La Tecnología tridimensional es aquella que hoy en dia esta revolucionando el mundo, ya que posee una mayor aceptación por parte de las personas en distintos caso de uso.
Con los años, varias tecnologías de impresión 3D se han desarrollado en la industria con la característica común de crear un modelo físico capa por capa.
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| REVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA 3D |
El origen del concepto se remonta a la década de los 80 cuando el Dr. Kodama del Instituto Municipal de Investigación Industrial de Nagoya ideó una técnica de prototipado rápido utilizando la fabricación de un objeto capa a capa. En 1984, un equipo de investigadores franceses presentó la primera patente antes de ser finalmente abandonada unos años más tarde. Finalmente fue Chuck Hull, futuro fundador del gigante 3D Systems, al que se debe la primera patente comercial en 1986 por una técnica llamada “Estereolitografía”.
La tecnología 3D se fundamenta en la forma de trabajo conjunto que tiene nuestro cerebro y ojos. Cada uno de nuestros ojos ve la misma escena desde un ángulo ligeramente diferente, cada elemento se ve desde una perspectiva distinta.
Esta pequeña diferencia en el ángulo de visión le permite al cerebro distinguir la profundidad. Cuando el cerebro genera una solo imagen es producto de la fusión de dos imágenes para crear una perspectiva en 3D.
La visión 2D se produce cuando los ojos recogen la misma información, pongamos un ejemplo, cuando se mira una pantalla o un cuaderno debido a que la imagen que se observa es plana (no tiene profundidad), sólo hay una manera de verla no importando el ángulo de visión, en conclusión es una imagen 2D porque ambos ojos reciben la misma información.
La impresión en 3D está cambiando la forma en que se fabrican las cosas. Estos aparatos, capaces de crear objetos a partir de un diseño hecho por ordenador, ya pueden producir piezas industriales, prototipos, tejidos vivos, prótesis, obras de arte y hasta armas, de forma personalizada y sin la rigidez de las cadenas de montaje.
La tecnología de vídeo 3D tiene como objetivo enviar una imagen distinta a cada ojo, por lo tanto es posible percibir y experimentar una profundidad de perspectiva, el mimo efecto que tenemos al observar las cosas en la vida real.
Para crear la profundidad necesaria y tener la percepción 3D es necesario tener dos imágenes 2D en presentación simultánea en el mismo monitor (televisión o computador) estos dos planos o dos imágenes diferentes alternativamente - una para cada ojo - hace que la imagen aparezca borrosa cuando no tenemos puestas las gafas 3D. Existen diferentes alternativas de gafas 3D, la gafa correcta para el ojo y la imagen correcta.
Muchos campos de acción del diseño están moviéndose rápidamente al mundo tridimensional, es parte de la diferenciación que buscan los clientes y para ser diferente debes estar a la vanguardia de las posibilidades tecnológicas. Hoy es 3D mañana ya veremos.
La tecnología 3D, lejos de ser una moda, llegó para enriquecer en todos los sentidos la experiencia del usuario.
Algo tan decidor como el ejemplo de los cines, lo podemos ver en otros casos como las ecografías 3D para las mujeres embarazadas, juegos en tercera dimensión y la televisión en 3D.
Ventajas y desventajas de la tecnología 3D
La impresión 3D está avanzando a pasos agigantados. Actualmente no es muy usual disponer de una impresora 3D propia, sin embargo, es un hecho que esta tecnología cambiará la vida del ser humano y revolucionará la industria alimenticia, médica, automotriz y arquitectónica. Este hecho presenta grandes ventajas pero también ciertos inconvenientes que tendremos que afrontar:
VENTAJAS
Versatilidad: La revolución que supone para la manufactura de productos. Una sola impresora 3D es capaz de realizar infinidad de productos distintos. Gran parte de la manufactura actual, se realiza con máquinas específicas cuya función está limitada y si el producto cambia, la máquina también debe readaptarse o cambiarse. Las impresoras 3D únicamente necesitan el material del componente a crear y un diseño del mismo.
Flexibilidad y prototipado rápido: El límite es la imaginación y la capacidad para representar tus ideas en 3D. Permite realizar prototipos de productos con facilidad, lo que puede implicar una mejora en el diseño de éstos, creación de nuevos diseños que mejores nuestras vidas, corrección de errores en productos existentes.
Reducción de costes: Tanto en el proceso de producción cómo en el proceso de transporte ya que la producción puede realizarse desde casa. A su vez, las empresas en vez de tener un sistema de automatización de procesos para llevar a cabo un producto comercial, pondrán en juego las impresoras 3D para reducir los costos en cuanto a maquinarias y corrección de errores en cuanto a diseño mediante el diseño en ordenadores.
Personalización: Una de las ventajas más atractivas, es la posibilidad de realizar tus propias prendas, objetos, productos… Esto permite personalizar los objetos al máximo mediante diseños exclusivos.
Nueva industria y sector: Una nueva industria y un nuevo sector que creará nuevos puestos de trabajo, y nuevas formas de negocio: Empresas dedicadas a producir y vender diseños 3D, empresas dedicadas a producir las propias impresoras y materiales necesarios para desarrollar esta tecnología…
Aplicaciones múltiples aún por descubrir: En el campo de la medicina encontramos aplicaciones sorprendentes, como por ejemplo: la creación de prótesis o incluso la impresión de tejidos orgánicos. En el sector alimenticio ya se han creado hamburguesas mediante la impresión 3D… La impresión 3D tiene mucho campo por recorrer y cada vez se aplicará en más campos.
