o cérebro, a visão tridimensional, e as técnicas de...

Rev Med (São Paulo). 2006 jul.-set.;85(3):78-90.

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O cérebro, a visão tridimensional, e as técnicasde obtenção de imagens estereoscópicas

The brain, the tridimensional vision, and thetechniques to obtain stereoscopic images

Guilherme Carvalhal Ribas(1), Eduardo Carvalhal Ribas(2),Aldo Junqueira Rodrigues Jr.(3)

(1) Professor Livre-Docente de Cirurgia e Coordenador do Setor de Neuroanatomia Aplicada da Disciplina de TopografiaEstrutural Humana do Departamento de Cirurgia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo – FMUSP.

(2) Acadêmico do 6º ano do Curso de Graduação da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo – FMUSP. (3) Professor Titular da Disciplina de Topografia Estrutural Humana do Departamento de Cirurgia da Faculdade de Medi-

cina da Universidade de São Paulo – FMUSP.Endereço para correspondência: Guilherme Carvalhal Ribas. Rua Prof. Eduardo Monteiro, 567 - São Paulo, SP. CEP:05614-120. E-mail: [email protected]

Ribas GC, Ribas EC, Rodrigues Jr AJ. O cérebro, a visão tridimensional, e a s possibilidades dereprodução de imagens estereoscópicas. Rev Med (São Paulo). 2006 jul.-set.;85(3):78-90.

RESUMO: Em forma de artigo de revisão, os autores tratam aqui inicialmente do desenvolvi-mento filogenético e dos mecanismos oculares e neurais envolvidos com a visão tridimensionalestereoscópica, e a seguir descrevem mais detalhadamente as diferentes técnicas disponí-veis para a obtenção, impressão, projeção e visualização em monitores de imagensestereoscópicas. O artigo termina mencionando a experiência da Disciplina de TopografiaEstrutural Humana do Departamento de Cirurgia da FMUSP com o desenvolvimento de ma-terial didático estereoscópico, utilizando a técnica anaglífica para impressão e a técnica pola-rizada para projeção, ambas atualmente com tecnologia digital. Esquemas didáticos e ima-gens estereoscópicas anaglíficas ilustram o texto.

DESCRITORES: Neuroanatomia. Vias ópticas. Percepção visual. Imagem tridimensional.Materiais de ensino. Percepção de profundidade.

Seção Aprendendo

cerebroavisaotridimensional.p65 8/11/2006, 14:5878

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Ribas GC et al. O cérebro, a visão tridimensional.

O CÉREBRO E A VISÃO TRIDIMENSIONAL

Ter os olhos situados anteriormente emrelação à face, possuir a destreza dasmãos dada pela capacidade de realizar

a oposição do polegar em relação aos outros dedos,e ser dotado de unhas ao invés de garras, consti-tuem as principais características dos primatas emgeral8. Paralelamente a estes atributos, e em detri-mento principalmente das funções olfativas, o nossogalho da árvore evolutiva desenvolveu-se, tornando-nos bípedes e fazendo da visão o nosso principal meiode perceber o mundo que nos cerca7,22.

A visão binocular resultante desta posição ali-nhada dos olhos permite-nos observar um mesmoobjeto a partir de dois pontos de vista ligeiramentediferentes (Figura 1), e o processamento destas in-formações visuais pelo sistema nervoso central é quenos propicia a percepção de profundidade5,10. A vi-são tridimensional ou estereoscópica, por sua vez,possibilita orientarmo-nos e interagirmos dentro doespaço que nos cerca, e é particularmente otimizadapara elementos situados até cerca de três metros dosnossos olhos; a grandes distâncias tudo nos parecemais plano, mais “chapado”5,31.

Figura 1. Esquema da visão binocular. (Adaptado de WolfgramDE. Aventuras em 3D. São Paulo: Berkeley Brasil Editora; 1993)31.

A percepção de profundidade é, portanto, dadapela integração nervosa das observações visuais di-

reita e esquerda recebidas por ambos hemisférioscerebrais, e evidentemente requer a integridade deambos os olhos e de toda a via visual no sistema ner-voso central (retinas, nervos ópticos, tratos ópticos,corpos geniculados laterais, radiações ópticas e córtexdos lobos occipitais)3,9,10,13,26,30 (Figura 2).

Figura 2.Figura 2.Figura 2.Figura 2.Figura 2. Esquema da anatomia das vias visuais. (Adaptado deHubel DH, Torten NW. Brain mechanisms of vision. In: ScientificAmerican: the brain. San Francisco: W.H. Freeman and Co.; 1979.p.85-97)10.

