D E L L A V I S I O N E B I N O C U L A R E
versione ampliata dell'articolo
pubblicato dalla rivista astronomica italiana IL CIELO
nel numero di ottobre 1997
L'idea di questo articolo é nata
dalla constatazione, fatta quasi per caso, che nell'esame di immagini
bidimensionali (fotografie, disegni, francobolli, ecc.) è possibile carpire da
esse un contenuto di informazione molto maggiore (sfumature, dettagli,
plasticità) se si ha l'accortezza di osservarle in un modo particolare.
Giova subito rilevare la notevole
importanza che tale fatto riveste per l'astrofilo, dato che gli consentirá di
sfruttare meglio non solo la propria vista, ma anche la potenzialitá dei suoi
strumenti.
Questo fatto mi dá l'occasione per
fare un discorso generale sulla visione umana, e per portare a conoscenza dei
lettori aspetti certamente non inediti, ma sicuramente poco noti.
LA VISIONE UMANA é per natura
binoculare. L'origine di tale caratteristica potrebbe forse attribuirsi alla
generale tendenza dell'universo a produrre forme simmetriche. Ma non credo si
possa escludere una certa "intelligenza" della natura, che avrebbe cosí
trovato il modo, in un mondo tridimensionale, di rendere percepibile la terza
dimensione.
Sarebbe comunque errato pensare che
la visione congiunta dei due occhi sia necessaria solo quando si tratti di
percepire la terza dimensione; questo infatti non sempre é possibile, vuoi per
l'eccessiva distanza degli oggetti (ma vedremo piú avanti come si possa
ovviare, entro certi limiti, a tale inconveniente), vuoi perché detta terza
dimensione semplicemente non c'é (rappresentazioni bidimensionali della realtá).
Ció premesso, vediamo
di analizzare ora in dettaglio le varie maniere di osservare la realtá, che
sono fondamentalmente tre:
- visione monoculare;
- visione binoculare
stereoscopica;
- visione binoculare
non stereoscopica.
VISIONE MONOCULARE
E' la maniera meno adatta e meno
conveniente di osservare. Si adotta generalmente per necessitá. Solo in rari
casi speciali puó sostituire con vantaggio quella binoculare (es.: mirino del
fucile).
Un problema tecnologico inizialmente
non risolto (monocolo da vista, cannocchiale di Galileo), ed altri economici e
logistici, sono all'origine della visione monoculare, totalmente innaturale e
suscettibile di causare problemi all'osservatore, condizionandone di fatto la
capacitá visiva. La percezione dei dettagli e delle sfumature risulta sminuita
e l'immagine non possiede plasticitá.
Nel caso degli astrofili, tale
ridotta capacitá limita di fatto lo sfruttamento della piena potenza degli
strumenti, con la conseguente non sempre giustificata corsa ad aperture sempre
maggiori, che spesso non risolve il problema e ne crea dei nuovi.
L'astrofilo subisce tale
limitazione, oltre che per ragioni economiche e logistiche, anche per una sorta
di pigrizia, e l'accetta di fatto come una cosa "naturale"!
Sarebbe auspicabile combattere tale
tendenza, sensibilizzando gli interessati sugli enormi vantaggi della visione
binoculare.
VISIONE BINOCULARE IN
GENERALE
La visione binoculare in senso lato ( cioé non sempre e non necessariamente stereoscopica) é la sola che permette di percepire in maniera integrale il contenuto di informazione di una immagine. L'effetto stereo é sempre utile, e a volte indispensabile; a tal punto che persino certi animali se ne rendono conto, e in caso di necessitá lo raggiungono o lo accrescono muovendo lateralmente la testa.
VISIONE STEREOSCOPICA
Nella sua forma naturale avviene con
i due occhi. La visione, rispetto a quella con un occhio solo, risulta
notevolmente migliorata, e non solo per l'effetto stereo, come vedremo piú
avanti.
Tale visione puó peró essere
ulteriormente migliorata con l'ausilio di accorgimenti speciali. L'esempio piú
comune é quello del binocolo prismatico classico, che, avendo gli obiettivi
disposti a distanza maggiore della distanza interpupillare, accresce l'effetto.
In altri strumenti derivati, la base puó essere variata entro certi limiti. In
fotografia lo scopo viene raggiunto:
a) con l'uso di
fotocamere stereoscopiche, con obiettivi a distanza anche superiore a quella
interpupillare;
b) con l'uso di due
fotocamere separate quanto si voglia;
c) con una sola
camera, facendo due riprese da punti di vista diversi, in tempi successivi,
condizioni
permettendo (oggetti fermi o in lento movimento).
