Inhaltsverzeichnis:
1. Einleitung
Der Mensch hat zwei Augen. Dies hat einen ganz besonderen Grund, der ihm zum Vorteil wird: Er kann räumlich sehen und dadurch die Stellung der gesehenen Objekte zueinander bestimmen und deren Ausmaße und Abstände erkennen. Doch sobald man eine Szenerie festhalten will, sei es durch Fotografieren oder Filmen, geht dieser Effekt verloren, da diese Methoden nur zwei Dimensionen speichern.
Diese Facharbeit handelt darum von Techniken, auch den räumlichen Eindruck der Umgebung festhalten zu können. Ich werde auf die typische Stereofotografie eingehen, ebenso wie auf weitere moderne Techniken und Anwendungen.
2. Grundlagen des dreidimensionalen Sehens
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 Konvergenz, Parallaxe |
Wie sehen wir überhaupt dreidimensional? Und wieso brauchen wir dazu zwei Augen? Die Antwort ist relativ einfach und verständlich:
Die Augen liefern dem Gehirn zwei Bilder, die im Normalfall fast identisch sind, aber nur fast. Durch den Abstand der Augen wird jedes Objekt aus zwei verschiedenen Winkel gesehen, woraus sich ergibt, dass die beiden Bilder, auch Halbbilder genannt, feine Unterschiede aufweisen.
Fixiert man ein bestimmtes Objekt, so richten sich die Sehachsen darauf aus, d.h. sie neigen sich aufeinander zu, was Konvergieren genannt wird. Bei einem Objekt, das sehr weit, beziehungsweise unendlich weit entfernt ist, stehen die Sehachsen parallel und je näher das zu betrachtende Objekt an die Augen kommt, desto weiter konvergieren die Achsen.
Den Winkel, den die Sehachsen am gesehenen Objekt bilden, nennt man Parallaxe und der örtliche Unterschied des gleichen Teilobjektes zwischen den zwei Halbbildern heißt parallaktische Verschiebung.
Im Gehirn werden die beiden Halbbilder miteinander verrechnet und verschmelzen zu einem dreidimensionalen Raumbild. Der wirkliche Abstand zwischen betrachtetem Objekt und den Augen wird dabei vom Gehirn aus der parallaktischen Verschiebung hergeleitet.
Da sich eine Verschiebung des Objektes um einige Zentimeter in der Nähe des Betrachters stärker auswirkt als bei einem Objekt, das sehr weit vom Betrachter entfernt ist, ist die Raumwirkung bei nahen Gegenständen erheblich besser als bei Gegenständen in großen Entfernungen.
Wie wichtig das dreidimensionale Sehen für den Menschen oder auch für Tiere ist, merkt man schon daran, wenn man versucht, mit einem geschlossenen Auge einen Gegenstand zu greifen.
Noch deutlicher wird es durch folgendes kleines Experiment: Man stellt auf einen Tisch zwei Papprollen nebeneinander, wobei eine von den beiden zehn Zentimeter weiter weg von der Kante steht. Dann geht man in zirka zwei Metern Entfernung vor dem Tisch in die Hocke, so dass die Tischfläche auf Augenhöhe ist. Nun versucht man zu erkennen, welche von den zwei Papprollen weiter entfernt ist. Wenn eine andere Person die Rollen aufgestellt hat und man dadurch nicht weiß, welche es ist, ist dies mit nur einem geöffneten Auge so gut wie unmöglich. Mit beiden Augen jedoch stellt es kein Problem dar.
3. Geschichte der StereoskopieDer Begriff "Stereoskopie" kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet wörtlich übersetzt "Raumsicht". Er bezeichnet die Gesamtheit aller Techniken und Verfahren zur dreidimensionalen Bildwiedergabe. Im Jahre 1838 veröffentlichte der englische Physiker Charles Wheatstone (1802 bis 1875), der Professor für experimentelle Naturwissenschaften am King?s College in London war, erste Forschungsergebnisse über die Frage, wie räumliches Sehen überhaupt möglich ist.
