Ein Einblick in 3D

Seit der Einführung von 3D in Fernsehgeräten sind einige Jahre vergangen, und die Debatte ist immer noch aktuell: Ist es ein echter technologischer Fortschritt für die Unterhaltung und das Zuschauererlebnis oder ist es nur ein Trick? Ein wichtiger Punkt, der selten berücksichtigt wird, ist die Tatsache, dass 3D nicht eine einzige Technologie ist, sondern mehrere verschiedene mit unterschiedlichen Methoden, die alle ihre eigenen Vor- und Nachteile und Anwendungsbereiche haben.

So funktioniert’s

Nahezu jede moderne Methode zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder basiert auf den physiologischen Eigenschaften des menschlichen Auges. Die menschlichen Augen sind 60-70 mm voneinander entfernt, was es uns ermöglicht, die Welt aus zwei verschiedenen Positionen gleichzeitig zu sehen. Daher nehmen das rechte und das linke Auge Bilder desselben Objekts auf, allerdings aus unterschiedlichen Winkeln.

Die Bilder, die das Auge aufnimmt, werden als Stereopaar bezeichnet. Wenn unser Gehirn den Unterschied zwischen den Bildern des rechten und des linken Auges analysiert, kann es daraus ableiten, wie weit das betrachtete Objekt entfernt ist.

Um den 3D-Effekt im Kino zu erzeugen, wird das Prinzip der getrennten Betrachtung angewandt: Jedes Auge erhält ein Bild, das nur für dieses Auge bestimmt ist. Diese Trennung kann auf verschiedene Weise erfolgen, wobei jede Methode ihre Vor- und Nachteile hat.

Anaglyphen

Die auch als "klassisches 3D" bekannte Anaglyphentechnik ist über hundert Jahre alt. Sie basiert auf der biologischen Struktur des menschlichen Auges. Es gibt drei Arten von lichtempfindlichen Rezeptoren auf unserer Netzhaut. Jeder Typ nimmt nur eine der Grundfarben wahr: Blau, Rot, Grün.

Um die Illusion von Tiefe zu erreichen, wird das Bild in zwei Kanäle aufgeteilt. Zum Beispiel Rot und Türkis, das eine Mischung aus Blau und Grün ist. Die nachfolgenden Schichten werden dann mit einer leichten Verschiebung überlagert. Durch das Tragen einer Brille mit gleichfarbigen Gläsern erhält der Betrachter für jedes Auge ein eigenes monochromes Bild.

Der Nachteil dieser Methode ist eine unvollständige Farbwiedergabe. Das Bild wird als achromatisch oder einfarbig wahrgenommen. Der Betrachter gewöhnt sich schnell an diesen Effekt. Nimmt er jedoch die Brille ab und sieht die reale Welt im Gegensatz zu einer rot-blauen, kann dies für den Betrachter sehr unangenehm sein.

Anaglyphen-3D wird in seiner klassischen Form praktisch nie verwendet. Sein Nachfolger, das Super-Anaglyphenverfahren, wird jedoch häufig in der Dolby-3D-Technologie verwendet. Bei Super-Anaglyphen-3D werden die klassischen Ein-Ton-Linsen durch spezielle Interferenzfilter ersetzt, die die Verzerrung der Farben bis zu einem gewissen Grad reduzieren. Trotzdem verliert diese besondere Technologie immer mehr Befürworter.

Interlaced-Verfahren

Bei diesem Verfahren wird ein Bild für ein Auge in geraden, verschachtelten Zeilen und für das andere Auge in ungeraden Zeilen aufgezeichnet. Das Endergebnis ist ein vollfarbiges Bild mit einem "Kamm"-Effekt. Die dreidimensionale Illusion wird durch die Zusammenführung der Bilder mittels Deinterlacing erreicht, einer Technologie, die aus zwei Halbbildern des Zeilensprungformats ein Einzelbild für die Ausgabe auf Monitoren mit Non-Interlaced-Abtastung erzeugt.

Die Farbwiedergabe des Bildes bleibt vollständig erhalten, während die vertikale Auflösung um die Hälfte reduziert wird.

Diese besondere Methode ist selten. Sie wurde früher zur Herstellung von 3D-DVDs verwendet. Mit der passiven Trennung der Kamerawinkel in 3D-Monitoren erlebt diese Methode heute einen neuen Aufschwung. Gerade Linien werden durch eine Art der Polarisation geführt, während ungerade Linien durch eine andere Art geführt werden. Zum Betrachten benötigt man lediglich eine Polaroidbrille.

Eclipse-Methode

Die Eclipse-Methode besteht darin, dass die Bilder abwechselnd für das linke oder das rechte Auge bestimmt sind. Dabei werden die Gläser der vom Betrachter getragenen Brille synchron abgedunkelt, damit jedes Auge nur das für es bestimmte Bild sieht.