In campo astronomico,
interessanti risultati si possono ottenere:
PER LA LUNA
sfruttando il suo
movimento di librazione (riprese nella stessa fase ma in lunazioni diverse);
PER GIOVE
sfruttando il suo
movimento di rotazione. Data la velocitá angolare di Giove, un intervallo di
soli 15 minuti fra due riprese e sufficiente a fornire immagini stereoscopiche,
capaci di mostrare persino la differenza di livello delle nuvole superiori
rispetto alle note bande. Ció é
possibile in quanto una rotazione di Giove sul proprio asse di un angolo alfa é
equivalente allo spostamento della Terra, su una ipotetica orbita intorno a
Giove, dello stesso angolo, circostanza che permette di disporre di una base
grande a piacere.
Analogo discorso potrebbe farsi per Marte.
PER SATURNO
sfruttando la fase
degli anelli; in questo caso peró, per percepire l'effetto stereo, bisognerá
osservare la coppia di foto del pianeta con l'asse polare in posizione
orizzontale, o inclinata a 45 gradi.
PER LE COMETE
sfruttando il loro
movimento. Ció non metterá in evidenza il rilievo, ma consentirá di vedere la
cometa in primo piano, su uno sfondo di stelle molto piú distante.
Analogo discorso per
gli asteroidi.
VISIONE BINOCULARE NON
STEREOSCOPICA
Diversa é la situazione nel mondo a
due dimensioni. Ci riferiamo soprattutto alle riproduzioni fotografiche, non
necessariamente stereoscopiche.
Nonostante le fotografie siano, in
generale, rappresentazioni monoculari di una realtá bidimensionale o
tridimensionale, non é sufficiente osservarle con un occhio solo. Guardarle con
i due occhi é la maniera piú naturale; essa dá risultati notevolmente superiori
rispetto a quanto si puó vedere con un occhio solo, ma continua a fornire, per
quanto strano possa sembrare, una visione ancora limitata!
ESISTE PERO' una maniera speciale di
osservare le immagini, anche non stereoscopiche, che consente un guadagno
enorme e insospettato, capace di fornire una visione realmente integrale, non
solo dei dettagli (qualche centesimo di mm), ma anche delle piú tenui
sfumature, che passano di solito inosservate. Non é facile capire e spiegare
come e perché ció avvenga; si é indotti a pensare che ogni occhio veda a modo
suo, in forma parziale e incompleta, e che solo la visione congiunta dei due
occhi, attraverso l'integrazione prodotta dal cervello, sia capace di fornire
una immagine piena e completa, dove nulla piú puó sfuggire. La foto acquista
una straordinaria plasticitá, e anche eventuali minime differenze fra le due
immagini (nova, variabile, asteroide ecc.) saltano subito all'occhio,
sostituendo egregiamente il classico "blink-comparator"! Se non avete altro a
portata di mano provate con le note vignette dei giornali di enigmistica
("trovare le differenze").
LE
PRINCIPALI TECNICHE per osservare queste coppie di immagini, siano esse
stereoscopiche o no, sono tre:
l'uso di un visore stereo ad hoc (tipo view-master o simile);
l'anaglifo;
il ricorso alla "visione incrociata" (nel qual caso la foto sinistra dovrá essere sistemata a destra, e viceversa).
VISORE
Il visore é un
semplice apparecchio dotato di due lenti. Nel mercato dell'antiquariato puó
capitare di trovarne di bellissimi, dell'inizio del secolo. Ce ne sono
per
diapositive e per
stampe.
Chi non lo trovasse puó facilmente costruirsene uno,
ma bisogna avere una certa abilitá manuale e disporre di due lenti identiche,
di distanza focale appropriata (circa 25 cm.).
Realizzato questo, resta sempre
la necessitá di rispettare, ed eventualmente poter variare, la distanza
interpupillare, ció che peraltro pone dei limiti alle dimensioni orizzontali
delle foto.
ANAGLIFO
Quando si tratta di immagini pubblicate in libri o riviste, si ricorre spesso
alla loro riproduzione in due colori complementari,
e alla loro osservazione con speciali occhiali, anch'essi di colori
complementari, cosa che comporta generalmente la perdita del colore.
Con l'uso di tre colori é
tuttavia possibile evitare in una certa misura la perdita del colore.
VISIONE
INCROCIATA
Il metodo della visione incrociata non ha bisogno né di visori né di occhiali, ed é pertanto da preferire, a mio modesto parere, agli altri metodi.
Premesso che l'incrocio degli assi
ottici dei nostri occhi é una cosa naturale, e non solo naturale, ma anche
strettamente legata al meccanismo di curvatura del cristallino, le foto si
guardano cosi:
- si mettono ad una
distanza conveniente dagli occhi, in relazione anche alle
loro dimensioni;
- si incrocia la vista
in maniera tale che l'occhio destro veda la
foto sinistra, e viceversa;
Si dá ovviamente per scontata la
necessitá di una buona illuminazione e l'assenza di riflessi molesti; qualora
questi siano presenti, é generalmente possibile eliminarli. E si dá anche per
scontato il possesso di una vista normale; in caso contrario occorrerá servirsi
di lenti appropriate, soprattutto per la correzione di un eventuale
astigmatismo.