Por outro lado, a utilização de um só olho tam-bém já nos fornece uma razoável noção de profundi-dade através da aplicação automática de conheci-mentos e experiências prévias. Essas dicas ou efei-tos denominados de monoculares são nos dadas prin-cipalmente pelos tamanhos relativos dos elementosobservados pelas suas distâncias, e pelas suas con-dições de iluminação e sombras5,31. Apesar de se-rem muito efetivos para atividades cotidianas, os efei-tos monoculares são nitidamente limitados para aexecução de tarefas mais complexas, como porexemplo passar uma linha através do anel de umaagulha com a utilização de apenas um olho. A utili-zação destes efeitos monoculares e de técnicas deperspectiva na composição de imagens fisicamentebidimensionais, principalmente quando associada àmobilização dos elementos visuais, em muito otimizaa impressão visual de tridimensionalidade5,31. No en-tanto, é importante destacar que este conjunto detécnicas, atualmente muito utilizado em computaçãográfica, apesar de ser denominado de tridimensional,não propicia a visualização de imagens com profun-didades reais, estereoscópicas. O termoestereoscopia, portanto, diz respeito à visualizaçãotridimensional, a partir da visão de um mesmo ele-mento a partir de dois pontos de vista ligeiramentediferentes, cada um através de um dos dois olhos.



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Enquanto a anatomia e a fisiologia dos olhose das vias visuais até os bordos das fissurascalcarinas dos lobos occipitais, onde ocorre a per-cepção visual, já são relativamente bem conheci-dos no seu sentido de percepção sensorial10, osmecanismos através dos quais as imagens visuaissão interpretadas estão ainda muito pouco esclare-cidos, e seguramente requerem a atuação conjuntade outras áreas corticais do cérebro.

A mentalização de formas e espaços de ma-neira tridimensional constitui uma capacidade pe-culiar e complexa que não só requer a utilização dememórias visuais, como também requer a capaci-dade interagi-las dinamicamente de maneira abs-trata. Esta capacidade mental constitui um atributonão lingüístico de fundamental importância para ati-vidades que requerem diferentes formas de nave-gação e/ou elaboração de projetos que envolvamdispor elementos no espaço em geral11,25.

Apesar de vivermos em um mundo fisicamen-te tridimensional, é interessante observar que emmuitas das nossas atividades que exigem orienta-ção espacial conduzimo-nos, e mesmo raciocina-mos, utilizando coordenadas bidimensionais. A nos-sa compreensão tridimensional de um novo elemen-to ou ambiente mais complexo freqüentemente écomo que constituída a partir de conjunções men-tais dos seus diferentes planos, e a noção do todo éfinalmente alcançada ao conseguirmos integrar aspercepções do seu acima, do seu abaixo, do seu àfrente, de seu atrás e dos seus lados. Por outro lado,a familiaridade com quaisquer elementos ou am-bientes têm como uma das suas características maismarcantes a noção clara e segura da suatridimensionalidade, permitindo que a sua abstra-ção seja feita de maneira imediata e variada11.

Este dom ou faculdade certamente constituiuma das principais ferramentas da mente humanatanto para a sua atuação cotidiana quanto para oexercício da sua própria criatividade25. Apesar dedepender em parte de fatores constitucionais e por-tanto individuais, a capacidade de lidar com forma eespaços de maneira tridimensional seguramentepode também ser desenvolvida como qualquer ou-tra capacidade, a exemplo do que ocorre com pes-soas que trabalham com a disposição e interaçãode elementos no espaço de maneira geral.

Neste sentido é interessante observarmosque, evidentemente devido principalmente às limi-tações físicas e técnicas, os nossos métodos deensino nas suas diferentes etapas têm se fundamen-tado basicamente na utilização da linguagem oral eescrita e no emprego de ilustrações bidimensionais.Recentemente, principalmente em áreas mais artís-

ticas, observa-se a prática de atividades que visamdesenvolver a criatividade, e que, para tanto, sepreocupam mais particularmente com a tridi-mensionalidade25. No campo da informática estefenômeno está ocorrendo em particular na área decomputação gráfica, como por exemplo na elabora-ção de projetos arquitetônicos e no desenvolvimen-to de jogos interativos5,6,15,25.