DESVENTAJAS
Disminución de puestos de trabajo: La elaboración propia de los productos tanto en empresas como en hogares, y la disminución de maquinaria junto a los técnicos necesarios para su funcionamiento podrá conllevar menos puestos de trabajo en la manufactura de productos.
Vulneración de los derechos de autor: La réplica de objetos con copyright, será difícil de controlar pues los escáneres 3D permiten la réplica de cualquier objeto, únicamente es necesario disponer del diseño y los medios necesarios para la impresión.
Usos malintencionados de la tecnología: Existe la posibilidad de crear objetos tales como armas de fuego, armas blancas… En definitiva como se ha mencionado anteriormente casi cualquier objeto limitado únicamente por la imaginación del autor. Este hecho junto al difícil control de los derechos de autor y venta de diseños representará un gran peligro.
Aumento de productos sin utilidad: Debemos pensar en las consecuencias de la creación de forma masiva de productos mediante la impresión 3D, no tanto en el producto en sí, como en la posible contaminación que generaría la producción indiscriminada de éstos.
La tecnología 3D funciona intentando replicar los procesos de estereopsis y las mismas ideas a las cuales nos referimos cuando hablamos de las cámaras fotográficas estereoscópicas. Nuestros ojos se encuentran a una distancia aproximada de entre 50 y 70 mm. de separación entre uno y otro, lo que resulta en el hecho de que cada uno inevitablemente capta una imagen diferente a la del otro. Ambas imágenes llegan al cerebro y allí es donde se hace la geometría de alta potencia, allí se forma una única imagen en 3 dimensiones, por lo que podemos decir que en sí el cerebro se encarga de todo. Es precisamente ésto lo que busca replicar la tecnología 3D.
En el cine (como en la TV, los videojuegos, etc.), se colocan las imágenes en la pantalla y ya sea con las gafas, lo proyectores de plata o cual sea la herramienta, especialmente diseñadas para hacerle llegar diferentes perspectivas de cada imagen a cada ojo. El cerebro averigua cuáles son las diferencias y automáticamente corrige los errores geométricos y matemáticos de cada punto y de cada ángulo, logrando una sincronización perfecta y formando una sola imagen en tres dimensiones. El cine ha sido pionero en el desarrollo de esta tecnología y aunque ya mencionaba que existen 4 tipos de ésta utilizados con más frecuencia, los 2 más comunes son el anaglifo y la polarización.
En geometría y análisis matemático, un objeto es tridimensional si tiene tres dimensiones, es decir cada uno de sus puntos puede ser localizado especificando tres números dentro de un cierto rango. Y en este caso, esos tres puntos están dados por el ancho, largo y la profundidad de un objeto.
En otras palabras, las imágenes se ven tal y como en la vida real.
Si te paras frente a una pantalla 3D te darás cuenta que ves los objetos como si salieran de la pantalla, ello sucede porque además de observar sus contornos, podemos ver una simulación de aquellas partes, su tamaño varía según lejanía y cercanía, y sus sombras imitan la degradación que éstas tendrían en la realidad.
Además de ser más grandes, delgados, de alta definición y elegantes, los televisores que incorporan tecnología para desplegar imágenes en tercera dimensión cuentan otras características especiales.
Cines 3D
En las salas de cine actuales existen varios sistemas 3D, siendo una de los sectores más avanzados en cuanto a esta tecnología.
Es uno de los dos sistemas en el que se utiliza un filtrado de la imagen. Éste se basa en una tecnología de Infitec llamada “división espectral”. En ella, el ojo del espectador va a recibir los tres componentes rojo, verde y azul de la imagen pero en cada uno de ellos llegará con una longitud de onda diferente.
Esta separación hace que podamos inclinar la cabeza sin perder sensación de tres dimensiones. Para este sistema se coloca una lente especial en el proyector que gira de manera sincronizada para filtrar los fotogramas correspondientes a cada ojo.
RealD
Se trata de una tecnología de proyección digital 3D estereoscópica en la que los cines NO necesitan dos proyectores para emitir imágenes hacia ambos ojos. En este sistema, por el contrario, se usa un solo proyector que de manera alterna proyecta una imagen para cada ojo.
La polarización de las imágenes se realiza de forma circular, dejándonos la ventaja de que podemos mover la cabeza libremente sin miedo a perder la profundidad de la escena.
XpanD
En el proyector no utilizan filtro para separar las imágenes sino que son las gafas del espectador, que activan la señal que corresponde a cada ojo, actuando en sincronía con el proyector. Se trata del sistema más tradicional que existe en 3D. El que todos conocen.
IMAX 3D
En este formato se usan cámaras especiales de dos lentes para grabar el contenido. Las lentes están separadas unos 70 milímetros, más o menos la distancia entre ojos de la mayoría de personas. Ya en el cine, las dos películas se proyectan al tiempo para crear la sensación tridimensional y las gafas polarizadas se encargan del resto.
La tecnología es asombrosa y esperamos con frecuencia que nos traiga un futuro de sueño, incluyendo un carro volador y los hologramas 3D, los cuales se encuentran generalmente en lo muy alto de la lista de deseos. Ahora, una nueva exhibición de los artistas Chris Helson y Sarah Hackers llamada “Help Me Obi”, proyecta hologramas de hasta 30cm que flotan en el aire.
Los hologramas 3D presentados son visibles desde cualquier parte de la habitación. Esto significa que no importa tu ubicación o el ángulo de visión que tengas.
