Analyse, Bewertung und Umsetzung geeigneter Methoden zur Realisierung virtueller und realer Szenen für die stereoskopische Darstellung mittels eines 3D-Projektorensystems
©2005
Diplomarbeit
92 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Bei den heutigen visuellen Unterhaltungsmedien Film, Computeranwendungen, etc. soll dem Betrachter der Eindruck vermittelt werden, sich mitten in Geschehen zu befinden. Dies wird zum einen durch eine 3dimensionale Wiedergabe und zum anderen über Raumklang (Dolby Digital) erreicht. Vermindert wird dieses Erlebnis jedoch durch die Tatsache, dass die zurzeit gängigen Bildschirme und Projektoren keine wirkliche Tiefe erzeugen können. Sie zeigen lediglich ein flaches Bild, selbst wenn eine 3Dszene dargestellt wird.
Um eine räumliche Darstellung zu erreichen, können verschiedene Monitore/Projektoren mit oder ohne Brille eingesetzt werden. Damit man die bestmögliche Darstellung auf den unterschiedlichen Geräten erreicht ist die Aufnahmetechnik von großer Bedeutung. Im Wesentlichen kommt es auf die Art, Anzahl und Ausrichtung der Kameras an, sei es bei realen Aufnahmen oder bei computeranimierten Szenen.
Im theoretischen Teil der Arbeit steht die Analyse verschiedener stereoskopischer Aufnahmetechniken in Vordergrund. Diese sollen am Ende einer Beurteilung zugeführt und mit Berücksichtigung theoretischer und praktischer Aspekte bewertet werden.
Gang der Untersuchung:
Zu Beginn der Arbeit wird auf die Grundlagen des stereoskopischen Sehens eingegangen und die Art des natürlichen Sehens erläutert. Was ist beispielsweise der Tiefeneindruck und welche Rolle spielt dabei der Blickwinkel. Ausgehend von diesen Grundlagen werden Techniken zur Erzeugung von Raumbildern beschrieben und die Möglichkeiten einer späteren Nachbearbeitung erklärt. Hier wird gezeigt, welche Faktoren eine geringe oder eine große Rolle für gute Bilder spielen.
In den folgenden Kapiteln wird ein Überblick über die unterschiedlichen Aufnahme- bzw. Betrachtungstechniken von Raumbildern gegeben. Es werden hier Techniken wie Shuttern oder Polarisation beschrieben und erklärt. Bei der Wiedergabe steht im Wesentlichen das, für das eingesetzte Projektorensystem wichtige Inerferenzfilter-Verfahren im Vordergrund. Danach wird anhand von Beispielen gezeigt, wie reale und am Computer generierte Raumbilder aufgenommen werden müssen, um gute Ergebnisse zu erzielen und welche Vorbereitung und Einstellungen hierfür nötig sind. Im weiteren Kapitel werden die wichtigsten Formeln, die für Aufnahme und Wiedergabe nötig sind, erklärt und ihre Herleitung beschrieben.
Somit liegt der Schwerpunkt der Arbeit in der Analyse der Aufnahme- bzw. Wiedergabetechniken, um eine […]
Bei den heutigen visuellen Unterhaltungsmedien Film, Computeranwendungen, etc. soll dem Betrachter der Eindruck vermittelt werden, sich mitten in Geschehen zu befinden. Dies wird zum einen durch eine 3dimensionale Wiedergabe und zum anderen über Raumklang (Dolby Digital) erreicht. Vermindert wird dieses Erlebnis jedoch durch die Tatsache, dass die zurzeit gängigen Bildschirme und Projektoren keine wirkliche Tiefe erzeugen können. Sie zeigen lediglich ein flaches Bild, selbst wenn eine 3Dszene dargestellt wird.
Um eine räumliche Darstellung zu erreichen, können verschiedene Monitore/Projektoren mit oder ohne Brille eingesetzt werden. Damit man die bestmögliche Darstellung auf den unterschiedlichen Geräten erreicht ist die Aufnahmetechnik von großer Bedeutung. Im Wesentlichen kommt es auf die Art, Anzahl und Ausrichtung der Kameras an, sei es bei realen Aufnahmen oder bei computeranimierten Szenen.
