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TECNOLOGIA

3D mais simples e microscópico

Sistema desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, consegue produzir imagens tridimensionais de células e de outras estruturas minúsculas com apenas uma lente

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postado em 28/08/2013 12:26

Roberta Machado

Quando uma imagem é transferida da realidade para o televisor, a terceira dimensão deixa de existir, deixando atores, cenário e objetos no mesmo plano visual. Esse fenômeno ocorre devido a um problema de referência: enquanto na vida real o cérebro mescla as diferentes informações percebidas por cada olho, a tela comum oferece um cenário de perspectiva única, que é enxergado da mesma forma pelos dois lados da visão. As imagens 3D de cinema ou tevê precisam ser capturadas de diferentes pontos de vista e transmitidas separadamente ao telespectador, que capta cada informação com um dos olhos graças à ajuda de óculos projetados especialmente para esse fim. Assim, o cérebro é “enganado”, e cria o efeito ilusório do volume.

Essa técnica de simulação das três dimensões (conhecida como estereoscopia) exige o uso de duas ou mais lentes, que trabalham em conjunto para produzir vídeos que serão processados numa única imagem. Essa exigência tecnológica pode não ser problema para os grandiosos estúdios de Hollywood, mas é um grande empecilho quando a imagem que se deseja capturar tem dimensão microscópica. Para a comunidade científica interessada em visualizar células e suas estruturas de maneira tridimensional, faltava uma técnica simples, que pudesse ser aplicada em um equipamento compacto e eficiente. Pois foi justamente esse o feito alcançado por um grupo de engenheiros da Universidade de Harvard, que transformou um simples microscópio monocular em um equipamento de imagens 3D.

O processo, descrito na revista especializada Optical Letters, usa computação e matemática para criar as imagens em estéreo em um equipamento comum. Normalmente, para atingir esse efeito, seria necessário mover cuidadosamente a câmera para obter uma imagem que recriasse a paralaxe, como é chamada a distância entre as imagens esquerda e direita vistas pelo cérebro. O software norte-americano, no entanto, captura e processa duas fotos usando somente a mudança de foco.

O segredo está na luz encontrada em cada pixel. O programa calcula o ângulo da informação ao comparar as fotos com focos de profundidade diferentes, e usa essas informações para simular como o objeto seria visto se olhado de um ângulo distinto. O resultado é uma animação que simula com qualidade o mesmo volume que poderia ter sido registrado por uma lente móvel ou mesmo um conjunto de equipamentos trabalhando simultaneamente.

Para o especialista Ricardo Queiroz, professor de ciência da computação da Universidade de Brasília (UnB), a síntese de vista pode ser produzida com um equipamento comum, mas exige uma técnica detalhada para colher e unir as informações visuais com precisão. “Se o raio de luz entrar por um lado, e outro, pelo outro, faz diferença. Quando você muda o foco, consegue ver os raios vindo por direções diferentes, como se tivesse uma câmera na outra posição”, explica.

Simples
A grande vantagem do método está na simplicidade: como funciona com microscópios comuns, a adoção do programa simulador dispensa a aquisição ou mesmo a adaptação de equipamento. Outros aparelhos usados para registrar tecidos em três dimensões têm a resolução limitada, são muito caros ou falham em exibir detalhes como materiais translúcidos que se sobrepõem.

O software desenvolvido em Harvard pode ser usado até mesmo com materiais transparentes, como tecidos biológicos. “Você pode apenas mudar a perspectiva para algo que seria visto das lentes. É possível pensar como o equivalente a um par de pequenas lentes virtuais, cada uma localizada em um lado oposto da lente”, ilustra Anthony Orth, um dos autores do trabalho.

A técnica exige uma abertura considerável da câmera, para que a luz penetre da maior variedade possível de ângulos. “Se você tem lentes pequenas ou se seu alvo está muito longe da lente, é difícil conseguir um bom efeito 3D, porque as duas lentes virtuais pequenas estão uma ao lado da outra”, explica Orth. O resultado é satisfatório com uma lente de 50mm, mas não funciona com a de um smartphone, por exemplo.

 Por enquanto, o equipamento ainda leva alguns segundos para registras as duas imagens e processá-las em uma única animação. Mas o modelo pode ser adaptado para realizar essa tarefa em tempo real e criar imagens em sequência, como em um filme. “Isso será uma vantagem para microscopistas que atualmente precisam mexer em uma variedade de dados para gerar resultados em três dimensões”, acredita o especialista em imagem biomédica Conor L. Evans, professor de medicina de Harvard, em um comunicado divulgado pela instituição.

Os criadores da técnica acreditam que ela também possa ser adaptada para o uso no cinema, em um método que dispensaria o uso de óculos. “Todas as câmeras vêm com mecanismos de foco, então seria possível modificar uma câmera normal para registrar imagens em duas profundidades diferentes e rodar o algoritmo para produzir imagens ou filmes em 3D. Com uma lente grande como cineastas profissionais têm, acho que seria uma alternativa muito simples para filmar em 3D, em vez do uso de duas câmeras, como é o padrão hoje”, anima-se Orth. Bastaria um tipo especial de tela para que o público visse a mudança de ângulo ao mover a cabeça.
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