Sin embargo, sus creadores son claros en decir que esto no es en realidad la creación de hologramas 3D, sino que es un “video de 360 grados de un objeto”. De esta manera, esto sería más que todo un video 3D flotante que se ve de la misma manera desde todos los ángulos y no como un holograma 3D que puedes mirar todos los ángulos de los objetos con tan solo moverte.
Actualmente, sus creadores se encuentran esperando que una patente relacionada a esta tecnología sea aprobada, por lo que no han revelado exactamente como funciona.
De todas maneras, es posible que algunos aspectos de esta tecnología puedan ser empleados para crear los esperados hologramas 3D que tanto queremos y poderlos ver en un futuro más cercano.
Anteriormente vimos la posibilidad de crear hologramas 3D de personas con HoloVision, una clase de hologramas 3D de mapas muy interesantes y hasta Hologramas 3D que podemos tocar y sentir. No cabe duda que esta esta área es una gran ambición para muchos.
En el diseño 3D se puede apreciar dos elementos: “diseño” y “3D”. Cuando se habla de diseño, se está haciendo referencia a la acción de dibujar o proyectar, así como a la creación de signos. Por otro lado, cuando se hace referencia a 3D se está haciendo referencia a las tres dimensiones. Es decir, un entorno en el que los ejes del plano cartesiano van más allá de X e Y para incluir también el eje Z.
Tipos de diseños 3D
El modelado 3D consiste en la construcción, a partir de las líneas de un plano técnico o un boceto, de un modelo o prototipo de representación tridimensional en los ejes X, Y y Z.
Se denomina renderizado (también conocido como rendering) al proceso de generar una imagen mediante el cálculo de iluminación GI aplicado a un modelo 3D.
Se trata, a grandes rasgos, de la representación en tres dimensiones de datos que se han almacenado haciendo referencia a un modelo geométrico con el objetivo de ser representados previamente en forma de 2D. Una vez que son transformados, se pueden mostrar como una imagen 3D completa.
Uno de los sistemas más utilizados por el ordenador. Representa cualquier estructura a partir de polígonos (cubos, pirámides, dodecaedros, etc.).
En este caso, el usuario trabaja con superficies curvas definidas matemáticamente. Así mismo, el usuario trabaja con un programa vectorial para trazar curvas perfectas en un modelador no poligonal.
Aplicaciones
Hoy en día, el número de disciplinas y profesiones que requieren de la técnica del diseño 3D son prácticamente innumerables. Entre ellas cabe destacar la arquitectura, la ingeniería, el diseño industrial, la animación 3D, las artes plásticas, la geometría descriptiva y el diseño gráfico entre muchas otras.
El diseño 3D es indispensable para las máquinas que operan en lenguajes CAD-CAM, como puede ser el mecanizado automático o el corte láser. En este tipo de procesos, las piezas a desarrollar deberán ser diseñadas con antelación y programadas para que el robot mecanizado las interprete de forma adecuada y al detalle. Esto sucede en el caso de las impresoras 3D, donde las piezas deberán ser diseñadas en 3D y luego incorporadas al brazo de impresión mediante un software desarrollado de forma exclusiva con esta finalidad.
Diseño asistido por computadoras
Al diseño asistido por computadoras se lo conoce más como CAD por sus siglas inglesas (Computer Aided Desing). Estas herramientas se pueden dividir en programas de dibujo 2D y de modelado 3D. En el caso de los programas de dibujo 2D el usuario cuenta con entidades geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que puede operar a través de una interfaz gráfica. En el caso de los modeladores en 3D, se añaden superficies y sólidos.
Principales programas
Según la complejidad y potencia a la hora de crear los diseños 3D, se podrán encontrar programas catalogados como para principiantes, intermedios y avanzados. Algunos de los más destacables son los siguientes:
Las técnicas de visualización con fines médicos se sirven de ordenadores para crear imágenes tridimensionales a partir de conjuntos de imágenes.
A pesar de que este campo es relativamente reciente ya ha logrado cambiar drásticamente la medicina moderna, pues depende en gran medida de las imágenes tridimensionales obtenidas mediante escáneres de resonancia magnética y tomografía computarizada creados a partir de secciones de imágenes bidimensionales. Casi todas las intervenciones quirúrgicas y tratamientos contra el cáncer en los países desarrollados se basan en esta técnica.
No obstante, a pesar de que la medicina emplea estas técnicas de imagen tridimensional, muchos médicos han mostrado cierto escepticismo, una situación que podría cambiar pronto según los resultados de un estudio nuevo que apunta a que incluso los cirujanos con más experiencia pueden beneficiarse de esta tercera dimensión.
En el estudio, realizado por el Instituto Fraunhofer Heinrich Hertz (HHI), dedicado a las telecomunicaciones, y el Hospital Universitario de Múnich Klinikum rechts der Isar, se efectuaron experimentos con gafas y pantallas tridimensionales mejoradas que demostraron los beneficios médicos prácticos de estas técnicas, hasta ahora sólo descritos en el ámbito teórico. El equipo de investigación mostró que incluso los médicos más experimentados podrían sacar provecho de los dispositivos de imagen tridimensional.
"Los médicos hasta ahora no se animaban a utilizar esta tecnología por las gafas", explicó el Dr. Ulrich Leiner, director del Departamento de Medios Interactivos y Factores Humanos del HHI. En los ensayos realizados durante el estudio se obtuvieron respuestas positivas de unos cincuenta cirujanos a los sistemas tridimensionales con y sin gafas. "La tecnología aún precisa algunos ajustes, pero la que no depende de unas gafas especiales cobrará popularidad en los quirófanos", añadió.
