DE19820326A1 - Verfahren für Raumeigenschaften erfassende foto-, film- und videotechnische Aufnahmen und Druckvorlagen zur Abbildung auf Flächen und Vorrichtung zur Wiedergabe für räumliches Sehen - Google Patents

Abstract

Verfahren für Raumeigenschaften erfassende foto-, film- und videotechnische Aufnahmen und Druckvorlagen zur Abbildung auf Flächen und Vorrichtung zur Wiedergabe für räumliches Sehen. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht gleichzeitig vielen Betrachtern raumerfassende flächige Abbildungen ohne notwendige Benutzung besonderer Brillen räumlich zu sehen. DOLLAR A Zusammenwirkende Einzelbilder werden in nach vorgegebenem Muster aufgeteilten und gemischten und flächig verdichteten Einzelteilen horizontal nebeneinander, gegebenenfalls auch vertikal übereinander auf der Fläche eines Ganzbildes angeordnet. DOLLAR A Eine Lupenfilterscheibe vor der Wiedergabefläche trennt die zahlreichen, sehr kleinen Abbildungsteile jeweils für das linke und für das rechte Auge und vergrößert sie zugleich wieder. In vorgesehenen günstigen Bereichen vor der Abbildung verbinden sie sich beim Betrachten zu einem räumlichen Gesamtbild (dazu Zeichnung Figur 3). DOLLAR A Das Verfahren gestattet Ausführungsformen für Bild- und Filmwiedergaben durch Fernseher, Computermonitore, Flachbildschirme, durch Bildprojektion, für Fotovergrößerungen, Druckvorlagen, dazu mit beliebigen, auch nichträumlichen Bildkombinationen. DOLLAR A Raumbilder aus mehr als zwei Aufnahmen erlauben bei Kopfbewegung gesteigerte Raumillusion. DOLLAR A Einige Ausführungsformen gestatten sowohl MONO- und STEREO- als auch SUPERSTEREO-Bildwiedergaben.

Description

Zum Stand der Technik

1. Die hier beschriebene Erfindung erinnert an einige ältere und allgemein bekannte Verfahren und Vorrichtungen, die räumliches Sehen von auf Flächen abgebildeten räumlichen Bildgegenständen ermöglichten.
1.1. Zunächst das Stereoskop: Zwei in der Regel von Stereokameras mit zwei nebeneinander etwa in Augabstand stehenden Objektiven gleichzeitig aufgenommene Fotos derselben Bildgegenstände, nebeneinander auf einen Pappstreifen geklebt, wurden in einen für die Beleuchtung der Fotos oben offenen Kasten - das Stereoskop - gestellt. Eine Trennwand zwischen den beiden bildvergrößernden Okularen des Stereoskops gab für jedes Auge des Betrachters nur eines der davor stehenden Fotos frei. Die so geführte Einstellung der Augen des Betrachters führte in seinem Gehirn zu detaillierter Identifikation beider Fotos, deren vor allem horizontale Abbildungsunterschiede die räumliche Vorstellung als ein Bild hervorriefen, ohne daß es dazu besonderer Anstrengung oder weiterer Manipulation bedurft hätte. Jeweils nur ein Beobachter konnte so mit Hilfe eines Stereoskops Stereo-Fotos oder auch entsprechend gezeichnete Bilder als Raumeindruck anschauen (Zu Stereoskopen und Polarisation des Lichts siehe Lueger Lexikon der Technik, Fachbände Feinwerktechnik, herausgegeben von Alfred Kuhlenkamp, Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, 1972, S. 742, 787-790, 837, 1009-1011).
1.2. Die Suche nach einem Verfahren, das ermöglicht, vielen Betrachtern gleichzeitig räumliches Sehen von auf einer Fläche dargestellten Abbildungen anbieten zu können, bleibt an die Voraussetzung gebunden, daß jedes Auge nur das ihm zugeordnete Bild sieht. Trennwände wie bei 1.1.) sind hier nicht brauchbar. Zwei nebeneinander stehende Bilder durch willentliches Schielen zur Deckung zu bringen, um so ihre räumliche Tiefe zu sehen, ist etwas anstrengend, manchmal zeitraubend und nicht jedermanns Sache. So erfand man beispielsweise das Rot-Grün-Verfahren, bei dem ein (einfarbig) rotes und ein (einfarbig) grünes Bild innerhalb derselben Fläche dargestellt wurden. Um beide zu einem einzigen räumlichen Bildeindruck zu vereinigen, mußte jeder Betrachter eine Farbfilter-Brille mit einer roten Folie für das eine und einer grünen Folie für das andere Auge tragen. Durch die rote Folie wurde das rote Bild praktisch unsichtbar, das grüne Bild schwarz, durch die grüne Folie wurde das grüne Bild unsichtbar und das rote schwarz. Etwas störend war aber, daß helle Flächen für das eine Auge grün, für das andere rot blieben, was nicht einfach vom Gehirn ausgeblendet und so "vergessen" werden konnte. Doch konnte jedes Auge damit sein Bild sehen, und beide Augen konnten das, was für sie zu sehen übrig blieb, verhältnismäßig leicht zu räumlichen Darstellungen zusammenfügen. Dieses Verfahren mußte aber mehr oder weniger ein spielerischer Gag bleiben. Vielfarbige Darstellungen im gewohnten Sinne konnte es nicht bieten.
1.3. Verwendet man anstelle von Farbfiltern Polarisationsalter, die das Licht für die Bildprojektion für jedes Auge nur in einer Richtung schwingen lassen, für das linke Auge etwa vertikal oder linksschräg, für das rechte Auge dann horizontal oder rechtsschräg, wird dadurch die Wiedergabe farbiger Bilder möglich. Jeder Betrachter muß jedoch dazu eine Polarisationsbrille tragen, die die "Mischbilder" von der Projektionswand für die Augen trennt, damit sie in seinem Gehirn zum Raumeindruck verbunden werden können. Erinnert sei an - so genannte - 3D-Filme, die faszinierende Raumerlebnisse möglich machten (Zu Stereoskopen und Polarisation des Lichts siehe Lueger Lexikon der Technik, Fachbände Feinwerktechnik, herausgegeben von Alfred Kuhlenkamp, Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, 1972, S. 742, 787-790, 837, 1009-1011) - jetzt mit optimierten 3D-Brillen in IMAX-Kinos.
1.4. Heute, im Zeitalter der Computer, werden 3D-Brillen angeboten, die ein anderes Prinzip technisch nutzen: Durch abwechselndes Öffnen und Schließen der Brillengläser entsteht für das rechte und für das linke Auge ein unterschiedliches Bild. Die Umschaltung erfolgt synchron zum Bildwechsel für links und rechts in so hoher Geschwindigkeit, daß die Augen nur ein Bild wahrnehmen (Zschr. PC Praxis 7/97, Verlag: DATA BECKER GmbH & Co. KG, Merowingerstraße 30, 40223 Düsseldorf; Artikel, Seite 38: 3D SPEX, Anbieter: World of Innovation, Essen, Info-Tel. 0202/590853).
1.5. Erwähnt werden soll auch eine wegen ihrer technischen Ausführung bemerkenswerte Art von Scherz-Postkarten, wie sie vor einigen Jahrzehnten angeboten wurden. Sie konnten Bilder zeigen, die sich plötzlich veränderten, wenn man sie aus unterschiedlichen Richtungen betrachtete. Zum Beispiel zeigte ein abgebildetes Gesicht einmal nach links, einmal nach rechts blickende Augen, oder es öffnete sich plötzlich der Mund, und die Zunge wurde herausgestreckt.
Solche Effekte wurden vermutlich durch eine besondere Prägung der Oberflächenschicht erreicht. In vereinfachter Weise zeigen diese Artikel so Ähnlichkeiten zu einer der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung.

2. Trotz teilweise verblüffender Steigerung der Bildwirkung ergaben sich Mängel, die eine länger dauernde Verbreitung der beschriebenen Verfahren einschränkten:

• - Stereoskope eigen sich nur für jeweils einen Betrachter.
• - Zusätzliche Brillen zum Betrachten räumlich wirkender Bilder oder Filme tragen zu müssen, wird bald als unbequem empfunden, besonders für Menschen, die sowieso schon Brillen tragen müssen.
• - Die Polarisationsbrille wird heute - von einigen interessanten Ausnahmen abgesehen - kaum noch genutzt. Großflächige Bildprojektion, bewußt gewählte Scharfeinstellung der Filmkameras auf die jeweils gerade wichtigen Bildgegenstände, Nutzung sogenannter Farb-, Beleuchtungs- oder Luftperspektive und von Fluchtlinien, dazu raffinierte Anordnung von Lautsprechern für Raumklang erzeugen dafür scheinbare Raumerlebnisse, verstärkt durch die fast ständig vom Bildgeschehen veranlaßten Bewegungen von Kopf und Augen, sich den Reizschwerpunkten zuzuwenden. Wie stark wäre erst dieses Erleben, wenn ein wirklicher Raumeindruck dazukäme!
• - Hilfsmittel, also besondere Werkzeuge zum Betrachten, die der Betrachter benützen und bedienen muß, um die in Bildern wiedergegebenen Raumeigenschaften von Gegenständen und Abständen zu sehen, erschweren die Illusion, als ob er diese unmittelbar erlebte.
• - Scherzartikel nach 1.5. eigneten sich für kurze Betrachtungsabstände bei meist schmalem Blickwinkel. Da sie nicht für größere Formate, breitere Blickwinkel und weitere Betrachtungsentfernungen konzipiert waren, blieb ihnen vor allem der große Markt der Plakatwerbung verschlossen.
• - Die bei 1.1. bis 1.3. angesprochenen Verfahren und Vorrichtungen zielten fast ausschließlich, teilweise auch die bei 1.4. und 1.5. genannten, auf ein Erleben von Raumeigenschaften aus wiedergegebenen Bildern, wie es durch ein Betrachten mit beiden Augen von einem stationären Standort aus möglich ist. Dies ist nur ein einziger, wenn auch sehr wichtiger, der mittelbaren Zugänge zum Erfassen von Raumeigenschaften abgebildeter Gegenstände und Abstände.

