Stereoskopi

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Stereoskopien ( oldgræsk στερεός stereoanlæg 'space / spatial, fixed' [1] og σκοπέω skopeo 'visning' [2] ) er gengivelse af billeder med et rumligt indtryk af dybde, der ikke er fysisk til stede. I daglig tale kaldes stereoskopi forkert som " 3D ", selvom det kun er todimensionelle billeder ( 2D ), der formidler et rumligt indtryk ("rumligt billede"). Normale todimensionale billeder uden indtryk af dybde kaldes monoskopisk (græsk: μονος, monos “one” → simple).

Princippet er altid baseret på, at mennesker, ligesom alle primater og de fleste rovdyr , ser på deres omgivelser fra to vinkler på samme tid gennem deres to øjne. Dette gør det muligt for din hjerne effektivt at tildele en afstand til alle objekter, der ses, og til at få et rumligt billede af sine omgivelser (" rumlig vision ") uden at skulle beholde dit hoved i bevægelse. Stereoskopien handler derfor kun om at bringe forskellige todimensionelle billeder fra to lidt forskellige synsvinkler ind i venstre og højre øje.

Der er forskellige metoder til at gøre dette.

Alle andre egenskaber ved et todimensionalt billede, såsom perspektivforvrængning afhængigt af en unaturlig brændvidde af linsen , farven og i særdeleshed den begrænsede placering af betragteren, bevares. Især de to sidste egenskaber ved denne rumlige billedmetode forårsager den betydelige forskel i holografi , der omhandler forsøget på at registrere og gengive objekter fuldstændigt, dvs. tredimensionelt (i 3D).

Den kronologiske rækkefølge af de to billeder i et stereogram illustrerer billedernes lidt forskellige vinkler; Da mennesker også er i stand til at bestemme en dybde ud fra sådanne små bevægelser, fremstår dette "vaklende billede" allerede omfangsrigt.

Grundlæggende

Når man ser på nærliggende objekter, er kikkert ( kikkert ) syn et vigtigt middel til korrekt estimering af afstande. Med det højre øje ser vi et tæt objekt projiceret på en anden del af fundus end med venstre øje, og denne forskel bliver mere signifikant, jo tættere objektet bevæger sig (se laterale forskelle ). Hvis vi retter begge øjne til et punkt, danner øjnens to akser en vinkel, der bliver større, jo tættere objektet er. Objekter i umiddelbar nærhed ses lidt mere fra den ene side med højre øje og lidt mere fra den anden side med venstre øje. Disse to billeder, som ikke ligefrem kan falde sammen på grund af det lateralt forskellig skift, men ikke desto mindre ligger inden for det såkaldte Panum-område , kombineres til at danne et samlet rumligt indtryk (rumligt billede), som derfor i det væsentlige er sammensat af to stykker information : Det forskellige perspektiv Begge øjne producerer to forskellige billeder, og linsens krumning tilpasser sig objektets afstand for at frembringe et skarpt billedenethinden . Betragtningsvinklens størrelse og indkvarteringsgrad giver et mål for objekternes afstand. Den rumlige opløsning er derfor særlig høj i gribearealet. Desuden formidler skjulte og slørende effekter samt perspektivet det rumlige indtryk både kikkert og monokulært.

I stereofotoet tilbydes kun informationen dannet fra de forskellige vinkler til øjnene. Da øjet forsøger at tilpasse linsens brydningsevne til den formodede afstand, opnås et skarpt billede på nethinden kun med en vis forsinkelse (i millisekundområdet). Modsætningen mellem den formodede afstand set objekt og den faktiske krumning af linsen forårsager også svimmelhed eller fysisk ubehag i nogle mennesker efter langvarig eksponering (mismatch mellem konvergens og krumning af linsen ).

Resultatet af et tilsyneladende uvirkeligt billede kommer, når stereofotoet præsenteres skarpt på alle niveauer for at opnå det rumlige indtryk i fuld dybde. I naturen kan dog kun et bestemt område ses i fokus ( dybdeskarphed i øjet). For ikke at overvælde synssansen kan det håndterbare område bevidst begrænses ved optagelse (se nedenfor: Lüscher-Winkel ).