IMAGENS TRIDIMENSIONAIS ESTEREOS-CÓPICAS

Aspectos históricos

As tentativas de reprodução de imagensestereoscópicas para fins de documentação e deentretenimento surgiram paralelamente ao desen-volvimento da própria técnica fotográfica já ao lon-go da primeira metade do século XIX. É interessan-te ressaltar que tanto a maior divulgação da foto-grafia por Louis Jacques Mandé Daguerre, quanto ainvenção do primeiro estereoscópio por CharlesWheatstone, que permitia a visualização em 3D apartir de duas imagens planas projetadas uma emcada olho através das suas reflexões em dois espe-lhos (Figura 3), ocorreram quase queconcomitantemente em torno de 18405,31.

A partir da segunda metade do século passa-do várias técnicas de reproduções estereoscópicasforam desenvolvidas para projeção e impressão compopularidade muito variável, havendo períodos deverdadeira febre da sua utilização para entreteni-mento. Na passagem do século os estereoscópiosque permitiam a visualização tridimensional a partirde duas fotografias apropriadamente obtidas eposicionadas perante cada olho (Figura 3) forammuito populares. Durante as décadas de 40 e de 50a divulgação do método Viewmaster5 que utiliza osconhecidos carretéis de pequenas fotos, e o empre-go do 3D estereoscópico anaglífico em revistas emquadrinhos e em filmes, foram marcantes, e recen-temente uma nova onda nitidamente caracteriza-sedevido principalmente às novas tecnologias e à gran-de popularidade das produções 3D da Walt DisneyCorporation5,27,31.

Visando a observação de imagens tridi-mensionais mais realistas, a reprodução de imagensestereoscópicas pode ser feita com o auxílio de dife-rentes técnicas já conhecidas há muitas décadas5,31,e atualmente pode ser obtida com melhor resoluçãoe maior facilidade dados os desenvolvimentos dastécnicas de fotografia e de computação15.


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Figura 3. A) estereoscópio básico, em que cada olho vê diretamente apenas a respectiva imagem do estereopar, e B) estereoscópiorefletor de Wheatstone. (Adaptado de Wolfgram DE. Aventuras em 3D. São Paulo: Berkeley Brasil Editora; 1993).

Dada a fisiologia visual já mencionada, qualquermétodo que possibilite a reprodução de imagensestereoscópicas deve, obrigatoriamente, partir da ob-tenção de pelo menos duas imagens obtidas respecti-vamente, mais pela direita e mais pela esquerda doelemento a ser fotografado, que são denominadas emconjunto de estereopar, e requer a utilização de artifí-cios que permitam a observação concomitante dasduas imagens porém fazendo com que cada olho vejaapenas a imagem correspondente5,31. O deslocamen-to aparente do objeto fotografado a partir dos dois pon-tos de vista diferentes, e que pode ser notado comouma separação existente entre as duas imagens quan-do superpostas, é denominado de paralaxe5,31.

Na prática o estereopar pode ser obtido com oemprego de duas câmeras separadas por uma distân-cia proporcional ao elemento fotografado e à distânciapupilar normal (62 a 66mm), sendo a regra mais co-nhecida aquela que permite calcular tal distância comodevendo ser numericamente igual a 1/30 da distânciaexistente entre as câmeras e o elemento a ser foto-grafado. A utilização de um trilho que permita o deslo-camento de uma única câmera, a adaptação de espe-lhos divisores de imagem à frente também de umaúnica câmera, e o uso de câmeras feitas especialmentepara fotografia estereoscópica constituem outrasalternativas usuais para este fim5,31.

Imagemesquerda

Imagemdireita

Espelho Espelho

B

Para a obtenção do estereopar com o micros-cópio cirúrgico, as duas câmaras fotográficas devemser adaptadas aos canais extras de visualização demaneira bem alinhada, uma vez que a pequena dife-rença de visualização existente entre os canais já ésuficiente para que as duas imagens constituam umestereopar apropriado2,19,20,21.

REPRODUÇÕES ESTEREOSCÓPICAS IMPRES-SAS

Para fins de impressão em papel cada umadas imagens do estereopar deve ser apropriadamentecodificada, o que é conseguido através de diferentesformas de polarização.

A técnica anaglífica

Entre os métodos conhecidos para imprimirimagens estereoscópicas o mais simples e difundidoé o método denominado de anaglífico, que consisteem sobrepor as duas imagens do estereopar apóscolorir cada uma delas com uma cor básica, evisualizá-las com o emprego de óculos constituídospor filtros das mesmas cores. O método anaglífico

AA



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foi desenvolvido durante a segunda metade doséculo passado, e atribui-se a Louis Ducos Du Haurona viabilização da sua impressão em papel5,31.

