Tutti noi conosciamo i film in 3D. Per molto tempo sono stati proiettati in innumerevoli sale regalando agli spettatori momenti magici e, se come me siete particolarmente sensibili, anche magici mal di testa. Ma vi siete mai chiesti come funziona? La tecnica usata per far sembrare di essere su Pandora, a Hogwarts o su Marte come fa a darci questa sensazione? Queste e molte altre cose vi aspettano nella nostra guida dedicata allo scoprire come funziona il 3D, la sua storia e le differenti tipologie.
Come funziona il 3D: la storia
Nonostante si possa pensare che sia una tecnica relativamente odierna, non lo è: il 3D esiste dagli anni ’20 e malgrado il suo iniziale fallimento è riuscito a resistere fino ai giorni nostri. Anzi, per essere precisi la visione stereoscopica tramite un mezzo, e quindi oltre la nostra vista naturale, risale al 1832, quando Sir Charles Wheatstone, fisico britannico, costruì il primo stereoscopio. E voi direte: “Sì, bello, ma che c’entra un fisico con Avatar in 3D?“. Ebbene, come spesso accade, le cose che sembrano più lontane sono spesso più vicine di quello che immaginiamo.
Infatti, grazie a questa invenzione, durante tutto il resto dell’800 e i primi anni del ‘900 si intrapresero diversi studi ed esperimenti sulla visione stereoscopica, della quale approfondiremo dopo i principi fisici. Grazie a questo arriviamo al 1907, quando Charles-Émile Reynaud creò il proprio sistema di animazione tridimensionale: lo stereo-cinema. Ma solo con William Friese-Greene arrivò il primo brevetto per un film 3D. Il film era proiettato su due immagini parallele che, tramite uno stereoscopio, andavano a convergere. Semplice immaginare quanto fosse scomoda questa tecnica per lo spettatore, motivo per cui fu pian piano abbandonata.
Successivamente, il 10 giugno 1915 Edwin S. Porter e William E. Waddell all’Astor Theater di New York proiettarono una prima sequenza di clip di prova nella quale fu utilizzata la tecnica dell’anaglifo, ovvero due immagini identiche proiettate con uno scostamento con i colori rosso e verde. Furono proiettati diversi rulli e il pubblico ne fu positivamente colpito. Solamente con “The Power of Love“, però, vediamo la prima e vera proiezione di un film in 3D, all’Ambassador Hotel Theater di Los Angeles il 27 settembre 1922 e che potete vedere qui.
Harry K. Fairall e Robert F. Elder utilizzarono il sistema dell’anaglifo per il quale due pellicole con filtro rosso e verde andavano proiettate in contemporanea e il pubblico si servì degli appositi occhiali per vederlo. I colori complementari, sfruttati in questo modo, permettono di “ingannare” il cervello dando la sensazione di un’immagine tridimensionale. Esiste anche il sistema Teleview, sfruttato solo una volta al Selwyn Theater di New York per “The man from M.A.R.S.“, col quale degli appositi occhialini erano strutturati per alternare, in maniera sincronizzata con il corretto proiettore, le immagini.
L’effetto di visione da un occhio o dall’altro dava un senso di stereoscopico con la conseguente sensazione di vedere un film 3D. Questo alternarsi degli otturatori delle lenti dava anche il vantaggio di stancare meno la vista. Molte persone conosceranno il disagio che spesso si rischia di avere. Accade soprattutto se, qualsiasi mezzo si utilizzi, le immagini vanno fuori sincrono tra di loro e/o lo strumento indossato per vedere il film o come in tutti i sistemi passivi (lenti polarizzate, anaglifo) si ha una deformazione o anche modifica della luce.
Ci saranno poi anche altre versioni di questi occhiali, più tecnologiche e meno ingombranti (al Selwyn gli occhiali erano collegati con cavi che passavano dalla poltrona e che quindi ovviamente non erano molto comodi per muoversi in libertà né per la stessa sala di proiezione). Oggi si chiamano “Shutter glasses”, che tradotto in italiano è letteralmente occhiali con otturatore. Ma qualcosa ha cambiato la storia del 3D, una tecnologia che è sopravvissuta per oltre quarant’anni. La si deve a Edwin H. Land, studente di Harvard, che durante i suoi studi si interessò alla polarizzazione della luce. Spiegheremo nel capitolo apposito questo fenomeno fisico.
