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2016 | Book

Einleitung Read chapter Read first chapter

3D ohne 3D-Brille

Handbuch der Autostereoskopie

Author: Armin Grasnick

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : X.media.press

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Der Autor erläutert die Techniken der Autostereoskopie, also die Darstellung von 3D-Bildern bzw. 3D-Effekten ohne Brille. Die Verfahren, die keine 3D-Brille bei der Wiedergabe benötigen, ihre Funktionsweise, Anwendung und Limitierung, werden ausführlich beschrieben. Ausgehend von der Evolution der Raumbilder, insbesondere dem Wunsch nach möglichst realistischer Nachbildung der Wirklichkeit, wird die Raumbildtechnik entwickelt. Dabei werden die technischen Details einzelner Verfahren an ausgewählten Beispielen illustriert. Neben Erläuterungen zur technischen Wirkungsweise autostereoskopischer Bildschirme runden grundlegende Anleitungen zur Erstellung autostereoskopischer Bilder das Buch ab.

Table of Contents

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Die Wortschöpfung „autostereoskopisch“ beschreibt zunächst einmal nur den sich selbsttätig einstellenden Raumeindruck, wobei diese Bezeichnung lediglich den Wegfall der 3D-Brille meint. Die häufig anzutreffende Gleichsetzung von Autostereoskopie mit „3D ohne Hilfsmittel“ ist falsch, wie später noch gezeigt wird. Hilfsmittel zur Erzeugung des 3D-Bildes werden immer benötigt – wenn auch nicht immer eine Brille.
Ich möchte Sie im Folgenden mit dem Nutzen des 3D-Sehens vertraut machen, Ihnen die Probleme der 3D-Brille erläutern und die Möglichkeiten der Autostereoskopie darstellen.
Armin Grasnick
2. Die Evolution der Raumbilder
Zusammenfassung
Die Erkennung der natürlichen Umgebung durch den Menschen erfolgt grundsätzlich räumlich und unwillkürlich. Zur Erzeugung des räumlichen Eindrucks werden keinerlei Hilfsmittel benötigt, die Raumwahrnehmung arbeitet automatisch und bedarf keiner willentlichen Aktivierung.
Das dafür zuständige visuelle System war bereits den frühen Primaten eigen.
Es ist vielleicht überraschend, aber tatsächlich existiert heute kein einziges Lebewesen auf der Erde, das nur über ein einziges, hoch entwickeltes Auge verfügt (von den einfachen Medianaugen einiger Krebstiere und Insekten abgesehen). In den Millionen von Jahren, in denen durch zufällige Variation immer wieder neue Arten hervorgebracht oder durch natürliche Auslese vernichtet wurden, konnte sich kein langfristig überlebensfähiges zyklopisches Lebewesen entwickeln. Im Sinne der darwinistischen Evolutionstheorie scheint das Vorhandensein zweier Augen und damit die Möglichkeit zur Einschätzung von Entfernungen evolutionär von erheblichem Vorteil zu sein.
Bei den Sehsystemen einfacher Lebewesen konnten sich auch andere Sehsysteme durchsetzen.
Lässt man die simpelsten Entwürfe beiseite, die ohne eine optische Abbildung auskommen (z. B. Flach‐ oder Grubenaugen), haben sich im Wesentlichen 3 Augentypen durchgesetzt: Facetten‐, Loch‐ und Linsenaugen. Der optische Aufbau der Augen und deren Anordnung bestimmen letztlich die Eigenschaften des Sehapparates.
Armin Grasnick
3. Raumwahrnehmung
Zusammenfassung
Die räumliche Wahrnehmung erfolgt durch das visuelle System des Menschen, das aus dem optischen und motorischen System der Augen sowie der Datenverarbeitung im Gehirn resultiert.
Abbildungen der Umgebung werden auf die Netzhaut der Augen projiziert, wobei dabei jede einzelne Abbildung ein flaches, 2‐dimensionales Bild darstellt. Das Gehirn extrahiert aus diesem Bildpaar Hinweisreize zum 3D‐Aufbau und verknüpft die so gewonnenen Informationen mit den aus der Bewegung erhaltenen sensorischen Reizen. Durch Abgleich dieses Datensatzes mit den Erfahrungswerten des Betrachters entsteht letztlich erst im Gehirn die 3D‐Illusion.
In der Autostereoskopie wird versucht, eine perfekte Raumillusion zu schaffen, die sich nicht von der Wahrnehmung der realen Szene unterscheidet. Dazu müssen alle Hinweisreize, die zu einem Raumeindruck führen können und durch das visuelle System auswertbar sind.
Armin Grasnick
4. Raumbildtechnik
Zusammenfassung
Die Geschichte der Raumbildtechnik beginnt mit der Erfindung des Stereoskops im 19. Jahrhundert. Im Stereoskop wurden erstmalig bewusst die binokularen Tiefenreize benutzt, um eine Raumwirkung zu erzielen. Das Stereoskop ist die Grundlage vieler 3D-Technologien, das Grundprinzip findet bis heute Anwendung im 3D-Kino oder in aktuellen Virtual-Reality-Brillen.
Mit zunehmendem Erfolg der Stereoskopie wuchs auch der Wunsch nach 3D-Darstellung ohne 3D-Brille – der maßgebliche Antrieb zur Entwicklung der Autostereoskopie.
Armin Grasnick
5. Autostereoskopisches Bild
Zusammenfassung
Ein 3D-Display kann nur dann ein 3D-Bild zeigen, wenn es mit einem Rasterbild angesteuert wird. Durch Metamorphose des Rasterbildes kann der Betrachtungsraum in Größe und Lage verändert werden. Ein ungeeignetes 3D-Bild dagegen kann die 3D-Wahrnehmung erschweren oder gar unmöglich machen.
Als Grundlage des Rasterbildes eines 3D-Displays werden Perspektivansichten verwendet. Die Perspektivansichten können durch reale oder virtuelle Aufnahme von Objekten entstehen. In Abhängigkeit von den vorhandenen Möglichkeiten und den verfügbaren Ressourcen können unterschiedliche Verfahren angewendet werden.
Armin Grasnick
6. Hyperview
Zusammenfassung
Bislang wurden hier verschiedene autostereoskopische Monitore vorgestellt, die über eine begrenzte Anzahl von Perspektivansichten verfügten. Das bisher beschriebene Maximum war das Sunny Ocean‐Display mit 64 Views. Die Begrenzung in der Bildzahl hängt mit der verfügbaren Auflösung heutiger Flachdisplays zusammen.
Dennoch gibt es Möglichkeiten, auch eine große Anzahl verschiedener Perspektivbilder in einem konventionellen Display unterzubringen. Der Autor stellte 2014 ein Konzept vor, bei dem in einem Display gleichzeitig 7680 unterschiedliche Ansichten dargestellt werden können.
Dieses Verfahren nennt sich „Hyperview“.
Armin Grasnick
Backmatter
Metadata
Title
3D ohne 3D-Brille
Author
Armin Grasnick
Copyright Year
2016
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-30510-8
Print ISBN
978-3-642-30509-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-30510-8

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