3. Einige Aspekte zum Erfassen von Raumeigenschaften: Etwas sehen zu können ist ein sehr starkes Bedürfnis, und dies nicht nur des Menschen. Man möchte erkennen, was man sieht. Man möchte sich freuen können an Farben und Formen. Man möchte erkannten Gefahren rechtzeitig ausweichen können. Man möchte Zusammenhänge erfassen. Man möchte Schlüsse ziehen können aus dem, was man sieht, Schlüsse auf das, was dem jetzt zu Sehenden vorausging und was danach vielleicht zu erwarten ist. Wie oft möchte man "mitten drin sein" in dem, was man sehend noch mit Abstand erlebt. Man möchte vielleicht mehr wissen über das, was man sieht, möchte reagieren, vielleicht sogar aus intensivem Erleben heraus mitgestalten können.
Dazu ist außer dem "Sehen an sich" mindestens ein "wie unmittelbar" empfundenes Erleben der Raumeigenschaften, der Bewegungen und der Veränderungen des zu Sehenden nötig. Denn wir leben in Raum und Zeit.
Diese Auffassung des Raumerlebens sei noch einmal vertieft: Das Erfassen der Raumeigenschaften geschieht vor allem durch Bewegung, also wenn die Standorte der beobachteten Dinge oder/und der Standort des Beobachters sich ändern. Die Zeitdimension hilft dabei, Raumtiefe, Entfernungen und räumliche Zuordnungen zu erschließen. Bewegungen können in vielerlei Richtungen und mit verschiedenen, oft sich ändernden Geschwindigkeiten ablaufen. Demgegenüber findet stereoskopisches Sehen nur in einer, meist der horizontalen Ebene statt. Das Gehirn des Beobachters läßt dabei durch gespeicherte Bewegungserfahrungen, die aus den Unterschieden der Abbildungen im linken und im rechten Auge geschlossene - man könnte auch sagen: errechnete - Raumtiefe in Bezug auf den Beobachter verstehen. Raumerleben durch Bewegung, vor allem auch durch eigene Bewegung, ist also mehr als nur stereoskopisches Raumsehen.
Dieses starke Bedürfnis, erleben, erkennen und aktiv dem begegnen zu können, was ist und was vorgeht, erklärt die große Verbreitung von Bildaufnahme- und Bildwiedergabe-Techniken wie Fotografie, Film, Fernsehen, die bisher fast ausschließlich MONO-Techniken geblieben sind. Ihre technische Weiterentwicklung muß deshalb über Aufnahme- und Wiedergabeverfahren führen, die vor allem die Raumeigenschaften des Gezeigten "wie unmittelbar" und möglichst aktiv miterfassen lassen.

4. Die technische Aufgabe, kurz zusammengefaßt, heißt demnach:
4.1. Die Wiedergabe räumlich aufgenommener oder auf andere Weise für räumliches Erfassen erzeugter Bilder soll so erfolgen, daß sie gleichzeitig von mehr als einem Betrachter räumlich gesehen werden können.
4.2. Die Betrachter sollen dabei keine für das räumliche Erfassenkönnen nötige Brille tragen müssen.
4.3. Die Technik der Wiedergabe solcher Bilder muß gewährleisten, daß jedes Auge eines Betrachters sein ihm für das räumliche Sehen zugeordnetes besonderes Bild möglichst störungsfrei empfangen kann.
4.4. Soweit möglich und sinnvoll soll aktives Raumerleben durch eigene Bewegung der Betrachter für räumliches Sehen wiedergegebener Bilder zusätzlich ermöglicht werden.
4.5. Der technische Aufwand des Verfahrens soll insgesamt so einfach und kostengünstig bleiben, daß er von Produzenten und Nutzern akzeptiert wird.
4.6. Das Verfahren sollte auch die Wiedergabe von bisher üblichen MONO-Bildern getatten.

5. Die technische Lösung dieser Aufgabe erfordert,
5.1. daß die Bilder für beide Augen, obwohl getrennt, im Flächenrahmen für ein Bild unterzubringen sind. Jedes Auge jedes Betrachters sieht sein ihm zugeordnetes Bild im selben Flächenrahmen.
5.2. Da keine Brillen für verschiedene Farbkanäle oder verschieden polarisiertes Licht oder für abwechselndes Öffnen der beiden Gläser benützt werden sollen, die wiedergegebenen Bilder aber dennoch getrennt bleiben müssen, damit im Gehirn die Raumwirkung durch Zusammensehen und Identifikation ihrer Teile entstehen kann, müssen diese Bilder auf der Wiedergabefläche wie Kämme eng ineinander verzahnt dargestellt werden. Wegen des vorgegebenen Flächenrahmens ist dies aber nur durch Verdichtung jedes der nebeneinander stehenden Bildteile in der Fläche möglich. So lassen sich zwei oder mehr für räumliches Sehen oder andere Zwecke einander zugeordnete Bilder auf der Fläche eines einzigen Film-, Video-, Dia-, Fotopapier- oder Druckbildes in der geforderten Präzision der Darstellung abbilden, wobei die Gesamtinformation dadurch für jedes Bild erhalten bleibt. So ist für projizierte räumliche Bilder auch nur ein einziges Wiedergabegerät nötig.
5.2.1. Dieses Verfahren ermöglicht darüber hinaus, daß auch mehr als zwei Abbildungen für eine räumliche Darstellung verbunden werden können. Man kann dann ähnlich wie bei Hologrammen links oder rechts und/oder darüber und darunter durch die eigene Kopfbewegung etwas hinter die dargestellten Gegenstände sehen oder in Hohlräume hineinsehen. Raum wird dadurch zusätzlich durch eigene Aktivität erfahrbar (Literatur zur Holographie: siehe Lueger Lexikon der Technik, Fachbände Feinwerktechnik, herausgegeben von Alfred Kuhlenkamp, Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, 1972, Seiten 445-446).
5.2.2. Die Trennung der Bilder bedeutet, daß die Bildteile, die beispielsweise nur für ein rechtes Auge bestimmt sind, für ein linkes Auge nicht sichtbar sein sollen. Für das linke Auge gilt dieses Ausblenden entsprechend umgekehrt.
5.2.3. Die Verdichtung der von einem Auge zu sehenden Bildteile muß, damit zwischen ihnen keine Lücken offenbleiben, wieder so durch Vergrößerung entspannt werden, daß sie sich für das Auge zum geschlossenen Bild in seinen ursprünglichen Maßverhältnissen zusammenfügen. Dies gilt für die Bildteile, die dem rechten Auge zugeordnet sind, ebenso wie für die Bildteile, die für das linke Auge bestimmt sind.
5.3. Dafür ist anstelle von Brillen eine Vorrichtung nötig, die sowohl das Ausblenden als auch das Wiedervergrößern und Zusammenfügen der verdichteten Bildteile leistet, und zwar wechselweise gleichzeitig für das rechte wie für das linke Auge jedes Betrachters.
Größe und Zusammenordnung der Teile der Vorrichtung muß dazu auf das Muster der neben- und gegebenenfalls auch übereinander angeordneten Bildteile abgestimmt sein.
5.4. Diese Forderung erfüllt eine optische, sogenannte Lupenfilterscheibe, die als Scheibe oder als geprägte Plastikfolie (siehe 6.4.) mit geeignetem Abstand der optisch als Lupenmuster wirksamen Fläche vor dem dargestellten ineinander gefügten Doppel- oder Mehrfachbild angebracht ist. Man kann sie deshalb auch als 3D-Scheibe oder gegebenenfalls als 3D-Folie bezeichnen.
5.5. Aus den optisch notwendigen Maßverhältnissen, die durch das Sehen der wiedergegebenen Bilder durch die Lupenfilterscheibe hindurch abzuleiten sind, ergeben sich Beobachtungsplätze und -entfernungen für die Betrachter, die günstig und die weniger günstig sind. Diese Unterschiede entsprechen weithin dem räumlichen Sehen wirklicher Gegenstände, das deren starke besonders räumliche Wirkung in der Nähe von einer geringeren räumlichen Wirkung in größerer Entfernung deutlich abhebt.
5.6. Die Lupenfilterscheibe bzw. 3D-Scheibe oder 3D-Folie verlangt zwar wie die Muster der flächigen Anordnung der Bildteile eine feine Strukturierung und ein präzises Einhalten der vorgegebenen Maßverhältnisse, läßt sich aber über Guß- oder Preßverfahren durchaus preiswert herstellen. Je feiner die Strukturierung, desto weniger störend die Randunschärfen!
5.7. Damit räumlich wahrnehmbare Bilder entstehen können, müssen für die Bildaufnahme Kameras in etwa dasselbe nachvollziehen, was die Augen eines Betrachters beim Sehen wirklicher Gegenstände tun: sie richten sich von verschiedenen Standorten aus gemeinsam auf die Gegenstände, wählen dabei Blickpunkte aus und stellen sich auf die Entfernung der dort befindlichen Gegenstände ein. Die sogenannten Bildmotive werden also bestmöglich über Bewegungen erschlossen (siehe 5.2.1.), wobei meist noch zusätzliche Bewegungen des Kopfes oder des ganzen Körpers dazukommen. So gelangen Seiten und Teile der Bildgegenstände ins Blickfeld, die nur von vorn gesehen nicht oder kaum sichtbar blieben. Bei Filmaufnahmen werden dafür sogenannte Fahraufnahmen eingesetzt.
5.8. Das Ineinanderfügen und Verdichten der Bilder auf die jeweilige Abbildungsfläche für ein einziges Bild, wie oben beschrieben, die damit auch eine größere Datenfülle enthält, geschieht am besten durch einen Rechner, dessen 3D-Photoprogramm dafür ein (von Produzenten) zu vereinbarendes Muster benutzt. Dieses Muster gibt wesentliche Maßverhältnisse einschließlich der Bildauflösung vor, die auf die Auflösung bei Fernsehern und bei Computermonitoren abgestimmt sein muß. Bei mehr als zwei vorgesehenen Aufnahmen für ein Raumbild lassen sich anstelle wirklicher Aufnahmen zwischen zwei tatsächlich aufzunehmenden Bildern auch Bildstreifen oder Übergänge durch Interpolation errechnen, wie weiter unten genauer dargestellt und begründet werden soll. Im Blick auf die Frequenzen der Sender dürfte für die Bildübertragung eine Umstellung auf digitale Bildübermittlung zu erwarten sein. Beispiele für Muster und zugehörige Lupenfilterscheiben werden bei 7. genauer beschrieben.