De to nødvendige delbilleder optages samtidigt (synkront) med et stereokamera, der har to linser i øjenafstand, også omtalt som en naturlig base . Hvert enkelt billede kaldes et stereoskopisk delbillede , billedparret som et stereoskopisk billede . Men hvis det ønskede motiv stadig er motiver ( stilleben , landskab ), kan de nødvendige delbilleder også optages efter hinanden (metakronisk) med et simpelt kamera.

En forstørrelse eller formindskelse af basen, når billedet tages, forstørrer eller reducerer det rumlige indtryk, når det ses. Men selv når du optager med et naturligt grundlag, skal du tage højde for de forskellige grænser for den maksimalt tolerable afvigelse (afvigelse). Det er Luschers kredit at have påpeget dem.

historie

Allerede i det 4. århundrede f.Kr. beskæftigede den græske matematiker Euclid sig med rumlig geometri ( stereometri ) i bind 11–13 af sine lærebøger om matematik . Men han vidste ikke, at to øjne er nødvendige for et fysiologisk rumligt visuelt indtryk.

I 1838 udgav Sir Charles Wheatstone (1802-1875) sin første forskning om rumlig vision. Han beregnede og tegnede par stereobilleder og konstruerede en anordning til visning af dem, hvor betragterens blik blev afledt til de delvise billeder af spejle. Han kaldte denne enhed for et stereoskop. Wheatstone opnåede foreningen af ​​de to delbilleder gennem sit spejl -stereoskop bestående af to spejle, der er skråt vinkelret på hinanden, hvis planer er lodrette. Observatøren kiggede med venstre øje i venstre, med højre øje i højre spejl. Til siden af ​​spejlene blev der fastgjort to glideborde, som bar de omvendte perspektivtegninger af et objekt. Strålerne, der kom fra de tilsvarende punkter på de to tegninger, blev reflekteret af spejlene på en sådan måde, at de syntes at komme fra et enkelt punkt placeret bag spejlene. Så hvert øje så det tilhørende billede, og observatøren modtog det rumlige indtryk.

Efter at Louis Daguerre annoncerede processen med at producere fotografiske billeder på lag af sølv i 1839 på Academy of Sciences i Paris, gav det mening at bruge det til at producere stereoskopiske dobbeltbilleder, som indtil da kun havde været tilgængelige i tegnet form.

I 1849 præsenterede Sir David Brewster (1781–1868), skotsk fysiker og privatforsker det første kamera med to objektiv, som man for første gang kunne fange bevægelige øjebliksbilleder stereoskopisk. Indtil da skulle de delvise stereobilleder eksponeres efter hinanden, og kameraet skulle flyttes mellem de to optagelser i øjenafstand, hvilket kunne føre til forskelligt billedindhold med motiver i bevægelse, der ikke tillod et rumligt indtryk.

I samme år forenklede Brewster stereoskopet ved at udskifte spejlene med prismer skåret som et objektiv. For disse instrumenter blev en konvergerende linse med en brændvidde på ca. 180 mm skåret i to halvcirkelformede stykker, og de to halvdele med deres cirkulære kanter mod hinanden blev fastgjort i en ramme. Ser man bag linserne blev der indsat et ark papir med de to tegninger (eller fotografiske billeder).

Objektiveffekten gjorde det muligt at se billederne uden at øjnene skulle tilpasse sig den korte billedafstand ( indkvartering ). Prismeeffekten gjorde det muligt at bruge en større lateral forskydning end den naturlige øjenlindring (ca. 65 mm) mellem de to billeder, hvilket betød, at billederne kunne være bredere. Dette gjorde det igen muligt at dække en bredere synsvinkel og udskrive eller tegne billederne med en højere opløsning .

Stereoskoper af denne type med en række papirbilleder var almindeligt anvendt i det 19. århundrede. Normalt blev der dog brugt to små linser, hvis akser groft faldt sammen med øjenakser (dvs. uden prismekileffekt) og par på 6 x 6 cm billeder tilpasset interpupillærafstanden.

Fra nu af tog horder af fotografer stereoskopiske billeder på deres udflugter over hele verden. I British Museum i London i dag vises historiske stereooptagelser af udgravninger og landskaber i forskellige haller, som er monteret på en rund disk. Denne visning er en forløber for de populære View Master -enheder fra 1950'erne.

