Stereoskopi

Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Hoppa till navigation Hoppa till sökning

Stereoskopin ( forngrekiska στερεός stereos 'space / spatial, fixed' [1] och σκοπέω skopeo "tittar" [2] ) är reproduktion av bilder med ett rumsligt intryck av djup som inte är fysiskt närvarande. I allmänhet kallas stereoskopi felaktigt som " 3D ", även om det bara är tvådimensionella bilder ( 2D ) som förmedlar ett rumsligt intryck ("rumslig bild"). Normala tvådimensionella bilder utan intryck av djup kallas monoskopiska (grekiska: μονος, monos ”en” → enkel).

Principen bygger alltid på att människor, som alla primater och de flesta rovdjur , tittar på sin omgivning från två vinklar samtidigt genom sina två ögon. Detta gör det möjligt för din hjärna att effektivt tilldela ett avstånd till alla objekt som ses och att få en rumslig bild av sin omgivning (" rumslig syn ") utan att behöva hålla huvudet i rörelse. Stereoskopin handlar därför bara om att föra olika tvådimensionella bilder från två lite olika betraktningsvinklar in i vänster och höger ögon.

Det finns olika metoder för att göra detta.

Alla andra egenskaper hos en tvådimensionell bild, såsom perspektivförvrängning beroende på objektivets onaturliga brännvidd , färgen och i synnerhet den begränsade platsen för betraktaren, behålls. Särskilt de två sista egenskaperna hos denna rumsliga bildmetod orsakar den stora skillnaden för holografi , som handlar om försöket att spela in och reproducera objekt helt, dvs tredimensionellt (i 3D).

Den kronologiska sekvensen för de två bilderna i ett stereogram illustrerar bildernas lite olika vinklar; Eftersom människor också kan bestämma ett djup från sådana små rörelser, verkar denna "vingliga bild" redan omfattande.

Grunderna

När man tittar på närbildsobjekt är kikarsikte ( kikarsyn ) ett viktigt sätt att korrekt uppskatta avstånd. Med höger öga ser vi ett nära föremål som projiceras på en annan del av fundus än med vänster öga, och denna skillnad blir mer signifikant ju närmare objektet rör sig (se laterala skillnader ). Om vi ​​riktar båda ögonen till en punkt bildar ögonens två axlar en vinkel som blir större ju närmare objektet är. Objekt i närheten ses lite mer från ena sidan med höger öga och lite mer från andra sidan med vänster öga. Dessa två bilder, som inte exakt kan sammanfalla på grund av den i sidled olika skillnaden , men ändå ligger inom det så kallade Panum-området , kombineras för att bilda ett övergripande rumsligt intryck (rumsbild), som därför i huvudsak består av två informationsdelar : Det olika perspektivet Båda ögonen producerar två olika bilder och linsens krökning anpassar sig till objektets avstånd för att få en skarp bildnäthinnan . Storleken på betraktningsvinkeln och graden av boende ger ett mått på objektens avstånd. Den rumsliga upplösningen är därför särskilt hög i gripområdet. Dessutom förmedlar dolda och suddiga effekter samt perspektivet det rumsliga intrycket både kikare och monokulär.

På stereofotot erbjuds bara den information som bildas från de olika vinklarna för ögonen. Eftersom ögat försöker anpassa linsens brytningskraft till det förmodade avståndet, uppnås en skarp bild på näthinnan bara med en viss fördröjning (i millisekundområdet). Motsättningen mellan det förmodade avståndet för det setta föremålet och den faktiska krökning av linsen orsakar också yrsel eller fysiskt obehag hos vissa människor efter långvarig exponering (felaktig överensstämmelse mellan linsens krökning och krökning ).

Resultatet av en till synes overklig bild uppstår när stereofotot presenteras skarpt på alla nivåer för att uppnå det rumsliga intrycket på fullt djup. I naturen kan dock bara ett visst område ses i fokus (ögonens skärpedjup ). För att inte överväldiga känslan av syn kan det hanterbara området avsiktligt begränsas vid inspelning (se nedan: Lüscher-Winkel ).

De två nödvändiga delbilderna spelas in samtidigt (synkront) med en stereokamera som har två linser på ögonavstånd, även kallad en naturlig bas . Varje enskild bild kallas en stereoskopisk delbild , bildparet som en stereoskopisk bild . Men om det önskade motivet fortfarande är motiv ( stilleben , landskap ) kan de nödvändiga delbilderna också spelas in efter varandra (metakroniskt) med en enkel kamera.

En förstoring eller förminskning av basen när du tar bilden förstorar eller minskar det rumsliga intrycket när det ses. Men även när du spelar in med en naturlig grund måste du ta hänsyn till de olika gränserna för den maximala acceptabla avvikelsen (avvikelse). Det är Luschers ära att ha påpekat dem.

berättelse

Redan på 400 -talet f.Kr. behandlade den grekiska matematikern Euklid rumslig geometri ( stereometri ) i volym 11–13 i sina läroböcker om matematik . Men han visste inte att två ögon är nödvändiga för ett fysiologiskt rumsligt visuellt intryck.

