Low-Budget-Stereoskopie

LOW-BUDGET-STEREOSKOPIE

Hallo liebe Hackermovianer!
Gerade noch zwischen Projektabgabe und Diplomdrehvorbereitungen finde ich kurz Zeit um meinen kleinen Artikel über 3D (oder besser Stereoskopische) Filme zu schreiben (der kleine Hinweis da ja manche hier 3D Artists sind, erwarten sie jetzt eine ausgiebige Diskussion über Falloff Distance Blend Reflection Maps und Polygonvertexerei! Daher werden wir im Folgenden die "3D" Filme lieber "Stereo-filme" nennen)

1 Wie funktioniert es?

Nadann, fangen wir mit der einfachen Frage an Wie kommt das dimensionale Sehen zustande? Denn ohne diese Frage zu klären, würde es uns nur schwer gelingen, die Funktionsweise der beiden no-/low-budget Methoden, die ich erläutern werde, nachzuvollziehen...

Schon zur Zeit der griechischen Antike haben Mathematiker, wie Euklid erkannt, dass das räumliche Sehen nur durch zwei Augen möglich ist. Jedes Auge sieht ein gleiches Bild, aber aus leicht unterschiedlicher Betrachtungsrichtung. Durch diese Diskrepanz (Parallax, s. Bild unten) entstehen im Gehirn zwei Bilder. Diese Bilder werden dann zu einem 3D Model zusammengebaut, das wir dann auf dem Stereobild sehen.

Mit nur einem Auge würde es nicht funktionieren, da wir dann das Betrachtete als flaches, zweidimensionales Bild sehen würden. Das ist auch die Erklärung, wieso man mit einem Auge sehr schlecht Entfernungen abschätzen kann. Dazu ein kleines Experiment Wir stellen vor uns (z. B auf ein Tisch) einen kleinen Gegenstand senkrecht (z. B. ein Farbmarker). Wir schliessen ein Auge und versuchen mit ausgestrecktem Arm seitlich an der Höhe des Markers zu kommen... Not easy!

farbmarker.jpg

2 Techniken

Wie wir schon oben erklärt haben, brauchen wir also zwei leicht unterschiedliche "Teilbilder" um ein stereoskopisches Bild herzustellen, Bild 1 für das eine Auge, Bild 2 für das andere. Daher dreht sich die Idee der Techniken immer darum, wie man die zwei "Teilbilder" dem Zuschauer zeigt.

A Polarisationstechnik

Diese Technik benutzt man gerne in den IMAX Kinos. Die Polarisationsbrille, die man an der Kasse oder am Eingang bekommt, ist logischerweise ausschlaggebend für die Bildtrennung. Dahinter verbirgt sich die Eigenschaft des Lichtes, polarisiert zu werden. Dabei wird die Schwingungsrichtung des Lichtes verändert. Die Funktionsweise ist also die Folgende Die beiden Bilder werden von den Projektoren durch je ein Polfilter hindurchprojiziert. Die Polfilter sind 90° zueinander gedreht (d.h. das Licht ist linear polarisiert). Das Ergebnis wird auf die Leinwand projiziert und auch polarisiert zurückgestrahlt Richtung Zuschauer. DIe Polfinter in der Brille sind auch 90° zueinander gedreht. Somit kann man das projizierte Bild wieder in zwei Teilbilder zurückverwandeln und ein steroskopisches Bild sehen. Man kann vielleicht schon jetzt die Nachteile erkennen. Nicht nur, dass so eine Methode relativ teuer für die No- bzw. Low-Budget-Filmer ist, ist sie auch relativ aufwändig Die Leinwand ist speziell beschichtet,damit die Strahlen polarisiert bleiben. Ausserdem darf man den Kopf nicht zu weit drehen, sonst beschränken wir die Funktionsweise der Polfinter.

B (Farb)anaglyphentechnik

Die (Farb)anaglyphenmethode ist wohl die meistverbreitete und gleichzeitig die bekannteste Methode zur Betrachtung von Stereobildern (sowohl Bewegtbilder als auch Momentaufnahmen). In diesem Fall werden die beiden Teilbilder auf eine Fläche geschickt und für die Trennung zwei Farbfilter benutzt. Meist wird eine Rot-Grün-Brille benutzt Der Rotfilter (links) des einen Brillenglases lässt den Rotanteil im Bild verschwinden und schwärzt den Grünanteil des Bildes, umgekehrt lässt der Grünfilter (rechts) des anderen Brillenglases den Grünanteil verschwinden und schwärzt den Rotanteil. Durch die Bildtrennung entsteht nach kurzer Zeit ein räumliches Bild. Diejenigen von Euch, die die Übungshefte aus dem gk Englisch kennen, wissen, dass die Lösungen schwarz gedruckt wurden und zwar auf ein rotes Buchstabennetz. Mit einer Rotfolie konnte man erst die Lösungen entkrypten...

Mehr Anaglyphenbilder (von Venedig) kann man hier bewundern.