Este processo é facilmente compreendido aolembrarmos que ao sobrepor um filtro transparentevermelho a outro filtro transparente azul ou verde,obtemos um meio não transparente. Desta forma,se a imagem direita for totalmente colorida de azule a esquerda de vermelho, o emprego de um filtrovermelho sobre o olho esquerdo bloqueará este olhode visualizar a imagem direita, e o emprego de umfiltro azul sobre o olho direito bloqueará este de olhode visualizar a imagem esquerda, fazendo com quecada olho veja apenas a sua respectiva imagem(Figura 4).

mais prático para a reprodução de imagensestereoscópicas impressas em papel, e o recenteadvento da manipulação computadorizada de imagensveio facilitar e otimizar a sua composição5,14,16,20,31.Lembrando que cada imagem colorida é constituídapelas cores básicas vermelho, verde e azul, para seobter o anaglifo digitalmente basta substituir na ima-gem da direita o seu componente vermelho pelo seuequivalente da imagem da esquerda (Figura 5).

Figura 4. Esquema explicativo da composição de um anaglifo: a

imagem da direita é “tingida” de azul e a da esquerda de verme-

lho, e a seguir as duas imagens são sobrepostas e fundidas. Ao

se visualizar a imagem composta final através de óculos com fil-

tros das mesmas cores, cada olho consegue ver apenas a res-

pectiva imagem do estereopar, uma vez que a sobreposição das

duas cores básicas origina um meio não transparente.

Apesar de antigo, o método anaglífico ainda é o

Figura 5. Esquema da composição digital de um anaglifo: A ima-gem final deve ser composta pelo componente vermelho da ima-gem esquerda do estereopar, e pelos componentes verde e azulda imagem direita do estereopar (RGB: red, blue, green; D: direi-to; E: esquerdo).

Os programas usuais de manipulação de ima-gens permitem ainda adequar melhor as imagens doestereopar entre si, e melhorar a composição doanaglifo através da sua própria visualizaçãoestereoscópica no monitor com a utilização dos ócu-los com os filtros.

A visualização de reproduções de imagensestereoscópicas através dos óculos com filtros colo-ridos deve ser sempre feita em ambiente bem ilumi-nado, dada a perda natural de luminosidade causa-da pelos filtros. Os óculos com os filtros coloridosdevem ser colocados sobre os óculos com lentescorretivas caso o observador os use, e o filtro verme-lho usualmente deve ser disposto sobre o olho es-querdo e o azul sobre o direito.

Os anaglifos aqui apresentados se encontramidentificados pelo ícone e devem ser visua-lizados com os cuidados mencionados acima.

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Figura 6. Imagens anaglíficas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.

A

B

C



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Devido à sua própria fundamentação, a suamaior limitação é a impossibilidade de preservar ade-quadamente a tonalidade das cores básicas utiliza-das como filtros, principalmente do vermelho. A par-tir de estereopares coloridos a sua composiçãocomputadorizada pode tanto ser feita apenas em di-ferentes tons de cinza, quanto em cores com o preju-

ízo já mencionado das cores básicas, e as suas ima-gens podem ser armazenadas de maneira digitalcomo quaisquer outras imagens. Para fotografias ci-rúrgicas com a presença de sangue e/ou de estrutu-ras com coloração vermelha, a visualização de ima-gens anaglíficas “em branco e preto” torna-se maisconfortável (Figura 7).

Figura 7. A) e B) imagens anaglíficas microneurocirúrgicas da abertura cirúrgica de um sulco cerebral, respectivamente a cores e embranco e preto, notando-se incômodo visual à visualização do anaglifo da Figura 7A devido acúmulo de vermelho na profundidade dosulco.

A utilização da técnica anaglífica tendo comocores polarizantes o azul escuro e o amarelo preser-va melhor a reprodução de todo o espectro de cores,mas torna o uso de óculos com filtros destas coresextremamente desconfortável, dando a nítida impres-são de se estar visualizando as imagens apenas como olho que utiliza a lente amarela.

A técnica lenticular

O chamado método lenticular constitui uma al-ternativa particular, uma vez que ele permite a

visualização de imagens estereoscópicas impressasde forma direta sem o uso de quaisquer óculos depolarização, mas deixa a desejar quanto à acuidadedos detalhes e é significativamente mais custoso, oque inviabiliza a sua reprodução em maior escala. Oestereograma lenticular é composto pelasuperposição de pelo menos quatro imagensrecobertas por uma camada plástica refratária, quepor ter a sua superfície externa formada por váriasondulações convexas faz com que as visualizaçõesdireita e esquerda sejam distintas5,31 (Figura 8).

