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Come è possibile per l'occhio umano percepire qualità fondamentali dell'ambiente come la tridimensionalità e la profondità? Analizziamo rapidamente questi aspetti, dal momento che rappresentano la base per comprendere i meccanismi fondamentali della tecnologia 3D.

L'occhio ed il sistema nervoso permettono all'uomo di relazionarsi efficacemente con l'ambiente. Come sappiamo, le radiazioni elettromagnetiche che costituiscono lo "spettro del visibile" sono raccolte da recettori cellulari, i coni e i bastoncelli. Entrambe le popolazioni cellulari sono accolte nello spessore della retina, una membrana di natura nervosa che tappezza internamente l'occhio.

Eccitate dallo stimolo luminoso, sono in grado di produrre un impulso nervoso che, attraverso il nervo ottico e le sue successive diramazioni, raggiunge una porzione di corteccia cerebrale localizzata nel lobo occipitale (corteccia visiva primaria), dove viene analizzato dai neuroni, interpretato e confrontato con i dati in memoria, mentre lo stimolo visivo entra nella sfera della percezione cosciente consentendo quindi l'elaborazione di risposte volontarie o involontarie (riflesse).

Chiaramente, la sequenza di eventi descritta sommariamente si verifica in modo sovrapponibile in entrambi gli occhi, per cui da ciascun occhio emerge un nervo ottico. Attraverso una serie di stazioni intermedie, le fibre nervose giungono alla corteccia dove, con meccanismi non completamente noti, l'immagine proveniente dai due nervi ottici viene "tradotta" in modo da ottenere la rappresentazione del campo visivo dell'occhio sinistro e dell'occhio destro.

L'immagine inviata alla corteccia da ciascun occhio non è identica. La distanza tra i due occhi è compresa mediamente tra 6 e 7,5 cm. Questo significa che l'occhio sinistro vede circa 6 cm "più a sinistra" dell'occhio destro, e viceversa.

Il nostro cervello è in grado dunque di discriminare da quale occhio, e quindi da quale parte del campo visivo proviene un certo stimolo, ed allo stesso tempo di identificare qual è la zona della retina che lo ha raccolto. Infatti, possiamo immaginare che la retina possegga un sistema di riferimento, la cui origine è data dalla fovea, ossia dalla regione centrale della retina. Ad ogni punto della retina di un occhio, è associato dal cervello un punto della retina dell'altro occhio.

Affinché possa percepire la tridimensionalità dell'ambiente, il cervello sfrutta lo "scarto" tra le due immagini raccolte dagli occhi: si parla infatti di "percezione simultanea" per sottolineare che il cervello riceve contemporaneamente due immagini "diverse" (per questo motivo si parla anche di "diplopia fisiologica", che consiste nella normale non-sovrapponibilità dei campi visivi dei due occhi). Grazie ai suoi complessi circuiti neuronali, la corteccia cerebrale è in grado di effettuare una "fusione" delle due immagini ottenendo una rappresentazione visiva unitaria. Confrontando lo "scarto" tra le due immagini, il cervello è in grado di assegnare alle zone di differenza un certo valore di profondità, in virtù del fatto che esso è dato dalla stimolazione (da parte dell'oggetto su cui è fissato lo sguardo) di aree diverse delle due retine.

Queste articolate capacità cognitive della corteccia permettono il verificarsi di un fenomeno noto come "visione binoculare", dato appunto dal fatto che entrambi gli occhi partecipano a formare un'unica percezione visiva. Il campo visivo normale pertanto non permette una completa visione binoculare, che resta infatti esclusa nelle aree dove non c'è sovrapposizione tra le rappresentazioni retiniche.

Questi fenomeni sono pertanto alla base della percezione della profondità da parte dell'occhio di molti animali. Allo stesso tempo, questi fenomeni sono chiaramente possibili solo rivolgendo lo sguardo verso oggetti tridimensionali, motivo per cui una suggestiva e realistica percezione della profondità non è pienamente possibile osservando un'animazione bidimensionale; questo spiega anche perché la percezione della profondità è fortemente ridotta - ma non assente - oscurando un occhio.

Lo scopo dei creatori di animazioni "in tre dimensioni" è dunque quello di "illudere" il nostro sistema nervoso, al fine di creare una percezione di profondità. Come? Imitando ciò che accade a livello corticale: viene indotto un "corto circuito mentale" mostrando separatamente ai due occhi (con vari metodi) due immagini leggermente differenti che idealmente ricalcano ciascuna la rappresentazione che ogni retina formerebbe osservando un'immagine unica.