wiedergab

4. Wiedergabetechnik

Bei der Wiedergabe von Stereoaufnahmen kommt es darauf an, jedem Auge das entsprechende Halbbild getrennt zuzuführen.
Meiner Meinung nach ist der entscheidende Grund, warum die Stereofotografie bisher keine weitere Verbreitung gefunden hat, dass eine mühelose Betrachtung von Stereobildern ohne Hilfsmitteln nur bedingt möglich ist. Eine Ausnahme ist das sogenannte Rasterverfahren .

4.1. Das Stereoskop

Das älteste Gerät zur Betrachtung von Stereobildern ist das Stereoskop. Es wurde bereits 1833 von Charles Wheatstone, dem Entdecker des stereoskopischen Effekts entwickelt. Bis heute gibt es viele Variationen dieses Gerätes. Für die Betrachtung von Stereofotos in Büchern ist es ein gutes Hilfsmittel. Die Betrachtung von Stereobilder mit einem guten Linsenstereoskop kann ein besonderer Genuss sein. Der einzige Nachteil dieser Geräte ist, dass mit ihnen die gleichzeitige Betrachtung von Stereobilder durch mehrere Personen nicht möglich ist. Es dient daher hauptsächlich zur individuellen Betrachtung der Stereobilder.

4.2. Das Anaglyphenverfahren

Eine ebenfalls schon recht alte Möglichkeit zur Betrachtung von Stereofotos ist das Anaglyphenverfahren.
Dabei werden die beiden Halbbilder (das linke rot und das rechte meist blaugrün) aufeinander gedruckt und mit einer Anaglyphenbrille, auch Rot-Grün-Brille genannt, betrachtet.
Durch das rote Filter der Anaglyphenbrille wird bei Betrachtung des Anaglyphenbildes das rote Halbbild gelöscht und nur das blaugrüne Halbbild bleibt sichtbar und beim Blick durch das blaugrüne Filter ist es genau umgekehrt. Daher bleibt für jedes Auge nur ein Halbbild sichtbar und im Gehirn verschmelzen diese beiden Halbbilder zu einem Raumbild. Da die Bildtrennung durch Farbfilter erfolgt, ist dieses Verfahren besonders für Schwarz-Weiß-Bilder geeignet. Es gibt aber auch farbige Anaglyphen. Jedoch ist dabei die Bildtrennung nicht so gut.
Auch für die Projektion ist dieses Verfahren geeignet, hat aber seine Bedeutung aufgrund besserer Verfahren verloren.
Heute wird dieses Verfahren gern für die Betrachtung von Stereobildern auf dem Computer-Monitor benutzt. Die Brillen sind sehr preisgünstig und für den Computer sind keinerlei zusätzlichen Installationen erforderlich, da es sich beim Anyglyphenbild um eine ganz normales Bitmap-Bild handelt.

Ein anderes Verfahren, welches im Fernsehen von Zeit zu Zeit benutzt wird und bei welchem auch eine sogenannte Rot-Grün-Brille zum Einsatz kommt, hat mit dem Anaglyphenverfahren nichts zu tun. Hier handelt es sich um das Pulfrich-Verfahren. Bei diesen Brillen ist eine Folie sehr hell und die andere Folie sehr dunkel eingefärbt. Es ist nicht erforderlich, dass die Folien farbig sind. Dies führt nur zur Verwirrung durch den Vergleich mit dem Anaglyphenverfahren und wird lediglich aus kommerziellen Gründen gemacht. Im Grunde muss nur der Strahlengang eines Auges abgedunkelt werden. Denn Pulfrich hatte herausgefunden, obwohl er selbst nur auf einem Auge sehen konnte, dass, wenn man den Strahlengang für ein Auge abdunkelt, die Sehinformation etwas verzögert über dieses Auge an das Gehirn gelangt.
Bewegt sich die Szene nun im rechten Winkel zum Betrachter, wie es bei den Fernsehfilmen auch immer der Fall ist, kommt es durch die Verzögerung der Sehinformation für ein Auge zur Parallaxe. Dadurch wird die Szene im Gehirn zu einem Raumbild verschmolzen.
Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Einfachheit bei der Wiedergabetechnik. Die Aufnahmetechnik ist eher aufwendiger im Vergleich zu einer normalen Stereokamera. Der Nachteil ist, dass sich die Szene ständig in Bewegung befindet und die Betrachtung daher nach einer gewissen Zeit sehr unangenehm wird. Auch muss sich die Szene immer in gleicher Richtung bewegen, da sich sonst die Tiefeninformationen umkehren würden oder man müsste bei einer Änderung der Bewegungsrichtung die Brille umdrehen. Da die Tiefenwirkung von der Geschwindigkeit der Bewegung abhängig ist, wird die Tiefeninformation nicht exakt wiedergegeben.

