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Stereoskopie. Stereoskopisches Fotografieren, Aufbau einer stereoskopischen Kamera

Hausarbeit 2014 36 Seiten

Kunst - Fotografie und Film

Leseprobe

Inhalt

1. Einleitung

2.Räumliches Sehen
2.1 Konvergenz und Akkomodation

3. Stereoskopisches Fotografieren
3.1. Fachbegriffe
3.1.1.Stereobasis
3.1.2.Parallaktische Verschiebung
3.1.3.Deviation
3.1.4.Konvergenzwinkel/Konvergenzpunkt
3.1.5.Scheinfenster
3.1.6.Nah- und Fernpunkt
3.1.7.Tiefenumfang
3.1.8.Liliputismus
3.1.9.Gigantismus

4. Aufbau einer stereoskopischen Kamera
4.1.Stereokamera mit zwei Objektiven
4.2 Bau eines Kamera-Gespanns
4.2.1. Hochformat
4.2.2. Querformat
4.2.3.Überkopfmontage mit einer Z-Halterung
4.3.Synchronisation der Kamera-Gespanne
4.3.1.Synchronisation mit Kabel-Fernauslöser
4.3.2.Synchronisation durch Funk-Fernauslöser
4.3.3.Kamerasteuerung über den LANC- Controler
4.4.Objektive

5. sukzessive Aufnahmeverfahren
5.1.Aufnahmentechniken ohne Hilfsmittel
5.2.Aufnahmetechniken mit Hilfsmittel

6. Die drei goldenen Regeln nach Gerhard P. Herbig
6.1.Aufnahmeregel
6.1.1.Kritische Blende und Schärfentiefe
6.1.2.Stereobasis
6.1.3.Tiefenbereich eines Objektes
6.2. Rahmungs- oder Montageregel
6.3 Wiedergaberegel

7.Weitere Fehlerquellen
7.1.Unterschiede der Schärfentiefe
7.2.Helligkeitsunterschiede in Teilbildern
7.3.Höhenversatz der Halbbilder
7.4.Rotationsunterschiede der Halbbilder
7.5.Asynchrone Bilder

8. Wiedergabetechniken
8.1.Hilfsmittelfreie Wiedergabe
8.2.Stereoskop
8.3.Passive/Aktive Wiedergabe
8.4.Passive Wiedergabe
8.4.1.Anaglyphen
8.5.Polarisationstechnik
8.5.1.Lineare Polarisation
8.5.2.Zirkulare Polarisation
8.6.Aktive Wiedergabe
8.6.1.Shutterverfahren
8.7.Autostereoskopische Displays

9.Fazit

Quellenverzeichnis

Buchquellen:

Internetquellen:

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

Stereoskopie ermöglicht ein Erstellen der Bilder, die mit beiden Augen wahrgenommen werden können.

Die Fähigkeit des Menschen mit zwei Augen zu sehen, gibt ihm die Möglichkeit, die Plastizität der Umwelt zu erfassen und die Tiefe der Objekte zu ermitteln. Die Voraussetzung dafür ist eine Zusammenwirkung vieler physiologischer Faktoren.

Das Prinzip der Stereofotografie greift diese Gesetzmäßigkeiten auf, um die Illusion einer räumlichen Wahrnehmung in zweidimensionalen Medien zu ermöglichen.

Die Anfänge der Stereoskopie liegen vor der Entwicklung der Fotografie. Schon 300v. Chr. befasste sich der Mathematiker Euklid mit den Grundlagen der Tiefenwahrnehmung. Im Jahr 1838 präsentierte Sir Charles Wheatstone seine Forschungsergebnisse über das räumliche Sehen und die Prinzipien der der Tiefendarstellung in Bildern. Die ersten Präsentationen erfolgten mit Zeichnungen. Die Erfindung der Fotografie ein Jahr später begünstigten die Forschungen auf diesem Gebiet. Nach einem Aufschwung Ende des 19. Jahrhunderts, ging das Interesse an der Stereofotografie deutlich zurück.

Der Aufwand wirkungsvolle stereografische Aufnahmen zu erzeugen, ist deutlich höher, als bei monografischen Bildern. Die stetige Verbesserung der fotografischen Technik, ermöglichte es ohne große Vorbereitung zweidimensionale Bilder zu produzieren und es wurde auf die aufwendige Darstellung der dritten Dimension verzichtet.

Erst durch die rasante Entwicklung der dreidimensionalen Kinofilme und auch durch die Möglichkeit der Darstellung stereoskopische Inhalte auf TV-Geräten und Computern, rückte die Stereofotografie wieder in den Fokus der Fotografen. Die Entwicklungen der letzten Jahrzehnte in Bereich der Fototechnik, tragen heute dazu bei, dass die Darstellung der räumlichen Tiefe auf Bildern präziser erfasst werden kann und die Ergebnisse sehr überzeugend wirken.