Nel 1929 Land brevettò il suo foglio polarizzatore, diventato poi utile in moltissime applicazioni, tanto da ottenere nel 1932 il nome di “Polaroid J Sheet”. Nonostante lo scopo iniziale di questo prodotto fosse di ridurre l’abbagliamento dei fari delle automobili, Land si accorse anche che era possibile sfruttarli nei cinema proprio per ottenere un film 3D con una maggiore fedeltà dei colori. Nel 1936 venne dimostrata l’applicazione dei filtri alla fotografia e nel 1939 venne proiettato il primo film 3D a sfruttare il sistema di polarizzazione: “In Tune With Tomorrow” di John Norling.
Ovviamente nel tempo ci sono stati molti film proiettati con tutte queste tecnologie e le due principali usate al giorno d’oggi sono gli occhiali polarizzati, che però affaticano la vista e possono creare fastidi come il mal di testa, e gli shutter glasses. Vi abbiamo accennato un minimo come funzionano ma nel prossimo capitolo vi spiegheremo in maniera più approfondita tutte le caratteristiche delle tre maggiori tecnologie, ovvero anaglifo, polarizzazione e shutter glasses.
Come funziona il 3D: la tecnica
Per prima cosa bisogna dire che in generale tutte queste tecnologie richiedono una doppia proiezione, con il variare ovviamente della proiezione delle due immagini. Esistono tuttavia casi particolari, come per la polarizzazione circolare, in cui l’immagine proiettata è unica. Va anche specificato che le riprese vanno effettuate con apposite camere che hanno le ottiche distanziate come gli occhi umani in modo tale da dare due punti di vista.
Iniziamo innanzitutto con lo spiegare come è formata un’immagine stereoscopica. La nostra vista è l’esempio più semplice perché racchiude esattamente il funzionamento di tale tecnica. I nostri occhi hanno una distanza, variabile tra persona e persona, mediamente di 62mm tra le due pupille. Questa distanza fa sì che ogni occhio abbia un punto di vista diverso dall’altro, più a destra o più a sinistra. Se infatti provate a chiudere un occhio vedrete l’oggetto osservato “spostarsi”. Grazie a questa visione su due lati, il nostro cervello codifica le informazioni creando un immagine tridimensionale non solo nella realtà ma anche nel nostro stesso modo di pensarla.
Questa tridimensionalità è esattamene quello che si è cercato di riportare nel cinema. La visione in rilievo di un oggetto tramite la nostra visione binoculare, infatti, può essere riprodotta affiancando due immagini riprese da due punti di vista diversi con una videocamera o cinepresa che sia. Si affiancano poi le due immagini, in un modo o in un altro a seconda della tecnica utilizzata, utilizzando poi un mezzo per la visione del film che permetterà di far arrivare a ogni occhio un solo video dei due proiettati.
Iniziando dall’anaglifo (tecnica ormai non più utilizzata nelle sale cinematografiche, poi vedremo il perché), le immagini sono proiettate sullo schermo in maniera sovrapposta da un unico proiettore. Queste immagini sono filtrate solitamente da due colori complementari, di cui i due più diffusi sono blu e rosso. La luce, che riflettendo sullo schermo arriva ai nostri occhi, è poi filtrata dagli occhiali che hanno una lente che permette il passaggio di un solo colore e viceversa.
Da ricordare che i colori devono essere complementari proprio per filtrarsi a vicenda. La luce blu sarà eliminata dalla lente blu, che quindi farà passare solo la rossa, mentre la rossa dalla lente rossa. Con questo sistema i nostri occhi riceveranno due immagini in maniera stereoscopica che grazie al nostro cervello saranno convertite in una sola, ma permettendo di percepire la profondità e dandoci quella sensazione che tanto cerchiamo nei film 3D. Questa tecnica però presenta alcuni lati negativi. Un esempio è il colore non fedele delle immagini, a causa proprio della filtrazione, oltre che un affaticamento della vista.
