Técnicas de fusión libre

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1 PRÁCTICA Nº 1 Técnicas e fusión libre OBJETIVO: Aprener a controlar voluntariamente los movimientos oculares e vergencia meiante la visualización correcta e estereogramas. MATERIAL NECESARIO: Estereogramas; PC compatible; Software e varios moos e visualización e estereogramas DepthCharge Viewer. 1

2 FUNDAMENTO TEÓRICO En coniciones normales la imagen el punto e fijación se forma en la fóvea e caa uno e los ojos, y puesto que estas están conectaas a lo largo e los caminos visuales la imagen que finalmente se percibe es una imagen única o haplópica. Cualquier punto el espacio (P) que forme un cierto ángulo () con el eje visual, formará una imagen (P ) separaa angularmente e la fóvea. A esta separación angular se le enomina excentricia retiniana y tenrá el mismo valor que. Es ecir, el ángulo formao por la línea visual (unión e un punto excéntrico con la fóvea) con el eje visual nos ará el valor e la excentricia (ver figura 1). P Linea Visual T Eje Visual N N T = fóv P Figura 1: Disparia retiniana La isparia binocular () es la iferencia e convergencia entre os puntos el espacio. Si uno e ellos es el punto e fijación P y otro punto e no fijación se cumple que: = CP C= ΦI() ΦD() (1) De esta fórmula se euce que a igual P C convergencia o excentricia retiniana la isparia binocular es nula. Por otra parte, si la isparia binocular proucia es grane, el punto será visto en iplopía o oble (ver figura 2). N I C P N D La isparia objeto se puee efinir como la variación e la posición I D horizontal relativa e los objetos e una escena sin cambiar el tamaño, ni la F I I D F D forma, ni la istancia e fijación. La isparia objeto va a provocar una isparia binocular o retiniana. 2

3 Figura 2: Disparia binocular y isparia objeto La isparia binocular es un parámetro que coifican algunas células corticales el córtex visual con el fin e extraer información sobre la posición relativa e los objetos, lo cual ará lugar a la estereopsis, efinia como la capacia visual e iscriminar separaciones relativas muy pequeñas entre objetos a partir e valores muy pequeños e isparia horizontal. Estereogramas Un estereograma es una imagen que oculta un patrón e ispariaes binoculares, por lo que en coniciones aecuaas e observación se puee visualizar la figura triimensional o en relieve que oculta. Existen básicamente os tipos e estereogramas: parejas estereoscópicas y estereogramas e papel pintao. Las parejas estereoscópicas (Fig. 3, abajo), como su nombre inica, son un par e imágenes que, isociano aecuaamente los os ojos, se ven por separao, pero al fusionarse corticalmente las os imágenes retinianas se percibe e forma estereoscópica. Esto es porque la imagen proucia por el ojo erecho ifiere ligeramente e la imagen proucia el ojo izquiero (isparia binocular). La isociación se puee hacer e forma libre, técnica conocia como fusión libre, y que explicaremos en esta sesión e prácticas, meiante un par e filtros ópticos (rojo-vere, cian-rojo, polarizaos, etc) o un estereoscopio, ya sea e espejos o e lentes positivas escentraas. Traicionalmente, las parejas estereoscópicas pintaas e colores complementarios (rojo y vere, cian y rojo, etc) para ser visualizaas con filtros coloreaos se enominan anaglifos (Fig. 3, arriba), los cuales son bastante utilizaos en la práctica optométrica. Otras veces, las parejas estereoscópicas se visualizan por separao en instrumentos ópticos especiales como los estereoscopios, pseuoscopios, cine Imax, etc. 3

4 Figura 3: Ejemplo e un anaglifo vere (OI) rojo (OD) (arriba) y su pareja estereoscópica (abajo) para visualizarlo en visión cruzaa. Los estereogramas e papel pintao, o simplemente estereogramas, son imágenes compuestas por un tapiz que se repite horizontalmente, pero ligeramente istorsionao, para ocultar el patrón e ispariaes binoculares. El tapiz, o papel pintao, puee estar compuesto e puntos aleatorios blancos y negros (Fig. 4) o coloreaos, e símbolos e tamaños iferentes, etc, o e una imagen compleja (Fig. 5), con una figura reconocible, pero que luego no será la figura triimensional completa que se observe. Figura 4: Estereograma e puntos aleatorio. 4

