para el ojo izquierdo y otra para el derecho, una al lado de la otra. En las pruebas realizadas antes de la guerra se utilizó película normal de 35mm (1ª versión), el par estéreo resultante se impresionaba entre las perforaciones ocupando ambas el tamaño normal de un fotograma, pero la pista de sonido óptico situada en el centro. Las imágenes tenían una forma exageradamente vertical con una relación de aspecto 0,67:1 (11mmx18mm) muy extraña para el cine comercial. Ivanov propuso modificar la película de 35mm (2ª versión) eliminando tres perforaciones a cada lado para permitir que a la imagen aumentara su anchura y redujera su altura relación de aspecto 1,03 (15,5x15mm) pero, aún así, la imagen resultante era desagradablemente cuadrada. El sonido óptico se mantenía en el centro del fotograma. Este nuevo formato de 35mm se llamó Stereo 35-19. La ultima modificación se realizó (3ª versión),  a costa de reducir la imagen, para conseguir un formato estándar con todos los proyectores de 35mm, sin necesidad de modificar nada.

En el proyector se colocaba un conversor 3D similar al de la cámara que separaba adecuadamente interaxialmente las dos imágenes y las proyectaba simultáneamente sobre la pantalla ‘Rastro’. Este dispositivo separaba los dos registros, creando una especie de líneas verticales alternadas de cada par estéreo y permitía que cada ojo del espectador viera sus líneas de imagen correspondientes. 


 Foto de las colas para la película "El concierto" e interior de la sala stereokino en la década de los años 40

Las primeras pruebas del Sterekino se realizaron hacia 1937 y 1940. El cine Vostokkino de Moscú se diseñó especialmente para este sistema, tenía una capacidad para trescientos ochenta y cuatro butacas. El 25 de enero de 1941 se proyectó un cortometraje de prueba y parcialmente en color titulado “El país de la juventud, el Concierto” (Zemlja Molodsoti, Koncert, URSS-1940) de Aleksandr N. Andriyevsky, quién recopiló en esta película más 30 minutos de una variedad de cortos, de ballet, vida animal, paisajes, ópera y bailes regionales, que habían sido rodados por varios directores. Fue la primera proyección del cine comercial en la que las imágenes tridimensionales  se percibían sin necesidad de gafas, ni aparatos especiales. La sala se abrió al público el 4 de febrero de ese mismo año. También se rodó una comedia de largometraje que tuvo que interrumpirse por causa de la Segunda Guerra Mundial, acabada la contienda pudo ser estrenada en 1945 “Maschina 22-12 (Schastliviy reys, URSS-1945), de Vladimir V. Nemolyaev.  Las primeras películas del Stereokino tenían una proporción extraña de 5:3 por culpa de la disposición vertical de las imágenes en la película de 35mm.

Fotogramas del par estéreo de la película “Robinson Crusoe” con una relación de aspecto casi cuadrada

Con la segunda versión del formato, se mitigaba su aspecto vertical ofreciendo imágenes casi cuadradas, se rodó “Robinson Crusoe” (Robinson Kruzo, URSS-1947), de Aleksandr N. Andriyevsky, rodada en color y blanco y negro. Se estrenó en el restablecido cine Vostokkino de Moscú el 20 de febrero de 1947. Fue la película más famosa rodada en este formato y a los espectadores asombraba, según cuentan, la secuencia donde se veía como un gato paseaba sobre la rama de un árbol, para los espectadores lo hacia sobre su cabezas y luego desparecía al fondo del cine. En los años siguientes se rodaron varios cortometrajes documentales “Krustally” (URSS-1948), y otro sobre la vida animal del zoo de Moscú “Sredi zverei” (URSS-1949), ambos de  Ya Kaplunov, “Dyeni chudeshikh vpechatleniy” (URSS-1949), de Aleksandr A. Rou, y documental sobre deportes “Mastyera sporta” (URSS-1950), también “Solnechniy krai” (URSS, 1950), de Matvey Volodarsky, y “V stepi”, de A. Ulyantsev y Boris Buneev, todos en STEREOKINO y SOVCOLOR.

Andreyevskiy, el director de Robinson Crusoe, anunció el 22 de abril de 1949 en la Casa de Cultura de la Unión Soviética en Berlín, que el desarrollo de la filmación estereoscópica había entrado en su tercera fase en Rusia. Irónicamente, tan pronto como abrió de nuevo el Vostokino, Ivanov, que había recibido el Premio Laureado Nacional por su trabajo, fue despedido un mes más tarde de su puesto como director de Laboratorio de Películas Estereoscópicas de Moscú. El resurgir, a principios de la década de los cincuenta, del cine tridimensional en un festival en Gran Bretaña y el fulgurante éxito del cine comercial tridimensional en Estados Unidos y por ende en el resto del mundo. A pesar de que las  autoridades soviéticas comenzaran a tener dudas sobre la viabilidad comercial del sistema, como medida de prestigio internacional, se le dió un nuevo impulso y a comienzos de 1954 se abrió una sala en Kiev, y dos más en Leningrado y Astrakhan.  Las opiniones sobre la efectividad del sistema estaban enfrentadas, así que el sistema sufrió varias modificaciones, se continuó utilizando la pantalla integral, pero tanto la filmación como la proyección se cambiaron por un sistema de fotogramas alternados.