6. Die bei 5. genannten Schritte zur Lösung der gestellten Aufgabe erlauben mehrere Ausführungsformen der Erfindung:
6.1. Die besondere Eignung des in der hier vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Verfahrens gilt der Projektion auf Bildschirmen, sei es für das Fernsehen, sei es für die Arbeit mit Computer-Flachbildschirmen oder Computermonitoren einschließlich wissenschaftlicher Spezialbereiche für Forschung und für Anwendung, wie Medizintechnik, räumliche Darstellung mikroskopischer Objekte, Vermessung und Berechnung von Raumformen über optisches Erfassen u.Ä.m.
6.2. Das Verfahren der hier vorliegenden Patentanmeldung ist zwar für die Projektion auf Lichtbildwände für Dias, Filme und Videos ebenfalls anwendbar, erfordert aber darauf zugeschnittene technische Vorrichtungen, die der geforderten technischen Präzision für die vorgesehene Bildgröße gerecht werden. Solange nicht große Flachbildschirme zur Verfügung stehen, genügt für Rückprojektion auf transparente Bildwände ein Video Projektor oder auch ein Dia- oder Filmprojektor. Für Projektion von vorn auf nichttransparente Bildwände wird eine als Einheit arbeitende Projektor-Kombination oder ein Projektor mit zwei Objektiven benötigt. Dies ist notwendig, weil das Projektionslicht die bei 5.3. und 5.4. genannte Lupenfilterscheibe zweimal passiert: zuerst auf dem Weg von den Projektionsobjektiven her zur Lichtbildwand, dann von der Lichtbildwand zurück zu den Betrachtern der Bilder. Die Lupenrippen (siehe die Fig. 2 und 3) verkleinern dabei die projizierten Bildstreifen auf die Bildwand, vergrößern und trennen sie wieder auf dem Weg zum Betrachter für dessen linkes und rechtes Auge.
Die Schwierigkeit, zwei oder mehr getrennte Bilder aus verschiedenen Projektoren gleichzeitig und so genau ineinander verzahnt auf eine einzige Bildwand zu projizieren, wie vom Verfahren dieser Anmeldung gefordert, läßt sich umgehen, wenn nur jeweils ein Bild projiziert wird, das die getrennt aufgenommenen Bilder schon so ineinandergefügt enthält, wie dies weiter unten in der Beschreibung der technischen Lösung dargestellt ist. Dafür muß eine zusätzliche Vorrichtung dem Projektor eingebaut werden, die die ineinandergefügten Bilder wieder so trennt, daß sie über getrennte Objektive projiziert werden können. Für Dia- und für Filmprojektoren kann dies eine optische Vorrichtung leisten, für Videoprojektoren eine elektronische.
Die Lupenfilterscheibe läßt sich als optisch durch aufgeprägten Rillen bildvergrößernde Folie im Abstand von zum Beispiel einigen Zentimetern vor die Lichtbildwand spannen. Wie für das Hören von Stereoton gibt es für das Sehen so projizierter räumlicher Bilder dabei besonders geeignete und weniger geeignete Plätze. Der Betrachter muß jedoch keine die Einzelbilder trennenden Brillen für sein räumliches Zusammensehen der Bilder tragen.
6.3. Die feine Bildauflösung bei Fotos und bei Drucken erlaubt entsprechend eine sehr feine Auflösung der Muster für das Ineinanderfügen von Abbildungsausschnitten aus verschiedenen Aufnahmen und der darauf abgestimmten Lupenfilterscheiben. Diese können daher aus Folien mit eingeprägtem feinem Lupen- oder Rillenmuster hergestellt werden, mit denen Fotovergrößerungen und Drucke aus zwei oder mehr ineinandergefügten Bildern für raumerfassendes Sehen aus günstigen Betrachterstandorten paßgenau überzogen werden.
6.4. Fotografische Vergrößerungen und gedruckte Bilder nach 6.3. ermöglichen noch einige Sonderformen: Verwendet man anstelle von gleichzeitig von benachbarten Standorten aus aufgenommenen Bildern zeitlich nacheinander aufgenommene Bilder, können auch von einem Stehbild aus durch leichte Kopfhewegung kurze Bewegungsabläufe vorwärts und rückwärts wahrgenommen werden, etwa das Zittern einer Blüte im Wind, der Flügelschlag eines Schmetterlings, ein Farbschillern seiner Flügel, ein über ein Gesicht huschendes Lächeln, eine erwartete oder unerwartete Verwandlung, eine kurze Bildfolge, eine Folge schriftlich dargestellter Wörter, eine Zuordnung von Wörtern und Bildern zu Lern- oder Werbezwecken oder ein Wechsel von einfachen Aufgaben und ihren Lösungen u. a. m. Dabei können Stehbilder in projizierter Form - siehe bei 6.1. und 6.2. - oder materialisiert auf einer Oberfläche, gedruckt oder als Fotos, Verwendung finden, sofern sie durch eine Lupenfilterscheibe - wie oben erwähnt - betrachtet werden. Diese kann etwa bei Fotos oder Druckbildern als geprägter Folienüberzug ausgebildet sein, was auch bei größeren Formaten, z. B. bei Wandbildern oder Plakaten möglich ist.

7. Wie die oben erwähnten vorgegebenen Muster für das Ineinanderfügen kleiner Bildteile und für die darauf abgestimmte Lupenfilterscheibe (siehe 5.4. bis 5.6.) zustandekommen, was sie bewirken und in welchem Rahmen sie als geeignete Hilfen für räumliches Sehen gelten können, soll im folgenden ausführlicher dargestellt werden.
7.1. Ausgehend vom einfachsten Beispiel nach Fig. 1 werden weitere Ausführungen entwickelt bis zu Fig. 8 und anhand der farbiger Beispiele Fig. 9 bis 12 - wenn auch schematisch vereinfacht - gezeigt, wie Wiedergaben raumdarstellender Bilder in der Praxis aussehen können. So soll verständlich werden, wie Muster für die Anordnung der kleinen verdichteten Bildteile und für die davor gesetzte Lupenfilter- oder 3D-Scheibe bei entsprechender Ausführung die Wiedergabe sowohl von MONO Abbildungen als auch von einfachen STEREO Abbildungen aus zwei Bildern und von AKTIV-Raumdarstellungen oder SUPERSTEREO-Bildern aus mehr als zwei Bildern ermöglichen können.
7.2. Dies gilt ebenso für die für Stehbilder erwähnten Bildfolgen und die Darstellung einfacher Bewegungsabläufe, die der Betrachter sehen kann, wenn er selbst seinen Kopf hin- und herbewegt. Bei Filmen lassen sich sogar mehrere dieser Möglichkeiten kombinieren. Dies alles kann durch dafür verwendete Computerprogramme geschehen, die, wie schon erwähnt, das vorgesehene Ineinanderfügen der Bildteile und der ganzen Bilder zu Bildfolgen bei oder nach der Aufnahme, deren Speicherung und die entsprechende Bildübertragung und -wiedergabe berechnen.
7.3. Die zu vereinbarenden vorgegebenen Muster vor allem bestimmen also die Wirkung der Bilder in Bezug auf das Erfassen von Raumeigenschaften abgebildeter Gegenstände und Zwischenräume.
7.3.1. Schon das Zusammensehen zweier völlig identischer Bilder kann die Illusion genaueren Erkennens des in scheinbarer, wenn auch in derselben räumlichen Tiefe Dargestellten entstehen lassen. Das dafür nötige Muster würde aus der horizontalen Folge vertikaler abwechselnder, verdichteter und gleich breiter Streifen a und b bestehen (Fig. 1), die jeweils beide unmittelbar nebeneinander oder immer im selben Überspring-Abstand dieselben Teile des in diese Streifen zerlegten Bildes enthielten. Was zu sehen ist, bleibt aber dennoch ein gutes MONO-Bild.