Im theoretischen Teil der Arbeit steht die Analyse verschiedener stereoskopischer Aufnahmetechniken in Vordergrund. Diese sollen am Ende einer Beurteilung zugeführt und mit Berücksichtigung theoretischer und praktischer Aspekte bewertet werden.
Gang der Untersuchung:
Zu Beginn der Arbeit wird auf die Grundlagen des stereoskopischen Sehens eingegangen und die Art des natürlichen Sehens erläutert. Was ist beispielsweise der Tiefeneindruck und welche Rolle spielt dabei der Blickwinkel. Ausgehend von diesen Grundlagen werden Techniken zur Erzeugung von Raumbildern beschrieben und die Möglichkeiten einer späteren Nachbearbeitung erklärt. Hier wird gezeigt, welche Faktoren eine geringe oder eine große Rolle für gute Bilder spielen.
In den folgenden Kapiteln wird ein Überblick über die unterschiedlichen Aufnahme- bzw. Betrachtungstechniken von Raumbildern gegeben. Es werden hier Techniken wie Shuttern oder Polarisation beschrieben und erklärt. Bei der Wiedergabe steht im Wesentlichen das, für das eingesetzte Projektorensystem wichtige Inerferenzfilter-Verfahren im Vordergrund. Danach wird anhand von Beispielen gezeigt, wie reale und am Computer generierte Raumbilder aufgenommen werden müssen, um gute Ergebnisse zu erzielen und welche Vorbereitung und Einstellungen hierfür nötig sind. Im weiteren Kapitel werden die wichtigsten Formeln, die für Aufnahme und Wiedergabe nötig sind, erklärt und ihre Herleitung beschrieben.
Somit liegt der Schwerpunkt der Arbeit in der Analyse der Aufnahme- bzw. Wiedergabetechniken, um eine […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Oliver Röder
Analyse, Bewertung und Umsetzung geeigneter Methoden zur Realisierung virtueller
und realer Szenen für die stereoskopische Darstellung mittels eines 3D-
Projektorensystems
ISBN: 978-3-8366-0099-6
Druck Diplomica® GmbH, Hamburg, 2007
Zugl. Fachhochschule Fulda, Fulda, Deutschland, Diplomarbeit, 2005
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Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung... 5
1.1. Ausgangslage... 5
1.2. Zieldefinition... 5
1.3. Abgrenzung... 6
2. Grundlagen... 8
2.1. räumliches Sehen... 8
2.2. Problem... 9
2.3. Technik... 10
2.4. Das Scheinfenster... 11
2.5. Der Tiefeneindruck... 12
3. Aufnahme... 15
3.1 Kameras... 15
3.2. Kameraeinstellungen... 16
3.3. Aufbau eines Stereobildes... 17
3.4. Die Scheinfensterweite... 19
3.5. Fazit... 21
4. Bearbeitung... 22
4.1. Die Montage... 22
4.2. Fazit... 24
5. Die 3 goldenen Regeln... 25
5.1. Aufnahmeregel... 25
5.2. Rahmungsregel... 27
5.3. Wiedergaberegel... 27
6. Betrachtung... 29
6.1. ohne Hilfsmittel ... 29
6.1.1. Der Parallelblick... 29
6.1.2. Der Kreuzblick... 30
6.2. mit Brillen... 31
6.2.1. Anaglyphen... 31
6.2.2. KMQ... 32
6.2.3. Polarisation... 33
6.2.4. Shuttern... 35
6.3. Fazit... 36
6.3.1 ohne Brille... 36
6.3.2. mit Brille... 36
7. Die 3D-Projektoren... 38
7.1. Intefferenzfiltertechnik... 38
7.2. Hardware... 41
7.3. Software... 42
8. Umsetzung... 44
8.1. Reale Szenen... 44
8.2. Maya... 46
8.2.1. Modellierung... 47
8.2.2. Kamera... 49
8.2.3. Positionierung... 49
8.2.4. Rendering... 50
8.3. 3D Studio Max... 50
8.3.1. Modellierung... 51
8.3.2. Kameras... 52
8.3.3. Rendering... 52
8.4. Lightwave... 53