La sovrapposizione delle due
immagini ( se necessario con un poco di esercizio) avviene in maniera
automatica; ed in maniera altrettanto automatica si blocca sulla posizione
richiesta, non appena questa viene raggiunta.
La distanza delle due
foto puó essere variata entro ampi limiti, come pure le loro dimensioni
(contrariamente a quanto avviene con il visore). In piú, questo metodo offre
l'ulteriore grande vantaggio che non é necessario rispettare la distanza
interpupillare.
Nel momento in cui le due immagini si sovrappongono, i nostri occhi ne vedono tre: due laterali, che non vengono prese in considerazione, ed una centrale, formata dalla sovrapposizione delle due, e che é la sola ad essere esaminata. Se le due foto sono fatte da punti di vista diversi, si percepirá anche il rilievo.
ALTRI METODI
Quando si
tratta di diapositive, la terza dimensione puó essere percepita senza la
perdita del colore facendo ricorso a proiettori speciali dotati di filtri polarizzatori, e ad
occhiali speciali, anch'essi
polarizzatori;
Quando si tratta infine di immagini in movimento (cinema, televisione) sia in bianco e nero che a colori, la terza dimensione puó essere percepita sfruttando il movimento e la persistenza delle immagini nella retina, anche in questo caso con l'ausilio di occhiali speciali. Nella TV, per esempio, qualsiasi trasmissione puó essere vista in rilievo; non é necessario che sia una speciale trasmissione stereoscopica. Ci sono peró forti limitazioni, dato che la percezione del rilievo dipende dal senso del movimento. Se gli occhiali speciali sono fatti per vedere in rilievo soggetti che si muovono da sinistra a destra, non funzioneranno nel caso di soggetti che si muovano da destra a sinistra!
Detto questo, non mi resta che
augurarvi buon divertimento!
Prima di concludere vorrei peró richiamare l'attenzione dei lettori non solo sull'utilitá di queste tecniche a scopo astronomico, ma anche sull'utilitá di usarle per altri scopi, come l'osservazioni di francobolli e di monete ( dove diventa facile evidenziare eventuali differenze), e, soprattutto, di riproduzioni di opere d'arte. Provate con alcune cartoline illustrate, o con le copie delle vostre fotografie astronomiche. Ma se non avete altro a portata di mano, possono andare bene anche due pacchetti di sigarette, che vi daranno immagini mono (le vignette) e stereo (le scatole).
Dante Bissiri - Roma, luglio 1996
APPENDICE
· Se due oggetti A e B sono collocati a
distanze diverse ed allineati con l’osservatore, l’occhio
destro vede il piu
lontano a destra, e l’occhio sinistro vede il più lontano a sinistra.
·
Se di tali oggetti si ottengono due foto, fatte dal punto di vista dei
singoli occhi, si può ricostruire
l’effetto stereo.
·
Dette foto possono essere ottenute con
varie tecniche:
a) con una camera speciale stereoscopica, i cui obiettivi possono avere una distanza minore, uguale o maggiore di quella interpupillare, influenzando l’effetto ottenuto;
b) con una camera comune, effettuando riprese successive da diversi punti di vista, con base grande a piacere;
c)
con due camere separate, possibilmente
uguali, con base grande
a piacere.
· per l’esame di tali foto esistono dei
visori “ad hoc”, che permettono di osservare le foto da vicino, mantenendo paralleli gli assi degli occhi.
· In mancanza di un visore, si può ricorrere alla “visione incrociata”, mettendo la foto destra a sinistra, e viceversa.
· La visione incrociata offre dei vantaggi rispetto al visore, dato che permette di osservare anche foto molto grandi, sistemandole a distanza adeguata.
· Se le foto sono state ottenute con una camera stereoscopica che le riproduce entrambe capovolte su una stessa lastra ( nel caso nostro, una lastra di vetro dell'anno 1900 circa, ottenuta con questa stereocamera ) esse potranno essere osservate col visore solo dopo averle separate al fine di raddrizzarle singolarmente (gli obiettivi, infatti, formano immagini capovolte). Tale operazione dovrá ovviamente essere fatta previa riproduzione per contatto su carta, non solo allo scopo di ottenere un positivo, ma anche allo scopo di non rompere il negativo). Le foto non separate (cosí negative su vetro, come positive stampate per contatto su carta) si possono raddrizzare capovolgendo l’insieme delle due foto. Allora la destra verrá a trovarsi a sinistra, e viceversa, e la loro osservazione sarà possibile solo con la visione incrociata. Nella sucessiva immagine possiamo vedere un positivo, al quale é stato aggiunto un po' di colore, e che dovrá - ovviamente - essere osservato con la visione incrociata.