Fig. 1

Die schematische Zeichnung zeigt die als Streifen ineinander verzahnten Teile der beiden (hier identischen) Bilder a und b. Die Streifen sind beim wirklichen Muster um ein Vielfaches schmäler, ihre Anzahl entsprechend größer.
Die auf dieses Aufteilungsmuster für zwei - in diesem Falle identische - Bilder abgestimmte Lupenfilterscheibe ist in ihrer optisch wirksamen Fläche durch dicht nebeneinander liegende vertikale Rippen gekennzeichnet, die wie stabförmige Leselupen (Fig. 2) mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, und die horizontal wegen des verschiedenen Blickwinkels zum linken und zum rechten Bildrand bis auf eine sehr kleine Differenz genau doppelt so breit sind wie ein verdichteter Abbildungsstreifen jedes der beiden Bilder. Durch die rippenförmigen Lupen gesehen erscheinen die verdichteten Bildstreifen wieder in ihrer ursprünglichen Breite aus der Aufnahme (siehe 5.2.3.). Dafür werden die jeweils für das andere Auge bestimmten Bildstreifen ausgeblendet.

Fig. 2

Die schematisch vereinfachte Zeichnung zeigt die Leselupen vergleichbaren Rippen über jeweils zwei Bildstreifen.
7.3.2. Dasselbe Muster für Bildaufteilung und Lupenfilterscheibe ist für die Wiedergabe einfacher STEREO-Bilder geeignet. Einziger Unterschied ist, daß die mit a bezeichneten Streifen die Teile des für das linke Auge bestimmten Bildes, die mit b bezeichneten die Teile des für das rechte Auge bestimmten Bildes enthalten, wobei vom Blickpunkt ausgehend b links vom zugeordneten a liegt, b1 entsprechend links vom zugeordneten a1, usw. (siehe die Fig. 1 und 3).

Fig. 3

Der Abstand des oder der Betrachter vom Bildschirm ist hier stark verkürzt wiedergegeben. Die Darstellung zeigt, wie die für das linke Auge und die für das rechte Auge bestimmten, horizontal verdichteten Streifen der Abbildung durch die Lupenfilterscheibe sortiert und wieder auf ihre ursprüngliche Breite vergrößert werden. Diese Streifen sind in Wirklichkeit sehr schmal, ebenso die Dreiecke, die aus der Strecke zwischen den Augen und der Entfernung zum jeweils beobachtetem Objektpunkt auf den Abbildungsstreifen zu denken sind.
7.3.3. Weil die für stereoskopisches Sehen notwendigen Bilder auf der Fläche für ein Bild untergebracht werden müssen (siehe 5.2.), müssen deren Teile verdichtet (= gestaucht, zusammengepreßt) dargestellt werden. Man kann deren Bildstreifen zum Beispiel auf die halbe Breite verdichten. Verdichtet man sie aber beispielsweise auf ein Drittel oder ein Viertel ihrer ursprünglichen Breite oder noch schmäler und bildet die zugehörige Lupenfilterscheibe entsprechend aus, so lassen sich auf der gleich großen Abbildungsfläche drei oder vier oder noch mehr Bilder unterbringen (Fig. 4). Dies ermöglicht, zum Beispiel über Verwendung von mehr als zwei Aufnahmekameras, ein Raumerfassen, wie wir es ähnlich von Hologrammen (Literatur zur Holographie: siehe Lueger Lexikon der Technik, Fachbände Feinwerktechnik, herausgegeben von Alfred Kuhlenkamp, Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, 1972, Seiten 445-446) (siehe 5.2.1.) her kennen: durch Bewegen des Kopfes kann man etwas hinter die gezeigten Dinge oder sogar in zunächst nicht einsehbare Seiten oder Hohlräume schauen. Solche Bilder werden hier als SUPERSTEREO-Bilder oder als AKTIV-Raumdarstellung bezeichnet.

Fig. 4

Im Unterschied zu den Darstellungen Fig. 1 und Fig. 3 sind auf dem Platz für je einen Bildstreifen hier drei horizontal auf ein Sechstel ihrer ursprünglichen Breite verdichtete Bildstreifen von drei für das linke Auge und drei für das rechte Auge bestimmten Aufnahmen untergebracht. Die darauf abgestimmte Lupenfilterscheibe muß entsprechend jeden dieser Bildstreifen horizontal sechsmal vergrößern. Die Darstellung enthält für die Anordnung der Bildstreifen für das linke und für das rechte Auge die Möglichkeiten (1) und (2, ohne Indexziffern).
7.3.4. Mehr als zwei Bilder auf der Fläche eines Bildes unterbringen zu können, wie beschrieben, erlaubt auch, die Verwendung zeitlich oder inhaltlich verschiedener Bilder (siehe 6.4. und 7.2.) weiter zu Bildfolgen auszubauen.
7.3.5. Was hier für Muster mit vertikalen Bildstreifen und darauf abgestimmten Lupenfilterscheiben dargestellt wurde, läßt sich ebenso, vorzugsweise zusätzlich, durch eine vertikale Aufteilung der vertikalen Bildstreifen und eine entsprechende Verdichtung der so entstehenden Bildteile ausführen. So kann durch eigene Bewegung des Kopfes auch von oben oder von einem tieferen Standort aus etwas hinter die gezeigten Dinge gesehen werden. Die vertikale Anordnung der verdichteten Bildteile als Unterteilung der durch die Aufteilung der der vertikalen Streifen entstehenden Felder entspricht dabei in umgekehrter Reihenfolge den Standorten der Kameras entsprechend den Blickwinkeln, unter denen diese Bildteile aufgenommen wurden (siehe Fig. 5, Bildteile -2 bis +3 in der Abbildungsebene links unten).