4.3. Das Rasterverfahren

Beim Rasterverfahren handelt es sich um ein Wiedergabeverfahren, bei dem für den Betrachter keine Betrachtungshilfen erforderlich sind. Dieser große Vorteil hat dieses Verfahren immer wieder für neue Forschungen interessant gemacht. Neueste Entwicklungen in der Computertechnik lassen auf weitere Innovationen hoffen.
Die einzelnen Halbbilder werden beim Rasterverfahren in einzelne vertikale Streifen getrennt und ineinander verschachtelt. Darüber wird ein Raster, entweder als Linsenraster oder als Drahtgitterraster angeordnet.
Das Drahtgitterraster wird so angeordnet, dass die Drähte die Halbbildstreifen für je ein Auge verdecken und für das andere freigeben. Somit sind für jedes Auge nur jeweils die Streifen sichtbar, welche zum entsprechenden Halbbild gehören. Nachteilig ist jedoch, dass es nur einen Betrachtungsabstand von der Bildfläche gibt. Die Zuschauer müssen also alle nebeneinander vor der Bildwand sitzen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat der Russe Ivanow bereits 1946 ein Verfahren mit schräg verlaufenden Gitterdrähten entwickelt. Eine Verbreitung hat dieses Verfahren wegen seines großen Aufwandes dennoch nicht finden können. Weiterhin ist nachteilig, dass bei einer seitlichen Kopfbewegung die Augen das falsche Halbbild empfangen und es zur Tiefenumkehrung kommt.
Beim Linsenrasterverfahren werden die Halbbildstreifen so gebrochen, dass sie für jeweils ein Auge sichtbar sind. Bei diesem Verfahren arbeitet man meist mit mehreren Halbbildern. Das können 3 bis 12 oder in Ausnahmefällen auch noch mehr sein. Dadurch kann man bei seitlicher Bewegung des Kopfes leicht um das Objekt herum blicken und es kommt somit nicht zur Tiefenumkehrung. Auch ist der Betrachtungsabstand nicht mehr eingeschränkt. Die bekannteste Anwendung für dieses Verfahren ist die Stereo-Postkarte.
In den letzten Jahren wurden auch Amateurkameras mit 3 oder 4 Objektiven für dieses Verfahren gebaut. Sogar Einwegkameras gibt es. Der Film wurde in ein spezielles Labor gegeben und man hat den entwickelten Film mit Linsenrasterfotos zurückbekommen. Leider hat auch dieses Verfahren bis heute kein größeres Interesse finden können.

Wie schon an anderer Stelle erwähnt, wird dieses Verfahren in der Computertechnik neu aufgegriffen. Es befinden sich Computermonitore in der Entwicklung, welche mit dem Linsenrasterverfahren arbeiten. Der Raster ist vor dem Monitor angeordnet und die Halbbilder werden in schmalen Streifen auf dem Monitor dargestellt. Eine kleine Kamera am Monitor verfolgt die Stellung der Augen und korrigiert entsprechend die gerasterten Halbbilder. Daher kommt man bei diesen Verfahren mit zwei Halbbildern aus. Der Betrachter kann sich frei vor dem Monitor bewegen und blickt immer auf ein korrektes Stereobild. Die Zukunft lässt also hoffen, dass die 3D-Bilder, die heutzutage problemlos von fast jedem Computer verarbeitet werden können, auch dreidimensional über den Bildschirm ausgegeben werden.