5 Figura 5: Estereograma e papel pintao. Traicionalmente, se han usao parejas estereoscópicas y estereogramas e papel pintao sobre estereoscopios para analizar las capaciaes estereoscópicas e nuestro sistema visual. Sin embargo, es posible visualizarlos en relieve irectamente sin la ayua e instrumentos ópticos especiales. Para ello, la clave está en que el observaor sea capaz e controlar conscientemente sus movimientos oculares e vergencia. Veamos con el ejemplo numérico siguiente este proceimiento o técnica e entrenamiento visual para visualizar estereogramas. Supongamos e partia que tenemos un estereograma (Fig. 4) con os puntos guía en su parte superior y lo colocamos a 50 cm e nuestra cara y aproximaamente centrao. Los puntos guía 1 y 2 quearán simétricamente situaos respecto a ella, con unas posiciones 1 (- /2, S ) y 2 ( /2, S ), sieno = 1.75 cm la separación e los puntos o perioo el tapiz que se repite lateralmente a lo largo el estereograma, y S = 0.5 m la istancia al plano el estereograma (Fig. 6). 5

6 1 2 plano estereograma (S) S NI (-ip/2,0) NC (0,0) ND (ip/2,0) Figura 6: Esquema inicial para la percepción ciclópea e un estereograma. Técnica e fusión libre en convergencia (cruzaa) Comenzaremos fijano binocularmente sobre un punto P más cercano que el estereograma e moo que se percibirán obles los puntos guía (Fig. 7). Variano la convergencia hasta un punto poemos llegar a superponer o fusionar los os puntos centrales e los cuatro que se percibían inicialmente (Fig. 8). En este momento, aparece el motivo 3D oculto en el estereograma. Esto significa que hemos cambiao el punto P e fijación ese la posición inicial. 6

7 VISIÓN CRUZADA 1 A 2 Estereograma 1 B 2 Estereograma Plano e fijación P Plano e fijación S P p N I N D N I N D F D 2 I 1 I 2 D 1 D F I= 2 I 1 I 2 D F D= 1 D Figura 7 Figura 8 A línea meia 1 I 2 I 1 D 2 D EC B línea meia 1 I 2 D EC 2 I 1 D 7

8 Figura 7: Percepción e los puntos guía en visión e convergencia (cruzaa) Para hallar la istancia e corresponencia binocular (> P ) basta con imponer la conición e que los puntos guía centrales queen superpuestos. Esto ebe implicar que los ángulos e excentricia asociaos a estas os imágenes obles eben ser iguales y nulos: I (2) = D (1) = 0. Por tanto, tenieno en cuenta la istancia interpupilar ip y el sistema e coorenaas centrao en el ojo cíclope se obtiene que: I 2 D 1 ip ip arctg 2 2 arctg 2 S P ip ip arctg 2 2 arctg 2 S P (2) LV (1) D LV (2) I línea meia 1 2 LV I(1) LV D(2) plano estereograma (S) 1 I 2 I 1 D 2 D EC S I (1) D (2) plano fijación (P) I (2) D (1) P línea meia EV I EV D NI (-ip/2,0) NC (0,0) ND (ip/2,0) 1 I 2 D 2 I 1 D EC Figura 8: Esquemas sobre la técnica e fusión libre en convergencia (visión cruzaa). 8

9 Igualano entonces los argumentos en cualquiera e las os expresiones y sustituyeno la istancia inicial e fijación P por se obtiene que: ip ip S si I 2 0 (3) S 1 ip Tomano los atos numéricos e la simulación que seguimos y consierano un valor meio e 6.4 cm, para la istancia interpupilar quea que: S 1 ip cm Es ecir, que aunque tenemos el estereograma situao a 50 cm e nuestros ojos, éstos "buscan" un punto e fijación () más cercano, a cm, para conseguir percibir la figura 3D oculta. Técnica e fusión libre en ivergencia ( paralela) Si optamos por fijar binocularmente sobre un punto P más lejano que el estereograma (S), técnica que se conoce como fusión libre en ivergencia, se percibirán obles los puntos guía (Fig. 9). Si controlamos la ivergencia encontraremos un punto one poremos superponer o fusionar los os puntos centrales e los cuatro que se percibían inicialmente (Fig. 10). En este momento, se percibiría el motivo 3D oculto en el estereograma, pero iferente al anterior (mole inverso). Esto significaría que habríamos cambiao e lugar el punto P e fijación e la posición inicial. Por tanto, se puee calcular la posición correcta el punto P para que los puntos guía centrales e los cuatro percibios se fusionen y poamos percibir en relieve la figura oculta el estereograma. 9