Fig. 5

Hier ein Schema für ein aus insgesamt 36 Aufnahmen horizontal und vertikal zusammengesetztes SUPERSTEREO-Bild Die vertikalen Bildstreifen sind in diesem Beispiel in die Abbildungsausschnitte von jeweils sechs Bildern unterteilt, die von über- beziehungsweise untereinander liegenden Standorten aus aufgenommen wurden. Die untersten Abbildungsausschnitte der einem Feld der Lupenfilterscheibe zugeordneten Bildstreifen sind dabei vom höchsten Kamerastandort aus aufgenommen, die darüber liegenden vom jeweils darunter befindlichen Kamerastandort. Werden Bilder zugleich horizontal und vertikal verzahnt, liegt, wie man sieht, der Lupenfilterscheibe anstelle einer rippenförmigen Gliederung ein karoartiges Muster zugrunde. Die einzelnen Lupen bekommen auf ihrer gekrümmten Oberfläche ein kissenartiges Aussehen.
7.3.6. Der Hinweis sei angefügt, daß es für die Anordnung von Bildteilen nicht zwingend ist, von horizontalen und vertikalen Streifen auszugehen und allen Bildteilen die gleiche Größe und Form zu geben. Jedoch darf diese streifen- oder gitterartige Anordnung als zweckmäßig angesehen werden, weil sie von der Horizontalen ausgeht, auf der die Augen des Betrachters nebeneinander liegen. Zudem wird die Berechnung der Lage und Verdichtung der Bildteile so erleichtert.
7.3.7. Die Beobachtung, daß zu einem Bild gehörige, unmittelbar nebeneinander liegende Bildstreifen sich umso weniger voneinander unterscheiden, je schmäler sie sind, führt zu einem interessanten Schluß: Übergänge von einem Bild zu einem von leicht verändertem Standort aus aufgenommenen "Nachbarbild" können anstelle von einer eigenen Aufnahme auch durch Interpolation errechnet werden. Ähnliches ist von Grafikprogrammen für Computer bekannt. Hier nun dient diese Möglichkeit der Interpolation dem Errechnen von Übergangs-Bildstreifen, die zwischen durch echte Aufnahmen und deren Aufteilung gewonnene Bildstreifen eingefügt werden. Diese Rechenstufe könnte so weitergeführt werden, daß jedes für das aktiv-bewegliche Durchsehen durch eine dieser "Kissenlupen" projizierte Teilbild der Abbildung (annähernd) stufenlos zu einem geschlossenen Feld für einen sehr kleinen Ausschnitt des aufgenommenen und projizierten Gegenstands oder Raums verschmolzen wird. Der sägezahnartig-flächige Aufbau des jeweiligen, als Ganzes zu sehenden Bildes würde dadurch beruhigt.
7.3.8. Die Wahl und gegenseitige Abstimmung der Maße für die Größe der Bildteile, gegebenenfalls auch für die gegenseitige Entfernung miteinander zu identifizierender Bildteile, ebenso für die zugeordnete Ausformung und Lage der Lupenfilterscheibe ist, wie schon angedeutet, abhängig von den als besonders günstig anzusehenden Standorten vor den Bildern für deren Betrachter.
Man hat also von einem Dreieck (siehe oben Fig. 3) auszugehen, dessen Grundlinie der Augabstand eines Menschen von rund 6 cm und dessen Höhe die übliche Entfernung dieses Menschen als Betrachter der Bilder von diesen ist: als Betrachter von Bildern aus dem Fernseher durchschnittlich etwa 3 m, als Betrachter von Darstellungen auf dem Computerbildschirm etwa 1 m, jeweils plusminus rund 30 Prozent, als Betrachter gedruckter Bilder oder von fotografischen Vergrößerungen auf Papier je nach Bildgröße vielleicht ebenfalls 1 m oder auch viel mehr. Dieses Dreieck, das gewählte Muster für die Anordnung der Bildteile für räumliches Sehen, die durch die Größe der nebeneinander liegenden Bildteile gewählte Feingliederung, dazu der Abstand der gesamten Lupenfilterscheibe von der Fläche der Bildwiedergabe bestimmen im Wesentlichen die Oberflächenform der einzelnen Lupen. Für die Bildwiedergabe über Bildschirme wurde auf eine geeignete weitere Abstimmung der Feingliederung mit der Auflösung der Bildschirme schon hingewiesen.
7.3.9. Es ist zu erwarten, daß bei einer Feingliederung für sehr kleine Bildteile Sendungen mit einfachen MONO-Bildern, wie bisher bei Fernsehsendungen verwendet, bei allen hier aufgeführten Mustertypen weiterhin verwendbar bleiben, was für die Praxis der Angebote im Sendeprogramm und damit auch für die Akzeptanz des hier angemeldeten Verfahrens wichtig ist. Die so übermittelten Bilder könnten unter Umständen an den Stellen geringfügig weniger scharf oder auch etwas schärfer erscheinen, wo die das rechte und das linke Auge erreichenden und miteinander zu identifizierenden Bildteile deutlich wahrnehmbare Unterschiede zeigen. Denn solche MONO-Bilder sind nicht in verdichtet abgebildete Teile zerlegt, werden aber dennoch in den durch das Muster der Lupenfilterscheibe ausgewählten Teilen vergrößert, wobei dann das eine Auge sieht, was jeweils dicht neben dem Teil liegt, den das andere Auge wahrnimmt.
7.3.10. Diese Vielseitigkeit feingegliederter Mustertypen gilt ebenso für die Wiedergabe einfacher STEREO-Bilder.
7.3.11. Wird als Muster eine Feingliederung für mehr als zwei für die Raumdarstellung zusammengehörenden Bildern gewählt, können alle hier beschriebenen Bildtypen wiedergegeben werden, auch die mehrfach genannten SUPERSTEREO-Bilder oder AKTIV-Raumdarstellungen.
7.3.12. Ein Beispiel mit sehr feiner Aufteilung eines Musterfelds sei im Folgenden gegeben, hier für die Anordnung der aus den Aufnahmerichtungen a_-h bis h₊₂ der für das Einfügen in das integrierte Projektionsbild gestauchten Abbildungsausschnitte, damit also für jeweils eine der "Kissenlupen" (Fig. 6). Wie Spinnenaugen arbeiten dafür mehrere Kameras zusammen:

Fig. 6

In diesem Beispiel (stark verbreitert dargestellt) bilden auf ein Achtel ihrer Breite und ein Viertel ihrer Höhe gestauchte Abbildungsausschnitte das zusammengesetzte Grundmuster. Dieses ähnlich wie bei Fig. 5 aufwendige Grundmuster würde erlauben, acht auf Achtelbreite oder vier auf Viertelbreite oder zwei auf halbe Breite (letzteres für einfaches Stereosehen) gestauchte Bilder als Bildspuren ineinanderzufügen, so aufzuzeichnen und wiederzugeben. Entsprechendes gilt gegebenenfalls auch für ihre Höhe. Zu beachten ist: Die vertikalen Bildstreifen sind hier jeweils von rechts nach links nacheinander anzuordnen, weil das linke Auge hinter jeder Lupenrippe einen Streifen weiter nach rechts sieht als das rechte Auge (und umgekehrt). Das die Streifen integrierende Gesamtbild bildet also Gegenstände mehrfach durch schrittweises "Herumgehen" und "Ansehen" aus jeweils geänderter Richtung ab, in der Regel ausgehend vom Ort geringster Unterschiede der Streifen beim Blickschwerpunkt in seinem zugehörigen Tiefenschärfenbereich, so wie sich beide Augen darauf zuerst einstellen.
7.3.13. Das projizierte Gesamtbild selbst besteht, wie schon erwähnt, aus der Feinaufteilung von übergeordneten vertikalen Streifen, die dem tatsächlichen Aufbau entsprechend streifenförmige Ausschnitte des Gesamtbilds abbilden und deshalb von links nach rechts angeordnet sind (vergleiche Fig. 1 bis 4). Sie haben dieselbe Breite wie eine Lupenrippe und enthalten die von unterschiedlichen Aufnahmestandorten aus aufgenommenen und dann gestauchten und aneinandergefügten vertikalen Bildstreifen für das räumliche Sehen.
7.3.14. Wird für die beschriebene, vor der Projektionsebene genau justierte "Stereomaske" (= Lupenfilterscheibe) das aus kissenförmigen Lupen gebildete Muster gewählt, dann sind die vertikalen Bildstreifen den Maßen des Lupenmusters entsprechend auch aus übereinander angeordneten, mehrere Abbildungsteile umfassenden Teilflächen aufgebaut. Es entstehen so aus jedem übergeordneten vertikalen Bildstreifen die jeder einzelnen Lupe zugeordneten Projektionsfelder für einen entsprechend kleinen Ausschnitt aus dem Gesamtbild, der - wie weiter oben in der Tabelle Fig. 6 schematisch als Mikrobild für eine einzelne Lupe dargestellt - die gestauchten und aneinandergefügten Ausschnitte der von verschiedenen Standorten aus aufgenommenen Ansichten der Bildgegenstände enthält. Das Makrobild der Bildausschnitte für das gesamte Lupenkissenmuster für ein projiziertes Bild entspricht dann dem folgenden Schema (Fig. 7):
Jeder Buchstabe entspricht einem kleinen Ausschnitt des Gesamtbilds.

Fig. 7

Das Gesamtbild oder Makrobild, Fig. 7, setzt sich aus Mikrobildern zusammen, die ihrerseits aus jeweils einem Abbildungsausschnitt aus jeder einzelnen Aufnahme dem vorgegebenen Muster entsprechend aufgebaut sind. Im Beispiel von Fig. 6 sind dies für das linke Auge und für das rechte Auge jeweils 16 verschiedene Abbildungsausschnitte. Nach Beispiel Fig. 6 enthält also jedes Mikrobild insgesamt 32 verschiedene Bildteile. Diese sind mit Kleinbuchstaben bezeichnet. Die Mikrobilder selbst sind mit Großbuchstaben bezeichnet.
Die Anordnung der Mikrobilder in der Fläche des Gesamtbilds oder Makrobilds, wie sie nach vorgegebenem Muster für die Wiedergabe auf dem Bildschirm gilt, ist aus Fig. 7 ersichtlich.
7.3.15. Alle drei Musterebenen: die Abbildungsausschnitte aus den für die Raumerfassung vorgesehenen Einzelaufnahmen, die Flächenverhältnisse in den Mikrobildern und das Makrobild sind in Fig. 8 (als kleiner Teil des auf der Wiedergabefläche erscheinenden Gesamtmusters) in ihrer gegenseitigen Zuordnung dargestellt. Die vertikale Verdichtung der Abbildungsausschnitte ist in diesem Beispiel (Fig. 6 bis 8) nur halb so groß wie die horizontale.

Fig. 8

Die in verschiedenen Grautönen dargestellten Abbildungsausschnitte sind so in vertikalen Streifen angeordnet, daß von links nach rechts der erste Streifen für das rechte Auge, der zweite für das linke, der dritte für das rechte Auge und so fort aufeinander folgen. Die Abbildungsausschnitte innerhalb jedes vertikalen Streifens sind von oben nach unten so angeordnet, daß der oberste Ausschnitt dem tiefsten Kamerastandort, der unterste dem höchsten Kamerastandort entspricht. Der Betrachter kann so durch jede Einzellupe der Lupenfilterscheibe von jedem Mikrobild denselben entsprechenden Abbildungsausschnitt vergrößert sehen.
7.3.16. Auf die Abstimmung für die geeigneten Beobachtungsstandorte und auf das durch Bewegen gesteigerte Erfassenkönnen der wiedergegebenen Raumeigenschaften sei nochmals hingewiesen. Weil die Abbildungsausschnitte, ihrerseits auf die Bildschirm-Auflösung abgestimmt, sehr klein sind, unterscheiden sich nebeneinander liegende meist nur wenig voneinander. Zudem lassen sich, wie schon erwähnt, zwischengeschobene Streifen und Abbildungsausschnitte als Übergänge auch durch Interpolation berechnen. Wiedergabe von MONO-, STEREO- und SUPERSTEREO-Bildern wird durch dieselbe 3D-Scheibe möglich.