4.4. Das Shutterverfahren

Beim Shutterverfahren werden die Halbbilder in ständigem Wechsel nacheinander dargestellt. Synchron dazu wird der Strahlengang abwechselnd für jedes Auge mittels einer Brille abgedunkelt. Ist die Wechselfrequenz hoch genug, wird vom Auge kein Flackern wahrgenommen. Dieses Verfahren ist ebenfalls nicht neu. Die Technik dazu wurde jedoch wesentlich verbessert. Da die Brillen früher mechanisch waren, war das Gewicht der Brillen sehr groß und mit starken Geräuschen verbunden. Die erreichbare Frequenz war für eine flimmerfreie Betrachtung auch nicht hoch genug. Um Synchronität zu erreichen, wurden die Brillen über eine flexible Torsionswelle verbunden. Dieses Verfahren war für die Praxis daher völlig ungeeignet.
Heute wird dieses Verfahren in erster Linie in der Computertechnik angewandt. Die Brillen werden elektronisch gesteuert und mit Flüssigkristallen wird die wechselseitige Abdunkelung erreicht. Auch kabellose Varianten gibt es. Dennoch sind die Brillen im Vergleich zu Polbrillen immer noch recht schwer. Es kommen aber immer leichtere Varianten auf den Markt und die Zukunft lässt auch hier hoffen.
Der Bildwechsel wurde bei älteren Verfahren dadurch erreicht, dass der Computer in den Interlace-Modus umgeschaltet wurde. Dadurch konnte ein Halbbild durch die geradzahligen und das andere durch das ungeradzahligen Zeilen des Monitorbildes übertragen werden. Der Nachteil bestand darin, dass die Vertikalauflösung halbiert wurde. Neuere Verfahren arbeiten daher im Non-Interlace-Modus. Dadurch wird jedoch die Bildwiederholfrequenz halbiert. Es wird daher empfohlen, dass bei diesem Verfahren der Monitor und die Grafikkarte über eine hohe Bildwiederholfrequenz verfügen, damit es nicht zum Bildflimmern kommt.

4.5. Die stereoskopische Projektion mit dem Polarisationsverfahren

Die wohl schönste und beeindruckendste Möglichkeit zur Betrachtung von Stereobildern ist die Stereoprojektion. Für die Bildtrennung hat sich hier wegen seiner Einfachheit das Polarisationsverfahren durchgesetzt.

Abb.4.1: Stereoprojektor

Die Projektion kann entweder mit einem speziellen Stereoprojektor erfolgen (Abb.4.1), die Polfilter sind hier bereits im Projektor eingebaut, oder mit zwei Einzelprojektoren (Abb.4.2), wo die Polfilter, ähnlich wie bei einer Kamera, vor das Objektiv gesetzt werden.
Da Polarisationsfilter das Licht nur in einer Schwingungsrichtung durchlassen, werden sie so in den Strahlengang eingesetzt, dass sich ihre Schwingungsrichtungen um 90 Grad kreuzen. Der Betrachter trägt ebenfalls eine Brille, in der sich Polarisationsfilter befinden, deren Schwingungsrichtungen sich um 90 Grad kreuzen. Alle Filter sind so angeordnet, dass die Halbbilder für je ein Auge sichtbar bleiben und für das jeweils andere Auge gesperrt werden.

