3D ohne 3D-Brille: Handbuch der Autostereoskopie

209 Pages·2016·11.397 MB·German

by  Armin Grasnick (auth.)

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3D ohne
3D - Brille
Handbuch der Autostereoskopie

X.media.pressisteinepraxisorientierteReihezurGestaltungundProduktionvonMultimedia-
ProjektensowievonDigital-undPrintmedien.
Armin Grasnick
3D ohne 3D-Brille
Handbuch der Autostereoskopie
ArminGrasnick
Moos-Bankholzen,Deutschland
ISSN1439-3107
X.media.press
ISBN978-3-642-30509-2 ISBN978-3-642-30510-8(eBook)
DOI10.1007/978-3-642-30510-8
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In Gedenken an meinen Mentor und Freund
ChristophBaronvonDüsterlohe,dessensouveräne
Gelassenheit und unerschütterliche Heiterkeit mir
als beständige Ratgeber zur Überwindung der
täglichenWidrigkeiten dienen.
Für meine geliebte Frau Annett, die in den
vergangenen Jahren den von mir dauerhaft
vergessenen Alltag so vortrefflich bewerkstelligt
hat,dassichnunmehr glaube,ineinemvollständig
automatisiertenHaushalt zu leben.
Vorwort
Ende 2009 kam der 3D-Blockbuster „Avatar“ in die Kinos und wurde einer der erfolg-
reichsten Filme aller Zeiten. Der kommerzielle Erfolg der Stereoskopie (3D mit Brille)
führte in der Folge zu einem massivem „roll-out“ von 3D-Filmen und 3D-Fernsehern.
Mittlerweilesind3D-DarstellungenzueinemalltäglichenEreignisgeworden,undesge-
lingtlängstnichtmehr,denKinobesucherdurcheinzelne3D-Effektezuüberraschen.Das
PublikumhatinzwischenauchdieunangenehmenNebenwirkungendes3D-Kinoserkannt
undbeginnt,dieBrauchbarkeitder3D-Brillezuhinterfragen.MitzunehmenderVertraut-
heitmitderbisherigenTechniksteigtauchderWunschnachVerbesserung.
Neben den allgemein bekannten Brillentechniken existieren aber auch Verfahren, die
keine 3D-Brille bei der Wiedergabe benötigen. Die Verfahren der 3D-Darstellung ohne
BrillewerdenunterderBezeichnungAutostereoskopiezusammengefasst.
Das vorliegende Buch beschreibt die derzeit verfügbaren Technologien der Autoste-
reoskopiederenFunktionsweise,AnwendungundLimitierung.
HalbinselHöriimBodenseeimWinter2016 ArminGrasnick
VII
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 DieEvolutionderRaumbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 BinokulareDominanz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 PlastischeReproduktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.1 JungpaläolithischeKleinkunst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2 GriechischeundrömischeSkulpturen . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 GrafischeRealisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3.1 PerspektivischeParietalkunst. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3.2 VitruvianischePerspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3 Raumwahrnehmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1 VisuellesSystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.1 OptischerApparat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.2 Okulomotorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.3 KognitiveDatenverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2 MonokulareRaumwahrnehmung(Monovision) . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.1 Perspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.2 Morphologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3 BinokulareRaumwahrnehmung(Stereopsis). . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.1 Augenabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.2 Disparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.3 Horopter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.3.4 Panum-Raum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4 Raumbildtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.1 Stereoskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.1.1 SpiegelstereoskopnachWheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.1.2 LinsenstereoskopnachBrewster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
IX
X Inhaltsverzeichnis
4.1.3 StereoskopischeStroboskope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.1.4 StereoskopischeBrillen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.1.5 BildfrequenztemporalerStereoskope. . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2 StereoskopischeGeometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.1 Stereobasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.2 StereoskopischeTiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3 GrenzenderStereoskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.1 StereoskopischeDefizite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.2 Hype-Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.4 AutostereoskopischeSysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4.1 Wechselbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.4.2 Parallaxbarriere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.4.3 Linsenraster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.5 KlassifikationderRaumbildtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.5.1 RealeExistenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
4.5.2 BinokulareIllusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.5.3 Übersichtsbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5 AutostereoskopischesBild. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.1 Bildgewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.1.1 Kameraaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.1.2 2D/3D-Konvertierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.2 Kombinationsvorschrift. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.2.1 StereoskopischeDreieckszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.2.2 Bildkombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.2.3 Moirés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6 Hyperview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.1 7680Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.2 5.760.000Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Schluss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Einleitung 1
Großartigodergrauenhaft?
Natürliches 3D ist in der Realität allgegenwärtig,für jedermann beiläufig und ohneAn-
strengungen konsumierbar. Der uns umgebende reale Raum existiert ohne unser Zutun,
dieräumlicheWahrnehmungerfolgtunbewusst.Der3D-EindruckfällterstdanninsGe-
wicht,wennerwegfällt,z.B.ineinerkünstlicherzeugtenAbbildungodereinemflachen
Bild.
Künstliches3Distdagegenschwerzuerzeugenundhäufigfehlerbehaftet.Sohatsich
z.T.einevorgefasste,bisweilenablehnendeMeinunggebildet.Undesistwahr:3Distwe-
nigglamourösundverfügtüberkeinengroßenGlitzerfaktor.3DistwederBestandteilei-
nerklassischhumanistischenBildungnocheinallgemeinerstrebenswerterLebenstraum.
Wirdmangefragt:„WomitbeschäftigenSiesichderzeit?“,reichtdieAntwort„3D“in
derRegelnichtaus, um beimGegenüberBegeisterungzu erzeugen:„3D– jadaskenne
ich,dieseschrecklichenBrillen,dieWackelbilderausderKellog’s-Schachtel!“
Man könnte jetzt erklären, das war früher, da gibt es heute ganz ernsthafte Anwen-
dungen, erstaunliche Technologien, neuerdings sogar Filme im Kino, in 3D und digital.
Siewerdenzwangsläufigirgendwannanjemandengeraten,demim„Avatar“unglaublich
schlechtgewordenist, undnatürlich machter dannSiefür sein Unwohlsein verantwort-
lich. „Das machen Sie?“ Vielleicht haben Sie aber auch Glück und geraten nur in den
Verdacht,einfanatischerAnhängervonRaumschiffEnterpriseundStarWarszusein...
Ist das wahr? Sind Sie ein Freak? Wenigstens ein bisschen? Gut. Dann sind Sie hier
richtig!DieEntwicklungneuerTechnologiensetztnebendemnotwendigenGrundlagen-
wissen auch Neugier und Kreativität voraus, neue Ideen basieren immer auch auf einer
ungewöhnlichen,überraschendenSichtweise.
Wackelbilder oder 3D-Filme sind bekannte Arten aus der Frühzeit der 3D-Darstel-
lung,DinosaurierderStereoskopie.DennochstellendieseEntwicklungeneinenwichtigen
Schrittinder3D-Evolutiondar.DasFunktionsprinzipderhistorischenStereoskopieistei-
nenotwendigeGrundlagefürdasVerständnisaktuellerTechnologien.
©Springer-VerlagBerlinHeidelberg2016 1
A.Grasnick,3Dohne3D-Brille,X.media.press,DOI10.1007/978-3-642-30510-8_1