I 1851 præsenterede den franske optiker Jules Duboscq sine enheder for offentligheden på verdensudstillingen i London . Brewsters stereoskoper blev brugt til at vise stereo daguerreotyper . Responsen fra publikum var overvældende, og dronning Victoria var også begejstret for præsentationen. Den triumferende fremgang af stereobilleder kunne ikke længere stoppes.

Stereoskopet blev mest brugt i designet designet af Oliver Wendell Holmes i 1861, et stereoskop med fokusjustering, der blev en de facto -standard.

Omkring 1880 udviklede Fuhrmann en stor cirkulær stereo viewer, den såkaldte Kaiserpanorama . Omkring 1900 blev dette et populært massemedium i Centraleuropa.

Wilhelm Gruber opfandt View-Master i 1938, en stereo viewer med udskiftelige billedpaneler.

Omkring 1900 og i 1950'erne oplevede stereofotografering et boom. Hjemmestereoskoper er blevet populære. Forlag tilbød stereoskopiske kort fra hele verden. På grund af den højere tekniske kompleksitet har stereofotografi dog aldrig etableret sig på lang sigt. I dag, takket være introduktionen af digitalkameraet , oplever det en lille renæssance, [3] fordi dyrt fotopapir ikke længere er nødvendigt, og eksperimenter er billigere.

Fra 1910 blev stereofotografering i stigende grad erstattet af det nye filmmedium.

Under første verdenskrig tog rekognoseringsfly fra alle stridende parter utallige fotos. I 1916 opererede de allerede i over 4.000 meters højde på grund af det stadigt stærkere luftværnsforsvar. Hele frontpartier blev systematisk fotograferet; På Hærens Højkommando blev der oprettet stabsbilledafdelinger med laboratorie-, reparations- og arkivfaciliteter. Specialseriekameraerne med store brændvidder udviklet af virksomhederne Zeiss , Görz, Ernemann og Messter blev installeret lodret ophængt i de tyske maskiner. Rumligt dimensionerede billedoptagelser blev oprettet ved hjælp af stereoskopiske optagelsesteknikker, som landmålere og kartografer konverterede til detaljerede frontkort for stabe.

indspilning

Nimslo kamera

Når du optager en stereografi med et ægte stereokamera med to objektiver eller et lysfeltkamera, kan du tage billeder som normalt. Ved design af motivet skal der lægges vægt på en forskudt forgrund og baggrundsarrangement af objekter. Dette fremmer den rumlige dybdeeffekt, når man ser på fotoet senere.

Stereo landskabsoptagelser uden forgrund forekommer sjældent tredimensionelle, hvis de optages med et normalt stereobasis (øjenlindring). Derfor, hvis du vil have overdreven plads, oprettes en udvidet stereobase. For eksempel foretages to optagelser efter hinanden med et konventionelt kamera, kameraet forskydes vandret med omkring 50 centimeter mellem optagelserne, hensigtsmæssigt på et dias. En ulempe ved denne metode er, at objektsektionen (motivet) kan have ændret sig i mellemtiden, for eksempel fugleflyvning. Denne ændring forstyrrer undertiden en rumlig fusion. Det er derfor tilrådeligt at optage med en bredere stereobase med to faste kameraer, der udløses samtidigt ved hjælp af passende midler, f.eks. Ved hjælp af en kabeludløser.

En enkel optagelsesteknik til stereolægfolk med søgerkameraer: første objektfoto med kropsvægt på venstre ben, andet objektfoto med kropsvægt på højre ben. Stereobasen påvirker afvigelsen mellem de to fotos.

Grundlæggende regler for stereoskopisk optagelse

(frit baseret på [4] [5] [6] )

Målet med en god stereooptagelse er normalt en gengivelse af det, der er set, der er så virkelighedstro som muligt. Bevarelse af den samme position af bundtet af stråler ved optagelse og visning er grundbetingelsen for en geometrisk virkelighedstro (tautomorf) gengivelse. Ellers vil stereoeffekten ikke være tilgængelig på grund af for store krav, eller der vil opstå en rumlig forvrængning af originalen (heteromorfe rumlige billeder).