År 1838 publicerade Sir Charles Wheatstone (1802–1875) sin första forskning om rumslig syn. Han beräknade och ritade par stereobilder och konstruerade en enhet för visning av dem, där betraktarens blick avleddes till delbilderna av speglar. Han kallade den här enheten för ett stereoskop. Wheatstone uppnådde föreningen av de två delbilderna genom sitt spegel -stereoskop bestående av två speglar lutade i rät vinkel mot varandra, vars plan är vertikala. Betraktaren tittade med vänster öga i vänster, med höger öga i höger spegel. På sidan av speglarna fästes två skjutbrädor som bar de omvända perspektivritningarna av ett föremål. Strålarna från de motsvarande punkterna i de två ritningarna reflekterades av speglarna på ett sådant sätt att de tycktes komma från en enda punkt bakom speglarna. Så varje öga såg den tillhörande bilden och observatören fick det rumsliga intrycket.

Efter att Louis Daguerre tillkännagav processen att producera fotografiska bilder på silverlager 1839 vid Vetenskapsakademin i Paris, var det vettigt att använda det för att producera stereoskopiska dubbelbilder, som fram till dess endast hade varit tillgängliga i ritad form.

År 1849 presenterade Sir David Brewster (1781–1868), skotsk fysiker och privatvetare, den första kameran med två objektiv som man för första gången kunde fånga rörliga ögonblicksbilder stereoskopiskt. Fram till dess måste de delvisa stereobilderna exponeras efter varandra och kameran måste flyttas mellan de två inspelningarna på ögonavstånd, vilket kan leda till olika bildinnehåll med rörliga motiv som inte tillåter ett rumsligt intryck.

Samma år förenklade Brewster stereoskopet genom att ersätta speglarna med prismor skurna som ett objektiv. För dessa instrument skars en konvergerande lins med en brännvidd på cirka 180 mm i två halvcirkelformade bitar, och de två halvorna, med sina cirkulära kanter mot varandra, fixerades i en ram. Tittade bakom linserna sattes ett papper med de två ritningarna (eller fotografiska bilderna) i.

Linseffekten gjorde det möjligt att se bilderna utan att ögonen behövde anpassa sig till det korta bildavståndet ( boende ). Prismaeffekten gjorde det möjligt att använda en större sidoförskjutning än den naturliga ögonavlastningen (cirka 65 mm) mellan de två bilderna, vilket innebar att bilderna kunde bli bredare. Detta i sin tur gjorde det möjligt att täcka en bredare betraktningsvinkel och att skriva ut eller rita bilderna med högre upplösning .

Stereoskop av denna typ med en serie pappersbilder var vanligt förekommande under 1800 -talet. Vanligtvis användes dock två små linser, vars axlar grovt sammanföll med ögonaxlarna (dvs. utan prismakilseffekt) och par med 6 x 6 cm bilder anpassade till interpupilläravståndet.

Från och med nu tog horder av fotografer stereoskopiska bilder på sina utflykter över hela världen. I British Museum i London idag visas historiska stereoinspelningar av utgrävningar och landskap i olika hallar, som är monterade på en rund skiva. Denna vy är föregångaren till de populära View Master -enheterna från 1950 -talet.

År 1851 presenterade den franske optikern Jules Duboscq sina enheter för allmänheten på världsutställningen i London . Brewsters stereoskop användes för att visa stereo daguerreotyper . Responsen från publiken var överväldigande, och drottning Victoria var också entusiastisk över presentationen. Stereobildarnas segerframsteg kunde inte längre stoppas.

Stereoskopet användes mest i designen som utvecklades av Oliver Wendell Holmes 1861, ett stereoskop med fokusjustering som blev en de facto -standard.

Runt 1880 utvecklade Fuhrmann en stor cirkulär stereobetraktare, den så kallade Kaiserpanorama . Runt 1900 blev detta ett populärt massmedium i Centraleuropa.

Wilhelm Gruber uppfann View-Master 1938, en stereovisare med utbytbara bildpaneler.

Runt 1900 och på 1950 -talet upplevde stereofotografering en högkonjunktur. Hem stereoskop har blivit populärt. Förlag erbjöd stereoskopiska kort från hela världen. På grund av den högre tekniska komplexiteten har dock stereofotografi aldrig etablerat sig på lång sikt. Idag, tack vare introduktionen av digitalkameran , upplever den en liten renässans, [3] eftersom dyrt fotopapper inte längre är nödvändigt och experiment är billigare.

Från 1910 ersattes stereofotografering alltmer av det nya filmmediet.