Dennoch müssen bei der Stereofotografie viele Gesetzmäßigkeiten der Optik und der Fotogeometrie berücksichtigt werden, um eine gewünschte Raumtiefe zu erfassen.

2.Räumliches Sehen

Die Grundlagen aller stereoskopischen Vorgänge liegen in der Funktionsweise der Augen und deren Fähigkeit räumlich zu sehen.

Die Tiefeninformation wird aus vielen Faktoren im zu betrachtendem Raum gebildet. Zunächst werden die Hinweise erfasst, die ein Mensch auch nur mit einem Auge (monokular) erfassen könnte. Dazu zählt zum Beispiel die Größe der einzelnen Objekte, deren Perspektive, Überlappungen und Deutlichkeit der Texturen. Diese Informationen werden unbewusst analysiert und ermöglichen es, auf Grund von Erfahrungen eine grundlegende Tiefenstapelung in der Umgebung zu erkennen.

Das Sehen mit zwei Augen ermöglicht es, unterschiedliche Perspektiven eines Objektes zu ermitteln und dessen räumliche Wirkung zu erfassen. Der Umstand, der dem Menschen das Sehen aus zwei etwas differenzierten Winkeln möglich macht, liegt in der natürlichen Augenstellung. Das Augenpaar hat einen Abstand von etwa 6,5 cm zu einander und erfasst damit zwei unterschiedliche Bilder. Dieses Phänomen wird als Querdisparität bezeichnet.

(vgl. O. Röder, Grundlagen der Stereoskopie S.5)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Querdisparation bewirkt die Erfassung unterschiedlicher Bildperspektiven

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Umweltinformationen werden von jedem Augapfel separat erfasst. Diese Bereiche werden als monokulare Sehfelder bezeichnet und umfassen jeweils einen Radius von etwa 100°. Da aber beide Augen gleichzeitig einen bestimmten Bereich wahrnehmen, gibt es Sichtbereiche, die sich überschneiden. Diese werden als binokulares Gesichtsfeld bezeichnet. Insgesamt umfasst dieser Bereich einen Radius von etwa 60°.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.1 Konvergenz und Akkomodation

Die Ausrichtung des Augenpaares ist von der Entfernung des anvisierten Objektes abhängig.

Je weiter entfernt sich das zu fixierende Objekt befindet, desto geradliniger wird die Augenstellung. Bei nahen Punkten werden die Augen nach innen gedreht ( konvergiert ). Je näher das zu betrachtende Objekt ist, desto größer ist der Konvergenzwinkel der Sehrichtungen.(vgl. O. Röder, Grundlagen der Stereoskopie S. 6)

An dem Punkt in dem sich die Sichtlinien kreuzen, finden eine Fokussierung der Augen statt (Akkomodation ). Das Objekt wird scharf und räumlich gesehen. Ab einer Entfernung von etwa 10 Metern ist keine Fokussierung mehr möglich, da die Augenstellung immer mehr parallel wird und der Konvergenzpunkt zu weit oder im unendlichen liegt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Fixierung eines bestimmten Bereiches mit beiden Augen wird als Netzhautkorrespondenz bezeichnet. Die korrespondierenden Netzhautbilder fallen auf den Horopter. Theoretisch ist der Horopter ein Halbkreis, der durch alle Kreuzpunkte der Sichtlinien der Augen verläuft. Der Bereich unmittelbar vor und nach dem Horopter wird als Panum-Areal bezeichnet. Alle Bildinformationen, die in diesem Bereich von den Augen erfasst werde, werden in Gehirn fusioniert und ermöglichen durch ihre geringfügige perspektivische Differenz ( Querdisparität ) die Berechnung der Räumlichen Tiefe.

Alle Informationen, die außerhalb des Panum- Areals liegen, werden theoretisch doppelt gesehen, da ihre Differenz zu einander zu groß ist, um im Gehirn fusioniert zu werden.

Da dieser Umstand zu unscharfer Wahrnehmung führen würde, wird immer ein Bild automatisch vom Sehzentrum unterdrückt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eine gleichzeitige Wahrnehmung der Eindrücke mit zwei Augen wird als Simultansehen bezeichnet und ist die grundlegende Voraussetzung für das räumliche Sehen. Die Verschmelzung der beiden Bilder im Gehirn wird als Fusion bezeichnet.(vgl. www.jameda.de)