Planoscomdiferentesimagens

Superfícieondulada

Figura 8. Esquema de umestereograma lenticular: cadacamada corresponde a um ele-mento de cada estereopar, e asuperfície superior ondulada fazcom que cada olho veja apenasas imagens correspondentes àssuas respectivas imagens decada estereopar, dispensando autilização de quaisquer óculospolarizadores.

A B


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A holografia

A holografia também é uma imagemtridimensional e deve ser aqui apenas mencionadacomo informação complementar ao tema, uma vezque a sua obtenção e a sua reprodução são particu-larmente complexas (Figura 9).

De maneira simplificada, pode-se dizer quea imagem holográfica é o resultado da combina-ção de impressões feitas sobre uma chapa foto-

gráfica por duas porções de um feixe de luzmonocromática emitido em direção do elemento aser registrado: 1) por uma porção que reflete esseelemento após atingi-lo, e 2) por outra porção quenão o reflete por ter sido previamente desviada porum espelho. A luz monocromática (que possui ape-nas uma cor ou freqüência) mais utilizada para estefim é aquela dada pelo laser a Hélio-Neon, que éfacilmente reconhecida pela sua intensa coloraçãovermelha31 (Figura 9).

LaserHeNe

Chapa Fotográfica

Meio espelhoMetade refletidaMetade transmitida

Luz refletidaLente

Luz monogromática pura

Espelho

Espelho

Espelho

Figura 9. Esquema da técnicaholográfica. (Adaptado de Wolfgram DE.Aventuras em 3D. São Paulo: BerkeleyBrasil Editora; 1993).

O efeito tridimensional final é dado pelas dife-renças na fase da luz conseqüentes à reflexão sofri-da por parte do feixe, denominadas de padrões deinterferência, e a aplicação da mesma luz sobre oregistro fotográfico obtido faz surgir a imagemtridimensional.

O resultado holográfico é único por constituiruma imagem verdadeira no sentido que ao contorná-la podemos visualizar todas as suas faces que foramoriginalmente expostas à luz e que geraram reflexões.Outra propriedade exclusiva deste tipo especial deregistro fotográfico é que qualquer pequeno fragmentoque o constitui contém toda a sua informação, po-dendo, portanto, também gerar a imagem tridi-mensional. As limitações da holografia são principal-mente técnicas e de custo, dada a complexidade dasua obtenção.

A PROJEÇÃO DE IMAGENS ESTEREOSCÓPICAS

A projeção de imagens estereoscópicas está-ticas (diapositivos ou transparências) e dinâmicas (fil-mes, vídeos), analógicos ou digitais, por sua vez po-dem ser realizadas utilizando-se o próprio métodoanaglífico, outras formas de polarização das imagens,ou através de sistemas especiais de projeção e devisualização. No caso da produção de vídeos e de

filmes as cenas precisam ser obtidas por duascâmeras sincronizadas para que os fotogramas cor-respondentes constituam verdadeiros estereopares.Recentemente foram também desenvolvidosdivisores espelhados de imagens que podem seradaptados à frente de uma única câmera e que per-mitem a obtenção concomitante de duas imagens.

Projeções estereoscópicas com a técnicaanaglífica

As projeções com o método anaglífico são fei-tas a partir de uma única imagem constituída pelafusão das imagens direita e esquerda após os seusdevidos tratamentos em vermelho e em azul, podemser projetadas em telas comuns requerendo apenaso uso de óculos com os filtros coloridos, e tem comoprincipais limitações a reprodução de cores já men-cionada e a conseqüente menor luminosidade.

Esta técnica pode tanto ser utilizada para a pro-jeção de diapositivos quanto de filmes ou vídeos, deforma analógica ou digital.

Projeções estereoscópicas com polarizaçãohorizontal-vertical

Entre os outros métodos de polarização desta-ca-se a chamada polarização horizontal-vertical. Uma



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vez que a propagação da luz se faz através de ondasde pulsação constante que se expandem em todasas direções e em ângulo reto em torno do seu eixode propagação, a interposição de filtros que possuam

apenas aberturas horizontais ou verticais faz com queo faixo de luz que atravessa cada um destes filtrospasse a se propagar apenas nos planos horizontaisou verticais5 (Figura 10).

Figura 10. Esquema da propagação da luz e da sua polari-zação horizontal e vertical.

