Wie funktionieren die verschiedenen 3D-Techniken

Anaglyphen-Technik, Polarisationsfilter-Technik, Shutter-Brillen, autostereoskopische Displays – so funktionieren die verschiedenen 3D-Techniken. Seit dem großen Erfolg des 3D-Kinofilms Avatar springen immer mehr Leute auf den 3D-Zug auf. Die ersten wohnzimmertauglichen 3D-Fernseher sind inzwischen im Handel erhältlich, aber welche Technologie steckt eigentlich dahinter? 3D-Fernsehen – Diese Technik steckt dahinter.

Warum sehen wir 3D?

Um die entsprechende Technologie verstehen zu können, muss man zunächst verstehen, warum wir überhaupt dreidimensional sehen können. Diese Fähigkeit verdanken wir der Tatsache, dass wir zwei Augen haben, die geringfügig voneinander entfernt sind und damit unterschiedliche Blickwinkel auf ein Objekt haben. Diesen perspektivischen Unterschied wandelt unser Gehirn in ein räumliches Bild um.

Dieses Prinzip wird auch zur Aufzeichnung von 3D-Filmen verwendet, d.h. eine Szene wird von zwei unterschiedlichen Objektiven, die nur ein paar Zentimeter von einander positioniert werden, gefilmt und gespeichert. Durch diese leicht unterschiedlichen Perspektiven, werden die Bilder für das linke und das rechte Auge aufgenommen. Um diese Informationen dann aber auch auf dem heimischen Fernseher ordentlich darstellen zu können, braucht es einige Tricks.

3D durch Anaglyphen-Technik

Die wohl bekannteste und günstigste Art, Filme in 3D zu sehen, ist die Anaglyphen-Technik. Diese funktioniert mit Hilfe von einer Brille, die zwei mit Komplementärfarben ausgestattete Gläser besitzt. Zu Beginn des 3D-Films waren diese Farben Rot und Grün. Ende der 70er-Jahre kamen Brillen mit den Filterfarben Rot und Cyan auf den Markt. Inzwischen gibt es auch noch die Kombinationen Gelb/Orange und Blau oder Grün und Magenta. Um mit dieser Brille einen Film in 3D zu sehen, ist es notwendig, dass das dargestellte Bild aus zwei Teilen zusammengesetzt wurde. Der Teil für das rechte Auge muss dabei mit der einen und der Teil für das linke Auge mit der anderen Farbe eingefärbt worden sein. Die Farbfilter sorgen dann dafür, dass der für das jeweilige Auge ungeeignete Teil ausgefiltert wird, wodurch die beiden Augen wieder unterschiedliche Bilder sehen. Das Gehirn setzt aus diesen Bildern dann wieder ein räumliches Bild zusammen. Diese Technologie wird inzwischen als veraltet angesehen. Die simplen und optisch nicht sonderlich ansprechenden Brillen wurden inzwischen durch modernere Brillen und damit auch anderen, neueren Technologien ersetzt.

3D durch Polarisationsfilter-Technik

Die 3D-Technik, die im Moment am häufigsten eingesetzt wird, ist die Polarisationsfilter-Technik. Diese Technik wird auch in Kinos verwendet und benötigt ebenfalls besondere Brillen, um den 3D-Effekt darstellen zu können. Dabei wird das Bild durch polarisiertes Licht getrennt. Bei Lichtwellen bezieht sich die Polarisation auf die unterschiedlichen Schwingungsrichtungen der Lichtwellen. So werden z.B. horizontal schwingende Lichtwellen als horizontal polarisiertes Licht bezeichnet.

Der Zuschauer erhält also eine Brille, die für das eine Auge nur horizontal polarisiertes Licht durchlässt, während der Filter auf der anderen Seite nur vertikal polarisiertes Licht durchlässt. Dafür werden spezielle Projektionsfilter in den Projektionsobjektiven benötigt, die die Bilder auf eine Spezialleinwand projizieren. Die unterschiedliche Polarisation sorgt dafür, dass das linke Auge nur das linke Bild sieht und das rechte Auge nur das rechte Bild. Fernseher projizieren ein Bild zeilenweise, wodurch es möglich ist, dass die geraden Zeilen nur von dem einen Auge gesehen werden und die ungeraden Zeilen von dem anderen Auge. Damit diese Technik funktioniert, müssen Bildschirm und Brille aufeinander abgestimmt sein, ansonsten kann es zu störenden Bildeffekten kommen.

3D durch Shutter-Brillen

Bei den sogenannten Shutter-Brillen, die eine externe Stromquelle benötigen, senden die entsprechenden Fernseher sehr schnell hintereinander das Bild für das linke Auge und dann das Bild für das rechte Auge. Shutter-Brillen verfügen über kleine LCD-Displays, die als Brillengläser dienen. Synchron zum Wechsel der Bilder verdunkelt die Brille das Glas vor dem Auge, das das gezeigte Bild nicht sehen soll, und lässt das Bild dafür auf der anderen Seite durch. Das Gehirn fügt dann diese beiden Bilder zu einem dreidimensionalen Bild zusammen. Dadurch halbiert sich die Bildrate, weswegen hier höhere Bildwiederholraten benötigt werden, um ein Flimmern zu vermeiden. 3D-Flachbildschirme arbeiten im Allgemeinen mit einer Bildrate von 120 Hertz. Durch die Shutter-Brillen ergibt sich somit eine Bildrate von 60 Hertz für den Betrachter.

Wie bei der Polarisationsfilter-Technik müssen auch hier die Brillen und die Leinwand aufeinander abgestimmt sein, allerdings ermöglichen die Shutter-Brillen das Neigen des Kopfes, ohne dass dadurch die Bildqualität leidet.

3D durch autostereoskopische Displays

Der Vorteil bei autostereoskopischen Displays liegt darin, dass der Betrachter keine Brille benötigt. Der Nachteil liegt darin, dass man immer in einem bestimmten Abstand und in einem bestimmten Blickwinkel zum Fernseher sitzen muss. Das Verfahren funktioniert folgendermaßen: Stereobilderpaare werden in kleine, gleich große Streifen geteilt, die nebeneinander oder untereinander dargestellt werden. Ein auf der Displayoberfläche befindliches Linsensystem, das sogenannte Lentikular-System, sorgt dafür, dass durch Brechungseffekte immer nur der „richtige“ Streifen beim jeweiligen Auge landet. Den Rest übernimmt das Gehirn: Es setzt die einzelnen Streifen zu zwei Bildern zusammen und diese dann zu einem dreidimensionalen Bild. Einige 3D-Fernseher, die autostereoskopische Displays verwenden, verfolgen die Bewegungen des Nutzers durch eine Videokamera. Dadurch können sie die Grenzen dieses Verfahrens etwas erweitern, indem sie die Darstellung etwas abändern und den Bewegungen des Betrachters anpassen. Dies funktioniert nur bei einer Person und auch nur in einem stark begrenzten Bereich.

Welches Verfahren sich am Ende durchsetzen und was gegen die inzwischen bekannten Nebenwirkungen unternommen wird, bleibt abzuwarten. Trotzdem versprechen die Hersteller schon jetzt: Die Zukunft wird 3D.

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