8.4.1. Modellierung... 53
8.4.2. Kameras... 54
8.4.3. Rendering... 55
8.5. Projektion... 56
9. Blick in die Zukunft... 59
9.1. Neue Technologie... 59
9.2. Zukunftsaussichten... 60
10. Beurteilung der Ergebnisse... 62
Abkürzungen... 65
Begriffserklärung ... 67
Literaturverzeichnis... 69
Abbildungsverzeichnis... 71
Tabellenvereichnis... 74
Mathematische Formeln... 75
Benutzerhandbuch... 83
Eidesstattliche Versicherung... 87
Stereobilder... 88
1. Einleitung
1. Einleitung
1.1. Ausgangslage
Bei den heutigen visuellen Unterhaltungsmedien Film, Computer-
anwendungen, etc. - soll dem Betrachter der Eindruck vermittelt werden,
sich ,,mitten in Geschehen" zu befinden. Dies wird zum einen durch eine
3dimensionale Wiedergabe und zum anderen über Raumklang (Dolby
Digital) erreicht. Vermindert wird dieses Erlebnis jedoch durch die Tatsache,
dass die zuzeit gängigen Bildschirme und Projektoren keine wirkliche Tiefe
erzeugen können. Sie zeigen lediglich ein flaches Bild, selbst wenn eine 3D-
Szene dargestellt wird.
In einigen Bereichen wäre eine echte räumliche Darstellung jedoch von
Vorteil. In der Architektur könnte so der Betrachter die Form und Struktur der
Gebäude besser erkennen. Auch bei der Darstellung von technischen
Anlagen oder Schaltungen könnten Abstände oder Abmessungen besser
vermittelt werden.
Um eine räumliche Darstellung zu erreichen, können verschiedene
Monitore/Projektoren mit oder ohne Brille eingesetzt werden. Damit man die
bestmögliche Darstellung auf den unterschiedlichen Geräten erreicht ist die
Aufnahmetechnik von großer Bedeutung. Im Wesentlichen kommt es auf die
Art, Anzahl und Ausrichtung der Kameras an, sei es bei realen Aufnahmen
oder bei computeranimierten Szenen.
1.2. Zieldefinition
Mit der Bearbeitung dieses Themas sollen folgende zwei Ergebnisse
angestrebt werden.
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1. Einleitung
Im theoretischen Teil der Arbeit steht die Analyse verschiedener
stereoskopischer Aufnahmetechniken in Vordergrund. Diese sollen am Ende
einer Beurteilung zugeführt und mit Berücksichtigung theoretischer und
praktischer Aspekte bewertet werden.
Das zweite Ziel ist die praktische Umsetzung des im theoretischen Teil
erzielten Ergebnisses. Dieses bezieht sich auf das Erstellen von Bilder und
Videos mit realen Kameras, sowie das Erzeugen computeranimierter Bildern
und Videos.
1.3. Abgrenzung
Zu Beginn wird in den Grundlagen auf das stereoskopische Sehen
eingegangen und die Art des natürlichen Sehens, sowie die Technik zur
Erzeugung von Raumbildern dargelegt.
In den folgenden Kapiteln wird ein Überblick über die unterschiedlichen
Aufnahme- bzw. Betrachtungstechniken von Raumbildern gegeben.
Aufgrund der hohen Anzahl von Betrachtungstechniken kann und soll nicht
auf alle vertieft eingegangen werden. So steht im Wesentlichen das, für das
eingesetzte Projektorensystem wichtige Verfahren im Vordergrund.
Die im praktischen Teil erzeugten Realbilder, Videos sowie Animationen
sollen nur als Prototypen erstellt werden, da lediglich der Raumeffekt im
Vordergrund steht. Die Art und der Umfang der Animationen und Bilder sind
kein wesentlicher Bestandteil der Arbeit.
Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Analyse der Aufnahme- bzw.