8. Neben den Vorteilen des Verfahrens sollen auch für eine sinnvolle Nutzung bestehende Grenzen nicht unerwähnt bleiben. Die beschriebenen Anwendungsbereiche unterscheiden sich nicht nur durch die verwendeten Vorrichtungen, sondern auch durch die dabei möglichen Auflösungen. Diese bestimmen ihrerseits, welche Auflösungsmuster für die jeweils zugehörige Lupenfilterscheibe als besonders geeignet und zweckmäßig anzusehen sind. Eine Zusammenfassung der wichtigsten Aspekte kann durch Vergleiche eine Beurteilung erleichtern.
8.1. Die Auflösung des Makrobildes bei der Wiedergabe kann für drei Ebenen unterschiedlich angegeben werden: Bei Bildschirmen gilt zunächst die Bildschirmauflösung, zum Beispiel 1200 × 1600 Bildpunkte. Für die empfundene Bildschärfe ist außerdem das Maß für den Lochabstand und die vertikal versetzte Anordnung der Löcher von Bedeutung (in Fig. 8 wegen der Übersichtlichkeit nicht berücksichtigt). Ein Abbildungsausschnitt eines Mikrobildes kann nicht kleiner sein als ein Bildpunkt oder zwei übereinander angeordnete Bildpunkte (Fig. 6). Weil die Lupenfilterscheibe beziehungsweise 3D-Scheibe aus vergrößernden Einzellupen von - wegen des Abstands zur Bildebene - etwa der Größe eines Mikrobildes besteht, ist deren Auflösung für das wiedergegebene Bild entsprechend kleiner. Nach dem Beispiel Fig. 6, bezogen auf eine Bildschirmauflösung von 1200 × 1600 Bildpunkten, würde sie das dargestellte Bild nur in 150 × 200 Mikrobilder oder Bildteile auflösen. Der SUPERSTEREO-Effekt würde so mit einer groben Bildauflösung erkauft.
8.2 Begnügt man sich mit Abbildungsausschnitten von nur vier Aufnahmen von horizontal nebeneinander liegenden und von zwei vertikal übereinander liegenden Standorten aus, ergäbe sich eine Bildauflösung in 300 × 400 Mikrobilder. Bei einer zusätzlich höheren Bildschirmauflösung von 2400 × 3200 Bildpunkten würde eine Bildauflösung in 600 × 800 Mikrobilder möglich.
8.3. Wird auf eine vertikale Unterteilung der Bildstreifen durch Aneinanderfügen von Aufnahmen aus übereinander liegenden Aufnahmestandorten ganz verzichtet, ergibt sich zum Beispiel nach dem Muster von Fig. 4 und einer Bildschirmauflösung in 1200 × 1600 Bildpunkte eine horizontale Bildauflösung für 266 Mikrobilder, während die vertikale Auflösung der Bildschirmauflösung von 1200 Bildpunkten entspricht. Dies erlaubt immer noch einen SUPERSTEREO-Effekt, wenn auch nur in horizontaler Richtung, was in der Regel durchaus genügen könnte. Trotzdem ist für so projizierte Bilder nicht nur eine Lupenfilterscheibe nach Fig. 4, sondern auch eine nach Fig. 5 möglich, auf dann jeweils sechs Abbildungsausschnitte horizontal nebeneinander abgestimmt. Dies ergäbe eine Bildauflösung für 200 × 266 Bildteile.
8.4. Die Bildauflösung für eine einfache STEREO-Wiedergabe aus dem Aufnahmemuster nach Fig. 1 käme bei einer 3D-Scheibe nach einem darauf abgestimmten Karomuster wie Fig. 5 vergleichsweise auf 600 × 800 Bildpunkte, bei Verwendung von Streifenmasken (3D-Scheiben) nach Fig. 2 auf 800 horizontal nebeneinander liegende Streifen jedoch mit der vertikalen Auflösung des Bildschirms von 1200 Bildpunkten.
8.5. Für mit 3D-Folie überzogene Fotos oder Drucke empfiehlt sich ebenfalls das einfache STEREO-Muster nach den Fig. I und 2 oder das SUPERSTEREO-Muster nach Fig. 4, wobei allerdings in beiden Fällen erheblich höhere Bildauflösungen möglich sind.
8.6. Für Dia- und für Filmprojektionen auf Lichtbildwände (siehe 6.2.) muß eine dafür zweckmäßige Bildauflösung noch gefunden werden. Sie könnte zum Beispiel horizontal und vertikal beim Doppelten der Bildauflösung für Wiedergabe auf Fernseh- oder Computer-Bildschirmen liegen.
8.7. Der (seitliche) Abstand der Aufnahmekameras voneinander sollte wie der Bereich der Tiefenschärfe auf die Entfernung zu bildwichtigen Objekten hin gewählt werden können.
8.8. Mehrfach wurde auf sogenannte günstige Beobachtungsstandorte hingewiesen, wie sie auch bisher beim Betrachten projizierter Bilder oder von Fotos und Druckbildern üblicherweise aufgesucht werden. Wie groß der aus dem hier angemeldeten Verfahren errechenbare Rahmen für günstige Beobachtungsstandorte gewählt werden kann, läßt sich aus der Anzahl der (horizontal) nebeneinander liegenden Bildaufnahme-Standorte plus der zusätzlich durch Interpolation eingefügten simulierten Aufnahme-Standorte, als Multiplikationsfaktor für den Augabstand des Betrachters von ca. 6,5 cm, ermitteln. Nach dem Beispiel von Fig. 8 ergibt sich so eine Breite von etwa 52 cm für den Bewegungsspielraum, aus dem ein Betrachter eines der Bilder räumlich sieht. Links und rechts davon "springt" für ihn das wiedergegebene Bild in die Abbildungsausschnitte aus den jeweils benachbarten Mikrobildern, was jedoch wegen der Auflösung des Gesamtbilds kaum wahrnehmbar ist. Je mehr ein Betrachter von seinem günstigen Beobachtungsstandort nach links oder rechts abweicht, desto öfter springt für ihn das Gesamtbild um eine Mikrobildbreite weiter und ist wegen des immer schräger werdenden Blickwinkels immer weniger deutlich zu sehen, bis es überhaupt nicht mehr als räumliche Wiedergabe zu erkennen ist. Diese Abnahme der Beobachtungsmöglichkeit kann man sich etwa durch Vergleich mit der Veränderung des Schattens vom Kernschatten zum Halbschattenrand bei einer Mondfinsternis vorstellen.
8.9. Für den Beobachtungsabstand der Betrachter von der Abbildungsfläche der Bildwiedergabe besteht eine erheblich größere Toleranz. Dies ist günstig für Bildprojektion auf Lichtbildwände oder große Flachbildschirme.
8.10. Wie schnell die Sichtbarkeit eines Bildes in der Umgebung des günstigen Bereichs für die Beobachtung abnimmt, hängt vom Abstand zwischen Abbildungsebene und 3D-Scheibe ab, der wiederum durch die gewählte Vergrößerung der Lupen der 3D-Scheibe bestimmt wird. Ist dieser Abstand relativ groß, hat ein günstiger Beobachtungsstandort breite Bereiche des Übergangs bis zu nicht mehr genügender Beobachtungsqualität. Ist er gering, kann ein Bild schon wenig seitlich vom günstigen Beobachtungsstandort aus nur noch als MONO-Bild gesehen werden. Bei mit 3D-Folie überzogenen Fotos oder Druckbildern, zum Beispiel bei Werbeplakaten (siehe 6.3. und 6.4.), wird dieser Zusammenhang besonders deutlich: Wenn man als Betrachter vorbeigeht, springen solche Bilder fast plötzlich in räumlich wirkende Darstellungen um und werden danach wieder flächig, verglichen mit den Fig. 1 und 2 von a nach b+a und dann nach b oder umgekehrt je nach der Richtung des Vorbeigehens. Dieser Effekt kann, wie bei 6.4. beschrieben, auch für Bildsprünge in zeitlich oder inhaltlich verschiedene Bilder genutzt werden.
Für besondere Anwendungen, für Zwecke der Forschung, etwa im medizintechnischen Bereich, müssen Möglichkeiten offengehalten werden, den Bildmuster-Rechner (siehe 5.7. und 5.8.) bei Bedarf zu- oder so umschalten zu können, daß entweder ein hoch aufgelöstes, aus den Aufnahmen ausgewähltes MONO-Bild oder ein eventuell weniger hoch aufgelöstes STEREO-Bild wiedergegeben wird. Dazu sollte die Möglichkeit offen bleiben, die Lupenfilterscheibe abnehmen oder wechseln zu können.
8.11. Ergebnis: Wirkliche Gegenstände zeigen sich uns in ihren Raumeigenschaften in STEREO, weil wir sie mit beiden Augen aus leicht verschiedenen Blickrichtungen sehen. Bilder, wenn auf die Basis ebener Flächen reduziert, sehen wir mit beiden Augen auch bei verwendeter perspektivischer Darstellung doch nur als MONO-Wiedergabe. Das oben beschriebene Verfahren dagegen macht möglich, projizierte Bilder, Fotos und viele Drucke nicht mehr nur "wie mit einem Auge", sondern das darin räumlich Dargestellte auch tatsächlich räumlich, ja nahezu wie in Wirklichkeit sehen zu können.