Er erkannte, dass der räumliche Seheindruck von der Parallaxe der Halbbilder herrührt, die im Gehirn miteinander verschmolzen werden. Die genauen Zusammenhänge habe ich bereits weiter oben beschrieben. Um seine Theorie zu beweisen, entwickelte Wheatstone einen Apparat, mit dem man gezeichnete Stereobildpaare mit entsprechenden parallaktischen Verschiebungen betrachten konnte. Dies war das erste Spiegelstereoskop (Abb. 3).
Als im Jahre 1938 die Fotografie erfunden wurde, machte sich Wheatstone diese Technik gleich zu Nutze und fertige noch im selben Jahr erste Stereofotografien an. Hierzu nahm er die Halbbilder nacheinander auf und verschob dabei einfach die Kamera um den Augenabstand. Der englische Physiker David Brewster (1781 bis 1868) verbesserte die Möglichkeiten zur stereoskopischen Bildbetrachtung noch weiter und entwickelte eine doppellinsige Stereokamera, die die beiden Halbbilder gleichzeitig aufnimmt. Außerdem entwickelte er das fortgeschrittenere Prismenstereoskop (Abb. 4).
Die Forschungen und Entwicklungen auf diesem Gebiet gingen mit der Zeit immer weiter voran. Es wurden Regeln für die Aufnahme von Stereofotografien aufgestellt, die man als professioneller Fotograf beachten muss. Gleichzeitig wurde die Fotografie an sich immer fortgeschrittener, z.B. durch verbesserte Geräte oder auch die Entwicklung der Farbfotografie. Auch die Stereoskope wurden immer komfortabler, vor allem durch Weiterentwicklungen der Linsenschleiftechniken. Zudem wurden auch völlig neue Techniken entwickelt, dreidimensionale Bilder aufzunehmen und zu betrachten, doch dazu später mehr.
Die Popularität der Stereofotografie in der Bevölkerung ging schubweise nach oben und auch wieder nach unten. Zeitweise gab es sehr viele Betriebe und Verlage, die stereografische Artikel anboten. Aufgrund fehlender Normierungen der Apparaturen und des Qualitätsverlustes, der durch den rapiden Preisverfall bedingt war, ging die Zahl der Anhänger dieses Fachgebietes aber auch stets wieder zurück.
In den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden einige Stereokameras für das Kleinbildformat entwickelt, wovon die meisten ausgerichtet waren für die Diaprojektion. Beispiel hierfür ist die "Belplasca" von Carl-Zeiss oder das View-Master-System. Bei diesem System waren die Bildpaare auf runden Scheiben aufgebracht, die in einem entsprechenden Betrachtungsgerät durch Ziehen eines Hebels gemeinsam betrachtet werden konnten. Aber wegen der Handhabung und seines Aussehens war dieses Gerät immer mit dem Image eines Spielzeuges behaftet.
So gab es bis zum Ende des Jahrhunderts nur vereinzeltes Auftreten der Stereoskopie in entsprechenden Fachzeitschriften oder in Spezialverbänden.
Ungefähr seit den 90er Jahren flammt die Begeisterung für dreidimensionale Bildbetrachtung wieder auf. Grund hierfür ist die Möglichkeit, Computer zum Erstellen und Betrachten der Bilder einzusetzen. |
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4. Theorie zur Aufnahme von Stereofotos
Wenn ich auf alle Einzelheiten, Formeln und Regeln der Stereofotografie eingehen möchte, würde das den Rahmen dieser Facharbeit bei weitem sprengen. Aber ich möchte doch einige wichtige Punkte erläutern:
a) Theoretische Behandlung
Zunächst komme ich zum Unterschied zwischen einem realen Raumbild, das direkt gesehen wird, und einem visuellen Stereobild: Im realen Raum erscheinen vorwiegend nur diejenigen Objekte scharf, die anvisiert werden. Das bedeutet, dass weitere Gegenstände, auf die man sich nicht extra stark konzentriert, doppelt und völlig unscharf wahrgenommen werden. In einem visuellen Raumbild sind, wenn es professionell angefertigt wurde, alle Objekte absolut scharf zu erkennen. Sehr nahe Objekte erscheinen jedoch unnatürlich.
