Para Além da Terceira Dimensão
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Projecções ortográficas do cubo e do hipercubo

Este filme mostra-nos duas projecções do cubo: à esquerda, em perspectiva, as zonas mais distantes possuem dimensões menores; à direita uma projecção ortogonal na qual a dimensão com que os objectos são vistos é independente da distância a que estes se encontram. Esta última forma é como veríamos a sombra de um objecto iluminada por uma fonte luminosa infinitamente distante (os raios de luz seriam paralelos). Na primeira a fonte de luz é posicionada a uma distância finita do observador o que faz com que os raios de luz divirjam.

Principiamos com uma imagem em que facilmente identificamos o cubo. Depois começamos a rodá-la até ao instante em que olhamos directamente para uma das suas faces. Em perspectiva vemos dois quadrados, um situado no interior do outro (a face mais próxima do observador é a maior enquanto que a mais distante é a menor); Na vista ortogonal só visualizamos um quadrado porque as imagens das duas faces são quadrados com a mesma dimensão. Quanto às restantes quatro faces, elas são visualizadas como trapézios em perspectiva, enquanto que na vista ortogonal aparecem como segmentos de recta pois encontram-se paralelas à nossa linha de visão.

À medida que o filme se desenrola, o cubo continua em rotação. À esquerda a rotação é imediatamente perceptível. Contudo, para compreender o que se passa à direita, teremos que fazer um esforço. Se memorizarmos as cores cuidadosamente, podemos ver a que faces do cubo correspondem os pedaços da sombra bidimensional. Trata-se da ilusão da porta giratória na qual vemos quadrados que se movem uns por de trás dos outros. A rotação termina no momento em que olhamos de frente para uma aresta do cubo; uma imagem que talvez nunca identificassemos como sendo a imagem de um cubo.

Antes de passarmos à próxima rotação, vamos andar para trás um pouco de modo a que seja fácil ver as diferentes faces do cubo. Depois começamos a rodar o cubo numa direcção diferente para finalizarmos de frente a um vértice do cubo (extremidade de uma diagonal maior). Na vista ortogonal vemos um hexágono cortado por seis linhas que se intersectam no seu centro. Esta imagem é também inesperada. Note-se que o vértice mais próximo e o mais distante encontram-se ambos situados no centro.

Agora fazemos que as arestas coloridas do cubo transformem-se em simples arestas negras, e passamos o filme ao contrário. Embora a vista ortogonal seja mais difícil de apreender, é ela que nos vai auxiliar a interpretar a visão do hipercubo no filme abaixo.


 

Este filme apresenta um visão ortogonal do hipercubo. Corresponde às imagens da direita do filme precedente (vistas em perspectiva do hipercubo são possíveis, mas são muito complexas e difíceis de interpretar; veja por exemplo os filmes dos cubos em rotação que servem de amostras de imagens em perspectiva do hipercubo em rotação).

Começamos com uma imagem do hipercubo que corresponde a nos colocarmos directamente em frente de uma das suas faces cúbicas. Como a projecção é ortogonal, só vemos um cubo, pois a face da frente e a que esta directamente atrás possuem o mesmo tamanho. As restantes seis faces estão achatadas pois encontram-se paralelas à nossa linha de visão. Cada uma delas apresenta-se como uma das seis faces do cubo-sombra. Podemos ver este fenómeno notando as diferentes cores em cada uma das seis faces: cada uma delas é um cubo achatado.

Quando o hipercubo principia a sua rotação no espaço tetradimensional, vemos o análogo da ilusão da porta giratória, desta vez a quatro dimensões, onde os cubos aparentam deslizar um pelos outros. Note que em quatro das seis faces do cubo, os cubos achatados fazem a mesma ilusão que vimos no filme anterior; poderemos encontrar essas sequências bidimensionais no interior da tridimensional. Finalizamos com uma imagem onde olhamos directamente para uma das "faces" quadradas do hipercubo (esta encontra-se no centro da imagem: compare esta imagem com a do filme precedente, onde olhámos directamente para uma aresta).

Continuando, andamos um bocado para trás, como anteriormente, e principiamos a rotação numa nova direcção. Dois dos cubos que se encontravam achatados começam a abrir para formar a imagem hexagonal que já vimos no filme anterior. Os restantes seis cubos possuem cada um deles uma face no hexágono de cima e uma no hexágono de baixo. Um desses cubos com arestas azuis pode ser visto claramente em frente. Esta imagem representa o que veríamos se olhássemos directamente para uma aresta do hipercubo.

Podemos rodar mais uma vez para que as duas restantes faces achatadas se abram. Vemos o cubo de cima (em roxo) a abrir ao longo desta rotação. O resultado final é uma bonita imagem simétrica do hipercubo. Desta vez estamos a olhar directamente para um dos seus vértices (na extremidade de uma diagonal longa).

Para ajudar a visualização da forma tridimensional que é esta imagem do hipercubo, começamos a rodar a sombra tridimensional. Como no filme precedente, encolhemos as arestas coloridas e ficamos com arestas finas azuis, e vemos as rotações em sentido contrario. A imagem inicial de frente para um vértice, depois de frente para uma das arestas, segue-se a vista sobre uma "face" quadrada, e finalmente uma face cúbica do hipercubo, acabando onde começámos.


 

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