10 VISIÓN PARALELA A B P Plano e fijación Plano e fijación Estereograma 1 2 Estereograma. S S p N I N D N I N D 2 I F I 1 I 2 D F D 1 D 2 I F I=1 I F D=1 D 1 D A línea meia 1 D 2 D 1 I 2 I EC B línea meia 1 D 2 I EC 2 D 1 I Figura 9: Percepción e los puntos guía en visión e ivergencia ( paralela) 10

11 Para hallar la istancia e corresponencia binocular (< P ) sólo ebemos imponer que los puntos guía centrales queen superpuestos. Esto ebe implicar que los ángulos e excentricia asociaos a estas os imágenes obles eben ser iguales y nulos: D (2) = I (1) = 0. Por tanto, siguieno un proceimiento similar obtenemos: D I 2 1 ip ip arctg 2 2 arctg 2 S P ip ip arctg arctg S P (4) plano fijación (P) línea meia EV I EV D 1 D 2 D 1 I 2 I LV (2) D LV (1) I EC LV (1) D LV (2) I P 1 2 plano estereograma (S) S I (1) I (2) D (2) D (1) línea meia NI (-ip/2,0) NC (0,0) ND (ip/2,0) 1 D 2 I 2 D 1 I EC Figura 10: Esquemas sobre la técnica e fusión libre en ivergencia (visión paralela). 11

12 Igualano entonces los argumentos en cualquiera e las os expresiones y sustituyeno la istancia inicial e fijación P por se obtiene que: ip ip S si D 2 0 (5) S 1 ip Con los atos numéricos ya conocios obtenemos por tanto que: S 1 ip cm Es ecir, que aunque tenemos el estereograma situao a 50 cm e nuestros ojos, éstos "buscan" un punto e fijación () más lejano, a cm, para conseguir percibir la figura 3D oculta (un rectángulo hacia fuera), que es justamente el mole inverso e la figura 3D percibia con la técnica e visión cruzaa. En resumen, los puntos guía son, como su nombre inica, un recurso e apoyo para la visualización e estereogramas. Con ellos, poemos optar por visualizar la figura 3D oculta e os formas: visión cruzaa y visión paralela (Fig. 12). En tales circunstancias, la fijación binocular no se prouce sobre el plano e estereograma, sino sobre un punto más cercano (en visión cruzaa) o sobre un punto más lejano (en visión paralela). En ambos casos, poemos relacionar la posición e corresponencia binocular o istancia veraera e fijación con el perioo el tapiz o patrón el estereograma, la istancia al plano el estereograma S y la istancia interpupilar ip: S visión paralela (6) visión cruzaa 1 ip 12

13 Por último, epenieno e si el iseño e la figura 3D oculta es geométricamente sencillo o no, las figuras 3D visualizaas con las os técnicas e fusión libre son inversas entre sí. En el caso mostrao ambas figuras son claramente reconocibles, pero en otros casos, el estereograma está iseñao aree para ser visualizao correctamente con una sola técnica e fusión. VISIÓN PARALELA (EN DIVERGENCIA) VISIÓN CRUZADA (EN CONVERGENCIA) 1 I+2 D 1 2 estereograma I+1 D imagen oculta 3-D Figura 12: Formas e visualización e estereogramas meiante fusión libre. 13

14 REALIZACIÓN PRÁCTICA El propósito e esta sesión es que pueas visualizar estereogramas. Aemás, un objetivo secunario es ientificar qué técnica e fusión libre estás aplicano y practicar con ambas técnicas. Por tanto, esta sesión puee interpretarse como una sesión e entrenamiento visual, en el sentio que vas a aprener a controlar los movimientos oculares e vergencia, lo cual va a ser importantísimo en esta asignatura y en Optometría binocular. Las fases o etapas e esta sesión o entrenamiento visual se ivien en: 1. Visionao e estereogramas simples con puntos guía 2. Visionao e parejas estereoscópicas (sin puntos guía) 3. Visionao e estereogramas complejos (sin puntos guía) 1. Visionao e estereogramas simples con puntos guía Los puntos guía e algunos estereogramas sirven e gran ayua para visualizarlos correctamente en 3D. Tenieno en cuenta lo explicao en la introucción: Seleccionar primero la técnica e fusión libre que vas a emplear (visión cruzaa o paralela). Colocar tu miraa e forma que veas oble los puntos guía, es ecir, que pases a ver 4 en vez e 2. Puees coger como estereograma e prueba como el e la Figura 4. (En too caso el profesor e prácticas te explicará varios trucos para hacer esto con poco esfuerzo.) Cambia ligeramente la vergencia e tus ojos para superponer los os puntos centrales y pasar a ver 3 puntos en vez e 4. En este momento, si eres paciente, en pocos segunos aparecerá la figura 3D oculta el estereograma. Si las primeras veces te cuesta mucho, o te uelen los ojos, no te preocupes. Esto es normal para quienes no están acostumbraos. Al principio cuesta un poco, al igual que las primeras flexiones que haces en un gimnasio. Prueba varias veces seguias y verás que a la séptima o a 14