Selbst solche Bilder aufnehmen, erweist sich als etwas schwierig und aufwändig, da man eigentlich zwei Bilder zur gleichen Zeit am besten mit identischen Kameras und Einstellungen aus zwei leicht unterschiedlichen Perspektiven machen muss, deren Abstand ca. 70 mm ist. Das ist der durchschnittliche Abstand zwischen zwei menschlichen Augen. Weiterhin steht man vor dem Problem, wenn man Rot- oder Grünanteile im Bild hat. Durch die obengenannte Schwärzung der jeweiligen Farbanteile werden diese beiden Farben regelrecht zerschossen... Dafür kann man aber relativ gut und einfach anaglyphische (Bewegt)bilder digital realisieren. Ein Beispiel wäre 3ds max und das dazugehörige kostenlose Plugin XIdMary von HABware. Das Plugin erstellt automatisch zwei instanzierte Kameras, die an einem Hauptkameraroot hängen und sich dadurch leicht animieren lassen. Die Ausgabe erfolgt über den Videopost in 3ds max. Für die Bewunderung des "Meisterwerkes" benötigt man allerdings eine evtl. selbstgebaute Anaglyphenbrille (links Rot, rechts Grün).

C Pulfricheffekt

Wenn ich jetzt behaupte, dass man selbst no-budget-streomovies ohne besonderen Aufwand mit einer billigen DV-Cam im Garten drehen kann und dass man fürs Betrachten nur eine evtl. alte und kaputte Sonnenbrille braucht, bin ich sehr neugierig, wers mir glaubt -)

Mooooment! Man muss ja diese zwei komischen "Teilbilder" irgendwie im Bild des DV-Cams runterkriegen, wird mancher danken. Und damit hat er Recht. Doch diese beiden Teilbilder sind schon beim Drehen quasi entstanden, ungewollt, wahrnehmbar sind sie allerdings nur bei bestimmten Kamerabewegungen! Was hat das jetzt mit der kaputten Sonenbrille auf sich? Naja, es ist so, dass dunkle optische Reize eeeetwas mehr Zeit brauchen um vom Gehirn wahrgenommen zu werden als normale optische Reize.

Daher machen wir einen kleinen Gedankenexperiment...
Wir haben eine seitliche Kamerafahrt nach links, die an Objekten vorbeiläuft. Normal betrachtet, nehmen die beide Augen ein gleiches Bild zur gleichen Zeit wahr. Wenn wir aber jetzt das rechte Auge verdunkeln, kommt an diesem Auge das Wahrgenommene leicht zeitversetzt an! Das heisst, dass wenn wir (und somit das linke, unbewaffnete Auge) bei Frame 1000 sind, hinkt das rechte Auge einen oder mehrere Frames (Je nach Kamerabewegung) hinterher. Durch diese Wahrnehmungsverspätung entstehen wieder zwei leicht versetzte Bilder, die wir als ein Stereobild sehen. Das Hinterherhinken kan man mit Hilfe von Formeln zur Ausbreitung von Licht plus Wahrnehmungsverspätung, Synapsen, etc. errechnen, wäre aber unnötig, da wir schliesslich Filmemacher und keine Mathematiker sind ;-)

Tja, sowas ist zum Glück möglich und basiert auf dem sog. Pulfricheffekt, benannt nach dem Namen seines Entdeckers. Um solche Stereoaufnahmen zu erzeugen, müssen wir so drehen, damit sich zwei Teilbilder herausbilden können. Daher wird dieser Effekt etwa bei Totalen oder Vertikalfahrten nicht funktionieren. Bei Starraufnahmen würden wir eine Tiefe nur dann erkennen, wenn wir z. B. sich im Bild horizontaldrehende Objekte hätten, wie etwa einen Bürostuhl oder Drehteller. Gewisse Ebenen einzubeziehen (Vordergrundobjekte, Hintergrundobjekte) ist von Vorteil, den dann kommt der Stereoeffekt besser zur Geltung. Wichtig ist natürlich die Relation zwischen verdunkeltes Auge und Kamerarichtung. Bei Linksbewegung soll das rechte Auge verdunkelt werden, bei Rechtsrichtungen das linke, bei Rückwärtsfahrten dann beide Augen... Das letzte war natürlich Spass ;-)

Diese Methode wurde schon mal für Tier-, Unterwasser- und Citydokus bei bekannten Privatsendern benutzt. Da war die Brille allerdings grün-lila... Sieht nun mal schicker aus als eine kaputte Sonnenbrille -)

Falls jemand eine coole, aber kaputte Sonnenbrille zur Hand hat, dafür aber keine eigene Aufnahmen, kann das Pulfrichverfahren (auch Nuoptixverfahren genannt) hier anschauen.

Übrigens Für diejenigen von Euch, die in der Nähe von Ulm/Würzburg wohnen, würde ich Euch wärmstens das 3D Museum in Dinkelsbühl empfehlen! Als Vorgeschmack einige Videos, die ich da aufgenommen habe.

Viel Spass beim Stereodrehen!

Schöne Grüsse
Emil