Under första världskriget tog spaningsplan från alla stridande parter otaliga foton. År 1916 opererade de redan på över 4 000 meters höjd på grund av det allt starkare luftvärnsförsvaret. Hela främre sektioner fotograferades systematiskt; På arméns överkommando skapades personalbildavdelningar med laboratorie-, reparations- och arkivanläggningar. Specialseriekamerorna med stora brännvidden som utvecklats av företagen Zeiss , Görz, Ernemann och Messter installerades vertikalt upphängda i de tyska maskinerna. Rumsligt dimensionerade bildinspelningar skapades med stereoskopiska inspelningstekniker, som lantmätare och kartografer omvandlade till detaljerade frontkartor för personalen.

inspelning

Nimslo kamera

När du spelar in en stereografi med en riktig stereokamera med två objektiv eller en ljusfältskamera kan du ta bilder som vanligt. Vid utformningen av motivet bör uppmärksamhet ägnas åt en förskjuten förgrund och bakgrundsarrangemang av objekt. Detta främjar den rumsliga djupeffekten när man tittar på fotot senare.

Stereolandskapsinspelningar utan förgrund framstår sällan tredimensionella om de spelas in med normal stereobasis (ögonavlastning). Därför, om du vill ha för mycket utrymme, skapas en utökad stereobas. Till exempel görs två inspelningar efter varandra med en konventionell kamera, kameran förskjuts horisontellt med cirka 50 centimeter mellan inspelningarna, ändamålsenligt på en bild. En nackdel med denna metod är att objektsektionen (motivet) kan ha ändrats under tiden, till exempel flygningen av fåglar. Denna förändring stör ibland en rumslig fusion. Det är därför lämpligt att ta inspelningar med en bredare stereobas med två fasta kameror som utlöses samtidigt med lämpliga medel, till exempel med en kabelfrigöring.

En enkel inspelningsteknik för stereolekare med sökarkameror: första objektfoto med kroppsvikt på vänster ben, andra objektfoto med kroppsvikt på höger ben. Stereobasen påverkar avvikelsen mellan de två fotona.

Grundregler för stereoskopisk inspelning

(fritt baserat på [4] [5] [6] )

Målet med en bra stereoinspelning är vanligtvis en återgivning av det man har sett som är så verklighetstrogen som möjligt. Att behålla samma position för bunten av strålar vid inspelning och visning är grundförutsättningen för en geometriskt verklighetstrogen (tautomorf) reproduktion. Annars kommer stereoeffekten inte att vara tillgänglig på grund av överdrivna krav eller så kommer en rumslig snedvridning av originalet att uppstå (heteromorfa rumsliga bilder).

  • Delbildsparen måste ha samma skillnader i betraktningsvinklar (parallaxer) som vid fri syn, varför basen ska motsvara det genomsnittliga interpupillära avståndet på 65 mm.
  • Vid visning måste samma betraktningsvinklar som när du tar bilden bibehållas. Å ena sidan måste delbilderna ses på ett avstånd från ögonen som är samma som brännvidden för inspelningen och måste placeras i ett plan. Å andra sidan bör avståndet mellan bildcentra eller motsvarande avlägsna bildpunkter vara 65 mm.
  • Bildaxlarna för de två delbilderna måste ta samma riktning vid visning som när du tar bilden. Detta krav innebär att för att titta inte bara, som redan krävs under (2), måste delbilderna monteras på ett avstånd från linserna, utan måste också sättas in i betraktaren, t.ex. ett linsstereoskop, så att linsaxlar möter bildcentra. Om linscentren förskjuts i sidled i förhållande till delbildscentra, verkar det rumsliga intrycket som kommer fram i sidled förskjutet och förvrängt, ju mer desto större avvikelse från normalläget, desto mer är det.
  • På samma sätt uppstår distorsion också när bilden och linscentra inte är desamma i höjd. Så länge höjdförvrängningen förblir inom måttliga gränser och framför allt är densamma på båda delbilderna är det knappast ett problem. Å andra sidan har en höjdskillnad mellan vänster och höger delbild på bara några tiondelar av en millimeter effekten av så kallad "höjdparallax" och försvårar den rumsliga sammansmältningen. Därför, vid montering av stereobilder, måste man vara särskilt försiktig för att undvika höjdavvikelser i delbilderna under alla omständigheter.
  • Skillnaderna i position eller visning (parallaxer), som bara sker parallellt med anslutningslinjen för inspelningsbasen, måste också vara parallella med anslutningen av linscentret när de ses. Med andra ord: delbilderna ska ordnas i förhållande till varandra på ett sådant sätt att deras laterala gränser är parallella med varandra och inte är kantade i sitt plan mot varandra. Annars kommer obehagliga höjdparallaxer att uppstå, vilket har en störande effekt på den stereoskopiska effekten.
Stereobild med kort brännvidd
Inspelningar för View-Master på en kommersiellt tillgänglig 35 mm film
  • Bilderna måste vara skarpa över hela bildinspelningsområdet, eftersom det mänskliga ögat ser alla föremål samtidigt från ett avstånd av cirka tre meter och å andra sidan omedelbart fokuserar (rymmer) på närmare avstånd. "Artistisk suddighet" är därför olämpligt i stereobilden och bör undvikas. För att uppnå en god rumslig effekt bör linser med kort brännvidd med hög skärpedjup användas. Å andra sidan, i motsats till det enskilda fotot, behöver du inte oroa dig för det "korrekta perspektivet". "Riktiga" stereokameror har en något kortare brännvidd med ett stort skärpedjup.
  • Utrymmet (djupzon) som visas i den stereoskopiska bilden bör dimensioneras så att det kan fångas skarpt på en gång. Skillnaden i betraktningsvinkel mellan den närmaste och den längsta punkten får inte överstiga ett belopp av 60 till 70 vinkelminuter - "Lüscher -vinkel". När du tar landskapsfoton måste den närmaste punkten därför bara vara tre meter bort. Vid makrobilder måste man också uppmärksamma att bibehålla djupzonen. Bakgrunden utanför det tillåtna området bör vara täckt eller suddig.
  • När du tittar på stereobilderna får de visuella strålarnas konvergens inte överstiga den maximala konvergensen av ögonaxlarna med ca.