Ci sono state, e tuttora esistono, varianti dei colori utilizzati, principalmente per trovare il compromesso migliore nella resa cromatica. Il problema è, dato il filtraggio della luce, quasi irrisolvibile, oltre che non soddisfacente dal punto di vista della resa del 3D. Le lenti polarizzate eliminano in parte il problema, le aberrazioni cromatiche sono molto ridotte e l’affaticamento dell’occhio è inferiore, permettendo quindi anche tempi di visione prolungati. In questa tecnica le due immagini proiettate non vengono da una sola fonte ma vengono utilizzati due proiettori distinti.
Le immagini, proiettate con due differenti polarizzazioni ortogonali l’una all’altra, tramite gli occhiali appositi saranno filtrate. Come prima, anche qua, per ogni occhio, arriva un’immagine con prospettiva diversa, che la nostra corteccia cerebrale rielaborerà in un’unica immagine tridimensionale. La differenza sta però nella tecnologia, oltre che di proiezione, anche di filtraggio. La luce infatti ha un’irradiazione in più direzioni, oltre che differenti lunghezze d’onda a seconda della fonte e della superficie riflettente. La polarizzazione permette il passaggio solo dei fasci luminosi nella direzione che possiede il filtro.
Le due immagini con differenti polarizzazioni, quindi, passano solo tramite la lente con la stessa direzione del fascio, suddividendo le immagini in occhio destro e sinistro. Non è importante quale polarizzazione vada a quale occhio, in realtà, essendo intercambiabili. L’importante è predisporre la lente con il filtraggio per l’occhio sapendo quale prospettiva ha l’immagine che farà passare. Questa si può dire che sia una classica ovvietà della quale però è facile dimenticarsi, perché se una prospettiva da destra andasse all’occhio di sinistra e viceversa vi assicuro che avreste un brutto quarto d’ora e poi ve ne andreste dalla sala.
Tutto questo principio di polarizzazione è lo stesso che sta alla base dei filtri polarizzatori che si appongono davanti agli obiettivi. Come dicevo prima questa tecnologia presenta molti vantaggi rispetto all’anaglifo, ma ha anche dei risvolti negativi. In primis non è esente da affaticamento dell’occhio, che seppur inferiore è sempre presente in una buona dose. Io che soffro di emicranie e porto gli occhiali ho sempre difficoltà a vedere film 3D anche con la tecnica della polarizzazione, per esempio.
C’è poi da considerare il costo maggiore. Richiede infatti due proiettori invece che uno solo, sono necessarie lenti più complesse da costruire. Il supporto di proiezione non può essere certo uno qualsiasi dato che deve garantire il riflesso della luce in maniera polarizzata. Questo schermo è chiamato Silver Screen. Tutta questa quantità di accorgimenti in più fa sì che il prezzo del biglietto mediamente sia più alto. L’ultimo lato negativo di questa tecnica è il dover tenere la testa ferma perché inclinarla significherebbe avere un possibile filtraggio errato dell’immagine.
Oltre alla polarizzazione, però, nelle sale è possibile trovare anche un’altra tecnologia, ovvero gli shutter glasses. Ora, se avete capito un principio fisico tranquilli, questo è più semplice. Ogni video è formato da frame. I frame sono immagini in successione e la nostra mente fa sì che queste immagini in successione diano un senso di movimento. Più è alta la velocità di successione dei frame (frame rate per second o fps) più il movimento ci sembrerà fluido. Ogni supporto ha un suo standard e a seconda dello scopo si utilizza un determinato fps.
Tutti gli standard, se volete, verranno trattati in un articolo a parte, fatecelo sapere nella sezione dei commenti! Comunque, dicevamo, per la tecnologia degli shutter glasses la proiezione è fatta ad alti fps. Le due prospettive, che prima erano sovrapposte con l’anaglifo o con la polarizzazione, ora sono messe in sequenza.
Prendiamo un esempio di 10 frame. Avremo 5 frame con prospettiva da destra e 5 frame con prospettiva da sinistra alternati in una sequenza di 1:1, quindi destra-sinistra o sinistra-destra. Gli occhiali, che presentano un otturatore meccanico (come il Teleview) o elettronico, bloccano il passaggio della luce in maniera sincronizzata all’occhio verso cui non è destinata quell’immagine. La sincronizzazione tra proiettore e occhiali deve essere più precisa possibile in modo tale da non far sfasare la giusta accoppiata immagine-occhio. La rapida apertura e chiusura dell’otturatore, per permettere il passaggio solo dell’immagine destinata, permette un effetto nell’effetto.
