Stereoskopie/Geschichte
Hintergrund
[Bearbeiten]Stereoskopie erzeugt die Illusion der dreidimensionalen Tiefe aus gegebenen zweidimensionalen Bildern.[2] Das menschliche Sehen, einschließlich der Wahrnehmung der Tiefe, ist ein komplexer Prozess, der zunächst mit der Erfassung von visuellen Informationen auf der Netzhaut beginnt und dann im visuellen Kortex mit einer Reihe weiterer Verarbeitungsschritte zu Form, Farbe, Kantenerkennung und Bewegung zu einer Wahrnehmungseindruck der Bildinformation zusammengesetzt wird.
Unterschiedliche Bilder für das rechte und linke Auge
[Bearbeiten]Ein zentraler Schritt innerhalb des Gehirns ist Verbindung von zwei getrennten visuelle Bilder auf den einzelen Augen zu einem dreidimensionalen Gesamteindruck der Raumsituation. Diese räumliche Interpretation ist für das Operieren im Raum wichtig, da damit die Beurteilung von relativen Entfernungen von Objekten zueinander und zum Betrachter analysiert werden. Diese Mechanismen, die das Gehirn verwendet, um relative Entfernungen abzuschätzen, sind u.a. in der Robotik für die Bewegungskontrolle im Raum von Bedeutung[3]
- Stereoskopisches Sehen
- Konvergenz des Auges - Objektverfolgung
- Überlappung eines Objekts durch ein anderes
- Wahrnehmung von Winkeln eines bekannten Objekts, die z.B. rechtwicklig sind aber im Bild nicht rechtwicklig dargestellt sind.
- Fluchtpunktperspektive (Konvergenz paralleler Kanten in der bildlichen Darstellung)
- Vertikale Position - für Objekte, die näher am Horizont im pespektivischen Bild positioniert sind, neigen wird dazu, diese als weiter weg wahrzunehmen)
- Farbe, Kontrast, Sättigung und Farbe - in größerer Entfernung sind Objekte in der Regel blasser und die Farbeverteilung vrschiebt sich nach blau, da die Atmosphäre Rotanteile stärker absorbiert.
- Änderung der Größe des strukturierten Musters - Detailsreichtum und Entfernungswahrnehmung
Bemerkung - klassische 3D-Darstellungen
[Bearbeiten]Alle oben genannten Punkte existieren bereits in klassischen zweidimensionalen Bildern, wie Gemälde, Fotografien und Fernsehen[4].
Unterschiedliche Bildinformationen für beide Augen
[Bearbeiten]Stereoskopie ist die Produktion der Illusion der Tiefe zweidimensionalen Bildinformationen, die jedem Auge genau die Bildinformationen liefert, die auch bei einer Wahrnehmung von Objekten im 3D-Raum vorhanden wäre. Da die beiden Bilder analog zur Wahrnehmung 3D-Raum analog im Gehirn interpretiert werden, entsteht die Illusion der Tief. Da alle Punkte des Bildes, das durch Stereoskopie erzeugt wird, unabhängig von ihrer Tiefe in der Originalszene in derselben Ebene fokussiert werden, geht diese Illusion verloren, wenn man sind im Raum bewegt, da sich die Abbildung einzelner Punkte nicht verändert. Daher ist die Illusion der Tiefe in der Stereoskopie unvollständig.
Raumlagesensoren
[Bearbeiten]Mobile Endgeräte besitzen Raumlagesensoren und können mit entsprechende Rechenleistung und einem vorhandenen 3D-Modell die Veränderung der Bildinformationen für beide Augen in Echzeit berechnen.
3D-Display
[Bearbeiten]Die meisten VR-Headsets verwenden diese stereoskopische Methode, um Bilder darzusellen. Es wurde bereits im Jahre von 1838 von Sir Charles Wheatstone erfunden,[5][6] und verbessert durch Sir David Brewster, der das erste tragbare 3D-Anzeigegerät machte.[7]
Stereoskopie wird u.a. in Photogrammetrie verwendet, in dem man von einem Objekt mehrere Einzelbilder aus unterschiedlichen Winkeln aufnimmt und dann die perspektivischen Transformationen von identifzierbaren Einzelpunkten in mehreren Bilder zu Berechnung eines 3D-Modells verwendet.
Die mathematische Analyse der Stereoskopie und deren projektiven Eigenschaften ist damit nicht nur der Betrachtung von Bildern nützlich, sondern auch für die Erstellung von 3D-Objekten, die dann mit VR-Headsets auch die Bewegung im Raum simulierbar machen.
Quellennachweise
[Bearbeiten]- ↑ Susanne Müller: Die Welt des Baedeker. Eine Medienkulturgeschichte des Reiseführers 1830–1945. Campus-Verlag, Frankfurt a. M./ New York 2012, S. 172
- ↑ Sauerbrei, I. (2020). Geometrie, Wahrnehmung und Wirkung von Tetraeder und Ikosaeder: Ansätze zu einer Grundlagenforschung zu 3D-Formwahrnehmug und Formwirkung (Doctoral dissertation, Technische Universität Wien).
- ↑ Gutmann, J. S., Fukuchi, M., & Fujita, M. (2008). 3D perception and environment map generation for humanoid robot navigation. The International Journal of Robotics Research, 27(10), 1117-1134.
- ↑ Wang, Xi (2021): Die Erforschung der Wahrnehmung durch die Augen. Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2020. Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V.. ISBN: 978-3-88579-775-3. pp. 349-358. Schoss Dagstuhl, Deutschland. 9.-12. Mai 2021
- ↑ Contributions to the Physiology of Vision.—Part the First. On some remarkable, and hitherto unobserved, Phenomena of Binocular Vision. By CHARLES WHEATSTONE, F.R.S., Professor of Experimental Philosophy in King's College, London. URL: https://www.stereoscopy.com/library/wheatstone-paper1838.html
- ↑ William Welling (1987) Photography in America: The Formative Years, 1839-1900 - University of New Mexico Press
- ↑ International Stereoscopic Union, 2006, "Stereoscopy", Numbers 65–72, S.18