Die Bilder wechseln mit einer sehr hohen Frequenz, die über 120 Hz liegt. Der sogenannte Persistenzeffekt, die Fähigkeit des Gehirns, häufig wechselnde statische Bilder zu einem bewegten Bild zu kombinieren, bewirkt, dass der Betrachter glaubt, ein qualitatives dreidimensionales Bild zu sehen.

Diese besondere Methode wurde 1922 mit dem Teleview-System eingeführt. Den Menschen wurde die Möglichkeit geboten, Filme durch einen speziellen mechanischen Shutter zu sehen.

Im Laufe der Zeit und dank der Entwicklung neuer Technologien wurde der mechanische Shutter durch Flüssigkristall-Shutterbrillen ersetzt, obwohl das Funktionsprinzip dasselbe blieb. Alle Vorteile dieser Technologie kommen bei der Verwendung der XpanD- und nVidia 3D Vision-Technologien zum Tragen.

Polarisationssysteme

Die Besonderheit der Polarisationsmethode besteht darin, dass Brillengläser mit unterschiedlichen Lichtpolarisationen übereinander gelegt werden: Das "rechte" Brillenglas hat eine horizontale Polarisation, während das "linke" Brillenglas eine vertikale Polarisation aufweist. Die Brillengläser dienen als Filter, der die Bilder der entsprechenden Polarisation durchlässt. Auf diese Weise kann das rechte Auge nur die "rechten" Bilder sehen und das linke Auge nur die "linken" Bilder.

Die Art der Betrachtung hängt von der Art der polarisierten Brille ab:

	Zirkular polarisierte Brillen sind mit speziellen Analysefiltern ausgestattet, die es dem Betrachter ermöglichen, ein vollständiges dreidimensionales Bild aus jeder Position zu sehen. Die Technologien MasterImage 3D, RealD Cinema und Volfoni Smart Crystal beruhen auf dem Polarisationsprinzip.
	Bei linear polarisierten Brillen muss der Benutzer seinen Kopf auf gleicher Höhe halten. Wenn die Filter in irgendeiner Weise geneigt oder gedreht werden, lassen sie kein Licht mehr durch und der 3D-Effekt geht verloren. Diese Methode wird vor allem in IMAX-3D-Kinos verwendet.

Die Polarisation ermöglicht es dem Betrachter, ein vollfarbiges Bild mit maximaler Auflösung zu sehen, im Gegensatz zu früheren Methoden. Die Kosten der Polarisationstechnologie sind jedoch erheblich. Für eine qualitativ hochwertige Anzeige unter Beibehaltung der Polarisation ist eine spezielle Silberbeschichtung des Bildschirms erforderlich. Auch die Helligkeit des Bildes muss erhöht werden, da Polarisationsfilter bis zu 70 % des Lichts absorbieren.

Tiefe und Stärke ohne Brille

Für 3D sind nicht immer Brillen erforderlich. Es gibt viele andere Technologien, die es den Zuschauern ermöglichen, dreidimensionale Bilder ohne zusätzliches Zubehör zu sehen. Diese Methode wird Autostereoskopie genannt.

Dazu wird das Bild in schmale vertikale Streifen unterteilt, die abwechselnd für das linke und das rechte Auge bestimmt sind. Vor dem Bildschirm befindet sich ein Raster, das vor jedem Auge die Bilder ausblendet, die nicht für das Auge bestimmt sind. Bei ausreichendem Abstand zum Bildschirm verschmelzen die Streifen zu einem einzigen Rasterbild.

Die gebräuchlichsten Rastertypen sind:

• Eine Lentikularlinse ist eine Anordnung von plan-konvexen Zylinderlinsen. Die Linsen sorgen dafür, dass das Licht auf dem Bildschirm so gebrochen wird, dass jedes Auge nur den richtigen Teil des Bildes sieht. Nach dem gleichen Prinzip arbeiten auch Stereopostkarten.
• Eine Parallaxenschranke besteht aus vertikalen undurchsichtigen Streifen, zwischen denen sich dünne Schlitze befinden.

Die Autostereoskopie ist in der Filmindustrie eher unüblich, wird aber in Spielkonsolen und Smartphones häufig eingesetzt.

Auch wenn die Debatte noch nicht abgeschlossen ist, entwickelt sich die 3D-Videowiedergabetechnologie weiter. Unternehmen bieten neue Lösungen an und verbessern die alten. Welche 3D-Technologie wird der nächste Marktführer sein? Wird das 3D-Fernsehen einfach verdrängt werden? Was meinen Sie dazu?

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