Se già vedere un filmato è una successione di immagini che la corteccia celebrale rielabora come movimento, la successione anche delle prospettive fa sì che si aggiunga un’illusione che farà sembrare tridimensionale l’immagine. In questo modo il nostro film 3D sembrerà estremamente realistico e l’assenza di un particolare filtro ci permetterà di goderci le immagini a piena qualità. Questo metodo ha per l’appunto il pregio di avere un’alta qualità dell’immagine e una resa cromatica quasi assoluta, relativamente allo schermo e al proiettore utilizzati. In più c’è un minor affaticamento della vista che non riceverà immagini con una luce redirezionata o con un alto contrasto come per gli altri sistemi passivi precedentemente citati.
Come funziona il 3D: come averlo a casa
Abbiamo visto le varie tecniche su come funziona il 3D, ma se volessimo averlo a casa? Come si può fare? Ci sono diverse strade che si possono seguire. La prima, più “semplice” per tipologia di impianto, è l’acquisto di un televisore che crei immagini compatibili con degli occhiali a tecnologia passiva (occhiali polarizzati) o attiva (shutter glasses).
- [Occhiali 3D RF] Gli Occhiali 3D Attivi con otturatore attivo utilizzano RF per trasmettere seg
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La tecnologia dello schermo incide molto sulla qualità di visione e può essere, a parte casi specifici, Oled o Led. Fateci sapere nei commenti se siete interessati a una guida dedicata ai vari tipi di schermo per vedere i vostri film preferiti. La principale differenza sta nel tipo di illuminazione, dei singoli pixel nell’Oled contro la retroilluminazione degli schermi Led. La tecnologia Oled permette di avere un’immagine migliore sotto quasi ogni aspetto. Questo però soffre spesso di burn-in che obbliga lo spettatore a cambiare più volte nel tempo lo schermo rispetto a un televisore Led.
Un altro fattore è la qualità dello schermo (1080p, 2K, 4K etc…). Infine la luminosità è l’altro macro elemento che deciderà la qualità delle immagini che vedrete. Per avere un’esperienza migliore utilizzare delle buone casse audio o una soundbar farà la differenza rispetto al solo audio della televisione. Questo sistema permette di avere l’effetto desiderato in stanze di dimensioni moderate. Se invece volete godere di un’immagine più grande per un’esperienza ancora più coinvolgente potete optare per un sistema di proiezione abbinato a un sistema audio Dolby Surround.
Per quanto questa opzione richieda sicuramente una maggiore cura degli spazi e il calcolo corretto delle distanze a cui posizionare la strumentazione, farà si che possiate avere il vostro piccolo cinema a casa. La scelta del proiettore, come del televisore, è molto soggettiva a seconda degli spazi a disposizione e a seconda del tipo di budget. I fattori da considerare sono, ancora, la luminosità e la risoluzione. L’elemento in più invece è un ottimo sistema di lenti che vi permetterà di avere un’immagine nitida e ben definita.
Come funziona il 3D: conclusioni
Ora che sapete come funziona il 3D e come averlo a casa, potrete comprendere meglio tutto ciò che vi circonda la prossima volta che indosserete i vostri occhiali in sala. Nonostante i molti anni di evoluzione, resta comunque una tecnica che ancora non ha raggiunto il massimo del suo picco.
Sono molte le ulteriori innovazioni che si stanno cercando. Sono tantissime le varianti che si sono create nel tempo e che tuttora si sta cercando di creare. Ne sono un esempio le proiezioni in 4 e 5D, che cercano di trasportare il pubblico non solo tramite la vista ma anche con gli altri sensi nei mondi fantastici che desideriamo vivere sempre più in prima persona. Così come anche i vari metodi di realtà aumentata.
Non vi resta quindi che prenotare il vostro spettacolo in 3D e godervelo. Fateci sapere com’è stata la vostra esperienza qua sotto nei commenti, oltre alla tecnica che pensate abbiano usato!
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