Grund hierfür ist die biologische Tatsache, dass der Akkomodations- und der Konvergenzreflex des Auges gekoppelt sind. Akkomodation bedeutet in diesem Fall die Einstellung der Schärfe durch entsprechende Linsenkrümmung im Auge. Im realen Raum ist es üblich, dass bei Objekten, die weit entfernt sind, die Sehachsen auf die Parallele zugehen müssen und gleichzeitig die Schärfe auf einen unendlichen Punkt eingerichtet werden muss. Bei nahen Objekten wird die Schärfe entsprechend angepasst und die Sehachsen müssen sich aufeinander zu neigen. Bei einem Stereofoto ist die Entfernung zwischen Auge und Objekt und dadurch folglich auch die Schärfenakkomodation immer gleich eingestellt und zwar auf die Ebene des Fotos (siehe Abb. 1). Aufgrund verschiedener Parallaxen bei verschiedenen Objekten muss sich jedoch die Konvergenz beim Umherwandern auf dem Bild ändern. Je weiter nun der Konvergenz- und der Akkomodationspunkt auseinanderliegen, desto unnatürlicher erscheint dem Betrachter das Stereofoto, da die Augen eine unnatürliche Kombination von Sehachsenneigung und Schärfeeinstellung einnehmen müssen. Folgen davon sind eine verschlechterte Raumdarstellung und bei längerem Betrachten schließlich sogar Schmerzen an den Augen oder Kopfschmerzen. Um einen möglichst natürlichen Effekt zu erreichen, sollen deshalb rein theoretisch die Scheinfensterweite bei der Aufnahme von Stereodias und der spätere Abstand zwischen Projektionswand und Betrachter identisch sein.
Doch was ist die Scheinfensterweite? (Abb. 5) Man stellt sich beim Fotografieren eine Fensterscheibe vor, die von den Verbindungslinien zwischen Objekt und Kamera, beziehungsweise Objekt und Auge, durchkreuzt wird. Dieses Fenster ist das Scheinfenster. Da Objekte, die sich hinter dieser Scheibe befinden (hier: Baum), mit annähernd parallelen Achsen betrachtet werden, liegen die Durchstoßpunkte dieser Linien im Scheinfenster im Augenabstand auseinander. Objekte in Höhe des Scheinfensters (hier: Blume) liegen auf dem gleichen Punkt und bei Objekten, die sich vor dem Scheinfenster befinden (hier: Wespe), sind auf diesem die Punkte von linkem und rechtem Bild vertauscht.
Auf dem Scheinfenster lässt sich somit auch die parallaktische Verschiebung sehr gut erkennen (Abb. 6). Man verschiebt die beiden Halbbilder so, dass für einen weit entfernten Punkt W die Bildpunkte W? auf der gleichen Stelle im Scheinfenster liegen. Die beiden Bildpunkte N? eines nahen Punktes N sind parallaktisch verschoben. Auf dem linken Halbbild liegt N? rechts von W? und auf dem rechten links davon. Den Abstand der beiden Punkte auf den Halbbildern nennt man auch Deviation v. Verschiebt man die Halbbilder so zueinander, dass die Nahbildpunkte N? sich decken, so haben die Fernbildpunkte W? die gleiche Deviation wie zuvor N?.
Beim Fotografieren ist es wichtig, dass die Deviation v nicht zu hoch wird, da sonst das Verschmelzen der Bilder im Gehirn sehr schwer fällt oder sogar unmöglich wird.
Unter dem Fernpunkt versteht man das Objekt, das am weitesten entfernt ist, aber noch deutlich erfasst wird. Der Abstand zum Fernpunkt, auch Fernpunktweite genannt, ist im Normalfall unendlich. Analog hierzu heißt das naheste erfasste Objekt Nahpunkt und der Abstand zwischen diesem und der Kamera Nahpunktweite.