Wiedergabetechniken für eine bestmögliche Ausgabe mit Hilfe eines
stereoskopischen Projetorensystems.
- 6 -
1. Einleitung
Sämtliche Angaben und Aussagen bei der Bewertung und der Umsetzung
beziehen sich auf meinen aktuellen Kenntnisstand.
- 7 -
2. Grundlagen
2. Grundlagen
2.1. räumliches Sehen
Das räumliche oder auch stereoskopische Sehen genannt ist die natürliche
Art des Sehens. Hier entsteht ein sogenannter Tiefeneindruck. Dieser ist
wichtig für uns, damit wir Abstände und Abmessungen einschätzen und
bestimmen können.
Wir verdanken dieses räumliche Sehen zwei Dingen, zum Ersten unseren
Sehorganen, den Augen und zum Zweiten unserem Gehirn. Die Augen
haben in der Regel einen Abstand von 6 7 cm, somit nehmen wir zwei
verschiedene Bilder aus zwei geringfügig unterschiedlichen Positionen war.
Aus diesen zwei Bildern setzt unser Gehirn dann ein 3dimensionales,
räumliches Bild zusammen.
Nicht nur der Abstand, sonder auch die unterschiedliche Stellung
(Blickwinkel) der Augen ist für den Tiefenblick entscheidend. Je nachdem wie
weit das Objekt entfernt ist ändert sich die Stellung der Augen. Bei nahen
Objekten ist der Blickwinkel stark nach innen verdreht. Hingegen ist bei weit
entfernt Objekten die Stellung der Augachsen fast parallel. Die Änderung der
Augenstellung, um einen Gegenstand scharf sehen zu können nennt man
fokussieren. Dies geschieht automatisch und kann nur schwer beeinflusst
werden. Nur im Fokus sehen wir scharf, der Rest des Blickfelds wirkt
verschwommen. Dadurch kann unser Gehirn Distanzen berechnen und wir
die ,,Tiefe" sehen.
Der Tiefeneindruck reicht aber nicht unbegrenzt. Ab ca. 50 60 Metern ist es
uns nicht mehr möglich räumlich zu sehen. So können wir beispielsweise
nicht mehr erkennen, ob sich ein Gegenstand vor oder hinter einem Anderen
befindet. Aus Erfahrung wissen wir aber, dass kleinere Objekte hinter
- 8 -
2. Grundlagen
größeren liegen. Wir benutzen also Erfahrungswerte um dieses Problem zu
lösen. Es gibt noch weitere Erfahrungswerte wie Schattenwurf,
Verdeckungen oder Ferndunst anhand derer es uns möglich ist Distanzen
und Abstände einzuschätzen.
2.2. Problem
Betrachtet man nun ein Bild auf einem Papier oder Bildschirm, geht die
Tiefenwirkung verloren. Zwar kann versucht werden, mit Hilfe verschiedener
Techniken eine räumliche Illusion zu erzeugen, aber letztlich bleibt es immer
nur ein 2dimensionales Bild. Anfangs wurde in Zeichnungen versucht, mit
vorgetäuschten Reflexionen und Schatten eine räumliche Tiefe entstehen zu
lassen. Auch bestimmte Farbkompositionen können zu einer vorgetäuschten,
räumlichen Tiefe beitragen. Wir verbinden beispielsweise die Farbe rot oder
gelb mit Vordergrund die Farbe blau jedoch mit Hintergrund. Der genaue
Grund für dieses Zusammenspiel ist nicht bekannt. Wahrscheinlich liegt es
aber daran, dass wir mit der Farbe blau den ,,endlosen" Himmel oder das
,,weite" Meer verbinden.
Durch all diese unterschiedlichen Techniken kann man versuchen im Bild
eine Perspektive entstehen zu lassen. Perspektive bedeutet eine Projektion
von einem 3dimensionalen Raum auf eine 2dimensionale Fläche
1
.
Jedoch können diese Bilder - so gut sie auch gestaltet sein mögen - niemals
richtige räumliche Tiefe erzeugen. Um dies zu erreichen, muss eine
bestimmte Technik angewendet werden.
