Stereoskopische Ansichten von der Welt oder „Himmlische Körper in 3D“

vonRalf Fackiner

post@anralf.de

Teil 1: Grundlagen

Noch von dieser Welt: Mono-Blick auf meinen Wohnort (links hinter dem Busch!)

Teil 1:

- Erstellen, Bearbeiten und Betrachten von digitalen Fotos in Kreuzblickmontage

- Leistung von Auge und Gehirn

- Anwendungen

ACHTUNG: Die Präsentation ist in der Erprobungsphase. Daher keine öffentliche Weitergabe! Nur zur Durchsicht an Einzelpersonen. Danke!Alle Bilder -soweit nicht anders vermerkt - Copyright Ralf Fackiner 2003

Dieser Teil gehört zu einer größeren Präsentation, die astronomische Anwendungen einschließt.

Wir haben manches doppelt, z. B. OHREN! Warum?

Ein Grund: Wenn wir auf dem linken Ohr liegen, können wir noch mit dem rechten hören.

Ebenso wichtig: Wenn wir wissen wollen, wo der Störenfried steckt, ist das mit zwei Ohren schneller zu schaffen.

Dabei bilden Ohren/Gehirn ein Präzissionsmessinstrument!

Weicht die Entfernung nur um

2cm ab, hören wir bereits

einen Laufzeitunterschied!

Längerer Schallweg

Gibt es keine Differenz,

schauen wir dem „Feind“ (fast) direkt

ins Auge!

Vom Schallerzeuger kommend trifft die Schallwelle etwas eher auf das rechte als das linke Ohr. Können wir den Unterschied wahrnehmen, brauchen wir nur noch die Richtung feststellen, in der sich kein hörbarer Unterschied mehr ergibt.

Dabei errechnet sich Erstaunliches:

Für 2 cm Wegdifferenz benötigt der Schall lediglich t (Sekunden):

Rechnung: 340 m in 1 s (Schall in Luft durchschnittlich)

und da es nur um 2 cm geht (1/50 m)

t = 1 s : 340 : 50 = 1/17ooo Sekunde!

Das ist viel genauer, als so manche Stoppuhr mit ihren 1/100 Sekunden-Ablesung!

Nun haben wir ja auch zwei Augen!

Die Kombination Augen - Gehirn hat u.a. eine

erstaunliche Fähigkeit entwickelt, geringste

Unterschiede zwischen zwei Bildern zu erkennen und

daraus Informationen über die Anordnung von Körpern

im Raum zu gewinnen.

Damit wir immer mal eines zudrücken können!

Oder gibt es andere Gründe?

Vielleicht etwas mit den Ohren Vergleichbares?

Vor Ihnen liegt eine Schraube. Zwei Fotos geben die beiden Bilder wieder, die das linke und das rechte Auge sehen -sie sind verschieden!

Frage: Welches der beiden Bilder entsteht im linken Auge?

Zwei Fotos geben die beiden Bilder wieder, die das linke und das rechte Auge sehen.

Das ist hier gut zu entscheiden!Denn ein Auge sieht auf die Fläche des Schraubenkopfes.

Und das kann nur das RECHTE sein! Und das sieht das linke Auge!

Ansicht von rechts!

JEDES Auge sieht SEIN Bild.

Und die sind in der Regel verschieden.

Diesen regelmäßigen Körper kennen Sie bestimmt. Es ist ein

PENTAGONDODEKAEDER mit ... Flächen.

Welches Bild gehört nun zum rechten Auge?

LINKES Auge RECHTES Auge.

Wollen wir einen Gegenstand natürlich-räumlich abbilden, müssen wir die Bilder beider Augen konservieren.

Und diese Bilder sind in der Regel verschieden!

Umgekehrt gilt:

Wollen wir einen Gegenstand auf einer Abbildung natürlich-räumlich sehen, müssen wir dem Gehirn wieder die beiden Bilder liefern, aus denen es die Informationen für den Raum zurück gewinnt.