Wenn die Fernpunktweite wie im Normalfall unendlich ist, so müssen die Nahpunktweite und die Scheinfensterweite identisch sein. Das heißt, es gibt keine weiteren Punkte, die vor dem Scheinfenster liegen. Alle Punkte, die doch näher liegen, erscheinen beim Betrachten oder bei der Projektion als sehr unnatürlich.
Ebenfalls muss darauf geachtet werden, dass der Fernpunktabstand, also die Deviation bei den Fernpunkten, nicht größer ist als der Augenabstand. Beim Betrachten des Stereobildes müssten die Sehachsen sonst divergieren, das bedeutet dass sie sich über die Parallele hinweg nach außen neigen. Dies wäre jedoch äußerst ungeschickt, da es in der realen Welt keine Situation gibt, die eine solche Divergenz erfordert.
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 Abb. 5: Scheinfenster | |  Abb. 6: Parallaktische Verschiebung |
b) Praktische Vereinfachung
Dies alles und noch mehr zu beachten ist aber sehr mühsam für einen Hobbyfotografen, der ab und zu ein paar stereoskopische Bilder knipsen möchte. Deshalb sind die ganzen Vorschriften auf einige folgenden Faustregeln zusammengefasst.
Wichtig ist die Schärfentiefe. Sie bezeichnet den Abstand zwischen dem weitesten und dem nächsten Punkt, die jeweils noch scharf dargestellt werden. Eine Schlussfolgerung, die sich aus obigen Betrachtungen ergibt, ist, dass die Schärfentiefe möglichst groß sein muss. Eine große Schärfentiefe erreicht man durch die Verwendung eines Objektivs mit kurzer Brennweite und durch geschickte Wahl der Abblendung. Das heißt, man muss die Blende im Objektiv möglichst weit schließen, was einer großen Blendenzahl entspricht. Dies erfordert aber wiederum, dass das zu fotografierende Objekt gut beleuchtet ist, da ja im Verhältnis weniger Licht in die Kamera gelassen wird. Die Beleuchtung muss durch eine feststehende Lichtquelle erfolgen. Ein Blitzgerät zum Beispiel sollte nach Möglichkeit nicht auf der Kamera befestigt sein, da es sonst mit der Kamera verschoben wird und sich dadurch die Schattenwürfe verändern und den Stereoeindruck stören.
In diesem Zusammenhang sollte auch erwähnt werden, dass man bei Anwendung der Verschiebungstechnik darauf achten sollte, dass der ganze fotografierte Raum keine Bewegungen aufweist. Also ist man in der Natur Einschränkungen unterworfen. Tiere eignen sich überhaupt nicht und muss man zum Beispiel auch bei schnellen Wolkenbewegungen oder Windstößen in Bäumen aufpassen. Dies macht sich beim Anschauen der Bilder nämlich durch ein störendes Flackern bemerkbar.
Die Stereobasis, das heißt der Abstand, den die Kamera beim Fotografieren zwischen den beiden Bildern einnimmt, lässt sich durch eine stark vereinfachte Faustregel herleiten: Bei Aufnahmen in großer Ferne beträgt sie etwa 1/50 der Gegenstandsweite und bei Nahaufnahmen unter 25 Zentimetern 1/4 der Gegenstandsweite. Bei Abständen dazwischen wählt man entsprechend einen Wert zwischen 1/50 und 1/4. Die besten Werte erhält man individuell für jedes Bild durch Ausprobieren und gesammelte Erfahrungen.
5. Betrachtung der Stereofotos
Um Papierstereofotos zu betrachten, die auf diese Weise gemacht wurden, eignet sich am besten ein Stereoskop. Wie oben bereits erwähnt, gibt es verschiedene Modelle, wie das Spiegelstereoskop oder das Prismenstereoskop. Sie sind unterschiedlich kompliziert aufgebaut und ausgefeilt, beruhen aber alle auf dem Prinzip, dass die Bilder durch Spiegel oder Prismen so gespiegelt werden, dass mit jedem Auge nur je eines der Halbbilder sichtbar ist. Und das ohne Anstrengung des Betrachters mit möglichst natürlichem Seheindruck.