  • De delvise billedpar skal have de samme forskelle i betragtningsvinkler (parallakser) som ved frit udsyn, hvorfor basen skal svare til den gennemsnitlige interpupillære afstand på 65 mm.
  • Ved visning skal de samme synsvinkler som ved optagelse af billedet bevares. På den ene side skal delbillederne ses i en afstand fra øjnene, der er det samme som optagelsens brændvidde og skal være placeret i et plan. På den anden side skal afstanden mellem billedcentrene eller tilsvarende fjerne billedpunkter være 65 mm.
  • Billedaksen for de to delbilleder skal have samme retning ved visning, som når man tager billedet. Dette krav betyder, at for kun visning, som allerede krævet under (2), skal delbillederne monteres i en afstand fra de optagende linser, men også skal indsættes i betragteren, f.eks. Et linsestereoskop, så linseakser møder billedcentrene. Hvis linsecentrene forskydes sideværts i forhold til de delvise billedcentre, fremstår det rumlige indtryk, der følger med, forskudt og forvrænget sideværts, jo mere jo større afvigelse fra den normale position er, jo mere er det.
  • På samme måde opstår forvrængning også, når billed- og objektivcentrene ikke er ens i højden. Så længe højdeforvrængningen forbliver inden for moderate grænser og frem for alt er den samme på begge delbilleder, er det næppe et problem. På den anden side har en højdeforskel mellem venstre og højre delbillede på kun få tiendedele millimeter virkningen af ​​såkaldt "højdeparallaks" og gør rumlig sammenlægning vanskeligere. Derfor skal der ved samling af stereobillederne tages særlig hensyn til at undgå højdeafvigelser i delbillederne under alle omstændigheder.
  • Forskellene i position eller visning (parallakser), som kun forekommer parallelt med optagelsesbaseens forbindelseslinje, skal også være parallelle med objektivets forbindelse, når de ses. Med andre ord: delbillederne skal arrangeres i forhold til hinanden på en sådan måde, at deres laterale grænser flugter parallelt med hinanden og ikke er kantet i deres plan til hinanden. Ellers vil der opstå ubehagelige højdeparallakser, som har en forstyrrende effekt på den stereoskopiske effekt.
Stereobillede med kort brændvidde
Optagelser til View-Master på en kommercielt tilgængelig 35 mm film
  • Billederne skal være skarpe over hele billedoptagelsens område, fordi det menneskelige øje ser alle objekter på samme tid fra en afstand på cirka tre meter og på den anden side straks fokuserer (rummer) på tættere afstande. "Kunstnerisk sløring" er derfor upassende i stereobilledet og bør undgås. For at opnå en god rumlig effekt bør linser med kort brændvidde med en høj dybdeskarphed bruges. På den anden side er der i modsætning til det enkelte fotografi ingen grund til at bekymre sig om det "korrekte perspektiv". "Rigtige" stereokameraer har en lidt kortere brændvidde med en stor dybdeskarphed.
  • Rummet (dybdezone) vist i det stereoskopiske billede skal dimensioneres, så det kan fanges skarpt på én gang. Forskellen i betragtningsvinkel mellem det nærmeste og det fjerneste punkt må ikke overstige et beløb på 60 til 70 vinkelminutter - "Lüscher vinkel". Når man tager landskabsbilleder, skal det nærmeste punkt derfor kun være tre meter væk. Ved makrooptagelser skal der også lægges vægt på at opretholde dybdezonen. Baggrund uden for det tilladte område skal være dækket eller sløret.
  • Når man ser stereobillederne, må konvergensen af ​​de visuelle stråler ikke overstige den maksimale konvergens af øjenaksen med ca.

Hvis du overholder de ovennævnte grundregler, opnår du altid en naturlig og ren rumlig effekt. Derfor behøver man ikke frygte de faldende linjer , der frygteligt undgås ved almindelig fotografering, f.eks. Dem, der opstår, når man tager billeder af bygninger med et skrå kamera.