Es folgen zunächst Informationen zur Frage:

Wie gewinnen wir nun die beiden unterschiedlichen Bilder?

Anschließend wird besprochen:

Wie präsentieren wir sie wieder unseren Augen?

Aufnahmen mit einer

normalen Kamera

Man fotografiert zwei Bilder nacheinander mit etwas seitlichem Versatz, so etwa 7cm (Augenabstand). Waagerecht halten!

Das ergibt dann zwei Bilder auf dem Film, die -gemeinsam betrachtet- das Stereobild ergeben.

Ein Zielpunkt X

Meine echten Stereokameras

FED Kleinbild

Sputnik 6x6 Format

Betrachter für 6x6

Zwei Bilder auf einem Negativ - Strahlenteiler

Die im Augenabstand aufgenommenen Bilder werden nebeneinander auf den

Film projiziert. Sie können anschließend z.B. mit dem Strahlenteiler wieder betrachtet oder

ausgedruckt werden. Anordnung parallel.

Viele fotografieren heute mit Digitalkameras. Im Prinzip hat sich dadurch bei der Aufnahmetechnik nichts geändert.

Man kann wieder beide Fotos gleichzeitig machen, z. B. mit zwei gekoppelten Fotoapparaten

Meine Stereo-Aiptek2 x 1,3 Mpixel

Man aber auch mit einer Kamera auskommen, und die Fotos nacheinander machen.

Wobei es eine wichtige Einschränkung gibt!

Und das könnte sein?

Beim zweiten Foto ist er weg!

So bleiben bitte!

Ich hab´s gleich!

Kurz zur Wiedergabe der Bilder OHNE Computer!

2 Folien einfügen

Entwickeln und Bearbeiten der Fotos, die mit einer Kamera gemacht wurden.

Es gibt Programme, die (fast) alles automatisch können - siehe CRANAG *Hier zunächst eine kurze Beschreibung für die Kreuzblickmontage mit einem der üblichen Bildbearbeitungsprogramme: ULEAD iPhoto Express4 - für alle, die erstmal ohne weiteren Aufwand beginnen wollen.

1. Beide Einzelbilder laden, dann HEFTEN oder Einfügen (linkes nach rechts bei Kreuzblickmontage)

2. Gleiche Neigung? Nein? DREHEN!

* später im Anhang

3. Untere Kante anpassen VERSCHIEBEN

4. Seitlich angleichen SCHNEIDEN VERSCHIEBEN

5. Größendifferenzen ausgleichen stürzende Linien beseitigen VERZERREN

6. Konfektionieren = Letzter Schnitt - Abmessungen festlegen - Rahmen

Beim Rahmen: Scheinfensterebene des Raumbildes festlegen, um Objekte mehr oder weniger aus der Ebene des Rahmens heraus treten zu lassen.

Siehe dazu Beispiele im Anhang

Wiedergabe der Stereos

Druck

Dias: 1. Betrachter 2. Projektion

Computer: 1. Monitor - Kreuzblick- Parallel - Anaglyphen

rot/cyan rot/grün

- Shutterbrillen

Das steht hier im Vordergrund! Anaglyphen folgen gegen Ende.

Anleitung für die Betrachtung mit dem Kreuzblick

„Schielen - nach Innen“

Beim Lesen halten wir Text so etwa 20 - 30 cm entfernt. Die Augen blicken auf einen Punkt, schielen nach innen.

Das ist auch die Stellung der Augen beim „Kreuzblick“. Das Ziel (Bild) rückt weiter weg, es wird weniger stark fokussiert, evtl. aber mehr geschielt, wenn das Bild groß und nahe ist.

Das ist aber ungewohnt! Daher ist meist etwas Übung notwendig.

Anfangs nicht zu nahe sitzen und gleichzeitig sehr große Abbildungen betrachten.

Gleichzeitig fokussieren wir auf diesen Nahpunkt.

Evtl. wird noch etwas mehr geschielt, wenn man nahe sitzt.