Om du följer de grundregler som anges ovan kommer du alltid att uppnå en naturlig och ren rumslig effekt. Därför behöver man inte frukta de fallande linjerna som fruktansvärt undviks vid vanligt fotografi, till exempel de som uppstår när man tar bilder av byggnader med en lutande kamera.

Metoder för presentation och visning

Vänster och höger bild är den delvisa bilden för vänster öga, den mellersta för höger öga. Detta låter dig titta på stereogrammet med en tvär- eller parallellvy.
3D -glasögon rekommenderas för visning av 3D -bilder. Information om 3D -fotoprocessen
3D-anaglyfbild från SEM för röda cyanglasögon, motiv: biöga
3D -glasögon rekommenderas för visning av 3D -bilder. Information om 3D -fotoprocessen
Gammal betraktare från 1893

Stereobildpar

En enkel metod är att visa två stereoskopiska delbilder sida vid sida; Med en speciell blickteknik ( parallell blick - förutsatt att deras bredd inte överstiger ca 65 mm i varje fall - eller tvärblick ) kan de sedan uppfattas som en tredimensionell bild utan ytterligare hjälpmedel.

Inga speciella förutsättningar krävs för att lära sig titta på stereobilder utan verktyg. För att göra det lättare finns det dock speciella prismatiska glasögon. Med KMQ -observationsmetoden visas inte delbilderna bredvid varandra utan ovanpå varandra.

När du arkiverar stereoskopiska bildpar på datorer är det vanligt att spara både delbilder i en enda JPEG -fil och att ange filtypen med ".jps". Dessa par av bilder är avsedda för visning med "korsögda" (kisar).

Anaglyfmetod

När det gäller anaglyph -bilderna skrivs de två delbilderna ut varandra, varvid båda delbilderna är färgade i kompletterande färger. "Anaglyph" är i princip alla stereobild i vilken de två partiella bilder ska visas samtidigt på samma yta (polarisationen projektion är också strängt taget en "anaglyf projektion"), men "anaglyphic" vanligtvis innebär en färg anaglyphic representation: Zur Med separering av de två enskilda bilderna används olika färgfilter i 3D -glasögon , ursprungligen röd framför höger öga och grönt framför vänster. När du tittar på filmen raderar det röda filtret den röda filmen och den gröna bilden blir svart - det gröna filtret raderar den gröna färgbilden och det röda blir svart. Eftersom båda ögonen nu ser olika bilder skapas en tredimensionell bild igen i hjärnan.

I slutet av 1970 -talet förbättrade Stephen Gibson signifikant färganaglyfteknologin med sitt patenterade "Deep Vision" -system som använder olika filterfärger: rött framför höger öga och blått framför vänster. Det danska företaget ”Color Code” erbjuder nu också ett eget färganaglyfsystem. Filterfärgerna på "ColorCode" -glasögonen är blåa framför det högra ögat och gula framför det vänstra ögat. En annan färganaglyfmetod ("Trio Scopics") introducerades i England 2008 för långfilmen "Journey to the Center of the Earth", med grönt framför vänster öga och magenta framför höger.

Medan rödgröna och rödblå glasögon bara använder två av de tre tillgängliga färgkanalerna i RGB-färgutrymmet , består cyan av en blandning av grönt och blått, som tillsammans med det röda filtret ger alla tre färgerna spel (i fallet med Detsamma gäller för blågula glasögon, eftersom gult skapas av rött och grönt ljus).

Slutarprocess

Ett slutar 3D-system använder så kallade slutare glasögon (även LCD slutare glasögon) vid återgivning av 3D-bilder. Dessa speciella glasögon har linser som består av två flytande kristallytor (en för vänster och en för höger öga) som kan elektroniskt växlas mellan transparent och otransparent. Detta låter dig välja om du vill mörka vänster eller höger öga.