El estudio se propuso a raíz de varios progresos recientes en la tecnología de pantalla tridimensional. Ya es posible disponer de modelos de 4K para aplicaciones médicas con cuádruple alta definición. "El siguiente hito será alcanzar la definición ultra alta de 8K. De lograrlo se multiplicaría por dieciséis la resolución de las imágenes de alta definición disponibles en la actualidad", apuntó Michael Witte del HHI en relación a la tendencia actual. El Sr. Witte confía en que las tecnologías tridimensionales sin gafas contribuyan a un progreso importante. "Por ello se consideró adecuado realizar un ensayo científico que evalúe si la tecnología tridimensional ha alcanzado un nivel de madurez que le permita aplicarse en entornos hospitalarios críticos", concluyó. Durante su estudio invitaron a cirujanos del Departamento de Cirugía del Hospital Klinikum rechts der Isar para probar la última generación de dispositivos tridimensionales.
Los cirujanos participantes utilizaron cuatro sistemas de pantalla distintos: bidimensional, tridimensional con gafas y sin gafas y un dispositivo de espejos que sirvió como modelo tridimensional «ideal». Las imágenes se obtuvieron a través de cámaras endoscópicas en un procedimiento quirúrgico normal simulado. Los médicos también aplicaron diez puntos de sutura con hilo y aguja en una herida en la cavidad abdominal. Tal y como sucede en los procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos, los cirujanos no podían ver directamente sus manos sino que dependían de la pantalla para guiarse.
"Los resultados fueron sorprendentes: el sistema tridimensional con gafas permitió reducir el tiempo de operación en un quince por ciento y aumentar considerablemente la precisión. Los movimientos de la mano eran más precisos que con el modelo bidimensional. Hasta donde tengo conocimiento esta mejora no se había experimentado en cirujanos nunca antes", afirmó el profesor Hubertus Feuáner al describir el sistema preferido. Este cirujano ha llevado a cabo miles de operaciones en sus más de treinta años de trabajo en el Klinikum rechts der Isar. "Antes, los médicos con más experiencia eran los que mostraban un mayor escepticismo frente a la tecnología tridimensional, y no sólo porque no ofreciese apenas beneficios tangibles, sino porque que muchos no se encontraban cómodos mirando a una pantalla y preferían confiar en su propia experiencia", afirmó el Dr. Silvano Reiser, colega del Sr. Feuáner y profesor universitario.
El modelo sin gafas también causó buena impresión y los participantes en la prueba consideraron su calidad comparable a la de las tecnologías bidimensionales. "Por desgracia, el sistema que desarrollamos no se alzó con el primer puesto en la clasificación. Pero en la primera prueba práctica médica 'intensa' se mostró prometedor pues nos invita a dedicar esfuerzos a la tecnología fundamental de seguimiento ocular, mediante la que varias cámaras siguen los movimientos de ambos ojos y se muestra en cada uno de ellos una imagen distinta. Esto crea una ilusión tridimensional sin necesidad de llevar gafas", afirmó Leiner. Ambos investigadores prevén un gran futuro para las tecnologías tridimensionales: "El estudio demostró que los cirujanos ya empiezan a plantearse como opción las tecnologías tridimensionales y realimentará el debate entre los escépticos. Además será necesario realizar pruebas en otros campos de la medicina."
Sin duda, la introducción de tecnologías nuevas en las terapias quirúrgicas han modificado los procedimientos intraoperativos habituales, sobre todo en cuanto a la información que tiene a su disposición el equipo de cirugía. La visión directa de la mesa de operaciones se está sustituyendo por información visual indirecta mostrada a través de sistemas ópticos y pantallas. Esto conducirá a lograr procedimientos más rápidos y no invasivos que permitan una recuperación más rápida para los pacientes.
AUTORES:
BIBLIOGRAFIAS
https://www.3dnatives.com/es/tecnologias-3d/
https://www.altonivel.com.mx/tecnologia/todo-sobre-la-tecnologia-3d/
Esta pequeña diferencia en el ángulo de visión le permite al cerebro distinguir la profundidad. Cuando el cerebro genera una solo imagen es producto de la fusión de dos imágenes para crear una perspectiva en 3D.
La visión 2D se produce cuando los ojos recogen la misma información, pongamos un ejemplo, cuando se mira una pantalla o un cuaderno debido a que la imagen que se observa es plana (no tiene profundidad), sólo hay una manera de verla no importando el ángulo de visión, en conclusión es una imagen 2D porque ambos ojos reciben la misma información.La impresión en 3D está cambiando la forma en que se fabrican las cosas. Estos aparatos, capaces de crear objetos a partir de un diseño hecho por ordenador, ya pueden producir piezas industriales, prototipos, tejidos vivos, prótesis, obras de arte y hasta armas, de forma personalizada y sin la rigidez de las cadenas de montaje.
Muchos campos de acción del diseño están moviéndose rápidamente al mundo tridimensional, es parte de la diferenciación que buscan los clientes y para ser diferente debes estar a la vanguardia de las posibilidades tecnológicas. Hoy es 3D mañana ya veremos.
La tecnología 3D, lejos de ser una moda, llegó para enriquecer en todos los sentidos la experiencia del usuario.