Am Beispiel eines für den Kreuzblick montierten Stereobildes, der Pergola in Tazacorte, soll das Betrachten erklärt werden.

Man erkennt: Die rechte Hälfte zeigt das Bild, das vom linken Auge gesehen wird und die linke Seite des Doppelbildes gehört dem rechten Auge.

Zunächst die Anleitung lesen, dann evtl. nochmal hierher zurück gehen. Anschließend das erste und die weiteren Beispiele zum Einüben nutzen.

in Armlängenabstand oder etwas weiter entfernt!

Beide Augen offen lassen, Bild fokussieren.Den Zeigefinger soweit entfernt halten, dass er -unscharf- in der Mitte der Einzelbilder erscheint,

Setzen wir uns vor den Monitor -

später etwas zum unteren Rand ziehen.

Finger so lassen und nun auf die Fingerspitze fokussieren - wir sollten nun die Fingerspitze scharf sehen.

Meist nicht stabil, es kommt und geht.Die äußeren Bilder sind unscharf und

kleiner. Wir müssen

versuchen, das mittlere, das

Raumbild stabil zu halten = ÜBEN!

- das Raumbild !

In diesem Moment erscheint automatisch ein drittes Bild -

Und jetzt mal am Stereobild versuchen.

Gleiche Schritte!

Damit es leichter fällt, wird der gesamte Hintergrund abgedunkelt.

Zur Erinnerung läuft die Anleitung nochmal langsam mit.

Sie können natürlich nochmal zwei Seiten zurück gehen, um sich die beiden Schritte zum Raumbild einzuprägen.

1. Zeigefinger so weit von den Augen entfernt halten, dass er unscharf in der Mitte beider Bilder erscheint. Augen auf Bild fokussieren!

2. Augen auf die Fingerspitze fokussieren - 3. Bild (Raumbild) erscheint.

3. Fingerspitze nach unten wegziehen. WEITER?

Nimmt man die Hände zur Hilfe, kann man die beiden äußeren Bilder

abdecken. Man sieht jetzt nur noch das

Raumbild!

Ist das Bild zum Monitorgehäuse passend gerahmt, hier reicht bereits der helle Hintergrund, verschwinden die Randbilder völlig - die Augen können sie ja auch (fast) nicht mehr sehen. Den Rest erledigt das Gehirn.

Tricks zum besseren Betrachten:

HilfsmittelSehr viel angenehmer und mit besserer Bildqualität, läßt sich eine Stereofolge am Monitor bzw. in der Projektion - hier ist es eigentlich unerläßlich - beobachten, wenn man die beiden Bilder links und rechts ausblendet.Das macht man mit einer BLENDE - natürlich!

Das falsche Bild wird ausgeblendet!

Jedes Auge sieht nur sein Bild!

Klappen lassen die Einstellung auf Augenabstand und Bildgröße zu.

Es kommen jetzt zwei weiter Übungsbilder.

Versuchen Sie wenigstens bei einem, die Hände zum Ausblenden der beiden seitlichen Bilder zu benutzen.

Viel Erfolg! Bitte nach dem ersten Bild Taste drücken.

Noch ein Übungsbeispiel

Beim Parallelblick werden die Bilder nicht getauscht.Man kann eine Trennwand zwischen Augen und Bild/Monitor einbauen, damit jedes Auge wieder nur sein Bild sieht.

Problem: Stark nach außen Schielen ist schwer!

Betrachter mit Linsen und Trennwand.

Ein Nachteil ist die lange Trennwand!

Wheatstone-ApparatQuelle: christoph-zang_de --- Meine Facharbeit.htm

Linkes Bild Rechtes Bild

zum linken Auge --- rechten Auge

90°Winkelspiegel

Aus drei Einzelbildern werden zwei Raumbilder - ein Beispiel.

Internetfund -c- Quelle wird gesucht!

Was das Auge so leistet!

Einige Beispiele für die Leistungsfähigkeit von Auge und Gehirn.