3D -polarisationssystem

Ett 3D -polarisationssystem är en metod för att visa stereoskopiska 3D -bilder. Med denna metod sänds bilderna av stereobildparet var och en i motsatt polariserat ljus. Det finns motsvarande förskjutna polarisationsfilter framför projektionslinserna och i betraktarens 3D -glasögon.

Linsgaller

Om 3D -bilden, som består av flera enskilda bilder, kan ses rumsligt på vanligt fotopapper, måste man söka hjälp från ett speciellt laboratorium. De enskilda bilderna exponeras i smala remsor på bildbäraren och en lentikulär film appliceras över den övergripande bilden, vilket möjliggör visning från olika vinklar. Ju fler bilder som finns tillgängliga för denna rutnätfilm, desto mindre hoppar bildvinkeln när bilden flyttas. För denna process utvecklades bland annat företaget Nimslo en speciell 3D -kamera som till och med kan ta fyra foton samtidigt på 35 mm film . [7] Sedan 1970-talet har det funnits en rad vykort (och ibland bilder i storformat) som använder denna metod.

Bildvisning

Bildvisning för 3D -porträttformatinspelningar

För att visa två diabilder som tillsammans gör ett 3D -foto, räcker det med två enkla bild "peeps" för en enda person, där vänster och höger bilder kan ses utan ytterligare teknisk ansträngning.

Slumpmässiga punktrymdbilder

Under sin forskning 1959 upptäckte Bela Julesz att uppfattningen av rumsligt djup endast sker i hjärnan. För att göra detta experimenterade han med en speciell typ av stereobildspar som endast innehöll slumpmässigt fördelade punkter ( engelska random dot ). Den rumsliga effekten skapas bara av den laterala skillnaden . En cirkel kan ses på följande bild.

Principen för slumpmässiga punktrumsbilder är genereringen av slumpmässiga punktbilder. De rumsliga skillnaderna genereras som en skillnad i den andra bilden. Skillnaden i höjd beror på skillnaden mellan en punkt på den första bilden och dess ändrade position på den andra bilden. Detta fungerar så bra eftersom hjärnan försöker få de två bilderna att sammanfalla. Det är fortfarande helt oklart hur hjärnan känner igen två punkter på vänster och höger näthinna som "hör ihop", det så kallade " korrespondensproblemet ".

Mh stereogram randomdot.png

SIRDS

Nästa utveckling följde med Single Image Random Dot Stereogram (SIRDS), som är en enda stor bild. Denna typ av stereogram utvecklades av Christoper Tyler och Maureen Clarke omkring 1979.

SIRDS med bokstaven "3D"

Proceduren för att skapa SIRDS liknar den för att skapa slumpmässiga punktbildpar. Skillnaden är att en hel slumpmässig punktbild inte genereras, utan en remsa först. Från denna remsa beräknas en differensremsa, som fästs direkt på den ursprungliga remsan; en ytterligare skillnadsremsa beräknas utöver skillnadsremsan och så vidare tills hela bilden är klar. Det är fördelaktigt att placera originalremsan i mitten och placera skillnadsremsorna till vänster och höger om den. Detta kan särskilt förstås med SIS som visas nedan.

För att få det korrekta rumsliga intrycket måste betraktarens blick riktas mot bilden i oändlighet. Kisar ger ett inverterat 3D -intryck: bildelement som faktiskt finns i förgrunden visas i bakgrunden och vice versa. Efter en period av att vänja sig vid det blir de inbäddade konturerna synliga.

På begäran använde Magic Carpet -datorspelet SIRDS -metoden för att representera spelet i realtid. På grund av spelets interaktivitet är denna representation ett specialfall av det animerade stereogrammet.

SIS

I mitten av 1980-talet började de slumpmässiga mönstren ersättas av riktiga bilder. Single image stereogram (SIS) upplevde sedan en stor boom på 1990 -talet efter att Tom Baccei bokserien The Magic Eye ( engelska tog fram magiskt öga).

Stereoskopisk rörelsemätning

6D-Vision Situation.png
Typisk trafiksituation: En person springer på vägen bakom ett fordon.
6D-Vision Resultat.png
Resultatet av det stereoskopiska förfarandet. Pilarna indikerar den förväntade positionen på 0,5 sekunder.


Klassisk stereoskopi registrerar rumsliga koordinater (3D -position) för motsvarande punkter i ett bildpar. Många applikationer kräver konsolidering av 3D -punktmoln i enskilda objekt. Denna uppgift kan ofta inte lösas på grundval av 3D -informationen ensam. Till exempel kan barnet som går in på gatan i den övre vänstra bilden bara separeras från bilen framför det med hjälp av hans eller hennes rörelse. För detta ändamål spårar 6D-Vision punkter med ett känt avstånd över två eller flera på varandra följande par av bilder och sammanfogar dessa data. [8] Detta resulterar i en förbättrad 3D -position och kan samtidigt mäta riktning och rörelsehastighet för varje pixel som övervägs. Diese Information (3D-Position + 3D-Bewegung) erlaubt eine Vorhersage der Position relevanter Objekte und die Erkennung potenzieller Kollisionsgefahren. Das Ergebnis ist im oberen rechten Bild gezeigt. Die Pfeile zeigen die erwartete Position in 0,5 Sekunden. [9]

Das Verfahren wird auch bei der Erkennung von Gestiken, also der Bewegung von Gliedmaßen, eingesetzt, ohne die Form der Person modellieren zu müssen, nur unter Verwendung einer passiven Stereokamera.