Metoder til præsentation og visning

Det venstre og højre billede er det delvise billede for det venstre øje, det midterste for det højre øje. Dette giver dig mulighed for at se på stereogrammet med et tværgående eller parallelt billede.
3D -briller anbefales til visning af 3D -billeder. Information om 3D -fotoprocessen
3D-anaglyph-billede fra SEM til rød-cyan briller, motiv: bi-øje
3D -briller anbefales til visning af 3D -billeder. Information om 3D -fotoprocessen
Gammel seer fra 1893

Stereobillede par

En enkel metode er at vise to stereoskopiske delbilleder side om side; Med en særlig blikteknik ( parallel blik - forudsat at deres bredde ikke overstiger ca. 65 mm i hvert tilfælde - eller krydsblik ) kan de derefter opfattes som et tredimensionelt billede uden yderligere hjælpemidler.

Der kræves ingen særlige forudsætninger for at lære at se på stereobilleder uden værktøjer. For at gøre tingene lettere er der dog særlige prismatiske briller. Med KMQ -observationsmetoden vises delbillederne ikke ved siden af ​​hinanden, men oven på hinanden.

Når man arkiverer stereoskopiske billedpar på computere, er det almindelig praksis at gemme både delbilleder i en enkelt JPEG -fil og at angive filtypen med ".jps". Disse par billeder er beregnet til visning med “krydsøjede” (skæve).

Anaglyph metode

I tilfælde af anaglyph -billederne udskrives de to delbilleder oven på hinanden, hvor begge delbilleder er farvet i komplementære farver. "Anaglyph" er dybest set ethvert stereobillede, hvor de to delbilleder vises samtidigt på den samme overflade (polariseringsprojektionen er også strengt taget en "anaglyph -projektion"), men "anaglyph" betyder normalt en farve -anaglyfisk fremstilling: Zur Adskillelse af de to individuelle billeder bruges forskellige farvefiltre i 3D -briller , oprindeligt rødt foran højre øje og grønt foran venstre. Når man ser filmen, sletter det røde filter det røde filmbillede, og det grønne billede bliver sort - det grønne filter sletter det grønne farvebillede, og det røde bliver sort. Da begge øjne nu ser forskellige billeder, skabes et tredimensionelt billede igen i hjernen.

I slutningen af ​​1970'erne forbedrede Stephen Gibson farve -anaglyph -teknologien betydeligt med sit patenterede "Deep Vision" -system, der bruger forskellige filterfarver: rød foran højre øje og blå foran venstre. Det danske firma “Color Code” tilbyder nu også sit eget farve -anaglyph -system. Filterfarverne på "ColorCode" -brillerne er blå foran højre øje og gule foran venstre øje. En anden farve -anaglyf -metode ("Trio Scopics") blev introduceret i England i 2008 til spillefilmen "Journey to the Center of the Earth", med grønt foran venstre øje og magenta foran højre.

Mens rødgrønne og rødblå briller kun bruger to af de tilgængelige tre farvekanaler i RGB-farverummet , består cyan af en blanding af grønt og blåt, som sammen med det røde filter bringer alle tre farver i spil (i tilfældet med Det samme gælder for blågule briller, da gul er skabt af rødt og grønt lys).

Lukkerproces

Et lukker 3D-system bruger såkaldte lukkerglas (også LCD-lukkerglas) ved gengivelse af 3D-billeder. Disse specielle briller har linser, der består af to flydende krystaloverflader (en til venstre og en til højre øje), der elektronisk kan skiftes mellem gennemsigtige og uigennemsigtige. Dette giver dig mulighed for at vælge, om du vil mørkere venstre eller højre øje.

3D polarisationssystem

Et 3D -polarisationssystem er en metode til visning af stereoskopiske 3D -billeder. Med denne metode udsendes billederne af stereobilledparret hver i modsat polariseret lys. Der er tilsvarende forskudte polarisationsfiltre foran projektionslinserne og i betragterens 3D -briller.

Objektivgitter

Hvis 3D -billedet, der består af flere individuelle billeder, kan ses rumligt på normalt fotopapir, skal der søges hjælp fra et specielt laboratorium. De enkelte billeder eksponeres i smalle strimler på billedbæreren, og en linseformet film påføres over det samlede billede, hvilket muliggør visning fra forskellige vinkler. Jo flere billeder der er tilgængelige til denne gitterfilm, jo ​​mindre hopper synsvinklen, når billedet flyttes. Til denne proces blev der blandt andet udviklet et særligt 3D -kamera af firmaet Nimslo , der endda kan tage fire fotos samtidigt på 35 mm film . [7] Siden 1970'erne har der været en række postkort (og lejlighedsvis store formatbilleder), der bruger denne metode.