9. Wie aus zwei für eine STEREO-Bildwiedergabe bestimmten Aufnahmen durch eine Aufteilung in Bildstreifen und deren Verdichtung und verzahntes Ineinanderfügen ein für die Wiedergabe umgerechnetes Bild entsteht, sei zum Schluß noch an einem Beispiel nach den Fig. 1 und 3 als Bildbearbeitung mit dem Grafikprogramm CorelDraw!5 stichwortartig dargestellt:

• - Grafikprogramm laden.
• - Photo-CD ins CD-ROM-Laufwerk einlegen.
• - In Menüleiste/Datei auf "Importieren..." klicken.
• - Im Auswahlfenster "Importieren" bei "Laufwerke" das CD-Rom-Laufwerk wählen, bei "Verzeichnisse" "photo-cd" und "images" anklicken.
• - Unter "Dateiname" aus der Folge der Bilder die gewählte "img000*.pcd"- Bildnummer anklicken, worauf oben rechts, wenn "Vorschau" angekreuzt wird, das Bild im kleinen Bildfenster erscheint.
• - "OK" anklicken. Es erscheint ein weiteres Fenster "Photo-CD-Optionen", in dem Bildauflösung und Anzahl der Farben eingestellt und gegebenenfalls ein etwas größeres Vorschaubild durch Ankreuzen geholt werden kann. Bei "Bildgröße" Speicherbedarf beachten!
• - Im Fenster "Photo-CD-Optionen" "Bilderweiterung anwenden" ankreuzen. "OK".
• - Im Fenster "Photo-CD-Bilderweiterung" ein Farbkorrekturverfalren wählen und das Bild vorbearbeiten.
• - Anschließend wird das vorbearbeitete Bild durch "OK" auf die im CorelDraw-Fenster erscheinende Seite als Objekt mit Markierungsrahmen geladen und kann dort zunächst zur Seite geschoben werden. Die Seite - Hoch- oder Querformat - kann dabei eine leere neue Seite sein oder schon andere Objekte enthalten.
• - In der Menüleiste wird "Layout" gewählt und im darunter geöffneten Rollup "Gitter- & Skalierungseinrichtung" angeklickt.
• - Es öffnet sich ein Fenster für die gewünschten Einstellungen. Zum Beispiel kann bei Gitterweite "Horizontal" 99,9 pro Zoll eingestellt werden. "Gitter anzeigen" und "An Gitter ausrichten" sollte angekreuzt werden. "OK".
• - Falls nicht schon vorhanden, wird jetzt (hier: für STEREO-Bilder ohne zusätzliche Aufnahmen aus vertikal übereinander liegenden Standorten) ein Streifen-Muster erstellt. Dazu wird in der Hilfsmittelleiste links der Hilfsmittel-"Rechteck"-Knopf angeklickt und dann mit dem Cursor im Bereich der Seite ein schmales vertikales Rechteck in der gewünschten Breite, zum Beispiel ca. 1/100 Zoll breit, aufgezogen.
• - Das erste, zum Beispiel vom eingestellten Gitterursprung links oben aus aufgezogene Rechteck mit zunächst beliebiger Länge wird nun über Anklicken des obersten Hilfsmittel-Knopfs "Objekt-Auswahl" dupliziert durch gleichzeitiges Drücken der Tasten "Strg" und "D". Das entstandene markierte Duplikat wird rechts am Original angelagert.
• - Wie beschrieben wird der jeweils markierte Rechteckstreifen sooft dupliziert und jeweils rechts angelagert, bis die halbe vorgesehene Bildbreite erreicht ist.
• - Sind alle Streifen genau zu einem großen Rechteck aneinandergefügt, wird ein Auswahl-Rahmen um das große Rechteck gezogen und in der Menüleiste der Knopf "Gruppieren" angeklickt. Die vielen Einzelstreifen sind jetzt zu einem übergeordneten Objekt zusammengeschlossen, das später über denselben Knopf wieder aufgelöst werden kann.
• - Nun wird das entstandene Streifenmuster an seinem Auswahlrahmen vertikal nach unten bis zur vorgesehenen Größe verlängert.
• - Das gesamte Streifenmuster wird mit seinem Auswahlrahmen wie beschrieben dupliziert und als Behälter für das zweite Bild an eine freie Stelle zur Seite geschoben.
• - Nun wird das geladene (für das linke Auge aufgenommene) Bild ausgewählt und mit Hilfe des Markierungsrahmens genau auf die Höhe des Streifenrechtecks vergrößert oder verkleinert.
• - Im nächsten Schritt wird das Bild mit Hilfe des Markierungsrahmens horizontal auf genau die Hälfte seiner Breite verdichtet. Es sollte dabei so plaziert bleiben, daß das Streifenrechteck höchstens teilweise vom Bild bedeckt wird. Der Markierungsrahmen um das Bild muß für das richtige Einfügen erhalten bleiben.
• - In der Menüleiste wird "Effekte" angeklickt und im dadurch aufgeklappten Rollup die Zeile "PowerClip" mit der linken Maustaste aktiviert, worauf daneben ein Feld erscheint, in dem die Zeile "In Behälter plazieren" angeklickt wird.
• - Ein Cursor in Form eines dicken schwarzen Pfeils erscheint. Der Pfeil wird mit der Maus in das unmarkierte Streifenmuster geschoben. Nach Klick mit der linken Maustaste ist das Streifenmuster mit dem Bild "a" gefüllt.
• - In gleicher Weise wird nun das duplizierte Streifenmuster mit dem auf die passende Höhe "gedehnten" und auf seine halbe Breite verdichteten zweiten (für das rechte Auge bestimmten) Bild "b" gefüllt.
• - Durch Anklicken des Knopfes "Gruppierung auflösen" in der Menüleiste und Klicken auf eine freie Stelle der Seite werden die einzelnen gefüllten Streifen für Einzelbewegungen frei. Ein Streifen nach dem andern wird markiert und dann so zur Seite verschoben, daß zwischen den Streifen von Bild "b" die zugehörigen Streifen von Bild "a" genau hineinpassen, jeder "a"-Streifen jeweils rechts neben seinem zugehörigen "b"-Streifen.
• - Ist das Einpassen genau überprüft, wird das Gesamtbild mit einem Markierungsrahmen versehen und über den Menüknopf "Gruppieren" zu einem übergeordneten Objekt verbunden. Dann wird in der Hilfsmittelleiste am linken Rand der Knopf "Umriß" angeklickt und im herausgeklappten Feld das Teilfeld "Ohne Umriß" angeklickt. Das Gesamtbild ist nun fertig und kann gespeichert werden. Es nimmt die Fläche eines ursprünglichen Bildes ein. Die folgenden Fig. 9 bis 12 zeigen die wichtigsten Stufen eines nach dem angemeldeten Verfahren durch computerunterstützte Berechnung entstandenen einfachen STEREO-Bildes an einem farbigen Beispiel:

Fig. 9

Beide Fotos sind vor ihrer Aufteilung in Streifen horizontal auf 50% ihrer ursprünglichen Breite verdichtet (gestaucht). Hier befindet sich das für das linke Auge bestimmte Bild a links, das für das rechte Auge bestimmte Bild b rechts. Versucht man "durch sie hindurch" in weitere Entfernung zu sehen, schieben sie sich für beide Augen ohne Verwendung einer 3D-Scheibe zu einem einfachen STEREO-Bild übereinander. Sobald die aus beiden Bildern miteinander zu identifizierenden Teile mehr als etwa 6 cm auseinander liegen, gelingt dieses STEREO-Sehen ohne Hilfsmittel nicht mehr.
Weil beide Einzelaufnahmen auf die Hälfte ihrer Breite verdichtet wurden, lassen sich nach Ineinanderfügen die vertikalen Bildstreifen a und b genau auf der ursprünglichen Breite eines Bildes unterbringen. Bei drei oder mehr Aufnahmen werden die Streifen entsprechend stärker verdichtet, benachbarte bei seitlich kleineren Aufnahmeabständen einander ähnlicher.