Weitere Verfahren

Pulfrich-Verfahren

So genannte „Pulfrich-Brillen“ mit hell/dunklen Filtern (z. B. „Nuoptix“), nutzen den „Pulfrich-Effekt“ für einen 3D-Eindruck bei seitlichen Kamerafahrten und wurden z. B. durch die RTL -Fernsehsendung Tutti Frutti Anfang der 1990er Jahre sehr verbreitet. Bei dem Pullfrichverfahren handelt es sich nicht um eine echte stereoskopische Darstellung, da das Bild hier nur mit einer einzigen Kamera aufgenommen wird. Die beiden Perspektiven für das linke und rechte Auge kommen durch das verdunkelte Brillenglas zustande, das auf dem Pulfrich-Prinzip beruht. Die abgedunkelte Ansicht wird dabei dem Gehirn zeitverzögert weitergegeben, so dass zwei Ansichten aus unterschiedlichen Perspektiven (allerdings zeitlich versetzt) den Raumeindruck bilden. Dieses Verfahren ist nur sehr begrenzt einsetzbar, weil hier wichtige Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit dieses Verfahren als 3D-Verfahren überhaupt funktioniert. So muss die Kamera oder die Objekte immer (grundsätzlich und immerwährend) eine konstante, langsame, ausschließlich horizontale Bewegung durchführen. Wird nur eine dieser Voraussetzungen gebrochen, tritt kein 3D-Effekt mehr ein.

ChromaDepth-Verfahren

ChromaDepth-Brille mit Prismenfolie

Das ChromaDepth-Verfahren von American Paper Optics basiert auf der Tatsache, dass bei einem Prisma Farben unterschiedlich stark gebrochen werden. Die ChromaDepth-Brille enthält spezielle Sichtfolien, die aus mikroskopisch kleinen Prismen bestehen. Dadurch werden Lichtstrahlen je nach Farbe unterschiedlich stark abgelenkt. Die Lichtstrahlen treffen im Auge an unterschiedlichen Stellen auf. Da das Gehirn jedoch von geraden Lichtstrahlen ausgeht, entsteht der Eindruck, die unterschiedlichen Farben kämen von unterschiedlichen Standpunkten. Somit erzeugt das Gehirn aus dieser Differenz den räumlichen Eindruck (3D-Effekt). Der Vorteil dieser Technologie besteht vor allem darin, dass man ChromaDepth-Bilder auch ohne Brille (also zweidimensional) problemlos ansehen kann – es sind keine störenden Doppelbilder vorhanden. Außerdem können ChromaDepth-Bilder ohne Verlust des 3D-Effektes beliebig gedreht werden. Allerdings sind die Farben nur beschränkt wählbar, da sie die Tiefeninformation des Bildes enthalten. Verändert man die Farbe eines Objekts, dann ändert sich auch dessen wahrgenommene Entfernung. Dies bedeutet, dass ein rotes Objekt immer vor z. B. grünen oder blauen Objekten liegen wird.

Prismengläser-Brillen

KMQ Stereo-Sichtgerät mit openKMQ-Haltern

Eine Reihe von Verfahren nutzt auch den Effekt, dass Prismen den Strahlengang umlenken. So nutzt z. B. das Stereo-Sichtgerät SSG1b, auch unter dem Namen KMQ seit den 1980er Jahren bekannt, diesen Effekt. Vornehmlich für Bücher und Poster, bei denen es auf Farbtreue und Einfachheit ankommt. Es konnte aber schon früher am Bildschirm oder zur Projektion mit wenigen Zuschauern verwendet werden. Allerdings muss der Nutzer den passenden Abstand zum Bild beibehalten und seinen Kopf dauerhaft waagerecht halten. Ansonsten decken sich die Sehstrahlen beider Augen nicht mit den beiden Teilbildern, welche untereinander angeordnet sind. Daher auch der englische Name des Verfahrens: Over-Under . Diese Einschränkungen sollen zukünftig von einem OpenHardware- bzw. Open-Source-Projekt namens openKMQ für die Arbeit am Computer aufgehoben werden.

Anwendungsgebiete

Struktur der ATP-Synthase in stereoskopischer Darstellung

Neben der Unterhaltung wird die Stereoskopie auch zur Veranschaulichung der Stereometrie und Trigonometrie , in mathematischen Lehrbüchern und zum Studium der Gesetze des binokularen Sehens eingesetzt.