Las proyecciones con el sistema Stereokino, que yo sepa, se limitaron únicamente a la Unión soviética y según estimaciones fue visto por medio millón de personas. Seguramente por la complejidad de trasladar un sistema tan complejo y pesado fuera de la URSS. Se hicieron estudios de la viabilidad para acomodarlo en la Ópera de París. Finalmente el Sterokino fue abandonado a favor de la proyección polarizada, los soviéticos crearon una nueva cámara 3D para el nuevo formato Stereo 70mm que imprimía, lado a lado, las dos imágenes sobre película en 70mm. 


4.2. L’ Ecran Cyclostereoscope

François Savoye inventor del Cyclostereoscope

Este sistema fue ideado por el francés François Savoye siguiendo los trabajos del belga E. Noaillon.  Comenzó sus investigaciones en 1937 teniendo que interrumpidas a causa de la Segunda Guerra Mundial. Como en el proceso Stereokino soviético no necesitaba gafas para ver las imágenes en relieve pero Savoye dio un paso más allá para resolver el problema de tener que limitar el número de espectadores.

Dibujo del Ecran Cyclo-estereoscope y fotografía del resultado en pantalla


La manera de resolverlo fue muy imaginativa. Savoye ideó una rejilla que, colocada  alrededor de la pantalla principal, estaba formada por bandas paralelas alternativamente opacas y transparentes formando un cilindro de cono truncado de gran diámetro. Fue conocida como L'ÉCRAN CYCLO-STÉRÉOSCOPE.

Diagrama del funcionamiento del Cyclo-Stereoscope


En la exhibición debían utilizarse dos proyectores perfectamente sincronizados, pero en la práctica no fue así, porque se utilizó un solo proyector con un conversor 3D que proyectaba las dos imágenes  el par estéreo sobre la pantalla. Como los rayos luminosos tenían que atravesar la barrera de paralaje cilíndrica en movimiento sobre la pantalla, ambos registros se reflejaba en tiras alternadas, de este modo cada ojo veía su correspondiente fotograma sin necesidad de utilizar gafas. Este tipo de barrera al ser giratoria permitía ampliar el aforo de espectadores respecto al Stereokino y no era necesario estar en línea recta con la pantalla, pero si era necesario estar en un ángulo de unos cuarenta grados respecto a ella.



Sala de Cyclo-stereoscope en el Luna Park de París

El Cycloestereoscope se presentó al finalizar la guerra en 1945, en el ‘Luna Park’ de París, la sala era pequeña y tenía una capacidad para unas 90 personas, las proyecciones finalizaron en 1946 por el cierre del parque debido a una expropiación. Unos años después se rediseñó el cine Cliché Palace de París para albergar el sistema, las exhibiciones comenzaron el 21 de mayo de 1948. 

La rejilla o barrera de paralaje nueva era de gran tamaño y ocupaba mucho espacio

La barrera giratoria en forma de cilindro cónico invertido tenía unas dimensiones que dependían del tamaño de la sala. Savoye a principios de la década de los 60 construyó un modelo de grandes dimensiones que medía 16 metros de alto por 12,5 de profundidad, tenía unas 900 tiras y giraba en movimiento continúo, alrededor de un eje, en un factor de 15 a 20 revoluciones por minuto. Esta velocidad de giro era suficiente para que el espectador viera cada fotograma con suficiente claridad tridimensional y estaba estrechamente relacionada con la obturación del proyector que funcionaba a 48Hz. La pantalla donde se proyectaba el ‘par estéreo’ se colocaba dentro del cilindro y medía 10,80 de anchura por 8,10 metros de altura, proporcionaba un brillo de un 45%. 

En los trabajos iniciales Savoye hablaba de dos proyectores que supuestamente debían contener dos películas separadas obtenidas con dos cámaras sincronizadas. Esta idea la  simplificó en la práctica con la utilización de un conversor 3D, tipo Zeiss-Ikon, tanto en la filmación como en la proyección. El mismo Savoye lo explicó en un articulo de 1952 “La película estereoscópica de 35mm que proyecté en el Luna Park contenía las dos imágenes de un tamaño de 11x15mm, pero giradas a 90º. En el proyector se colocaba un conversor prismático para restaurar la posición correcta de los fotogramas”. Se desconocen las películas que fueron proyectadas.

Parece ser que la sensación de relieve era buena pero el espectador no podía mover la cabeza porque perdía el efecto tridimensional. La luminosidad era pobre y el aforo estaba restringido a un área de 40 grados. La instalación de la pantalla especial era muy compleja y requería mucho espacio y muy caro de instalar.


Un pequeño Cyclostereoscope para utilización en casa fue comercializado por A. Mattey en Francia. Tras diferentes demostraciones el sistema no pudo competir con el polarizado y tal como ocurrió al Stereokino, el sistema fue abandonado. En 1983 el australiano R. Blum se declaró entusiasta de este sistema en relieve en un artículo en la revista ‘Stereo World’. Años más tarde con ayuda del francés Claude Tailleur, experto en maquinaría estereoscópica, intentaron reconstruir el Cycloestereoscope.


José Pastor




Próximo capítulo: 4.3. El autoestereoscópico para uso doméstico