Abb.4.2: Doppelprojektor

Als Projektionsfläche ist bei diesem Verfahren unbedingt eine unversiegelte Silberwand zu verwenden, da nur metallische Oberflächen die Polarisation aufrechterhalten. Bei einer normalen Leinwand würde die Polarisation bei der Reflexion an der Bildwand gelöscht werden. Der große Vorteil ist die Einfachheit dieses Verfahrens. Als Nachteil muss leider gesagt werden, dass die Löschung der gesperrten Halbbilder nicht 100%ig ist und bei sehr hohem Kontrast im Bild es zu leichten Geisterbildern kommen kann. Um diesen Nachteil zu umgehen, sollte man bereits bei der Aufnahme darauf achtet, dass der Bildkontrast nicht zu hoch ist.
Da Diafilme ohnehin keinen zu starken Kontrast vertragen und zu kontrastreiche Bilder oft ästhetisch nicht besonders wirken, ist dieser Nachteil nicht so hoch zu bewerten. Die Löschung ist auch von der Silberwand abhängig und man sollte daher Wert auf eine hochwertige Silber-Projektionswand legen.

4.5.1. Die geometrischen Zusammenhänge bei der Stereoprojektion und die sich daraus ergebende maximale Deviation

Wie bei der Aufnahme sind auch bei der Wiedergabe einige geometrische Zusammenhänge zu beachten. Im Grunde müssten für verschiedene Wiedergabebedingungen die Dias verschieden gerahmt und projiziert werden. Um aber die Stereo-Dias nicht immer umrahmen zu müssen, wenn man andere Wiedergabebedingungen vorfindet, wurden Festlegungen getroffen, an die man sich halten sollte. Dadurch wird es möglich Stereo-Dias mit anderen Stereoskopikern auszutauschen oder in unterschiedlichen Räumen vorführen zu können. Zumindest sollte man die theoretischen Zusammenhänge kennen, um sich seiner Auswirkungen bewusst zu sein.

Also, etwas Theorie:

In den Darlegungen werden folgende Symbole verwendet:

Es sollte so projiziert werden, dass das stereoskopische Scheinfenster auf der Bildwand liegt. Da identische Fernpunkte einen um den Betrag der Deviation unterschiedlichen Abstand von der seitlichen Bildbegrenzung im Diarahmen haben, ist der Abstand identischer Fernpunkte auf der Bildwand von der Vergrößerung abhängig. Je größer das Bild projiziert wird, je größer ist auch dieser Abstand. Ist dieser Abstand kleiner als der Augenabstand von 65 mm, bedeutet dies, dass beim Blick ins Unendliche die Augenachsen nicht wie beim natürlichen Sehen parallel stehen, sondern mehr oder weniger konvergieren. Dies ist aber für die bildmäßige Stereofotografie völlig unbedeutend und kann bedenkenlos in Kauf genommen werden.
Liegen identische Fernpunkte weiter auseinander als der Augenabstand von 65 mm, so darf dies auf keinen Fall hingenommen werden.
Der wichtigste Grundsatz bei der Projektion ist, dass es zu keiner Divergenz der Augenachsen bei Betrachtung von Punkten, die im Unendlichen liegen, kommen darf.
Das bedeutet, dass identische Fernpunkte auf der Projektionswand maximal im Abstand des Augenabstandes von 65 mm projiziert werden dürfen.
Wie überall, kann aber auch hier eine Toleranz angegeben werden. Diese beträgt 1 % vom Betrachtungsabstand des am nächsten vor der Bildwand sitzenden Zuschauers.
Wenn der Zuschauer, der am nächsten vor der Bildwand sitzt, einen Abstand zu dieser von 1 m hat, so darf die Divergenz max. 10 mm betragen und identische Fernpunkte dürfen auf der Bildwand nicht weiter als 75 mm (65 mm + 10 mm) auseinander liegen.
Sitzt der nächste Zuschauer 3 m vor der Bildwand, beträgt die max. zulässige Divergenz 30 mm und identische Fernpunkte dürfen somit max. 95 mm (65 mm + 30 mm) auseinander liegen.

Aus diesen Zusammenhängen folgt, dass ab einer bestimmten Projektionsgröße beide Strahlengänge nicht mehr nach der Rahmenbegrenzung, sondern nach dem Abstand identischer Fernpunkte auf der Bildwand ausgerichtet werden. Das stereoskopische Scheinfenster erscheint dann vor der Bildwand. Es schwebt frei im Raum.