A projeção concomitante das imagens direita eesquerda, respectivamente polarizadas horizontal everticalmente, sobre uma tela com revestimento me-tálico prateado (silver screen) que por sua vez refletea luz sem despolarizá-la, e a utilização de óculos cons-tituídos pelos mesmos, respectivamente, filtros à di-reita e à esquerda, permite então a visualizaçãoestereoscópica uma vez que cada olho conseguirá ver

apenas a sua respectiva imagem do estereopar proje-tado. O olho com filtro horizontal não receberá a ima-gem polarizada verticalmente, e vice-versa. Na práti-ca, isto é, conseguido sobrepondo-se as imagens dedois projetores que tenham os respectivos filtrosacoplados posterior ou anteriormente às suas lentesde projeção, podendo os projetores ser dispostos umsobre o outro ou lado a lado (Figura 11).

Figura 11. Esquema da projeção estereoscópica com a técnica de polarizaçãohorizontal e vertical: um programa que possibilite a projeção em separado dasimagens do estereopar, em um computador com duas saídas para dois projeto-res, viabilizam a projeção concomitante das imagens direita e esquerda que de-vem se sobrepor sobre uma tela que possua a sua camada mais superficial pra-teada (silver screen), para que as imagens sejam refletidas de forma ainda pola-rizada. A visualização da projeção com óculos com filtros igualmente polarizadoshorizontal e verticalmente faz com que cada olho possa ver apenas a sua respec-tiva imagem de estereopar.

Ao preparar-se diapositivos para projeção du-pla analógica com este método, os diapositivosdevem ser montados de preferência em molduras es-

peciais para este fim, e fazendo-se sempre coincidiros elementos mais profundos de cada estereopar paraque os projetores não precisem ser realinhados por


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ocasião da projeção de cada estereopar5. Isto é con-seguido fazendo-se duas pequenas perfurações nasbases das transparências direita e esquerda sobre-postas com os elementos mais profundos perfeita-mente coincidentes, e a seguir montando cadatransparência em uma moldura que possua dois pe-quenos pinos correspondentes às perfurações reali-zadas (método de registro por pinos). As moldurasdevem ainda conter cada transparência entre dois vi-dros de maneira a impedir a sua mobilização com oaquecimento do projetor e evitar mínimas distorçõesdas imagens.

O método de polarização horizontal-verticalconstitui o método mais utilizado de projeçãotridimensional de diapositivos, e tem a grande vanta-gem de permitir a visualização integral de todas ascores. No entanto, requer a projeção dupla, a utiliza-ção dos óculos e da tela especial já mencionada, umambiente completamente escuro uma vez que outrasluzes não polarizadas podem interferir causando in-clusive o chamado efeito fantasma, e o observadordeve manter a cabeça relativamente reta para permi-tir que os planos dos filtros dos óculos se mantenhamcoincidentes com os planos das polarizações. Oemprego de uma técnica de polarização circular ho-rária e anti-horária pode evitar este último inconve-niente, mas é menos utilizada5.

As imagens direita e esquerda originais podemjá ser obtidas de forma digital, ou podem também serdevidamente escaneadas, arquivadas de forma digi-tal, e a seguir projetadas através de dois projetoresdigitais. A utilização da tecnologia digital em muitootimiza a manipulação das imagens, e permite proje-ções muito mais luminosas.

O uso deste método para projeção de imagensfilmadas a partir de duas câmeras sincronizadas ede dois projetores por sua vez é possível, quandorealizado ao vivo ou em tempo real, mas é muito difi-cultado quando feito a partir de duas gravações dadaa absoluta sincronização requerida para a gravaçãodas duas filmagens, e portanto deixa a desejar paraeste fim quando comparada à técnica de camposseqüenciais descrita a seguir.

Projeções estereoscópicas com a técnicade campos seqüênciais

Outra forma mais sofisticada de se fazer proje-ções tridimensionais é a que se utiliza da chamadatécnica de campos seqüenciais ou alternados (fieldsequential technique). Nesta técnica os dois filmesou vídeos obtidos de forma sincronizada são integra-dos por um multiplexador de maneira que os respec-tivos fotogramas se alternem seqüencialmente, e a

sua projeção é assistida com a utilização de óculosespeciais feitos com lentes de cristal líquido que fun-cionam como obturadores à direita e à esquerda, quese abrem e fecham conforme sejam projetados osfotogramas correspondentes (LCD shutter glasses).Enquanto os óculos com filtros de polarização sãousualmente denominados de passivos, os providoscom obturadores são denominados de óculos ati-vos5,31 (Figura 12).