Sehr geschickt ist es auch, die Stereofotos auf einen Diafilm aufzunehmen. Dann besteht nämlich die Möglichkeit, dass man die Bilder mit zwei kleinen handlichen Diabetrachtern anschaut, in die man die Dias einspannt und einfach gegen das Licht hält. Dies funktioniert allerdings nur bei einer einzelnen betrachtenden Person. Für Stereovorführungen im großen Rahmen benötigt man zwei Diaprojektoren, die die Halbbilder deckungsgleich auf eine Projektionswand werfen. Der Trick dabei ist, dass die Lichtstrahlen der beiden Projektoren durch Filter senkrecht zueinander polarisiert werden. Die Zuschauer müssen dann nur entsprechende Polarisationsbrillen tragen, damit die Bilder wieder getrennt zu den beiden Augen gebracht werden. Bei diesem Verfahren ist aber zu beachten, dass der Projektionsschirm aus Metall besteht, beziehungsweise eine Metalloberfläche hat. Herkömmliche Projektionsschirme würden das Licht nämlich wieder depolarisieren. Bei richtiger Anwendung der Technik scheint die Wand als solche für den Zuschauer gar nicht zu existieren. Somit können faszinierende realistische Diashows zusammengestellt werden.
Ohne irgendwelche aufwendige Technik ist die Schielmethode anwendbar. Die Halbbilder werden nebeneinander gelegt und durch bewusstes Schielen zur Kongruenz gebracht. Es gibt zwei Möglichkeiten hierzu: Entweder, man schaut "durch das Foto" hindurch und richtet die Sehachsen auf parallel aus (Paralleltechnik) oder man richtet sie auf die Nasenspitze aus, wodurch sich die Sehachsen überkreuzen (Über-Kreuz-Technik). Oft dauert es ein wenig, bis die Augen Konvergenz und Akkomodation voneinander getrennt haben und die Bilder scharf werden. Aber mit ein bißchen Übung sind beide Techniken ohne weiteres machbar. Bei der Über-Kreuz-Technik, die meist übrigens für den Anfang leichter fällt, auf Dauer aber anstrengender ist, darf man nicht vergessen, rechtes und linkes Halbbild zu vertauschen, da sich die Sehachsen noch vor den Fotos überkreuzen.
Populär geworden ist diese Technik durch die Buchreihe "Das magische Auge". Hier werden nicht zwei einzelne Halbbilder, sondern ein Bild mit einem Muster abgedruckt, das auf den ersten Blick zwar regelmäßig, aber dennoch teilweise zufällig und sinnlos erscheint und in dem man nicht unbedingt viel erkennt. Durch Anwendung der Schieltechnik jedoch erkennt man nach einiger Zeit Strukturen, zum Beispiel Tiere oder auch Schriftzüge, die sich in der dritten Dimension aus dem Buch erheben. Um diese Technik zu erlernen, empfiehlt es sich, das Bild zunächst ganz nah vor die Augen zu halten und entspannt hindurchzuschauen. Wenn eine Struktur erkennbar wird, vergrößert man langsam den Abstand zum Auge, so lange, bis man das Motiv angenehm erkennen kann. Man darf sich jedoch nicht fest darauf konzentrieren, da man sonst automatisch die Konvergenz der Sehachsen verändert.
Werden die Halbbilder, egal bei welcher Methode, vertauscht vor die Augen gebracht, so entsteht ein pseudostereoskopischer Effekt, das bedeutet, dass der Stereoeffekt umgedreht wird. Bei einfachen Grafiken ist dies möglich. Wenn man das aber bei Stereofotografien macht, dann kommt das Gehirn völlig durcheinander, es gibt Schwierigkeiten beim Verschmelzen der Bilder und die Anstrengung kann zu Augen- und Kopfschmerzen führen.
