3D-Fotografie

​​​​​​​3D Grundlagen / Stereo-Kameras

Wie beim natürlichen Sehen mit zwei Augen ist die Grundlage jeder 3D Aufnahme 2 Bilder, die in einem horizontalen Abstand (Stereobasis) zueinander aufgenommen werden. Üblicherweise entspricht der Abstand beider Aufnahmen dem Augenabstand eines Menschen. 
Um bewegte Objekte stereoskopisch erfassen zu können, müssen beide Bilder exakt synchronisiert aufgenommen werden. Ist dies nicht der Fall ist es sehr ermüdend, diese Bilder anzusehen.

Eine echte 3D Kamera hat also zwei Objektive, deren Abstand mit der Entfernung zum Objekt und dem verwendeten Aufnahmeobjektiv variieren kann. Der Abstand der Objektive ist unter anderem Verantwortlich für die Tiefenwahrnehmung. Wussten Sie, daß technisch gesehen ein Mensch nur eine Tiefernwahrnehmung von etwa 60m hat? Alles andere ist Erfahrung und Abschätzung. 
Je weiter die Objektive von einander entfernt sind, desto größer der Tiefenwahrnehmungsbereich. Jedoch ist mit zunehmendem Objektivabstand die Distanz zum nächstgelegenen Objekt kritischer. Unser Gehirn kann nur mit einer limitierten Größe der sogenannten Parallaxe umgehen. Dies ist der Winkelunterschied, unter dem ein Objekt visuell wahrgenommen wird. Dieser Winkelunterschied ist verantwortlich für unser stereoskopisches Sehvermögen. 
Objekte, die weit entfernt sind, werden mit nahezu parallelen Abbildungsstrahlen wahrgenommen. Je näher ein Objekt ist, desto größer ist allerdings der Winkelversatz. Dieser Versatz wird noch größer, wenn die Objektive weiter von einander liegen (größere Stereobasis), bis hin zum schlimmsten Fall, daß ein Objekt nur noch in einem Bild (links oder rechts) abgebildet wird. Dann werden wir beim Betrachten Kopfschmerzen bekommen. Aus diesem Grund wird bei Nahaufnahmen entweder eine konvergente Anordnung (Schielen) der Optiken gewählt oder eben ein sehr geringer Abstand der Objetive. 

Ein großer Abstand der Objektive hat oft noch einen zweiten Effekt: den sogenannten Liliputismus oder Miniatureffekt. Landschaften in einem solchen Stereobild wirken zum Teil wie Eisenbahnlandschaften. 

Eine einfache Art, selbst und ohne spezielle Ausrüstung ein Stereobild aufzunehmen wäre, mit seiner Kamera ein Bild zu machen, dann ohne die Kamera zu rotieren nur etwa 10cm zur Seite parallel versetzt ein zweites Bild erstellen. Beachten Sie, daß das so gewonnene Stereobildpaar noch "orientiert" werden muss und dass sich auf dem Bild nichts bewegen darf. 

3D ist keine neue Technologie, Vorstöße in diese Art der Fotografie gibt es schon seit sehr langer Zeit. Gescheitert ist diese Technologie als Massenprodukt, da sowohl die Aufnahme als auch die Betrachtung sehr kompliziert war. 
Heute sind die technologischen Grundlagen geschaffen, um 3D Massentauglich zu machen. Stand Jan. 2010: Auf der CES wird kaum mehr ein TV Gerät vorgestellt, welches nicht die Voraussetzungen für komfortable 3D Betrachtung mitbringt.

Unter der Orientierung versteht man im Grunde die Berechnung der exakten Aufnahmesituation, d.h. des Abstandes der Bilder und der rotationen beider Aufnahmekameras. Entsprechend der Winkel wird ein entzerrtes Bild als geneigte Projektion der Bilder auf eine Ebene gerechnet. Anschließend werden diese entzerrten linken und rechten Bilder in ein Stereoformat wie Side-By-Side oder Anaglyphen gewandelt. 
Eine gute und kostenlose Software namens Stereophotomaker liefert hier sehr gute Ergebnisse. 

Allseits bekannt sind sogenannte Anaglyphenbilder. Hier wird das rechte Bild dem linken Bild überlagert und quasi rot bzw. cyan eingefärbt. Durch eine Brille, wie sie in 3D Shops (siehe "Links" auf dieser Web-Site) angeboten wird, mit entsprechenden Farbfiltern werden die Bilder wieder getrennt dem linken und rechten Auge zugeführt.
Vorteil dieser Technik ist die Einfachheit und der geringe Aufwand. Nachteil ist, dass Farben der Bilder nicht komplett erhalten werden können und die Bilder daher farbstichig erscheinen.

Ebenso bekannt durch "Wackelbilder" sind Linsenrasterbilder bzw. Lentikularbilder. Hier wird die Bildtrennung für das linke und rechte Auge durch eine laminierte Linsenrasterfolie auf dem Stereobild ermöglicht. Vorteil ist der volle Farbumfang und die Betrachtung, die ohne Brille möglich ist. Nachteil ist momentan noch der Preis, der für Einzelanfertigungen relativ hoch ist.