Figura 12. Esquema de disposição de fotogramas em formato decampos seqüenciais, e óculos com lentes de cristal líquido quefuncionam como obturadores que se abrem e que se fechamalternadamente, de maneira sincronizada com a projeção das di-ferentes imagens pertinentes aos chamados campos seqüenciais.

As projeções com a técnica de camposseqüenciais podem ser feitas sobre telas normais, eo método pode também ser utilizado para visualizaçãoestereoscópica em monitores digitais de computado-res. A coordenação entre o mecanismo obturador dosóculos e o meio que gera a imagem (sistema de pro-jeção ou monitor) é feita através de fios ou de sinali-zação com raios infra-vermelhos.

Uma vez que os sistemas de projeção e devídeo normalmente trabalham com a freqüência de60Hz, a utilização pura e simples deste método aca-ba fornecendo imagens na freqüência de 30Hz paracada olho acarretando um tremor constante conse-qüente à percepção visual da alternância das ima-gens direita e esquerda, o que torna necessário autilização de outro aparelho que ao dobrar a freqüên-cia original possibilita a oferta de imagens a 60Hzpara cada olho (3D – TV Corp, Springfield, Oregon,USA.). Esta técnica requer portanto o uso de projeto-res de tubo ou de monitores digitais que trabalhamna freqüência de 120Hz, uma vez que os projetoresde cristal líquido e os demais monitores o fazem ape-nas em 60Hz.

A adaptação de uma placa de cristal líquido,que funcione alternadamente como um polarizador



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ora horizontal ora vertical, à frente de um projetor detubo ou de um monitor digital, pode permitir avisualização estereoscópica de imagens dispostas emcampos seqüenciais com a simples utilização de ócu-los com filtros de polarização horizontal-vertical e compequena perda de qualidade. Foram também desen-volvidos para este fim projetores de cristal líquido quepossuem no seu interior uma placa especial tambémde cristal líquido, constituída por pequenos prismasdispostos em duas posições diferentes conforme for-mem linhas pares ou ímpares, o que também permi-te a polarização horizontal-vertical de imagens dis-postas em campos seqüenciais para projeção comum único projetor e uso de óculos passivos, no casorequerendo uma tela com revestimento metálico pra-teado uma vez que a projeção passa a equivaler auma projeção simultânea das imagens direita e es-querda (V Rex Corp, Elmsford, New York, USA.).

Em relação ao armazenamento das imagensdispostas em campos seqüenciais, tanto seqüênciasde estereopares estáticos (fotos, diapositivos) quan-to vídeos já multiplexados podem ser gravados nes-te formato em simples fitas de vídeo (VHS ou S-VHS),ou serem digitalizadas e assim armazenadas. As pro-jeções em telas ou em monitores digitais por sua vezpodem ser feitas ao vivo a partir da obtenção ade-quada das imagens, ou diretamente a partir destessítios de armazenamento5.

TRANSMISSÃO DE IMAGENS ESTEREOSCÓPI-CAS: TELEVISÃO E INTERNET

A transmissão de imagens estereoscópicaspelos meios normais de televisão através da simplesutilização dos meios aqui apresentados infelizmentenão é atualmente possível. A maneira pela qual ascores são transmitidas impede o uso adequado datécnica anaglífica, e a freqüência de 60Hz utilizadapelo sistema e pelos atuais aparelhos de TV com-promete o emprego da técnica de camposseqüenciais por causar um tremor constante da ima-gem transmitida conforme já explicado.

Por outro lado, tanto imagens estereoscópicasanaglíficas quanto as dispostas em camposseqüenciais podem facilmente ser transmitidas viaInternet, dadas as características deste sistema e autilização obrigatória de monitores digitais, e seremrespectivamente visualizados com óculos passivose com óculos ativos ou através de qualquer outrométodo que os substitua24.

Imagens estereoscópicas obtidas pela NASAe pelo seu Jet Propulsion Laboratory por ocasião darecente exploração de Marte, não só foram transmiti-das ao longo das 119 milhões de milhas que nos

separam deste planeta, como também foram veicu-ladas pela Internet e recentemente publicadas de for-ma anaglífica na revista National Geographic16.

APLICAÇÕES DAS IMAGENS ESTEREOSCÓPI-CAS EM MEDICINA

O campo de aplicação das técnicas de obten-ção, de reprodução e de projeção de imagensestereoscópicas é evidentemente enorme em todasas áreas de documentação e de comunicação huma-nas, e constitui um dos principais elementos do de-senvolvimento da chamada realidade virtual. A suaviabilização em grande escala em muito pode contri-buir não só para melhor ilustrar elementostridimensionais, como também fazer com que estemétodo se torne uma nova ferramenta de ensino queinclusive auxilie no desenvolvimento da nossa capa-cidade de lidar com a tridimensionalidade de manei-ra geral23,24,28,29.