6. Meine eigenen Stereofotos
Im Rahmen dieser Facharbeit habe ich mir selbst auch einige Stereofotos angefertigt.
Um die Bilder aufzunehmen, habe ich mir mit primitiven Mitteln aus dem Baumarkt einen Stereoschieber gebaut. Auf diesen läßt sich meine Kamera, eine Spiegelreflexkamera der Marke REVUE, einspannen.
Das Gerät muss beim Fotografieren auf einem relativ festen Untergrund stehen, damit es nicht verrutscht. Außerdem sollte es möglichst waagrecht stehen. Das erste Foto wird jeweils in der Position am linken Anschlag gemacht und für das zweite wird der Wagen mit der Kamera um den gewünschten Abstand nach rechts verschoben. Um Verwacklungen beim Abdrücken zu Vermeiden, empfiehlt es sich, einen Fernauslöser zu benutzen. Da ich keinen solchen besitze, habe ich stets den Selbstauslöser benutzt, was bei unbewegten Objekten ja kein Problem darstellt.
Zum Betrachten meiner Fotos wende ich die Schielmethode an. Ich bin mittlerweile darin so geübt, dass ich hiermit relativ schnell sehr gute Raumbilder erkennen kann.
7. Weitere Techniken
Es gibt noch viele weitere Techniken, den dreidimensionalen Eindruck eines Objektes "abzuspeichern". Diese sind unterschiedlich einfach zu realisieren und haben alle ihre Vor- und Nachteile. Hier eine Auswahl der bedeutendsten:
a) Das Lenticularverfahren
Eine Möglichkeit ist das Lenticularverfahren. Die zwei Bilder werden in dünne Streifen geschnitten und diese Streifen werden abwechselnd nebeneinander zusammengefügt. Eine feine Prismenfolie wird hierüber angebracht, so dass zu jedem Auge nur je eine Hälfte der Streifen geleitet wird und man dann insgesamt mit jedem Auge eines der beiden Bilder sieht. Für dieses Verfahren gab es teilweise eigene Spezialkameras, aber es wird heutzutage selten angewandt, nur noch vereinzelt auf LCD-Monitoren, so dass auch auf Computerbildschirmen Raumbilder ohne eine notwendige Brille betrachtet werden können. Eine Variante hiervon ist das "Flip"-Verfahren. Es ist hauptsächlich bekannt von Kinderlinealen oder Postkarten und führt zu den sogenannten "Wackelbildern". Hierbei sieht man nur eines der beiden Bilder, je nachdem, aus welcher Richtung man draufschaut. Auch mehr als zwei Bilder sind hier möglich, was dann den aus dem Englischen benannten "Move"-Effekt bewirkt, das heißt, es wird ein Bewegungsablauf vorgetäuscht.
b) Das Anaglyphenverfahren
1858 wurde von dem Deutschen Wilhelm Rollman das Anaglyphenverfahren entwickelt. Der Begriff Anaglyphe kommt aus dem Griechischen und bedeutet in etwa "wie herausgemeißelt". Diese Technik funktioniert nach einem ganz einfachen Prinzip. Die beiden Halbbilder werden in verschiedenen Farben direkt aufeinander gedruckt. Der Betrachter benutzt eine Brille, die zwei Gläser oder Folien in diesen Farben enthält. Diese Gläser filtern vor den Augen je eines der Halbbilder heraus und nur das andere kommt an. Rein theoretisch wären sehr viele verschiedene Farbkombinationen möglich, zum Beispiel rot-blau, üblicherweise werden jedoch rot und grün verwendet. Diese beiden Farben sind komplementär zueinander, das heißt durch die Verschmelzung entsteht ein kontrastreiches Schwarz-Weiß-Bild. Es wurden sogar schon testweise Anaglyphen hergestellt, die mit den entsprechenden Brillen als farbige 3D-Bilder gesehen werden. Diese sind jedoch schwierig und nicht ohne Betrachtungsstörungen zu realisieren. Das Anaglyphenverfahren ist womöglich das populärste Verfahren der 3D-Darstellung. Im umgangssprachlichen Bereich wird daher unter einer 3D-Brille meist die Rot-Grün-Brille dieses Verfahrens verstanden, die etwa in Kinos oder auch in Comics Anwendung findet. Interessant ist die Tatsache, dass dieses Verfahren sogar bei rot-grün-blinden Menschen funktioniert, was nach genauerem Überlegen aber vollkommen logisch ist, da ab dem Durchscheinen des Lichtes durch die Farbfolie die Farbe keine Rolle mehr spielt.