Beispiele für Stereogramme werden ergänzt

Textstereogramm

- dieses ist schwierig-

Je enger die Worte stehen, desto näher scheinen sie zu stehen.

Quelle: http://www.uni-kl.de/AG-Leopold/Archiv

Die drei Reihen erscheinen in der Tiefe gestaffelt.

Welche liegt vorn, welche im Hintergrund?

Zusammenhang?

Anwendung: Stereogramm Copyright bei

Erklärung Stereogramm -2- Quelle: http://www.uni-kl.de/AG-Leopold/Archiv

Abweichungenfeststellen

Solche Prüfungen finden sich gelegentlich in Begabungs- oder Intelligenztests.

Man soll in kurzer Zeit bestimmte Buchstabenkombinationen finden oder, wie hier, Abweichungen zwischen zwei Buchstabenfeldern finden. Hier gibt es - wie immer - drei Abweichungen.

1.Zeile: r und o

4. Zeile: e und a

7. Zeile: h und t

Abweichungen bei Bildern feststellen.

Original und Fälschungam Beispiel zweier Briefmarken.

Das Original liegt unten links. Die zu prüfende Marke legen wir daneben.

Turmspitze Baumspitze

Und nun: Bitte suchen!

Hier haben sich 3 Fehler eingeschlichen! Leicht bis sehr schwer zu finden. Aber ...

1. Farbfehler 2. Formfehler 3. Positionsfehler*

... legt man die Bilder als Stereo nebeneinander, erscheinen die Fehler sofort!

Lösung?Weiter?

*sehr gering!

Beim letzten Beispiel haben wir gesehen: Das Auge kann sehr kleine Differenzen wahrnehmen, wenn es sich um Form- oder Positionsfehler handelt. Wo liegt die Grenzgröße?

Herr Schnauzer hat sich einen Zaun machen lassen. Endabnahme!

Was habt ihr denn da für einen Mist gemacht, die Latten sind ja nicht gleichmäßig angebracht!

Was Sie nicht alles sehen! Wo denn ???

Das zeigt ich euch schon an den ersten fünf Latten!

Weiter?

Hat er recht?

Wenn ja, wie groß ist der Fehler?

Und in welcher Entfernung hat er gestanden, wenn er „normal“ gute Augen hat?

Können Sie eine Abweichung feststellen?

Die Latten sind 15 cm breit.

Stark vergrößert kann man an der Pixellinie auszählen:

11 Pixel

10 Pixel

11 PixelAbstände in Pixel

Herr Schnautzer hatte Recht: Der Abstand zwischen der 3. und 4. Latte war geringer!

Und er hat gute Augen!

So kann man es nachprüfen:

Die Bretterenden „absägen“ , verschieben und wieder anhalten.

Noch soll aber noch berechnet werden, welche Empfindlichkeit das Team Auge/Gehirn in solchen Fällen aufzuweisen hat!

Nur für Fortgeschrittene!

Hier stimmt es nicht mehr!

Welche Mindestverschiebung muss also vorhanden sein, damit man sie bemerkt und somit ein räumlicher Eindruck erzeugt wird?

Beispiel (Meine derzeitige Hard- und Software):

Der Monitor hat ein Auflösung von 72 dpi.Beim 17zöller sind das 500 Pixel auf 20 cm = 0,4mm pro Pixel.

Sitzt man z. B. 1m entfernt und kann gerade eben noch die Unregelmäßigkeit der Zaunlatten feststellen, rechnet man mit Winkelfunktion oder Kreisbogen den Sehwinkelfür 1 Pixel aus und erhält:

Ein Pixel erscheint unter knapp 1,5 Winkelminuten.

Wird der Abstand des Betrachters vom Zaun größer oder der ´Fehler´ der Handwerker kleiner, ist nichts mehr zu bemerken. Es sei denn, man hat die Augen eines Adlers. (Hat der so große Augen, oder ... )

Da diese Größe immer wieder eine wichtige Rolle spielt, hier nochmal ein Beispiel:

Links sind Linien im Abstand von 1 Pixel gezogen. Also die dünnsten Linien, die möglich sind. Sonst entsteht eine geschlossenen Fläche.