15 la octava vez ya consigues visualizar en 3D el estereograma. Prueba entonces con otros estereogramas con puntos guía que haya en el laboratorio. Una vez que ya ominas una técnica e fusión libre, prueba con la otra usano el estereograma inicial. Nota entonces las iferencias e formas 3D que se obtiene con esta técnica en comparación con la otra. 2. Visionao e parejas estereoscópicas Una pareja estereoscópica sencilla es aquella compuesta por un par e círculos escentraos (Fig. 13). Depenieno e la magnitu el escentramiento se consigue mayor o menor sensación e profunia, y, según la irección el escentrao varía la percepción 3D. Con lo aprenio e la fase anterior intenta visualizar este tipo e estereograma usano ambas técnicas e fusión libre. ué iferencias observas al usar una u otra? Figura 13: Pareja estereoscópica e círculos escentraos. La sensación e profunia relativa que coifica nuestro cerebro, o isparia binocular, para este tipo e estereograma epene solamente el escentrao e los círculos y e la istancia al plano el estereograma: 2 ra (7) 15

16 Mie, por tanto, la separación e los círculos granes y pequeños, réstala para obtener el escentramiento 2 y calcula, para = 50 cm, la isparia binocular en segunos e arco que observas. Te parece mucha o poca? Prueba entonces con otras parejas estereoscópicas, como la e la Figura 2 (abajo) o las que te proporcione el profesor e prácticas. Un ejercicio sencillo, preparatorio e la siguiente sesión e prácticas y basao en este tipo e estereograma, es el siguiente. Como habrás poio observar, la separación entre los pares e círculos escentraos no interviene en la sensación e profunia relativa o isparia binocular. Un métoo sencillo para comprobar esto consiste en generar y visualizar una carta e parejas estereoscópicas como éstas, con el mismo escentrao, pero iferente separación (Fig. 14). Elige, por tanto, una técnica e fusión libre y visualiza caa línea e pareja estereoscópica mantenieno siempre la istancia al plano el estereograma. Prueba espués con la otra técnica. ué matices o iferencias notas en caa técnica e fusión? Figura 14: Serie e parejas estereoscópicas con la misma isparia binocular. 16

17 3. Visionao e estereogramas complejos En el escritorio e caa orenaor e prácticas hay una carpeta e Prácticas OF2. Entrano en la subcarpeta Pract_1 aparece un icono para ejecutar el programa DepthCharge Viewer, el cual poéis escargároslo libremente en casa ese Básicamente es un visualizaor e estereogramas en cualquier moalia (pareja estereoscópica, anaglifo rojo-vere, con polarizaores, etc). Asociao al programa, encontrarás varias carpetas con estereogramas e iferentes temáticas (Animales, Arte, Ciuaes, Moléculas, Objetos, Paisajes y Personas). Abre cualquiera e estas subcarpetas y elige un estereograma para visualizarlo en pantalla. Por efecto, el estereograma se visualizará como una pareja estereoscópica para visión cruzaa. Si resulta ifícil aplicar esta técnica e fusión libre puees pulsano el botón erecho el ratón isminuir el tamaño el estereograma para facilitar así el exceso e convergencia. También, pulsano el botón erecho el ratón puees optar por visualizar el estereograma en varios moos (visión paralela, anaglifo rojo-vere, etc). Pie al profesor e prácticas una gafa e prueba con filtros rojo y vere para visualizar el mismo estereograma como un anaglifo. CUESTIONES 1) Si te colocas un estereograma a 80 cm e los ojos y la separación e los puntos guía es e 4 cm, A qué istancia hay que colocarse (posición e corresponencia binocular) para ejercer la técnica e fusión libre en visión cruzaa? y en visión paralela? (Toma ip = 6.4 cm.) 2) Calcula la posición e corresponencia binocular e toos los círculos grane y pequeño e la Figura 14 para ambas técnicas e fusión 3) Describe las iferencias observaas en la imagen con las técnicas e visión paralela y cruzaa. Justifica la respuesta a partir e los resultaos e la cuestión anterior. 4) ué ocurre si te alejas emasiao la pareja estereoscópica e la Figura 13 fusionano en visión cruzaa? Y en visión paralela? Justifica la respuesta. 17

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