Dove demonstrierte mit Hilfe des Stereoskops die Entstehung des Glanzes. Ist die Fläche einer Zeichnung blau und die entsprechende der anderen gelb angestrichen, so sieht man sie, wenn man sie im Stereoskop durch ein violettes Glas betrachtet, metallisch glänzend. Weiß und Schwarz führen zu einem noch lebhafteren Bild. Auch zur Unterscheidung echter Wertpapiere von unechten hat Dove das Stereoskop benutzt. Betrachtet man die zu vergleichenden Papiere mit dem Instrument, so werden sofort die kleinsten Unterschiede bemerkbar. Die einzelnen Zeichen, die nicht genau mit dem Original übereinstimmen, decken sich nicht und befinden sich anscheinend in verschiedenen Ebenen.

Die horizontale Deviation der korrespondierenden Bildpunkte auf den paarweise vorliegenden stereoskopischen Teilbildern kann man auch technisch auswerten, um die Tiefe zu bestimmen. Hierbei spielen physiologische Überforderungen keine Rolle und man nutzt den Effekt in der Astronomie , wobei keine paarweise vollzogene Montage der Bilder nötig ist. Wünscht man hingegen eine bequeme und natürliche Betrachtung, vielleicht sogar ohne größere technische Hilfsmittel, so ist die paarweise ausgeführte Montage der stereoskopischen Teilbilder zu 3D-Fotos zweckmäßig und üblich.

In der Fahrzeug- und Robotertechnik dienen Stereovideosensoren zur Entfernungs- und Abstandsmessung. [10]

Für die Kartierung von Geländeformationen und zur Erstellung von 3D-Stadtmodellen kann die stereoskopische Luftbildauswertung herangezogen werden. Ebenso kam sie bis in die 1990er-Jahre in der Aerotriangulation bzw. in der Photogrammetrie zum Einsatz.

In Fachveröffentlichungen der Strukturbiologie , der Proteinkristallographie und der NMR-Spektroskopie werden stereoskopische Bilder verwendet, um dreidimensionale Molekülstrukturen darzustellen. Diese Stereobildpaare können mit dem Parallelblick ohne Hilfsmittel betrachtet werden. Außerdem gibt es Lupenbrillen für diese Art Abbildungen. Es ist einfach, Molekülstrukturen stereoskopisch darzustellen: Ein Molekül wird abgebildet, in der senkrechten Achse um 6° gedreht und erneut abgebildet. Diese beiden Bilder werden nebeneinander dargestellt. [11]

Computerspiele arbeiten heute meist mit dreidimensionalen Modellen, die sich bei geeigneter Softwareunterstützung nicht nur auf einem herkömmlichen Monitor, sondern auch auf speziellen Stereo-3D-Monitoren mit Tiefenwirkung darstellen lassen. Mit Hilfe von 3D-Shutterbrillen (über Kabel oder Infrarotimpulse synchronisiert) werden die beiden in der Stereo-Software berechneten Kamerapositionen den beiden Augen des Betrachters abwechselnd seitenrichtig zur Verfügung gestellt, so dass im Sehzentrum des Gehirns ein räumlicher Eindruck der Szene entsteht. Nach dem gleichen Muster, nur mit viel höherer Auflösung, werden Stereo-3D-Animationsfilme für Digital-3D-Kinos produziert.

Im Fall von 3D-Kinofilm-Realszenen oder 3D-Fernsehaufnahmen werden heutzutage zwei hochauflösende Videokameras nebeneinander im Augenabstand montiert (oft nur über ein „Spiegelrig“ machbar) und in der 3D-Wirkung von einem „Stereographen“ (Stereoskopie-Experte) am 3D-Monitor überwacht.

Einzelnachweise

  1. http://www.perseus.tufts.edu/cgi-bin/ptext?doc=Perseus%3Atext%3A1999.04.0057%3Aentry%3D%2396561
  2. http://www.perseus.tufts.edu/cgi-bin/ptext?doc=Perseus%3Atext%3A1999.04.0057%3Aentry%3D%2395112
  3. Doppeltgemoppelt: Fuji Real 3D W1. auf: heise.de , 22. Juli 2009. (Beispiel: heiseFoto stellt eine neue 3D-Kamera vor)
  4. Hermann Lüscher: Die Wahl der günstigsten Basis bei Stereo-Fern- und Nahaufnahmen. In: Der Stereoskopiker. Nr. 7, 1930.
  5. Werner Pietsch: Die Praxis der Stereo-Nahaufnahmen. Knapp, Halle (Saale) 1957, DNB 453777589 .
  6. Werner Pietsch: Stereofotografie. Fotokinoverlag, Halle (Saale) 1959, DNB 453777597 .
  7. 3D-Kamera von Nimslo ( Memento vom 7. März 2006 im Internet Archive ) (Link auf Englisch)
  8. springerlink.com: “6D-Vision: Fusion of Stereo and Motion for Robust Environment Perception”, Uwe Franke, Clemens Rabe, Hernán Badino, Stefan Gehrig, Daimler Chrysler AG, DAGM Symposium 2005
  9. 6D-Vision.com
  10. A. Suppes et al.: Stereobasierte Videosensorik unter Verwendung einer stochastischen Zuverlässigkeitsanalyse (PDF)
  11. Beispiele in: Duncan E. McRee: Practical Protein Crystallography. Academic Press, San Diego 1993, ISBN 0-12-486050-8 .