Es gibt noch weitere Verfahren, wie der Kreuzblick, KMQ Brillen etc. die hier nicht weiter erläutert werden sollen. Interessierte seien auf die "Links" zu Wikipedia verwiesen.

Neu ist die Möglichkeit zu vernünftigen Preisen an Computern und Fernsehern 3D Bilder zu betrachten. Voraussetzung hierfür ist eine schnelle Bildwiederholrate von 120Hz, um abwechselnd das linke und rechte Bild darzustellen. Schnell genug, um den Bildwechsel für das Gehirn nicht sichtbar zu machen. Durch eine aktiv angesteuerte synchonisierte Brille sieht jedes Auge wieder nur das entsprechend linke oder rechte Bild. 
Auch im elektronischen Bereich schreitet die Entwicklung voran, und so gibt es auch die ersten Linsenrastermonitore, die nach dem Lentikularprinzip ohne zusätzliche Brille arbeiten.

Für detailliertere Erklärungen verweise ich auf die "Links" meiner Web-Site zu Wikipedia, Organisationen und 3D-Hardware Herstellern.

Um Stereobilder anzuschauen gibt es mittlerweile sehr viele Möglichkeiten. Selbst für das Smartphone gibt es eine ganze Reihe von Apps, mit denen man 3D Bilder im Side-By-Side Format anschauen kann. Was man dafür braucht ist ein sogenanntes Cardboard oder eine VR Brille. Cardboards gibt es schon für wenige Euro. ( Inspiriert durch das google Cardboard gibt es eine ganze Reihe Hersteller wie RealVision3D ).

3D Fernseher gibt es mit Polarisationsbrillen ( ohne Flackern, Ermüdungsfrei ) vorzugsweise in 4K, um die durch die Polarisation halbierte Auflösung "unproblematisch" zu erleben. Oder aber volle Auflösung mit aktiven Shutter-Brillen. Vom Kino her, kennt man am ehesten die Polarisationstechnik. Mit einem 3D Fernseher ist das Anschauen von 3D Filmen oder Bildern ein tolles Erlebnis mit der ganzen Familie. Für 3D Shows verwende ich selbst ein Rack aus zwei Beamern mit Polarisationsfiltern und entsprechenden Brillen. Die Leinwand muss unbedingt metallbeschichtet sein, um die Polarisation nicht zu zerstören. So lässt sich das Erlebnis 3D auch mit hunderten von Zuschauern genießen.

Im Druck eignen sich entweder die oben genannten KMQ Brillen oder entsprechende Betrachter oder eben das bekannte Anaglyphenverfahren mit rot-cyan oder rot-grün Brillen. 

Ein 3D Foto ist ein Eye-Catcher. Da man direkt in die Szene eintauchen kann und die Tiefe des Raumes erlebt, ist das Bilderlebnis atemberaubend. Überwiegend wird man 3D Bilder für Technik-Fotos oder Landschaftsfotografie bzw. Naturfotografie nutzen. Selbiges natürlich auch für 3D Videos. 

Aber warum nicht auch für Events einmal auf 3D setzen. Zwar ist hier die 3D Fotografie eher seltener im Einsatz, sie bietet hier allerdings genauso ein spannendes Bilderlebnis. Übrigens ist es ja ein Leichtes, aus einem 3D Bild ein konventionelles Bild zu machen (andersherum ist dies nur unzureichend möglich). So kann man sich seine 3D Hochzeitsshow am Fernseher anschauen und dennoch ein tolles Hochzeitsalbum in den Händen halten.

3D Bilderwelten eignen sich natürlich auch hervorragend als Attraktion auf Messeständen oder für Schaufenster. Oder natürlich im ganz professionellen Bereich - der digitalen Bildverarbeitung.

Die Linkliste ist bei Weitem nicht vollständig. Für interessierte lohnt es sich in jedem Fall, das Internet weiter zu beobachten. Im Augenblick tut sich sehr viel auf dem 3D Markt im Bezug auf Hardware.

Organisationen
Deutsche Gesellschaft für Stereoskopie e.V. mit Tipps zur Technik, Infos zu Veranstaltungen und Regionalgruppen
International Stereoscopic Union (engl.) Die einzige internationale 3D-Vereinigung

Shops
www.perspektrum.de Der 3D-Shop 
www.3d-foto-shop.de 3D-Hardware, Software

Software
Stereophotomaker freie Software zur Orientierung und Visualisierung von 3D Bildern

Hersteller:
Nvidia 3D vision Informationen zu 3D-Hardware für PC, TV ...
Fujifilm Real 3D kleinformatige 3D Kamera und Linsenrastermonitore

Lexika
3D Fotografie Eine Erklärung in Wikipedia
Linsenrasterbild/Lentikularbild Eine Erklärung in Wikipedia mit weiterführenden Links