Texto escrito por Cristina Bosó
La Organización de las Naciones Unidas ha declarado este año 2015 como el Año Internacional de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz, con el objetivo de comunicar a la sociedad la importancia de la luz y sus aplicaciones asociadas. Así que, para contribuir a su difusión, os traigo una breve discusión sobre el funcionamiento de uno de los gadgets más de moda: las gafas 3D. Para muchos éste será el primer contacto con la Óptica, así que ¡agarraos, que viene curva!
Lo primero que debemos aclarar es cómo captamos y procesamos la información visual de nuestro alrededor. Nuestros ojos reciben la luz que reflejan los objetos y la convierten en una señal que analiza el cerebro. Pero, como mucha gente habrá notado, no tenemos uno sino dos ojos, y además ligeramente separados (ya sabéis, con la nariz en medio). Eso significa que cada ojo percibe imágenes diferentes, o dicho de otro modo, recibe la luz desde ángulos distintos. El cerebro coge esos dos fotogramas y los funde en una sola imagen, y la diferencia angular es lo que proporciona la sensación de profundidad o estereoscopía.
En los primeros intentos de simular las 3 dimensiones a partir de imágenes bidimensionales se utilizaron las gafas anaglíficas, y con ese nombre tan bonito nos referimos a esas gafas de cartón que todo el mundo conoce, con un cristal azul y otro rojo. Su funcionamiento se basa en lo que conocemos de nuestra visión: las imágenes se componen de dos capas de color superpuestas, pero movidas ligeramente una respecto a la otra. Tenemos que conseguir que una de las imágenes vaya solo a un ojo y la otra al otro. Así, al ponernos las gafas, el cristal rojo filtra ese color y solo deja pasar una de las imágenes, y lo mismo ocurre en el otro cristal. El cerebro funde ambos fotogramas y ¡voilà, tenemos tres dimensiones!
Estas gafas fueron usadas durante muchos años (más de los que diríais, se patentaron en 1891). Pero como todo el mundo habrá notado alguna vez, la calidad de la imagen no es muy buena, así que se siguió buscando alternativas a cómo conseguir que los ojos capten fotogramas diferentes emitidos en una sola imagen. Una de las soluciones más ingeniosas fue la que se usa hoy en día en las gafas 3D de los cines actuales: jugar con la polarización de la luz.
Vamos a intentar entender qué es la luz y algunas de sus propiedades. La luz es un tipo de radiación que llamamos onda electromagnética, es decir, una onda formada por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B) que oscilan perpendicularmente entre sí.
A partir de ahora vamos a fijarnos únicamente en el campo eléctrico (las flechas azules), ya que al ser perpendiculares conociendo E sabremos dónde está B.
Si observamos la imagen, el campo E oscila en el plano XZ, y por tanto diremos que es una onda polarizada verticalmente. Pero esa orientación no es fija, sino que podemos cambiarla. Por ejemplo, si E oscilara en el plano XY, tendríamos una onda polarizada horizontalmente. Y hay más opciones: conforme se propaga la onda la dirección del campo E podría ir cambiando de manera circular, en cualquiera de los dos sentidos. Es lo que se conoce como onda polarizada circularmente.
La aplicación de esta propiedad de la luz a unas gafas de efecto tridimensional es directa, y con la misma filosofía que las antiguas gafas anaglíficas: tenemos que conseguir que cada ojo capte una imagen diferente, así que emitimos dos imágenes superpuestas, cada una con una polarización diferente. Cada cristal de la gafa filtra la luz según su polarización, y el cerebro hace el resto.
Para estas gafas, en principio, se puede usar tanto polarización lineal (horizonal-vertical) como circular (dextrógira-levógira), aunque la primera tiene el inconveniente de una gran limitación angular. Dicho de otro modo: no puedes mover la cabeza, o dejas de ver el efecto tridimensional. Y si tu intención es ver algo tan largo como Avatar o similar, la cosa puede ser grave.
Advertencia: esas gafas están pensadas para que se capten imágenes diferentes por ojos iguales, así que si, como yo, padecéis anisometropía (que veis mejor por un ojo que por otro) poneos gafas para ir al cine, o no veréis nada de nada. Yo lo aprendí de la peor manera.
A estos tipos de gafas se les llama gafas 3D pasivas, ya que no hay interacción entre las gafas y el emisor de la imagen. También existen, como ya imaginaréis, las gafas activas o de obturación, que son las que normalmente se usan en casa para los nuevos televisores. Su funcionamiento consiste en oscurecer los cristales alternativamente, sincronizado con el televisor por infrarrojos, de manera que cada ojo recibe el fotograma que necesita para componer la imagen estereoscópica.
Esta es una de las aplicaciones de las propiedades de la luz a la vida cotidiana, y hay muchísimas más que nos pasan desapercibidas día a día, y merece la pena que escarbemos un poco para conocerlas.