Literatur

Theorie

  • David Brewster: The stereoscope: it's history, theory and construction. London 1856.
  • Das Stereoskop in „Die Gartenlaube“ von 1855
  • Christian Georg Theodor Ruete: Das Stereoskop: Eine populäre Darstellung. 2. Auflage. Teubner, Leipzig 1867.
  • Fritz G. Waack : Stereofotografie. 4. erweiterte Auflage. Selbstverlag, Berlin 1985, auch in englischer Übersetzung wegen starker Nachfrage aus den USA.
  • Jean Pütz: Das Hobbythek-Buch 3. vgs Verlagsgesellschaft , Köln 1979, ISBN 3-8025-6102-3 .
  • Fritz Waack, Gerhard Kemner: Einführung in Technik und Handhabung der 3-D-Fotografie. Museum für Verkehr und Technik, Berlin 1989.
  • Alexander Klein, Franz Weiland, Rainer Bode: 3D – aber wie! Von magischen Bildern zur 3D-Fotografie. Bode Verlag, Haltern 1994, ISBN 3-925094-64-4 .
  • Thomas Abé: Grundkurs 3D-Bilder. VfV-Verlag, Gilching 1997, ISBN 3-88955-099-1 .
  • Holger Tauer: Stereo 3D. Schiele&Schön, Berlin 2010, ISBN 978-3-7949-0791-5 .
  • Leo H. Bräutigam: Stereofotografie mit der Kleinbildkamera: Eine praxisorientierte Einführung in die analoge und digitale 3D-Fotografie. Wittig Fachbuchverlag, Hückelhoven 2004, 2. Nachtrag „Digitale Stereo-3D-Fotografie“ 2014, incl. Betrachter und Datenschieber, ISBN 978-3-930359-31-8 .
  • Leo H. Bräutigam: eBook, 3D-Fotografie - 3D-Video , Civitas Imperii Verlag Esslingen, 2014, ISBN 978-3-939300-28-1

Bildbände

  • Achim Bahr: Stereoskopie. Räume, Bilder, Raumbilder. Thales Verlag, 1991, ISBN 3-88908-549-0 .
  • Tom Baccei, Cheri Smith: Das magische Auge. Ars Edition, ISBN 3-7607-2264-4 .
  • Marc Grossman: The Magic Eye, Volume I von NE Thing Enterprises. Andrews & Mcmeel, ISBN 0-8362-7006-1 .
  • Arthur G. Haisch: Hotel Morbid/Morbid Rooms, Stereo-Raumbilder. 3-D-World Verlag, Basel 1983, ISBN 3-905450-02-X .
  • Matthias Henrici, Christian Neubauer: Phantastische Augenblicke I. Lingen Verlag
  • Hartmut Wettmann: Das Rheinland in historischen Stereofotos. Dr. Gebhardt + Hilden, 1999, ISBN 3-932515-15-3 .
  • Ulli Siebenborn: Interactive Pictures, Volume I. Taschen Verlag, 1994, ISBN 3-8228-9211-4 .
  • Roland Bartl, Klaus Bartl, Andreas Ernstberger, Peter Schwartzkopff: Pep Art. 3-D-Bilder der neuen Art. Südwest Verlag, München 1994, ISBN 3-517-01632-2 .
  • Katja Lembke , Arnulf Siebeneicker (Hrsg.); Hannes Wirth: Hildesheim in 3-D. Roemer- und Pelizaeus-Museum, Hildesheim 2009, ISBN 978-3-938385-29-6 .
  • Yuki Inoue, Masahira Oga (Hrsg.): Stereogramm. ISBN 3-7607-1106-5 .
  • Andrew A. Kinsman: Random Dot Stereograms. ISBN 0-9630142-1-8 .

Unkategorisiert

  • Steinhauser: Über die geometrische Konstruktion der Stereoskopbilder. Graz 1870.
  • Rolf Sander, Martin Simeth: Der kleine Hobbit und das Autostereogramm In: Spektrum der Wissenschaft . Nr. 1, 1995, S. 10–15.
  • Imre Pál: Térláttalós ábrázoló mértan. Budapest 1959.
    • deutsch: Darstellende Geometrie in Raumbildern. aus dem ungarischen von N. Miklós Marosszéki. Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1961, DNB 575340851 .

Weblinks

Commons : Stereoskopie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Siehe auch