Algo tan decidor como el ejemplo de los cines, lo podemos ver en otros casos como las ecografías 3D para las mujeres embarazadas, juegos en tercera dimensión y la televisión en 3D.
Ventajas y desventajas de la tecnología 3D
La impresión 3D está avanzando a pasos agigantados. Actualmente no es muy usual disponer de una impresora 3D propia, sin embargo, es un hecho que esta tecnología cambiará la vida del ser humano y revolucionará la industria alimenticia, médica, automotriz y arquitectónica. Este hecho presenta grandes ventajas pero también ciertos inconvenientes que tendremos que afrontar:
VENTAJAS
Versatilidad: La revolución que supone para la manufactura de productos. Una sola impresora 3D es capaz de realizar infinidad de productos distintos. Gran parte de la manufactura actual, se realiza con máquinas específicas cuya función está limitada y si el producto cambia, la máquina también debe readaptarse o cambiarse. Las impresoras 3D únicamente necesitan el material del componente a crear y un diseño del mismo.
Flexibilidad y prototipado rápido: El límite es la imaginación y la capacidad para representar tus ideas en 3D. Permite realizar prototipos de productos con facilidad, lo que puede implicar una mejora en el diseño de éstos, creación de nuevos diseños que mejores nuestras vidas, corrección de errores en productos existentes.
Reducción de costes: Tanto en el proceso de producción cómo en el proceso de transporte ya que la producción puede realizarse desde casa. A su vez, las empresas en vez de tener un sistema de automatización de procesos para llevar a cabo un producto comercial, pondrán en juego las impresoras 3D para reducir los costos en cuanto a maquinarias y corrección de errores en cuanto a diseño mediante el diseño en ordenadores.
Personalización: Una de las ventajas más atractivas, es la posibilidad de realizar tus propias prendas, objetos, productos… Esto permite personalizar los objetos al máximo mediante diseños exclusivos.
Nueva industria y sector: Una nueva industria y un nuevo sector que creará nuevos puestos de trabajo, y nuevas formas de negocio: Empresas dedicadas a producir y vender diseños 3D, empresas dedicadas a producir las propias impresoras y materiales necesarios para desarrollar esta tecnología…
Aplicaciones múltiples aún por descubrir: En el campo de la medicina encontramos aplicaciones sorprendentes, como por ejemplo: la creación de prótesis o incluso la impresión de tejidos orgánicos. En el sector alimenticio ya se han creado hamburguesas mediante la impresión 3D… La impresión 3D tiene mucho campo por recorrer y cada vez se aplicará en más campos.
DESVENTAJAS
Disminución de puestos de trabajo: La elaboración propia de los productos tanto en empresas como en hogares, y la disminución de maquinaria junto a los técnicos necesarios para su funcionamiento podrá conllevar menos puestos de trabajo en la manufactura de productos.
Vulneración de los derechos de autor: La réplica de objetos con copyright, será difícil de controlar pues los escáneres 3D permiten la réplica de cualquier objeto, únicamente es necesario disponer del diseño y los medios necesarios para la impresión.
Usos malintencionados de la tecnología: Existe la posibilidad de crear objetos tales como armas de fuego, armas blancas… En definitiva como se ha mencionado anteriormente casi cualquier objeto limitado únicamente por la imaginación del autor. Este hecho junto al difícil control de los derechos de autor y venta de diseños representará un gran peligro.
Aumento de productos sin utilidad: Debemos pensar en las consecuencias de la creación de forma masiva de productos mediante la impresión 3D, no tanto en el producto en sí, como en la posible contaminación que generaría la producción indiscriminada de éstos.
El 3D y su funcionamiento
En el cine (como en la TV, los videojuegos, etc.), se colocan las imágenes en la pantalla y ya sea con las gafas, lo proyectores de plata o cual sea la herramienta, especialmente diseñadas para hacerle llegar diferentes perspectivas de cada imagen a cada ojo. El cerebro averigua cuáles son las diferencias y automáticamente corrige los errores geométricos y matemáticos de cada punto y de cada ángulo, logrando una sincronización perfecta y formando una sola imagen en tres dimensiones. El cine ha sido pionero en el desarrollo de esta tecnología y aunque ya mencionaba que existen 4 tipos de ésta utilizados con más frecuencia, los 2 más comunes son el anaglifo y la polarización.
Tres dimensiones. Sí, pero ¿qué es?
En geometría y análisis matemático, un objeto es tridimensional si tiene tres dimensiones, es decir cada uno de sus puntos puede ser localizado especificando tres números dentro de un cierto rango. Y en este caso, esos tres puntos están dados por el ancho, largo y la profundidad de un objeto.
En otras palabras, las imágenes se ven tal y como en la vida real.
Si te paras frente a una pantalla 3D te darás cuenta que ves los objetos como si salieran de la pantalla, ello sucede porque además de observar sus contornos, podemos ver una simulación de aquellas partes, su tamaño varía según lejanía y cercanía, y sus sombras imitan la degradación que éstas tendrían en la realidad.
TELEVISORES 3D
Además de ser más grandes, delgados, de alta definición y elegantes, los televisores que incorporan tecnología para desplegar imágenes en tercera dimensión cuentan otras características especiales.
Estos aparatos son capaces de desplegar imágenes mucho más rápido que los televisores tradicionales, es decir la imagen es “refrescada más veces por minutos” -debes recordar que el vídeo es una serie de imágenes fijas-. Pero no sólo despliegan una imagen, sino dos imágenes y la mayoría de los modelos en Full HD, una imagen para cada ojo. Cada una de ellas grabada desde una perspectiva diferente.