1 vergl. [Kuhn 1999]
- 9 -
2. Grundlagen
2.3. Technik
Der Mensch hat zwei nebeneinander liegende Augen
2
, somit benötigt man
zwei Bilder, um ein künstliches Raumbild zu erzeugen. Diese beiden Bilder,
auch stereoskopische Halbbilder genannt, zeigen zwar die gleiche Szene,
sind aber aus geringfügig unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen. Ein
solches, aus zwei Bildern zusammengestelltes Bild, wird in der Stereoskopie
als Doppelbild bezeichnet (Abb. 2-1).
Um eine 3dimensionale Tiefenwirkung entstehen zu lassen, darf jedes Auge
nur ein Bild sehen. Somit müssen die Halbbilder den Augen getrennt
präsentiert werden. Wenn nun jedes Auge nur das ihm zustehende Bild sieht,
kann unser Gehirn aus diesen beiden Bildern ein räumliches Bild
zusammensetzen. Wichtig ist die exakte Trennung der stereoskopischen
Halbbilder. Man erreicht diese auf unterschiedliche Art und Weise, je
nachdem auf welchem Medium das Doppelbild präsentiert wird.
2 vergl. [Internetlink b]
- 10 -
Abb. 2-1: Doppelbild
2. Grundlagen
Stereoskopische Halbbilder können beispielsweise mittels eines
Stereogramms auf Papier gedruckt, oder in der Raumprojektion auf eine
große Leinwand projiziert werden.
Nicht nur die Wiedergabe, sondern auch die korrekte Aufnahme ist für ein
gutes Raumbild entscheidend. Sind die Halbbilder nicht richtig aufgenommen
worden, kann es dazu führen, daß der Betrachter nur ein vermischtes und
verschwommenes Bild sieht. Man sollte also bei der Aufnahme auf einige
Aspekte, wie Kameraabstand, Kameraposition, Blickwinkel, etc. achten.
2.4. Das Scheinfenster
Betrachtet man ein Raumbild, so erscheint es, als würde man durch ein
Fenster schauen. Dieses imaginäre Fenster wird in der Stereoskopie
Scheinfenster genannt. Es teilt das Stereobild in Mittel und Hintergrund, die
hinter dem Scheinfenster gesehen werden und Vordergrund, der vor dem
Scheinfenster liegt. Bei der Projektion wird dieser ,,vor" der Leinwand
gesehen.
Schon bei der Aufnahme entscheidet sich, was später bei der Betrachtung
hinter, auf oder sogar vor der Leinwand wahrgenommen wird. Aus diesem
Grund muss noch vor der Aufnahme der Abstand zwischen Kamera und
Scheinfenster berechnet werden. Die Position des Scheinfensters lässt sich
durch die Faktoren wie Kameraabstand, Brennweite des Objektivs und den
Positionen der Objekte in der Szene bestimmen
Es ist aber auch möglich die Bilder durch eine spätere Nachbearbeitung noch
zu verändern. So kann das ganze Raumbild nach Vorne oder Hinten
verschoben werden, oder der komplette Tiefeneindruck kann verstärkt bzw.
gemindert werden.
- 11 -
2. Grundlagen
2.5. Der Tiefeneindruck
Um ein naturgetreues Raumbild zu erzeugen, muss die Tiefe des Bildes so
exakt wie möglich wiedergegeben werden. Dies bedeutet, es dürfen im Bild
keine Stauchungen oder Dehnungen vorkommen. Um solche Fehler zu
vermeiden, muss auf verschiedene Faktoren bei der Aufnahme und
Wiedergabe geachtet werden.
Zum einen spielt der Abstand der Kameras zu den Objekten der Szene eine
entscheidende Rolle. Ein betrachteter Gegenstand wird mit zunehmender
Entfernung immer kleiner und die Tiefenwirkung nimmt ab. Jedoch verringert
sich die Tiefe des Objekts schneller als die Größe. Genauer gesagt, mit dem
Quadrat der Größe. Dies ist bei der Wahl der Kameraposition zu beachten.