Diasfremviser

Diasfremviser til optagelser i 3D -portrætformat

For at se to dias, der tilsammen laver et 3D -foto, er to enkle dias "peeps" tilstrækkelige til en enkelt person, hvor venstre og højre billeder kan ses uden yderligere teknisk indsats.

Tilfældige punktrumsbilleder

Under sin forskning i 1959 opdagede Bela Julesz , at opfattelsen af ​​rumlig dybde kun finder sted i hjernen. For at gøre dette eksperimenterede han med en særlig form for stereobilledpar, der kun indeholdt tilfældigt fordelte punkter ( engelsk tilfældig prik ). Den rumlige effekt skabes kun af den laterale forskel . En cirkel kan ses på det følgende billede.

Princippet for tilfældige punkt -rumlige billeder er generering af tilfældige punktbilleder. De rumlige forskelle genereres som en forskel i det andet billede. Højdeforskellen skyldes forskellen mellem et punkt på det første billede og dets ændrede position på det andet billede. Dette fungerer så godt, fordi hjernen forsøger at få de to billeder til at falde sammen. Det er stadig helt uklart, hvordan hjernen genkender to punkter på venstre og højre nethinde som "tilhørende sammen", det såkaldte " korrespondanceproblem ".

Mh stereogram randomdot.png

SIRDS

Den næste udvikling fulgte med Single Image Random Dot Stereogram (SIRDS), som er et enkelt stort billede. Denne type stereogram blev udviklet af Christoper Tyler og Maureen Clarke omkring 1979.

SIRDS med bogstavet "3D"

Proceduren for oprettelse af SIRDS ligner proceduren for oprettelse af det tilfældige punktbilledpar. Forskellen er, at der ikke genereres et helt tilfældigt punktbillede, men først en strimmel. Fra denne strimmel beregnes en differensstrimmel, som er fastgjort direkte til den originale strimmel; en yderligere differensstrimmel beregnes ud over differensstrimlen og så videre, indtil hele billedet er fuldstændigt. Det er fordelagtigt at placere den originale strimmel i midten og placere forskelstrimlerne til venstre og højre for den. Dette kan især forstås med SIS vist nedenfor.

For at få det korrekte rumlige indtryk, skal beskuerens blik rettes mod billedet i det uendelige. Skelning giver et omvendt 3D -indtryk: Billedelementer, der faktisk er i forgrunden, vises i baggrunden og omvendt. Efter en periode med tilvænning bliver de indlejrede konturer synlige.

Efter anmodning brugte Magic Carpet -computerspillet SIRDS -metoden til at repræsentere spillet i realtid i rummet. På grund af spillets interaktivitet er denne fremstilling et specielt tilfælde af det animerede stereogram.

SIS

I midten af ​​1980'erne begyndte de tilfældige mønstre at blive erstattet af rigtige billeder. Den enkelt billede stereogram (SIS) og derefter oplevede en stor boom i 1990'erne, efter Tom Baccei bogserien The Magic Eye ( engelsk bragt ud magiske øje).

Stereoskopisk bevægelsesmåling

6D-Vision Situation.png
Typisk trafiksituation: En person kører på vejen bag et køretøj.
6D-Vision Resultat.png
Resultatet af den stereoskopiske procedure. Pilene angiver den forventede position på 0,5 sekunder.


Klassisk stereoskopi registrerer de rumlige koordinater (3D -position) for tilsvarende punkter i et billedpar. Mange applikationer kræver konsolidering af 3D -punktskyer i individuelle objekter. Denne opgave kan ofte ikke løses på grundlag af 3D -informationen alene. For eksempel kan barnet, der går på gaden i det øverste venstre billede, kun adskilles fra bilen foran det ved hjælp af hans eller hendes bevægelse. Til dette formål sporer 6D-Vision punkter med en kendt afstand over to eller flere på hinanden følgende par billeder og fletter disse data. [8] Dette resulterer i en forbedret 3D -position og er samtidig i stand til at måle retning og hastighed for bevægelse for hver pixel, der overvejes. 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