ULTERIORI
NOTE
1)
nelle foto tessere fatte con apparecchi
istantanei polaroid, composti di 4 obiettivi, che capovolgono le singole
immagini e non l’insieme delle 4, raddrizzando l’insieme senza separare le
singole foto, quelle ottenute con i due obiettivi destri appariranno a
sinistra, e viceversa, e sarà possibile avere immagini stereo ricorrendo alla
visione incrociata. Per l’osservazione col visore, occorrerà separarle
2)
osservando le foto ottenute con apparecchi polaroid, ci si potrebbe aspettare
di vedere immagini speculari, cosa che però non accade. Come mai? La
spiegazione sta nel fatto che, in realtà, le stampe polaroid non si osservano
dal lato nel quale si proietta l’immagine prodotta dall’obiettivo, ma dal lato
opposto, come avverrebbe in un vetro smerigliato. Nel processo di sviluppo,
infatti, la parte dell’emulsione dove si proietta l’immagine diventa opaca,
mentre quella posteriore, dove avviene l’inversione, diventa trasparente.
3)
Che cosa succede invece nelle camere
stereo speciali, tipo Exacta, che dispongono anche di
un
mirino stereoscopico
con funzione anche
di visore ? (attenti a non confondere le due
funzioni! ).
Premesso che in fase di osservazione con tale visore stereoscopico
(che non capovolge le immagini) le due foto, di mm.18x24, devono stare unite
nella diapositiva di 36x24 mm ognuna nella sua posizione corretta (non
capovolte, non speculari, e con le posizioni non invertite),
la necessaria inversione delle posizioni destra/sinistra si ottiene direttamente con l’obiettivo, che è in
realtà un insieme di due obiettivi, dei quali il destro forma una immagine
capovolta sulla parte sinistra del fotogramma, e il sinistro una immagine
capovolta sulla parte destra.
Al raddrizzare il fotogramma, ciascuna immagine tornerá al suo posto.
4)
nell’osservazione delle foto così ottenute, la realtà viene
ricostruita fedelmente. Nel mirino della camera, invece, le foto appariranno
speculari, a causa della riflessione nello specchio della reflex.
FENOMENI
APPARENTEMENTE STRANI
Supponiamo di osservare una diapositiva di
vetro, contenente due immagini di 60x60 mm ciascuna. Stampando dette immagini su carta - ciò che si può fare per
contatto - le foto si potranno separare e disporre correttamente per
l’osservazione con un visore. L’originale, per contro, potrà essere osservato
solo con la visione incrociata.
Ma cosa possiamo aspettarci capovolgendo la
lastra, o guardandola dal lato dell’emulsione?
Ci sono ovviamente 4 maniere di
osservarla:
a) diritta dal lato vetro
b) capovolta dal lato vetro
c) diritta dal lato emulsione
d)
capovolta dal lato emulsione.
In tutti i casi
l’effetto stereo permarrà nella maniera
corretta, dato che la posizione reciproca
dei punti immagine non cambia. In altre parole:
- il caso b equivale a vedere
una scena “a testa in giù”
- il caso c a osservarla in uno
specchio
- il caso d a osservarla in uno specchio e a testa in giù.
E’ chiaro che l’effetto stereo non può andare perduto.
COME NON GUARDARE LE IMMAGINI
Bisogna evitare di osservare le immagini in posizione scorretta. Se la foto
che deve stare a destra sta a sinistra, e viceversa, un certo effetto stereo
potrà risultare visibile, ma con risultati paradossali: se si tratta per es.,
di due sfere uguali su due piani diversi, la più lontana apparirà più vicina -
ma più piccola - e la più vicina
apparirà più lontana - ma più grande - e l’osservatore vedrebbe una scena
apparentemente “realistica”, ma la interpreterà in modo sbagliato (come se la
sfera più lontana fosse parecchie volte più
grande).
Nel caso di una fiera che si
avvicini minacciosa
all’osservatore, invece, si avrà una situazione paradossale, nella quale la
coda dell’animale apparirà più vicina dei suoi denti!
COROLLARIO
Non si puó partire dal principio che il lettore sia incapace di farlo !!
Non tutti infatti dispongono di un visore, e la fornitura di occhiali con i
colori complementari comporta generalmente la perdita del colore. Oltre a
ciò, come già accennato, un visore comune pone dei limiti alle dimensioni
orizzontali delle immagini (distanza dei centri delle foto non superiore a
quella interpupillare); la vista, infatti, puó essere parallela o convergente,
ma non divergente.