Weiterhin muss berücksichtigt werden, dass der Tiefeneindruck nur bis zu
einer Entfernung von 50 60 m reicht. Ab dieser Weite ist es für uns nicht
mehr möglich räumlich zu sehen.
Das Verhältnis von Größe zu Tiefe, die plastische Wirkung, ist daher nicht
immer gleich. Sie ändert sich mit der Verschiebung der Kameraposition. Die
plastische Wirkung ist aber ein entscheidender Aspekt bei der späteren
Präsentation des Raumbildes. Damit ein Gegenstand naturgetreu
wiedergeben werden kann, muss das Verhältnis von Größe zu Tiefe gleich
sein. Um dies zu erreichen kann die plastische Wirkung mit Hilfe von
Formeln aus den Gebieten der Geometrie und Algebra berechnet werden
3
.
Ist die plastische Wirkung PW = 1, so ist das Verhältnis von Größe zu Tiefe
im Raumbild gleich dem im Original in der Wirklichkeit.
Folgende Faktoren sind für ein naturgetreues Raumbild entscheidend:
3 siehe Anhang A) Gl. (8) Gl. (9)
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2. Grundlagen
In der Aufnahme
·
Kameraabstand zum Objekt
·
Stereobasis
4
·
Scheinfensterweite
·
Brennweite des Objektives
In der Präsentation
·
Entfernung des Betrachters zur Leinwand
·
maximalen parallaktischen Verschiebung
5
·
Vergößerungsmaßstab (Größe der Leinwand)
Bei der Präsentation spielt der Abstand von Betrachter zur Leinwand die
wichtigste Rolle. Je weiter man sich von der Projektionsleinwand entfernt
desto kleiner werden die Objekte. Jedoch wird die Tiefenwirkung mit
zunehmender Entfernung größer. Durch die größere plastische Wirkung
werden die Objekte, die sich vor und hinter dem Scheinfenster befinden nicht
mehr im naturgetreuen Verhältnis von Größe zu Tiefe wiedergegeben.
Einzig die Objekte, die auf dem Scheinfenster liegen erscheinen im
natürlichen Verhältnis und haben somit die korrekte plastische Wirkung. Eine
genaue Formel zur Berechnung des optimalen Abstands von Betrachter zu
Leinwand befindet sich im Anhang A) unter Gl. (8) und Gl. (9)
4 siehe Kapitel 3. Aufnahme
5 siehe Kapitel 4.1. Die Montage
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Tab. 2-1 : Einfluss des Abstands a eines Betrachters zur
Leinwand auf die plastische Wirkung
s = 10 cm; f = 50 mm; S = 400 cm
a [cm] 100 150 200 250 300 350 400 500 600 800 1000
PW
0,4 0,6 0,8 1,0
1,2
1,4
1,6 2,0
2,4
3,2
4,0
2. Grundlagen
2.5. Geschichte der Stereoskopie
Als Mitte des 19ten Jahrhunderts die Fotografie erfunden wurde entstand
auch kurz danach die Stereoskopie. So wurde damals die Aufnahme und
Betrachtung von Raumbildern genannt. Sie ist somit älter als der Stereoton.
Es stellt sich die Frage, warum der Stereoton eine so große Verbreitung
erlangt hat, während viele Menschen den Begriff ,,Raumbild" nicht einmal
kennen.
Dies hängt vor allem an dem hohen Aufwand bei der Aufnahme und der
späteren Präsentation der Bilder. So braucht man für die Betrachtung der
Bilder meist optische Hilfsmittel. Weiterhin kommt hinzu, dass spezielle
Stereokameras entweder sehr teuer oder sehr schwer zu beschaffen sind.
Immerhin findet die Stereoskopie in der Computeranimation und der ,,Virtual
Reality", bei denen die Aufnahme nicht teuer und aufwendig ist, ihren
Einsatz. Aber auch das Interesse an 3D-Kinos (IMAX-Kinos) steigt weiter.