Fig. 10

Dieses Bildbeispiel entspricht den Fig. 1 und 3. Die Bildstreifen a sind durch die 3D-Scheibe nur für das linke Auge, die Streifen b nur für das rechte Auge sichtbar.
Um das Verfahren, wie es für einfache STEREO-Bildwiedergaben anwendbar ist, augenfällig zu machen, sind in diesem Bildbeispiel die Bildstreifen etwa 80mal breiter dargestellt, als dies für eine übliche Bildschirmauflösung möglich ist. Alle Streifen a sind hier durch einen oben etwas verbreiterten Bildrand von den Streifen b leichter zu unterscheiden. Der senkrechte schwarze Streifen zwischen b₁ und a_1, zur Verdeutlichung eingefügt, ist der linke Bildrand des ursprünglichen Bildes a für das linke Auge, das wie ein Kamm in die freien Zwischenräume des ebenso kammartigen Bildes b eingefügt ist. Der senkrechte schwarze Streifen zwischen b₁₀ und a₁₀ ist entsprechend der rechte Bildrand des ursprünglichen Bildes b für das rechte Auge. (Die Bildwiedergabe nach dem hier beschriebenen Verfahren benötigt natürlich keine schwarzen Bildränder).

Fig. 11

Fig. 11 veranschaulicht eine tatsächliche Feinauflösung für STEREO-Bilder nach dem hier angemeldeten Verfahren. Der vergrößerte Bildausschnitt aus Fig. 10 enthält in den schwarz umrandeten Rechtecken je 13 vertikale Bildstreifen aus den dortigen breiten Streifen b₆ und a₆ in einer den Bildschirmen von Fernsehern und Computer-Monitoren angepaßten Auflösung.

Fig. 12

Die Bildstreifen der Rechtecke in Fig. 11 sind hier "verzahnt" angeordnet. Der Aufnahmeabstand der Bilder a und b (etwa 1 m) bewirkte stärkere Unterschiede ihrer Streifen a und b. Der Ausschnitt erschiene auf einem 70 cm-Fernsehbildschirm etwa 10 mm breit.

Claims (21)

1. Verfahren zum bildhaften Erfassen und Darstellen von Gegenständen und Abständen und ihrer Raumeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß aus deren optisch wahrnehmbaren Daten entstehende Abbildungen in Teile zerlegt und für die Wiedergabe so neu zusammengefügt werden, daß durch eine nahe vor der Abbildungsfläche angebrachte optische Vorrichtung aus davon entfernten, für die angebotene Bildbreite günstigen Beobachtungsbereichen die aufgenommenen und dargestellten Gegenstände und Abstände ohne weitere Hilfsmittel als Wiedergaben in ihren Raumeigenschaften gesehen werden können.

2. Verfahren mit Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumeigenschaften der Gegenstände und Abstände über fernseh- oder videotechnische, über Film- oder fotografische, über grafische, Zeichentrick- und/oder Meßtechniken und über Computertechniken für bildhafte Wiedergabe erfaßt und bearbeitet werden können.

3. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abbildungen für räumlich erfaßbare Wiedergabe digital oder analog, fernseh- oder videotechnisch, fotografisch oder drucktechnisch übermittelt und gespeichert werden können.

4. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für räumlich erfaßbare Wiedergabe zwei oder mehr Bilder von unterschiedlichen Standorten aus erfaßt, bearbeitet, übermittelt und/oder dargestellt werden.

5. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die so bereitgestellten und wiedergegebenen Bilder gleichzeitig von mehr als einem Betrachter räumlich gesehen werden können.

6. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über Techniken nach Anspruch 2 erfaßten und über Speicherung und Übermittlung aus den optisch wahrnehmbaren Daten der Gegenstände und Abstände entstehenden Abbildungen für die Bearbeitung nach vorgegebenen Mustertypen in Teile zerlegt und diese für die Wiedergabe neu zusammengefügt werden.

7. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei oder mehr bereitgestellten Bildern entstehenden Abbildungsteile für die Wiedergabe so verdichtet dargestellt werden, daß sie auf dem Darstellungsbereich für ein einziges Bild Platz finden.

8. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Muster und Vorrichtung die Einzelbilder zur Wiedergabe in kammartig ineinander verzahnten vertikalen, vorzugsweise sehr schmalen, Streifen zusammenfügen.

9. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Muster und Vorrichtung diese Streifen auch vertikal in Felder aufgeteilt sein können, um durch Kopfbewegung nach oben oder unten einen etwas veränderten Blickwinkel auf die wiedergegebenen Gegenstände, Zwischen- und Hohlräume zu bekommen.

10. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen der Bildzerlegung in Streifen oder Felder und der Verdichtung der so entstandenen Bildteile auf kleinere Abbildungsflächen und das Neupositionieren dieser Teile aus verschiedenen Bildern nach dem für die Bildwiedergabe vorgegebenem Muster, den Möglichkeiten nach den Ansprüchen 2 bis 4 entsprechend vor oder nach der Übermittlung oder der Speicherung der aufgenommenen Bilddaten erfolgen kann.

11. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelteile der zusammengefügten Abbildungen der Gegenstände und Abstände zwischen aufgenommenen und so in verdichteter Darstellung wiedergegebenen Ausschnitten auch durch Interpolieren beziehungsweise durch Errechnen der Übergänge gewonnen werden können.

12. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1, 8, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der genannten Vorrichtung die Einzelteile der nach diesen Mustertypen geordneten Abbildungen getrennt für beide Augen des Betrachters, auf seinen Beobachtungsstandort bezogen, sortiert werden.

13. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtung die vom linken und die vom rechten Auge gesehenen, verdichtet dargestellten Teile der Abbildung wieder auf ihre ursprünglichen Maßverhältnisse hin vergrößert.

14. Verfahren mit Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den vorgegebenen Mustern für die Anordnung der Abbildungsteile jeweils passende Vorrichtung, auch als Lupenfilterscheibe oder als 3D-Scheibe bezeichnet, als Scheibe aus Glas oder glasklarem Kunststoff mit optisch wirksamer, eingeschliffener oder eingepreßt strukturierter Oberfläche oder als entsprechend oberflächengeprägte Folie hergestellt oder auch aus entsprechenden optisch wirksamen Schichten zusammengesetzt ausgebildet sein kann.

15. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Muster und darauf abgestimmte Vorrichtungen so beschaffen sind, daß die Abbildungen der aufgenommenen oder dargestellten, übermittelten und/oder gespeicherten räumlichen Gegenstände und Abstände aus der durch Berechnen entstandenen Bildwiedergabe durch Identifikation und Synthese der für das linke und der für das rechte Auge jedes Betrachters bestimmten zweidimensionalen Abbildungsteile räumlich gesehen werden können.

16. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Muster- und darauf abgestimmter Vorrichtungstyp eine Bildwiedergabe von einfachen MONO-Bildern als auch von als zwei Bilder übermittelten und/oder gespeicherten identischen MONO-Bildern wie auch von aus zwei verschiedenen Bildern entstehenden einfachen STEREO-Bildern gestattet.

17. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Muster- und darauf abgestimmte Vorrichtungstypen auch so beschaffen sein können, daß sie Bildwiedergaben sowohl von einfachen MONO-Bildern als auch von als zwei Bilder übermittelten und/oder gespeicherten identischen MONO-Bildern wie auch von aus zwei verschiedenen Bildern entstehenden einfachen STEREO-Bildern und außerdem von mehr als zwei verschiedenen Bildern entstehenden, in horizontaler Ebene der Wirkung von Hologrammen ähnlichen (hier so genannten) horizontalen SUPERSTEREO-Bildern gestattet.

18. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Muster- und darauf abgestimmte Vorrichtungstypen auch so beschaffen sein können, daß sie Bildwiedergaben nach den Ansprüchen 16 und 17 und außerdem solche aus von mehr als zwei verschiedenen Bildern entstehenden, in horizontaler und/oder vertikaler Richtung der Wirkung von Hologrammen ähnlichen SUPERSTEREO-Bildern ermöglichen, bei denen durch eine Kopfbewegung nach links oder rechts, gegebenenfalls auch nach oben oder unten, ein veränderter Blickwinkel auf die räumlich dargestellten Gegenstände und in Hohl- oder Zwischenräume erreicht wird.

19. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 11, 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei und anstelle von Aufnahmen und Darstellungen derselben Bildgegenstände für räumlich zu sehende Wiedergaben auch zeitlich oder inhaltlich verschiedene Bilder zu Bildfolgen ab zwei Bildern auf derselben Wiedergabefläche kombiniert werden können, die als solche durch Bewegen von Kopf und/oder Körper als MONO- oder auch als einfache STEREO-Bilder erkennbar werden.

20. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen der Bildwiedergabe nach vorgegebenem Muster auch in einem dem Endgerät - beispielsweise einem Fernseher - zugeordneten besonderen Bauteil erfolgen kann, das vom Sender durch ein Code-Signal, gegebenenfalls auch unmittelbar vom Benutzer, an- oder umgeschaltet werden kann, wobei im Falle des Abschaltens jeweils nur eines von einander für räumliches Sehen zugeordneten Bildern zur Wiedergabe, dann als MONO-Bild, gelangt.

21. Verfahren mit Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtung für räumliches Sehen auch so beschaffen sein kann, daß sie vom Benutzer für STEREO-Wiedergaben vor dem Bildschirm angebracht, bei MONO-Sendungen auch abgenommen werden kann.