Rücken Sie nun so weit vom Monitor bis die Linien nicht mehr getrennt und das Rechteck als graue Fläche erscheint. Leider weis ich nicht welche Größe Ihr Monitor hat und welche Auflösung!Bitte selbst ausmessen und abzählen!

Sie können nun, nach dem Rechenbeispiel zuvor, das Auflösungsvermögen ihrer Augen (linkes, rechtes, beider) bestimmen und vergleichen.

Der Begriff Auflösungsvermögen erklärt sich jetzt sehr gut, weil das graue Rechteck schließlich in Linien aufgelöst wird, wenn Sie näher rücken.

Ist die Entfernung zu groß, die Differenzen zwischen den Bildern zu gering, ist der räumliche Eindruck durch die Verschiebung zwischen den Bildern nicht mehr gegeben. Entweder gehen wir dichter an das/die Objekte heran oder wir ziehen einfach die Augen auseinander. Wir vergrößern die Basis.

Beim normalen Augenabstand endet das räumliche Sehen bei etwa 200 m.Dann werden andere Erfahrungswerte (Schatten, Größen, Helligkeiten) herangezogen.

Basis von rund 60m (Abstand zwischen den Kamerastandorten) bewirkt räumliches Sehen noch in vielen km Entfernung.

Und schon sind wir bei einer Anwendung aus der Astronomie.

Wir sehen hier zwei Fotos des gleichen Sternfeldes. Das rechte entstand einige Tage nach dem linken Foto.

Gibt es Änderungen? Haben sich Sterne bewegt? Sind vielleicht Kometen am Himmel oder ein auffällig Veränderlicher? Versuchen Sie mal solche Ereignisse aufzuspüren!

Lösungen?

Ich habe hier zwei Saturnfotos so ausgewählt, dass sie für Ihre Augen so wirken, als sei der Standort von links nach rechts verändert worden oder der Saturn habe sich ..

C: Nasa

von: http://www.mondatlas.de/stereoskopie/stereoskopie.html

ANAGLYPHENDARSTELLUNG

Ein Auge sieht nur ein rotes Bild, das andere z. B. nur ein grünes (hier cyan).

Das wird möglich, indem man durch eine Brille mit passenden Farbgläsern schaut.

Das Mondfoto setzt sich aus zwei verschiedenen Fotos zusammen, die in rot bzw. cyan geheftet wurden.

NUR MIT ANAGLYPHEN-Brille

Meine beiden Saturnbilder habe ich eingefärbt und dann als Anaglyphenbild geheftet.

Wie erzeugt man Anaglyphen?

1. Selbst Zeichnen2. Zwei Fotos - eines in rot umwandeln, das andere in grün/blau/cyan und dann verschoben übeereinander legen.3. Per Programm, das die beiden Teilbilder selbst passend einfärbt und verschiebt montiert.

Es gibt einige, sogar einige Free- oder Sharewareprogramm.

Was kann so ein Programm?

Viel!

Stereopaar laden, dannAnaglyphen farbig oder Anaglyphen mono cyan/rot oderGrün/rot oder blau/rot oderMontage für Shutterbrille oderParallelblick bzw. Kreuzblick und das

bildschirmfüllend, vertauscht, Vollbild usw.

Die Darstellungsart wird so einfachst gewechselt.

(Meine) frühen Begegnungen mit 3D-Abbildungen

Einer der ersten 3D-Comics:Mighty Mouse erschien ab 1950heute sehr teure Sammler-Rarität. Habe ich mit Begeisterung gelesen. Ist leider verschollen!

Geometrie besser verstehen!Räumliches Verständnis:Anaglyphe Konstruktionen- Mucke Raumzeichnungen.

Die astrophysikalischenObservatorien auf La Palma (rechts Herschel)

Zur Einstimmung auf Teil 2: Himmlische Körper in Stereo!