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aktualisiert 04/2004

Digitales Persönliches Stereo Vision System

© Bernhard Kockoth media systems 1997-2010

Inhalt:
0. Einführung
1. Technologische Herausforderung
2. Ausflug in die Geschichte der Stereoskopie
3. Personal Computer bringt Leben in digitale Bilder
Eine vollständige Version ist auf Anfrage verfügbar.

0. Einführung

Für unsere Ohren ist die räumlich getreue Wiedergabe als Stereo-HiFi eine Selbstverständlichkeit geworden. Zwar hört das rechte Ohr auch den linken Lautsprecher, aber dank Laufzeitunterschieden kann sich unser Gehirn einen guten räumlichen Eindruck verschaffen, wie dies auch nötig war als in dunklen Wäldern gefährliche Tiere umherschleichen. Die klassische Stereotechnik verwendet zwei Lautsprecher, neuerdings ist dank digitalem Surround mit meistens 5+1 Lautsprechern ein authentisches Klangerlebnis möglich. Für unsere Augen, die ja auch in doppelter Ausführung unsere Umwelt erkunden, ist die Reproduktion der Räumlichkeit ein langer Wunsch - der mit dem hier vorgestellten Digitalen Persönlichen Stereo Vision System erfüllt wird.
Die Technik stereoskopischer Darstellung ist älter als die Fotografie und hatte Ende des 19ten Jahrhunderts mit Hilfe der neu erfundenen Photographie einen weiten Verbreitungsgrad erreicht. Nach dem ersten Weltkrieg nahm mit dem Aufkommen der Cinématographie auch das Interesse für die leblose Stereofotografie ab. Erst nach dem zweiten Weltkrieg mit der Einführung des Diafilms im Kleinbildformat gab es wieder einen Innovationsschub. In den 50er Jahren dank moderner Nachkriegsmechanik die letzte große Stereowelle, und seitdem war es ruhig um diese vorzügliche Wiedergabetechnologie geworden. Von Zeit zu Zeit gibt es Wiederbelebungsversuche in Zeitschriften mittels der Anaglyphentechnik - wer erinnert sich nicht an die rot-grünen Brillen, die so nachhaltige Kopfschmerzen bereiten?
Also führt kein Weg herum um Viewmaster und ähnliche Gucki-Instrumente? Oder Brillen, entweder mit Polarisationsgläsern und entsprechenden Projektoren, oder mit Shutterbrillen mit LCDs um auf schnellen Bildschirmen abwechselnd linke und rechte Bilder anzuschauen?

Mit der Miniaturisierung von Anzeigebildschirmen können allerdings zwei Bildschirme getrennte Bilder direkt an unsere Augen weitergeben, etwa genau so wie Kopfhörer direkt das linke und das rechte Ohr mit Audioinformation versorgen. Diese Minibildschirme werden bereits seit langem in Videokameras und nun auch in Digitalkameras eingebaut, ermöglichen brillenartige Wiedergabegeräte die wie ein Walkman der persönlichen Unterhaltung dienen werden!
Bislang wird räumliche Tiefe in Kino und Fernsehen nur über Bewegung und Schärfe dargestellt, d.h. aufwendige Kamerafahrten und selektierendes Scharfstellen auf Darsteller und Objekte vermitteln uns einen Eindruck von Räumlichkeit, wo sonst nur flache Bilder aufeinander folgen. Mit zwei Stereokameras - einer sogenannten Rig - aufgenommene Szenen enthalten dagegen schon die Rauminformation für eine wesentlich wirklichere Wiedergabe der Realität. Zusammen mit einem passenden Wiedergabegerät - Brille und Kopfhörer - kann das menschliche Gehirn mit siebzig Prozent seiner Sinneseindrücke in eine künstliche, wiedergegebene, Welt entführt werden. Im Gegensatz zur virtuellen, d.h. konstruierten 3D-Wirklichkeit ist diese aufgenommene Wirklichkeit eher mit unseren Träumen zu vergleichen. Wir erleben realitätsnahe Situationen ohne die Möglichkeit aktiv eingreifen zu können.

1.Die Grundlagen der Umweltwahrnehmung des menschlichen Gehirns

Das menschliche Gehirn ist ein integriertes Kontrolzentrum für das Individuum dem es Bestandteil ist. Wir gleiten bei genauer Betrachtung in die Philosophie ab, ich versuche mich auf die festprogrammierten Eigenschaften zu beschränken. Also, dieses Kontrolzentrum verarbeitet einen grossen Teil Informationen, die zur Aufrechterhaltung des lebenden Organismus notwendig sind. Direkte Interaktion mit der Umgebung ist limitiert in der Länge unserer Arme und der Geschwindigkeit mit der wir uns fortbewegen. Bis vor kurzem war die maximale Geschwindigkeit für einen Menschen so um die 30 km/h. Entsprechend sind unsere Reaktionszeiten ausgelegt. Es ist ein bekanntes Problem der Verkehrsforschung, uns mit größerer geschwindigkeit zu bewegen. Wir benötigen nicht nur mechanische Hilfsmittel, um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, sondern auch Leitbahnen, um unsere Sinne dabei nicht zu überfordern. Autobahnen sind das Paradebeispiel: Frei von rechtwinkligen Kreuzungen, Ampeln oder Bahnübergängen bewegen sich die Menschen mit gleichförmiger Geschwindigkeit in gleicher Richtung.