3. Stereoskopisches Fotografieren

Der Begriff Stereoskopie setzt sich aus den griechischen Begriffen „stereo“- räumlich und „scopeo“-betrachten zusammen und ist die Bezeichnung für Aufnahmen mit drei Dimensionen. Beim Aufbau eines Bildes steht die erste Dimension für die Längen des Objektes, die zweite für die Breite und die dritte für Tiefe. Auf einem zweidimensionalen „flachen“ Bild wird nur die Fläche eines Körpers dargestellt, es kann bestenfalls die Andeutung einer Perspektive erreicht werden. Die echte Tiefe eines Motivs kann nur in einer dritten Dimension abgebildet werden. Beim natürlichen räumlichen Sehen nehmen die Augen zwei Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln war. Diese Differenzen in den Netzhautbildern ermöglichen dem Gehirn, die Entfernungen der Gegenstände zu einander zu erfassen und damit eine Raumtiefe zu deuten. Um ein realen räumlichen Eindruck auf Bildern zu erzeugen, müssen diese Voraussetzungen so gut wie möglich nachgeahmt werden. Eine zweidimensionale Fotografie kann nur die Sicht eines Auges aufzeigen. Um die dritte Dimension, die Tiefe, in eine Aufnahmen zu bringen, müssen zwei Bilder einer gleichen Szene aus leicht unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen und auch präsentiert werden. Jedes dieser Einzelbilder wird als ein „stereoskopisches Halbbild“ bezeichnet. Das zusammengesetzte fertige Bild wird als Doppelbild oder Stereobild bezeichnet. Die Tiefenwirkung wird, wie bei dem natürlichen Sehen durch die Augen vermittelt. Dabei ist es unerheblich, ob diese ein reales Objekt betrachten oder ein Objekt auf einem Doppelbild. Die räumliche Auswertung erfolgt erst im Gehirn des Betrachters, wenn die zwei Einzelbilder zu einem kompletten Abbild zusammengesetzt werden.

(vgl. Film und Kameramann S.4)

3.1. Fachbegriffe

Es gibt einige Parameter, die bei der Erstellung stereoskopischer Bilder beachtet werden müssen: (vgl. http://www.stereoskopie.com/Lexikon_der_Stereoskopie)

3.1.1.Stereobasis

Als Stereobasis wird der Abstand der Objektive zu einander bezeichnet. Dieser ahmt die natürliche Augenstellung des Menschen und der Querdisparität nach. Diese liegen etwa 6,5 cm voneinander entfernt. Somit wäre der optimale Abstand der Objektive 6,5 cm.

Die Stereobasis hat den entscheidenden Einfluss auf die Konstruktion der Raumtiefe des Bildes.

Die Stereobasis wird in cm oder mm angegeben.

3.1.2.Parallaktische Verschiebung

Die parallaktische Verschiebung ist die technische Nachahmung der Querdisparation der menschlichen Augen. Durch die Bildaufnahme aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln entsteht bei der Überlagerung beider Teilbilder eine perspektivische Verschiebung. Diese wird als parallaktische Verschiebung oder horizontale Disparität bezeichnet.

Die parallaktische Verschiebung wird in mm angegeben.

3.1.3.Deviation

Deviation bezeichnet den Versatz der zwei Halbbilder zu einander, der durch die parallaktische Verschiebung entsteht. In der Fachliteratur wird der optimale Wert von 1,2 mm angegeben.

Dieser Wert darf nicht wesentlich überschnitten werden, da sonst keine Fusion möglich ist. Die Teilbilder werde als Einzelbilder erfasst.

3.1.4.Konvergenzwinkel/Konvergenzpunkt

Als Konvergenzwinkel wird in der Stereoskopie als der Winkel bezeichnet, in dem sich die Blicklinien des Augen oder der Objektive bezeichnet. Der Schnittpunkt der Linien wird als Konvergenzpunkt bezeichnet. Je weiter ein fixiertes Objekt entfernt ist , desto kleiner wird der Konvergenzwinkel. Bei nahen Objekten ist dieser groß. Bei Objekten, die in weiter Ferne liegen, ist die Augenstellung parallel, der Konvergenzwinkel ist somit 0°.

(vgl. G.Kuhn Stereofotografie S.22)

3.1.5.Scheinfenster

Das Scheinfenster bezeichnet die Nullebene des Doppelbildes. Es ist die Fläche auf der die Bildpunkte des linken und des rechten Bildes aufeinander fallen. Bei der Projektion der Bilder ist es zum Beispiel die Leinwand. Das Scheinfenster wird in der Regel so gestaltet, das das Bild in Vorder -, Mittel und Hintergrund geteilt wird und der Betrachter durch das Scheinfenster in die Raumtiefe des Bildes blicken kann.

3.1.6.Nah- und Fernpunkt

Der Nah- und der Fernpunkt bezeichnen das nächste und das am weitesten entfernte Objekt zu den Objektiv. In vielen Fällen liegt der Fernpunkt so weit entfernt, dass er keine raumbildende Wirkung hat und hat den Wert ∞.