Canales de TV en 3D
Para que los canales 3D aterricen en todos los países aún falta mucho, sobre todo considerando que apenas lo han hecho los denominados HD (alta definición).
Sin embargo ESPN, uno de los canales deportivos más conocidos en el mundo, ya anuncio que lanzará una señal especial para la transmisión de algunos eventos deportivos en 3D, que incluyeron la copa mundial de Fútbol en Sudáfrica.
Cines 3D
En las salas de cine actuales existen varios sistemas 3D, siendo una de los sectores más avanzados en cuanto a esta tecnología.
AVANCES DE CINES 3D
Dolby 3DEs uno de los dos sistemas en el que se utiliza un filtrado de la imagen. Éste se basa en una tecnología de Infitec llamada “división espectral”. En ella, el ojo del espectador va a recibir los tres componentes rojo, verde y azul de la imagen pero en cada uno de ellos llegará con una longitud de onda diferente.
Esta separación hace que podamos inclinar la cabeza sin perder sensación de tres dimensiones. Para este sistema se coloca una lente especial en el proyector que gira de manera sincronizada para filtrar los fotogramas correspondientes a cada ojo.
RealD
Se trata de una tecnología de proyección digital 3D estereoscópica en la que los cines NO necesitan dos proyectores para emitir imágenes hacia ambos ojos. En este sistema, por el contrario, se usa un solo proyector que de manera alterna proyecta una imagen para cada ojo.
La polarización de las imágenes se realiza de forma circular, dejándonos la ventaja de que podemos mover la cabeza libremente sin miedo a perder la profundidad de la escena.
XpanD
En el proyector no utilizan filtro para separar las imágenes sino que son las gafas del espectador, que activan la señal que corresponde a cada ojo, actuando en sincronía con el proyector. Se trata del sistema más tradicional que existe en 3D. El que todos conocen.
IMAX 3D
En este formato se usan cámaras especiales de dos lentes para grabar el contenido. Las lentes están separadas unos 70 milímetros, más o menos la distancia entre ojos de la mayoría de personas. Ya en el cine, las dos películas se proyectan al tiempo para crear la sensación tridimensional y las gafas polarizadas se encargan del resto.
Hologramas 3D de personas podrían ser una realidad con HoloVision
HoloVision asegura poder traer los hologramas 3D del futuro que tanto soñamos.
Los hologramas siempre han sido una fascinación de los humanos que admiramos en las películas y que hemos visto como parte de la nueva tecnología que estaría en el futuro. Aunque ya conocimos hologramas 3D que dan una sensación táctil, hasta el momento no se ha conocido de una tecnología que ofrezca el poder presentar un holograma 3D de una persona en alguna parte. HoloVision podría estar abriendo las puertas a esta clase de futuro, asegurando poder lograr hologramas flotantes, del tamaño de un ser humano y que estarían flotando a cerca de ocho pies del proyector.
El proyector de HoloVision utiliza una tecnología conocida como de imágenes aéreas o volumétricas, la cual produce de alguna manera imágenes 3D sin necesidad de gafas especiales, lentes u otros dispositivos. La tecnología para hologramas 3D de esta clase utiliza una pantalla LCD y un espejo cóncavo para producir la ilusión de la imagen 3D flotante que es proyectada a tan solo unos pies del proyector.
HoloVision busca recolectar el apoyo de personas al ser parte de un proyecto de Kickstarter para poder desarrollar en su totalidad la nueva tecnología de hologramas 3D y ofrece innovación en este campo. La empresa actualmente ya fabrica proyectores 3D, pero este nuevo proyecto busca expandir y mejorar la tecnología ya que hasta el momento puede tan solo mostrar imágenes de hasta 45 centímetros y la meta es lograr crear imágenes de hasta 1.8 metros.
Los hologramas 3D presentados son visibles desde cualquier parte de la habitación. Esto significa que no importa tu ubicación o el ángulo de visión que tengas.
Sin embargo, sus creadores son claros en decir que esto no es en realidad la creación de hologramas 3D, sino que es un “video de 360 grados de un objeto”. De esta manera, esto sería más que todo un video 3D flotante que se ve de la misma manera desde todos los ángulos y no como un holograma 3D que puedes mirar todos los ángulos de los objetos con tan solo moverte.
Actualmente, sus creadores se encuentran esperando que una patente relacionada a esta tecnología sea aprobada, por lo que no han revelado exactamente como funciona.
De todas maneras, es posible que algunos aspectos de esta tecnología puedan ser empleados para crear los esperados hologramas 3D que tanto queremos y poderlos ver en un futuro más cercano.
Anteriormente vimos la posibilidad de crear hologramas 3D de personas con HoloVision, una clase de hologramas 3D de mapas muy interesantes y hasta Hologramas 3D que podemos tocar y sentir. No cabe duda que esta esta área es una gran ambición para muchos.
Interactúa con objetos a través de una pantalla de forma remota
La nueva pantalla inFORM 3D, desarrollada por MIT, recrea objetos físicos y el movimiento de ellos en una rejilla.
MIT demuestra su pantalla dinámica en un vídeo, donde se puede ver que unas cámaras 3D permiten, que la representación en la rejilla de pines sea muy exacta. En el vídeo se muestra como una persona puede mover una pelota remotamente al utilizar esta tecnología. Al poder lograr que la rejilla tome forma desde un punto remoto gracias a las cámaras 3D, permitiendo representar una forma y movimiento en tiempo real. Si vez de cerca, puedes ver que ellos se encuentran utilizando actualmente el Kinect de Xbox para capturar los objetos 3D.