Ein anderes Beispiel ist unser dreidimensionales Sehvermögen. Da wir unsere Hände vorzüglich als Werkzeuge einsetzen hat sich parallel dazu eine Physionomie herausgebildet, bei der unsere Augen genau den Abstand haben um in Entfernungen von 0,25 bis 5 Metern gute dreidimensional auswertbare Bilder an das Gehirn zu liefern. Für Entfernungen über 5 Meter wäre ein weiterer Augenabstand notwendig der eine grössere Kopfform und entsprechende Nachteile nach sich ziehen würde.
Vielleicht erscheinen diese Beispiele willkürlich, ich möchte damit sagen, daß der menschliche Körper eine Konstruktion ist, die pragmatischen Prinzipien obliegt. Wir sind nicht ohne Grund so wie wir sind.



2. Ausflug in die Geschichte der Stereoskopie

Um auf das Digitale Persönliche Stereo Vision System zurückzukommen, wie in der Einführung schon erwähnt, hat es über dieses Jahrhundert einige Versuche gegeben, uns die räumliche Wiedergabe schmackhaft zu machen.
Daß mit kopfschmerz-generierenden Verfahren kaum Geschäft zu machen ist, leuchtet ein. So finden die rot-grünen Brillen nur bei Erstanwendern, sprich Kindern, ein neugieriges Publikum. Für erfahrenen Konsumenten muss schon ein höherer Grad von Realität und/oder ein einfaches Betrachtungsverfahren gefunden werden. Die computer-generierten Bildermuster aus denen sich nach längerem Draufstarren eine räumliche Figur ergibt, hatten ihre beste Zeit Anfang der 90er Jahre. Eine Mode wie die Viewmaster und ander Kommerzialisierungsversuche.
Viewmaster zum Beispiel sind keine schlechte Idee, aber die billigen kleinen Bildchen vermitteln nur einen schlechten Eindruck von den Möglichkeiten dieser Betrachtungsart. Ich habe selbst ein auf Kleinbilddias aufbauendes Verfahren rekonstruiert mit sehr guten Ergebnissen. Einzig die Handhabung der Dias und das Halten der Visioneuse ist hinderlich. Was wäre, wenn die Dias auf kleinen Bildschirmen in einer Art Brille erschienen...

3. Personal Computer bringen Leben in digitale Bilder

Digitales Video hat in den 90er Jahren noch die Leistung der meisten Personal Computer überfordert. Hier arbeitet die Zeit für uns. Nehmen wir zum Beispiel ein hochaufgelöstes Kleinbild Farbfoto, gescannt sind das 35 MegaByte. Anfang der 80er Jahre benötigten wir noch eine Festplatte so groß wie eine Waschmaschine, um dieses eine Bild zu speichern. Im Jahre 2010 haben SD-Karten mit tausendfacher Kapazität die Grösse eines Geldstückes!

Compact-Disc, weit verbreitet und seit Mitte der 80er Jahre in Gebrauch, ist schon lange nicht mehr das Nonplusultra der optischen Speichertechnik. Die Nachfolgetechnologien DVD und BlueRay bieten höhere Kapazität und die Möglichkeit, Dreistundenfilme in sehr guter Qualität wiederzugeben. Ob es nun 180 Minuten herkömmliche Flachbilder oder 90 Minuten bewegte Stereobilder sind, dieses neue Medium bietet obendrein Abspielgeräte im Westentaschenformat! 1998 erschienen die ersten portablen DVD Spieler. Und anstelle vom schweren Fernseher daheim gibt es einen kleinen LCD Monitor oder ein brillenartiges Betrachtungsgerät. Die Technologie für das Digitale Persönliche Stereo Vision System ist verfügbar und wir haben 1999 einen Prototypen aufgebaut:

Panasonic Stereo Video
Digital Stereo Vision System Kameras von 1999

BK media systems bietet Erfahrung mit Stereo-Foto und Stereo-HD-Video, das 3D-Video Projekt ist die natürliche Fortsetzung und das Digitale Persönliche Stereo Vision System wird am praktischen Beispiel präsentiert. Dank DV und Firewire/IEEE1394 ist die volldigitale Videobearbeitung Ende der 90er Jahre Wirklichkeit für Amateure geworden um Produkte in professioneller Qualität zu verwenden. Sobald Stereobilder in digitaler Form vorhanden sind ist die Art der Wiedergabe eine Frage der Format-Konvertierung. Von Anaglyph (rot-grün) Darstellung bis Seite-an-Seite Video ist jede möglich Ausgabeform denkbar. Letztendlich hat ein modifiziertes DVD / MPEG-2 / MPEG-4 Verfahren die besten Chancen, diese Technologie zu breiter Popularität zu verhelfen: Portable Virtuelle Realität.[Sei angemerkt daß dieser Text im Jahre 2001 erstmals erschien und 2009 hat sich die Medienindustrie darauf geeinigt, 3D-stereoskopische Videos auf BlueRay-Disks zu vertreiben, wobei die MPEG-4 Mehrbild-Variante zur Kodierung verwendet wird. 2010 wird es ein Relaunch dieser Seiten geben]

Sanyo HD-StereoVideo
Digital HD-Stereo Vision System Kameras von 2009

Vielen Dank für Ihr Interesse, bis bald bei BK media systems.

© Bernhard Kockoth media systems 1996-2004.
Hier genannte Produktnamen sind Warenzeichen oder Handelsmarken Ihrer entsprechenden Hersteller und Vertriebe.