c) Das Pulfrichverfahren
Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts entwickelte Carl Pulfrich das nach ihm benannte Verfahren, auch Nuoptix-Verfahren genannt. Dieses Prinzip basiert auf der Eigenschaft der menschlichen Netzhaut, dunklere Bilder später wahrzunehmen als hellere. Bewegt sich also ein Objekt von links nach rechts, so wird es unter normalen Umständen von beiden Augen gleichzeitig am gleichen Punkt gesehen. Wird aber vor das rechte Auge ein abdunkelndes Glas gehalten, so "hinkt" das Bild an diesem Auge ein wenig hinterher und das Objekt tritt aus dem unbewegten Hintergrund besonders hervor, da das Bild zur gleichen Zeit von den Augen an leicht verschiedenen Stellen gesehen wird. Dieser Effekt kann sehr schön für das Fernsehen genutzt werden. Man braucht hierzu keine Spezialkamera, die einzige Voraussetzung ist nur, dass sich die Kamera bewegt und sich somit alle Objekte von links nach rechts durch das Bild bewegen. Da hierdurch eine gewisse Unruhe entsteht, wird das Verfahren nur in vereinzelten Filmszenen angewandt. Auf ProSieben liefen zum Beispiel schon einige Tierdokumentationen, die diese Technik anwendeten. Der große Vorteil ist, dass solche Filme natürlich auch ohne Probleme ohne die entsprechende Brille angeschaut werden können, dann aber logischerweise auch ohne den 3D-Effekt.
| d) Die HolographieIn den 40er Jahren entwickelte der ungarische Ingenieur Dr. Dennis Gabor (1900 bis 1979) die Holografietechnik. Man benötigt hierzu einen Laserstrahl, der kohärentes Licht aussendet, das heißt Licht mit einheitlicher Wellenlänge. Dieser Laserstrahl wird durch einen Strahlteiler aufgeteilt in zwei gleichmäßig starke Einzelstrahlen. Diese werden durch Spiegel umgelenkt und durch Ortsfrequenzfilter geleitet. (Abb. 8)
Ein Ortsfrequenzfilter ist eine Kombination aus einer Linse, die den Strahl aufweitet und einer Lochblende, die das Licht von Aberrationen säubert. Diese Aberrationen entstehen hauptsächlich aufgrund der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts. Einer der Laserstrahlen wird anschließend direkt auf eine Fotoplatte geleitet. Dies ist der sogenannte Bezugsstrahl, der gleichmäßig auf der gesamten Platte ankommt. Den zweiten Strahl schickt man auf das zu speichernde Objekt. Das an diesem Objekt reflektierte Licht, das auch auf die Fotoplatte trifft, bildet den Beleuchtungsstrahl.
Durch die Interferenz von Bezugs- und Beleuchtungsstrahl auf der Fotoplatte wird ein äußerst feines Muster erzeugt und gespeichert. Dieses Muster bildet schließlich das eigentliche Hologramm. Um das Hologramm später, also nach der Entwicklung der Fotoplatte, betrachten zu können, muss man es von hinten mit einem aufgeweiteten Laser bestrahlen. So werden die von dem Gegenstand reflektierten Lichtwellen rekonstruiert. Dadurch ändert sich auch das Bild, wenn man den Betrachtungswinkel ändert. (Abb. 9)
Das Holografieverfahren wird auch autostereoskopisch genannt, weil kein spezialisiertes Betrachtungsgerät notwendig ist, um das Bild anzuschauen.