Los desarrolladores se están imaginando múltiples escenarios en los cuales su tecnología podría ser implementada, desde arquitectura hasta como una representación de exámenes médicos. También creen que puede ser algo muy bueno para el sector educativo, ya que puede representar de manera física conceptos matemáticos, y puedes tocar los pines para interactuar con toda esa información.
inForm es realmente fascinante, pero por el momento es tan solo un concepto, pero si se logran pines más pequeños, la representación puede llegar a ser mucho más realista y representativa del mundo real.
Programas de diseño 3D: características y aplicaciones
¿Qué es diseño 3D?
Se entiende por diseño 3D al conjunto de técnicas que permiten proyectar en tres dimensiones. El primer paso consiste en idear los objetos, construcciones y piezas tridimensionales antes de modelarlas o construirlas. Con la aparición de los gráficos asistidos por computadora, el diseño 3D pasó a ser casi de uso exclusivo en los entornos del lenguaje de las computadoras.En el diseño 3D se puede apreciar dos elementos: “diseño” y “3D”. Cuando se habla de diseño, se está haciendo referencia a la acción de dibujar o proyectar, así como a la creación de signos. Por otro lado, cuando se hace referencia a 3D se está haciendo referencia a las tres dimensiones. Es decir, un entorno en el que los ejes del plano cartesiano van más allá de X e Y para incluir también el eje Z.
Tipos de diseños 3D
- Modelado 3D:
El modelado 3D consiste en la construcción, a partir de las líneas de un plano técnico o un boceto, de un modelo o prototipo de representación tridimensional en los ejes X, Y y Z.
- Renderizado:
Se denomina renderizado (también conocido como rendering) al proceso de generar una imagen mediante el cálculo de iluminación GI aplicado a un modelo 3D.
- Gráficos 3D por computadora:
Se trata, a grandes rasgos, de la representación en tres dimensiones de datos que se han almacenado haciendo referencia a un modelo geométrico con el objetivo de ser representados previamente en forma de 2D. Una vez que son transformados, se pueden mostrar como una imagen 3D completa.
- Modelos representados por polígonos:
Uno de los sistemas más utilizados por el ordenador. Representa cualquier estructura a partir de polígonos (cubos, pirámides, dodecaedros, etc.).
- Modelos definidos por sus curvas matemáticas (NURBS y Patch):
En este caso, el usuario trabaja con superficies curvas definidas matemáticamente. Así mismo, el usuario trabaja con un programa vectorial para trazar curvas perfectas en un modelador no poligonal.
Diferencias entre el 3D y el 2D
Un gráfico 3D se diferencia principalmente de uno 2D por la forma en que ha sido generado. Este tipo de gráficos se originan mediante un proceso de cálculos matemáticos sobre entidades geométricas tridimensionales, producidas en un ordenador. Mientras que, en el caso de los 2D, el propósito es conseguir una proyección visual en dos dimensiones para ser mostrada en una pantalla o imprimida en papel.Aplicaciones
Hoy en día, el número de disciplinas y profesiones que requieren de la técnica del diseño 3D son prácticamente innumerables. Entre ellas cabe destacar la arquitectura, la ingeniería, el diseño industrial, la animación 3D, las artes plásticas, la geometría descriptiva y el diseño gráfico entre muchas otras.
El diseño 3D es indispensable para las máquinas que operan en lenguajes CAD-CAM, como puede ser el mecanizado automático o el corte láser. En este tipo de procesos, las piezas a desarrollar deberán ser diseñadas con antelación y programadas para que el robot mecanizado las interprete de forma adecuada y al detalle. Esto sucede en el caso de las impresoras 3D, donde las piezas deberán ser diseñadas en 3D y luego incorporadas al brazo de impresión mediante un software desarrollado de forma exclusiva con esta finalidad.
Diseño asistido por computadoras
Al diseño asistido por computadoras se lo conoce más como CAD por sus siglas inglesas (Computer Aided Desing). Estas herramientas se pueden dividir en programas de dibujo 2D y de modelado 3D. En el caso de los programas de dibujo 2D el usuario cuenta con entidades geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que puede operar a través de una interfaz gráfica. En el caso de los modeladores en 3D, se añaden superficies y sólidos.
Principales programas
Según la complejidad y potencia a la hora de crear los diseños 3D, se podrán encontrar programas catalogados como para principiantes, intermedios y avanzados. Algunos de los más destacables son los siguientes:
- BricsCAD
- Computación gráfica
- DWG
- Diseño arquitectónico asistido por computadora (CAAD)
- FreeCAD
- IntelliCAD
- Libre CAD
- QCad
- WorkXplore 3D
El futuro de la tecnología 3D en medicina
A pesar de que este campo es relativamente reciente ya ha logrado cambiar drásticamente la medicina moderna, pues depende en gran medida de las imágenes tridimensionales obtenidas mediante escáneres de resonancia magnética y tomografía computarizada creados a partir de secciones de imágenes bidimensionales. Casi todas las intervenciones quirúrgicas y tratamientos contra el cáncer en los países desarrollados se basan en esta técnica.
No obstante, a pesar de que la medicina emplea estas técnicas de imagen tridimensional, muchos médicos han mostrado cierto escepticismo, una situación que podría cambiar pronto según los resultados de un estudio nuevo que apunta a que incluso los cirujanos con más experiencia pueden beneficiarse de esta tercera dimensión.