Na área médica em particular, a compreensãotridimensional da anatomia humana é de importân-cia fundamental principalmente para o exercício dasdiversas especialidades cirúrgicas, e portanto tantoo seu ensino quanto a própria documentação médi-co-científica em geral em muito podem se beneficiarda utilização de imagens estereoscópicas. Apesar dejá terem sido feitas coleções de imagens anatômicastridimensionais há algumas décadas1,4,12,18, o seu usoaté hoje tem sido pouco difundido, provavelmentedevido às suas dificuldades de reprodução e de de-monstração em maior escala.

O advento de novas técnicas de diagnósticopor imagem e de novas modalidades terapêuticas,entre as quais se destacam as técnicas endoscópicase microcirúrgicas, por sua vez requerem a produçãode um novo material de ensino de anatomia aplicadaque demonstre as estruturas anatômicas a partir depontos de vista específicos19,28.

Conforme já mencionado, a manipulação deimagens estereoscópicas constitui uma das basesfundamentais do desenvolvimento de futuros mode-los de realidade virtual, que por sua vez serão parti-cularmente úteis no campo médico23,24,29. Atividadescomo o ensino e treinamento de atos médicos emgeral, transmissão à distância de dados e imagensmais complexas, desenvolvimento de novas técnicas,e mesmo projetos mais ousados como a realizaçãode cirurgias à distância (telecirurgia)23,24, seguramentedependerão também da tecnologia de manipulaçãode imagens tridimensionais.

Em nosso meio, há cerca de dez anos, come-çamos a produzir material didático estereoscópico naDisciplina de Topografia Estrutural Humana do


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Departamento de Cirurgia da Faculdade de Medicinada Universidade de São Paulo (FMUSP), sob o in-centivo e suporte do Prof. Dr. Aldo JunqueiraRodrigues Jr., e posteriormente também com o apoioe ajuda dos Profs. Drs. Ricardo Ferreira Bento eAroldo Miniti através da Fundação Otorrino.

Além de estarmos utilizando o material aquiproduzido no ensino da própria Faculdade de Medi-cina da Universidade de São Paulo já há 10 anos,temos também tido o privilégio de ministrar várioscursos, em particular de Neuroanatomia Cirúrgica,em outros centros nacionais e internacionais, e tive-mos também a oportunidade de contribuir com oemprego desta técnica a nível jornalístico, orientan-do a produção de anúncios com imagens anaglíficasque vieram a ser publicadas em várias edições deforma pioneira em nosso meio pelo O Estado de SãoPaulo17, visando em particular a divulgação daFMUSP (Figura 13). A nível de publicações, em de-zembro de 2001 tivemos o privilégio de constituirmoso primeiro grupo a publicar artigo com imagensanatômicas e cirúrgicas 3D estereoscópicas utilizan-do a técnica anaglífica em revista especializada da

área neurocirúrgica, com a publicação de trabalhona edição de dezembro de 2001 do renomado Journalof Neurosurgery que teve também o destaque da suacapa20, e de posteriormente divulgarmos esse méto-do através de outras publicações a nível nacional2,21

e também da tese de livre-docência na FMUSP19.

Figura 13. Repercussão da colaboração com o jornal “O Estadode São Paulo” para a publicação de anúncios com imagensestereoscópicas (edição de 12 de maio de 1999).

Ribas GC, Ribas EC, Rodrigues Jr AJ. The brain, the tridimensional vision, and the techniquesto obtain stereoscopic images. Rev Med (São Paulo). 2006 jul.-set.;85(3):78-90.

ABSTRACT: In this review article the authors discuss initially the evolutionary developmentand the ocular and neural mechanisms involved with the stereoscopic tridimensional vision,and then describe with more details the different current techniques available to obtain, toprint, to project and to see in computer monitors stereoscopic images. The article finishesmentioning the experience of the Clinical Anatomy Discipline of the Department of Surgery ofthe University of São Paulo Medical School in developing stereoscopic teaching images, utilizingthe anaglyphic technique for printing and the polarized technique for projections, both currentlydone through digital technology. Sketches and anaglyphic images are shown along the text.

KEY WORDS: Neuroanatomy. Visual pathways. Visual perception. Imaging, three-dimensional.Teaching materials. Depht perception.

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