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3. Aufnahme
3. Aufnahme
3.1 Kameras
Grundlegend kann man sagen, dass die wichtigste Einstellung der seitliche
Abstand der beiden Halbbilder ist. Dieser beträgt in der Regel 6 7 cm. Er
muss aber bei einigen Aufnahmen vergrößert oder verkleinert werden, um
einen guten Tiefeneindruck zu bekommen. In der Höhe sowie in der
Entfernung zum Motiv darf es keinen Unterschied zwischen den beiden
Aufnahmen geben. Zwingend notwendig ist, dass die Bilder aus einer
parallelen Position aufgenommen werden. Werden diese Einstellungen nicht
beachtet, kann aus den beiden Halbbildern kein richtiges Raumbild mit einem
guten Tiefeneindruck erstellt werden.
Es kommen oft spezielle Stereokameras zum Einsatz, damit diese
Einstellungen der Position eingehalten werden. Hierbei handelt es sich um
Kameras mit zwei Objektiven im Abstand von 6 -7 cm. Da die Objektive fest
miteinander verbunden sind, können viele der oben genannten Einstellungen
ohne Probleme eingehalten werden. Bei den meisten 3D-Kameras wird über
die beiden Objektive nur ein Film belichtet, auf dem die Halbbilder direkt
nebeneinander angeordnet sind. Anders dazu funktionieren die IMAX-
Kameras. Diese speziellen Kameras arbeiteten im Zweibandverfahren mit
zwei Negativ-Filmstreifen. Man erhält hier die beiden Halbbilder auf zwei
getrennten Bildträgern.
Eine Stereokamera ist aber nicht immer zwingend notwendig. Vor allem, da
die Anschaffung einer solchen 3D-Kamera sehr teuer ist. In den meisten
Fällen genügt es zwei identische Kameras zur Aufnahme stereoskopischer
Bilder zu benutzen. Sie können auf einer Schiene im richtigen Abstand
montiert werden. Sind die Kameras im Blickwinkel parallel zueinander
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3. Aufnahme
ausgerichtet und in der Höhe nicht unterschiedlich, so erzielt man fast das
gleiche Ergebnis wie mit einer teuren 3D-Kamera. Zu beachten ist lediglich,
daß es sich um identische Kameras handelt. Ist dies nicht der Fall, entstehen
unterschiedliche Bilder, die nicht zu einem Raumbild zusammengefügt
werden können.
Die Aufnahme kann weiter vereinfacht werden, indem man nur eine Kamera
benutzt. In diesem Fall wird zuerst das linke Bild aufgenommen. Danach
verschiebt man die Kamera um den gewünschten Abstand nach rechts und
macht die zweite Aufnahme. Es ist leicht zu erkennen, dass es bei dieser
Methode schnell zu Fehlern kommen kann. Diese entstehen durch die
Veränderung der Kameraposition. Wird die Kamera von links nach rechts
bewegt, so kann es zu Unterschieden in der Höhe, Neigung oder Rotation
kommen, die sich störend auf das Stereobild auswirken. Daher sollte ein
spezielles Stativ, auf dem eine Vorrichtung zum Verschieben der Kamera
angebracht ist, benutzt werden. Ein solches Stativ mit passender
Schiebevorrichtung muss allerdings selbst angefertigt werden, ist aber bei
der Aufnahme mit nur einer Kamera zwingend notwendig.
3.2. Kameraeinstellungen
Die richtigen Kameraeinstellungen zählen zu den Grundlagen für einen guten
Tiefeneindruck. Durch Änderung bestimmter Einstellungen und der
Positionen der Kameras kann dieser sogar noch verbessert werden. Dies gilt
für reale Bilder sowie computergenerierte Szenen.
So wird durch eine nach oben oder unten geneigte Kamera die räumliche
Wahrnehmung erhöht. Eine weitere Steigerung erreicht man durch die
Nutzung eines Weitwinkelobjektivs.
Hingegen verringern eine waagrechte Kameraposition und eine große
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3. Aufnahme
Entfernung zum Motiv die Tiefenwirkung. Das Gleiche geschieht mit einer
langen Brennweite. Hier schrumpfen die Entfernungen und durch die
fehlende Größenminderung ,,verflacht" das Bild
6
.