En el estudio, realizado por el Instituto Fraunhofer Heinrich Hertz (HHI), dedicado a las telecomunicaciones, y el Hospital Universitario de Múnich Klinikum rechts der Isar, se efectuaron experimentos con gafas y pantallas tridimensionales mejoradas que demostraron los beneficios médicos prácticos de estas técnicas, hasta ahora sólo descritos en el ámbito teórico. El equipo de investigación mostró que incluso los médicos más experimentados podrían sacar provecho de los dispositivos de imagen tridimensional.
"Los médicos hasta ahora no se animaban a utilizar esta tecnología por las gafas", explicó el Dr. Ulrich Leiner, director del Departamento de Medios Interactivos y Factores Humanos del HHI. En los ensayos realizados durante el estudio se obtuvieron respuestas positivas de unos cincuenta cirujanos a los sistemas tridimensionales con y sin gafas. "La tecnología aún precisa algunos ajustes, pero la que no depende de unas gafas especiales cobrará popularidad en los quirófanos", añadió.
El estudio se propuso a raíz de varios progresos recientes en la tecnología de pantalla tridimensional. Ya es posible disponer de modelos de 4K para aplicaciones médicas con cuádruple alta definición. "El siguiente hito será alcanzar la definición ultra alta de 8K. De lograrlo se multiplicaría por dieciséis la resolución de las imágenes de alta definición disponibles en la actualidad", apuntó Michael Witte del HHI en relación a la tendencia actual. El Sr. Witte confía en que las tecnologías tridimensionales sin gafas contribuyan a un progreso importante. "Por ello se consideró adecuado realizar un ensayo científico que evalúe si la tecnología tridimensional ha alcanzado un nivel de madurez que le permita aplicarse en entornos hospitalarios críticos", concluyó. Durante su estudio invitaron a cirujanos del Departamento de Cirugía del Hospital Klinikum rechts der Isar para probar la última generación de dispositivos tridimensionales.
Los cirujanos participantes utilizaron cuatro sistemas de pantalla distintos: bidimensional, tridimensional con gafas y sin gafas y un dispositivo de espejos que sirvió como modelo tridimensional «ideal». Las imágenes se obtuvieron a través de cámaras endoscópicas en un procedimiento quirúrgico normal simulado. Los médicos también aplicaron diez puntos de sutura con hilo y aguja en una herida en la cavidad abdominal. Tal y como sucede en los procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos, los cirujanos no podían ver directamente sus manos sino que dependían de la pantalla para guiarse.
"Los resultados fueron sorprendentes: el sistema tridimensional con gafas permitió reducir el tiempo de operación en un quince por ciento y aumentar considerablemente la precisión. Los movimientos de la mano eran más precisos que con el modelo bidimensional. Hasta donde tengo conocimiento esta mejora no se había experimentado en cirujanos nunca antes", afirmó el profesor Hubertus Feuáner al describir el sistema preferido. Este cirujano ha llevado a cabo miles de operaciones en sus más de treinta años de trabajo en el Klinikum rechts der Isar. "Antes, los médicos con más experiencia eran los que mostraban un mayor escepticismo frente a la tecnología tridimensional, y no sólo porque no ofreciese apenas beneficios tangibles, sino porque que muchos no se encontraban cómodos mirando a una pantalla y preferían confiar en su propia experiencia", afirmó el Dr. Silvano Reiser, colega del Sr. Feuáner y profesor universitario.
El modelo sin gafas también causó buena impresión y los participantes en la prueba consideraron su calidad comparable a la de las tecnologías bidimensionales. "Por desgracia, el sistema que desarrollamos no se alzó con el primer puesto en la clasificación. Pero en la primera prueba práctica médica 'intensa' se mostró prometedor pues nos invita a dedicar esfuerzos a la tecnología fundamental de seguimiento ocular, mediante la que varias cámaras siguen los movimientos de ambos ojos y se muestra en cada uno de ellos una imagen distinta. Esto crea una ilusión tridimensional sin necesidad de llevar gafas", afirmó Leiner. Ambos investigadores prevén un gran futuro para las tecnologías tridimensionales: "El estudio demostró que los cirujanos ya empiezan a plantearse como opción las tecnologías tridimensionales y realimentará el debate entre los escépticos. Además será necesario realizar pruebas en otros campos de la medicina."
Sin duda, la introducción de tecnologías nuevas en las terapias quirúrgicas han modificado los procedimientos intraoperativos habituales, sobre todo en cuanto a la información que tiene a su disposición el equipo de cirugía. La visión directa de la mesa de operaciones se está sustituyendo por información visual indirecta mostrada a través de sistemas ópticos y pantallas. Esto conducirá a lograr procedimientos más rápidos y no invasivos que permitan una recuperación más rápida para los pacientes.
AUTORES:
- Castillo Vera Roberth
- Cevallos Barahona Dayanna
- Tigua Chele Nelson
- Villamar Pin Luis
BIBLIOGRAFIAS
https://www.3dnatives.com/es/tecnologias-3d/
https://www.altonivel.com.mx/tecnologia/todo-sobre-la-tecnologia-3d/
https://tecnologia3dblog.wordpress.com/2016/12/12/ventajas-y-desventajas-de-la-tecnologia-3d/
https://gabatek.com/tecnologia/hologramas-3d-personas-realidad-holovision-video/
https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/4177/como-funciona-la-tecnologia-3d
http://imprimalia3d.com/aplicacion/medicina
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