Betrachten wir das sehr verbreitete stereoskopische Kleinbildformat 24 x 30 mm².
Bei diesem Format soll die max. Deviation 1,2 mm betragen. Bei der Vergrößerung auf der Bildwand sollen identische Fernpunkte nicht weiter als der Augenabstand von 65 mm auseinander liegen.
Daraus ergibt sich folgende max. Vergrößerung für den Fall, dass das stereoskopische Scheinfenster auf der Bildwand liegt:

Daraus ergibt sich folgende Regel:

Bis zu einer max. Vergrößerung von ß = 50 sind beim Format 24 x 30 mm² (24 x 36 mm²) die beiden Strahlengänge so auszurichten, dass das stereoskopische Scheinfenster auf der Bildwand liegt.
Bei einer Vergrößerung von ß > 50 sollen die Strahlengänge so ausgerichtet werden, dass identische Fernpunkte max. 65 mm auseinander liegen.

Da man davon ausgehen kann, dass die max. Projektionsbildgröße, bei welcher das stereoskopische Scheinfenster noch auf der Bildwand zu liegen kommt, unabhängig vom Halbbildformat immer gleich ist, gilt für jedes Stereoformat ein anderer Abbildungsmaßstab, ab welchem das stereoskopische Scheinfenster von der Bildwand in den freien Raum davor wechseln sollte. Daraus ergibt sich auch für jedes Halbbildformat eine andere max. Deviation, die einzuhalten ist.
Aus diesen Überlegungen heraus wurde als Richtwert eine max. Deviation von 1/30 der Halbbildbreite festgelegt.

Daraus ergeben sich für das amerikanische, quadratische 24 x 23 mm² -Format eine max. Deviation von 0,8 mm.
Für das Halbbildformat 24 x 36 mm² ergibt sich ein Wert von 1,2 mm. Der Einfachheit halber wird für das Halbbildformat 24 x 30 mm² der gleiche Wert der max. Deviation von 1,2 mm angenommen.
Dies begründet sich auch dadurch, dass in der Praxis die Formate 24 x 36 mm² und 24 x 30 mm² meist gemischt projiziert werden.
Wenn das Format 24 x 23 mm² ebenfalls im gleichen Abbildungsmaßstab wie das Format 24 x 36 mm² projiziert wird, erscheint es zu klein und wird somit gern mit einem größeren Abbildungsmaßstab projiziert. Daraus folgt auch die kleinere max. Deviation.
Projiziert man jedoch auch dieses Format immer nur gemischt mit dem größeren 24 x 36 mm²-Format, kann auch beim 24 x 23 mm²-Format eine max. Deviation von 1,2 mm zugelassen werden. Dieses Format wird ja dann im gleichen Abbildungsmaßstab wie das größere 24 x 36 mm²-Format nicht so groß auf der Bildwand projiziert.
Beim stereoskopischen Großformat 55 x 55 mm² Halbbildgröße ergibt sich eine max. Deviation von 1,8 mm.

Welche Bedeutung die max. Deviation bei der Aufnahme hat, kann auf der Seite " 2. Die Theorie der Stereofotografie " nachgelesen werden.

4.6. Das IMAX-Kino-Verfahren

Beim IMAX-Verfahren handelt es sich um ein Kino mit neu entwickeltem Aufnahme und Wiedergabesystem. Es wird ein sehr großes Filmformat und eine riesige Projektionsfläche verwendet. Dadurch wird eine sehr hohe Qualität erreicht.
Zur Bildtrennung wird ebenfalls das Polarisationsverfahren verwendet. Jedoch sind nicht alle IMAX-Filme dreidimensional. Es gibt auch zweidimensionale IMAX-Filme, welche aber durch die riesige Projektionsfläche ebenfalls sehr beeindrucken.

5. Bildgestaltung in der Stereofotografie

Zurück zur Startseite