Die oben genannten Einstellungen sollten jedoch nur bis zu einem gewissen
Grad vorgenommen werden. Eine übertriebene Anwendung kann bei einigen
Motiven oder ganzen Szenen zu Unschärfe und Verzerrungen führen. Diese
mindern die Tiefenwirkung bei der späteren Präsentation. Somit ist bei
diesen Bildern eine naturgetreue Wiedergabe nicht mehr möglich. Im
schlimmsten Fall entsteht erst gar kein Raumeindruck. Wird beispielsweise
ein Weitwinkelobjektiv, das weit in die Szene hineinführt, benutzt, so können
solche Verzerrungen oder Unschärfen am Rand der Halbbilder entstehen.
Bei Animationen oder computergenerierten Szenen empfinden wir die
Nomalbrennweite am angenehmsten
7
. Sie entspricht unserem natürlichen
Sehfeld. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Bildern, die mit der
Normalbrennweite aufgenommen werden, keine Verzerrungen entstehen.
Daher sollte sie bei Computeranimationen ihren Einsatz finden.
3.3. Aufbau eines Stereobildes
Das Stereobild gliedert sich in verschiedene Motivpunkte und
unterschiedliche Bereiche. Der wichtigste Punkt bei der Aufnahme ist der
Standort der Kameras, die Basis. Ausgehend von ihr werden alle anderen
Motivpunkte benannt.
6 vergl. [Häßler 1996]
7 vergl. [Häßler 1996]
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3. Aufnahme
Der Punkt, der sich am dichtesten vor der Kamera befindet wird Nahpunkt
und der am entferntesten Fernpunkt genannt. Zwischen Nah- und Fernpunkt
befindet sich der Motivraum. Er beinhaltet alle Objekte der Szene und ist
somit der komplette 3D-Raum.
Der entscheidende Faktor für ein gutes Raumbild ist der Abstand zwischen
den Kameras die so genannte Stereobasis (Basis). In den meisten Fällen hat
sie den Standardwert von 6 7 cm. Es ist in bestimmten Situationen aber
sinnvoll sie zu vergrößern bzw. zu verkleinern. Das Entscheidende hierbei
sind die Distanzen zwischen den Motivpunkten. Liegt der Fernpunkt in großer
Entfernung zur Kamera, so kann bei einem Standardabstand der Fernpunkt
nicht mehr räumlich wahrgenommen werden. Hier ist es notwendig, die
Stereobasis zu vergrößern um eine Tiefenwirkung zu erzielen. Die Änderung
des Abstands ist aber nicht unbegrenzt möglich. Es müssen bei der
Aufnahme alle Motivpunkte berücksichtigt werden. Befindet sich z.B. der
Nahpunkt bei 1 Meter und der Fernpunkt bei 500 Metern, so kann die
Stereobasis nicht beliebig vergrößert werden. Wird hier eine große Basis
gewählt, so erscheint der Fernpunkt 3dimensional. Bei dem Objekt im
Nahbereich jedoch ist der Abstand in den beiden Halbbildern so groß, daß
unser Gehirn daraus kein Raumbild erzeugen kann. Wir sehen hier zwei
Objekte ohne Tiefe und der Raumeindruck geht verloren.
Das Gleiche gilt bei der Aufnahme von kleinen Objekten. Um sie aufnehmen
zu können, muss die Kamera nah am Objekt positioniert werden. Hier ist der
Motivraum gering und bei einem Kameraabstand von 6 cm ist die Differenz
der beiden Halbbilder zu groß. Somit kann auch hier kein Raumbild gesehen
werden. Daher muss die Basis angepasst und der Abstand der Kameras
verringert werden.
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Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Erscheinungsjahr
- 2005
- ISBN (eBook)
- 9783956361548
- ISBN (Paperback)
- 9783836600996
- Dateigröße
- 3.1 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Hochschule Fulda – angewandte Informatik
- Erscheinungsdatum
- 2007 (Januar)
- Note
- 1,7
- Schlagworte
- medieninformatik virtual reality animation raumbild
- Produktsicherheit
- Diplom.de