3.1.7.Tiefenumfang

Als Tiefenumfang oder Tiefenzone wird der ganze Bereich zwischen Nah- und Fernpunkt bezeichnet. Der Tiefenumfang wird maßgeblich von der Position des Nahpunktes zu Kamera und der Brennweite des Objektivs beeinflusst. Je kleiner der Nahpunktabstand ist, desto geringer ist der Tiefenumfang.

3.1.8.Liliputismus

Der natürlicher Augenabstand ermöglicht ein räumliches Sehen bis in eine Entfernung von etwa 60 Meter. Ab diesem Punkt sind Blickrichtungen parallel zu einander und es gibt keinen binokularen Sehbereich mehr. Dasselbe gilt ebenfalls für Stereoaufnahmen, die mit einer identischen Stereobasis von 65 mm aufgenommen wurden.

Wird die Stereobasis über den natürlichen Augenabstand vergrößert, sind räumliche Wahrnehmungen in großer Entfernung möglich.

Eine Basis von 500mm ermöglicht eine Raumtiefe über einige hundert Meter.

Da so eine weite räumliche Ansicht für einen Menschen nicht natürlich wirkt, werden die Motive eher modelliert als natürlich wahrgenommen. Dieser Effekt wird ebenfalls als Modelleffekt bezeichnet. (vgl.http://www.3d-highlift.de/3d-fotografie-mit-einer-kamera.html) (vgl. L.Bräuer S. 20 )

3.1.9.Gigantismus

Der umgekehrte Effekt tritt ein, wenn man die Stereobasis deutlich zu dem natürlichen Augenabstand verkleinert. Die aufgenommenen Objekte erscheinen überdimensioniert groß. Nahaufnahmen bei der Fotografie von Blüten, werden beispielsweise mit einer Stereobasis von 10mm gemacht. (vgl.http://www.3d-highlift.de/3d-fotografie-mit-einer-kamera.html)

4. Aufbau einer stereoskopischen Kamera

Bei Stereokameras wird zwischen einem vollwertigen Stereokamera-Modell und einem Stereo-Kamera-Gespann unterschieden. Die wichtigste Voraussetzung für eine vollwertige stereoskopische Aufnahme ist die Nutzung zweier gleichwertiger synchronisierter Objektive. Diese müssen im selben Moment durch eine synchrone Verschlussauslösung zwei Bilder erzeugen, die später zu einem Doppelbild zusammengesetzt werden. Die gewünschte Disparität in dem Bild wird durch die naturgetreue Stereobasis ermöglicht. Diese sollte zwischen 63mm–65mm liegen.

4.1.Stereokamera mit zwei Objektiven

Eine vollwertige Stereokamera zeichnet sich durch ein komplettes Kameragehäuse mit zwei separaten Objektiven aus.

Die Synchronisation aller Vorgänge ist bei dieser Kamera sichergestellt. Die zeitgleiche Verschlussauslösung beider Optiken wird durch einen Auslöseknopf am Gehäuse ausgeführt.(vgl.www.rbt-3d.de)

Die Objektive können uneingeschränkt benutzt werden, Blende und Brennweite werden an einem Objektiv eingestellt und durch die Kopplung auf das andere übertragen.

Solche Kameras sind Spezialanfertigungen der“ Raumbildtechnik GmbH“, die derzeit der alleinige Hersteller solcher Geräte am Markt ist. Diese werden sowohl als Sucherkameras als auch als Spiegelreflexkameras angeboten. (vgl. Bräutigam, Leo, Stereofotografie S-34)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4.2 Bau eines Kamera-Gespanns

Kamera-Gespanne bestehen aus zwei baugleichen Kameras und werden über eine Synchronvorrichtung ausgelöst. Die Geräte müssen sowohl vom gleichen Modell, als auch komplett identisch in den Einstellungen sein. Auch geringe Abweichungen können zu Bildfehlern in der Darstellung führen.

Die Fotoapparate können sowohl im Hoch- als auch im Querformat aneinander montiert werden. (vgl. G.Kuhn Sterofotografie S.64)

4.2.1. Hochformat

Fast alle Kamera-Modelle sind für die Montage eines Stereopaars geeignet, da durch die Position des Objektives in der vertikalen Stellung der Kamera eine flexible Stereobasis eingestellt werden kann. Zudem kann in Hochformatbildern eine ausgeprägtere Raumtiefe erfasst werden, da die Tiefenwirkung von vorne unten nach hinten oben intensiver ist, als von den Seiten zur Bildmitte.(vgl. G. Kuhn Stereofotografie S.64)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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Details

Seiten
36
Jahr
2014
ISBN (eBook)
9783668817708
ISBN (Buch)
9783668817715
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v437860
Institution / Hochschule
SAE Institute Leipzig
Note
2,0
Schlagworte
Stereoskopie

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Titel: Stereoskopie. Stereoskopisches Fotografieren, Aufbau einer stereoskopischen Kamera