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8. Wissenschaftliche Bedeutung
1864 wurde die Technik der Stereofotografie erstmals für die Wissenschaft angewandt, und zwar um endgültig den Kugelcharakter des Mondes zu beweisen. Man nahm einfach eine extrem große Stereobasis von mehreren hundert Kilometern. Man fotografierte also den Mond gleichzeitig von zwei weit entfernten Städten auf der Erde. Aus dem Vergleich der beiden Bilder konnte schließlich geschlossen werden, dass der Mond die Kugelform haben muss.
Vielfach wird die Technik auch angewandt in Bereichen, die in Größendimensionen arbeiten, die für das menschliche Auge nicht erfassbar sind, da der Augenabstand hierfür entweder viel zu klein oder viel zu groß ist. Ein Beispiel hierfür ist die Anwendung in der Mikroskopie, zum Beispiel bei der Betrachtung von Molekularstrukturen. Im Makrobereich werden dreidimensionale Bilder von Wolkengebilden gemacht, um deren Strukturen besser untersuchen und erforschen zu können.
Auch in der Medizin werden sogar stereografische Röntgenaufnahmen gemacht, um einen besseren Einblick in den menschlichen Körper zu bekommen und genauere Diagnosen stellen zu können.
Ein sehr praktisches Anwendungsgebiet ist die Fotogrammetrie. Bei diesem Verfahren wird ein Objekt von mindestens zwei verschiedenen Standpunkten aus fotografiert und anschließend werden dadurch die Ausmaße dieses Objektes errechnet. So werden zum Beispiel große Häuser, aber auch sehr kleine Gegenstände aus bis zu hundert Perspektiven aufgenommen, um dann von jedem kleinen Einzelteil die Größe bestimmen zu können. Die Auswertung erfolgt meist durch Computer, in die die Bilder und die Objektivdaten der verwendeten Kamera eingegeben werden. Nachdem auf den Bildern Punkte angegeben wurden, die sich entsprechen, erstellt die Software ein detailgetreues dreidimensionales Gittermodell des Objekts, an dem alle Maße abgelesen werden können. Gerade bei Gebäuden bietet dies große Vorteile gegenüber der direkten Vermessung, da man unter anderem nicht direkt an das Gebäude rantreten muss, was in großen Höhen problematisch ist.
Eine weitere Anwendung, die allerdings nicht sehr wissenschaftlich ist und auch nicht unbedingt mit dreidimensionalen Bildern zu tun hat, ist das Lösen von Rätseln der Art "Finde die 10 Fehler", wie sie oft zum Beispiel in Fernsehzeitschriften zu finden sind. Diese können nämlich mit Hilfe der Schieltechnik gelöst werden. Bringt man die beiden Bilder durch Schielen zur Kongruenz, erhält man in der Mitte ein Bild aus den beiden. Die Stellen, die dann unterschiedlich sind in den beiden Bildern, machen sich durch ein leichtes Flackern bemerkbar. Diese Anwendung ist wie gesagt nicht gerade wissenschaftlich, aber wie ich finde, dennoch sehr interessant.
9. Erklärung
Erklärung zur Eigenarbeit
10. Literaturverzeichnis
Kuhn Gerhard, Stereofotografie und Raumbildprojektion
Verlag für für Foto, Film und Video, Gilching, 1999
Hedgecoe John, Foto Handbuch
Hallwag AG, Bern u. Stuttgart, 1979, 9. Auflage 1993
Friedrich Artur, Handbuch der experimentellen Schulphysik
Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln, 1963
www.stoppa-fotos.ch/fotogrammetrie.htm
Atelier Michel Stoppa, August 2000
www.perspektrum.de/knowhow.htm
Peter Kaiser, Nürnberg, o.J.
www.wuerzburg.de/gym-fkg/schule/fachber/physik/facharb/zieglchr/stereo.html
Christian Ziegler, 1999
www.stereoskopie.de/geschichte.html
Ulrich Czichos, o.J.