3D-TV – Kaum ein Begriff steht derzeit wohl mehr im Interesse der internationalen Fachpresse als das »Dreidimensionale Fernsehen«, welches sowohl auf der Internationalen Funkausstellung in Berlin (IFA) als auch auf der Consumer Electronics Show in Las Vegas (CES) zum Haupt-Thema gekürt wurde. Doch was ist überhaupt Stereo-3D?

Handelt es sich dabei tatsächlich um einen Meilenstein der Technik oder bloß um eine Medien-Hysterie, die aufgrund von James Camerons Erfolg mit »Avatar« mit immer neuem Zündstoff versorgt wird und einfach nicht herunterbrennen möchte? Schließlich war 3D doch eine längst totgeglaubte Mode-Erscheinung, oder etwa nicht?

Stereo-3D – Medien-Hysterie oder Renaissance vergessener Technik?

3D-TV – Kaum ein Begriff steht derzeit wohl mehr im Interesse der internationalen Fachpresse als das »Dreidimensionale Fernsehen«, welches sowohl auf der Internationalen Funkausstellung in Berlin (IFA) als auch auf der Consumer Electronics Show in Las Vegas (CES) zum Haupt-Thema gekürt wurde. Doch was ist überhaupt Stereo-3D? Handelt es sich dabei tatsächlich um einen Meilenstein der Technik oder bloß um eine Medien-Hysterie, die aufgrund von James Camerons Erfolg mit »Avatar« mit immer neuem Zündstoff versorgt wird und einfach nicht herunterbrennen möchte? Schließlich war 3D doch eine längst totgeglaubte Mode-Erscheinung, oder etwa nicht?

Denken wir an 3D, so fallen uns unweigerlich die meist eher amüsanten Erlebnisse in Vergnügungsparks ein, bei denen uns beim Betreten eines Kinos cyan-rote Pappbrillen ausgehändigt wurden, die dem Zuschauer zumindest annähernd das Gefühl vermitteln sollten, den Fischen auf der Leinwand die Flosse schütteln zu können. Schossen Hai oder Muräne aus einer Felsspalte hervor, dann zuckte man zudem zusammen, was durchaus für den einen oder anderen Lacher sorgte. Dass die Farbwiedergabe jedoch irgendwie nicht der des Farbfernsehgerätes daheim entsprach, bemerkte man nur unterschwellig, während leichte Kopfschmerzen, Grummeln in der Magengrube oder Brennen der Augen bereits nach kurzer Zeit auffällig waren – weshalb die Filme auch eher »Filmchen« mit Spielzeiten zwischen fünf und zehn Minuten Länge waren.

Eben jene Nebenerscheinungen waren es, die der einst so starken 3D-Welle der 50er-Jahre den Garaus machten. Filme wie »Bwana Devil«, »Creature from the Black Lagoon« oder »House of Wax« spielten – erstaunlicherweise trotz ihres B- oder gar C-Movie-Status – zur Freude Hollywoods beachtliche Gewinne ein. Doch aufgrund oben erwähnter Zuschauer-Beschwerden konnte sich das 3D-Kino nicht durchsetzen und verschwand nach wenigen Jahren so schnell, wie es gekommen war.

Bildquelle: Mit freundlicher Unterstützung der Warner Bros. Entertainment GmbH.

Hollywood – immer hin- und hergerissen zwischen technischer Innovation und konservativer Geschäftspraxis, kehrte dem 3D-Thema den Rücken und konzentrierte sich auf andere Bereiche, um den Zuschauer zu begeistern und wieder ins Kino zu locken. So war es vor allem die Tonwiedergabe, die Mitte der 70er-Jahre von Stereo-Ton auf Dolby Stereo umschwang. Plötzlich sorgten mehrere Tonkanäle für sphärischen Raumklang. Mit dem Einzug digitaler Audiotechnik konnten die Sound-Designer endgültig ihrer Kreativität freien Lauf lassen, wobei 1992 »Batman Returns« als erster 5.1-Film (Dolby Digital) in die Kinos kam und Steven Spielberg 1993 seinem Film »Jurassic Park« mit Hilfe des »Digital Surround«-Formates (DTS) eine erschreckend realistische Soundkulisse spendierte.

Bildquelle: Mit freundlicher Unterstützung der Warner Bros. Entertainment GmbH. Auch als Blu-ray Disc erhältlich.

Es war zum wiederholten Male George Lucas, der mit alten (Hollywood-)Gewohnheiten brach, um die Vorgeschichte (sogenannte »Prequels«) seiner in den 80er-Jahren so erfolgreichen Star-Wars-Trilogie in den Kinos zu erzählen. 1999 war »Star Wars Episode I – Die Dunkle Bedrohung« der erste Kinofilm, der digital projiziert wurde – ein Meilenstein in der Geschichte der Filmtechnik. George Lucas’ Film war somit Türöffner für das »Digital Cinema«, das zu jener Zeit noch in den Kinderschuhen steckte und sich von nun an immer mehr Anhängern erfreute. »Star Wars Episode II – Angriff der Klonkrieger« wurde bereits vollständig digital produziert, was bedeutet, dass nicht ein einziger Meter analogen Filmmaterials belichtet und somit ausschließlich mit digitalen Filmkameras gedreht wurde. Nach und nach rüsteten immer mehr Kinos auf Digital Cinema auf, was die Anschaffung eines digitalen Filmprojektors nebst Abspielsystem erforderte.

Star Wars: Episode 1 – Die dunkle Bedrohung. © Lucasfilm Ltd. & TM.  All rights reserved.
Der Meister und sein Werkzeug: George Lucas mit digitaler Filmkamera am Set von Star Wars: Episode II – Angriff der Klonkrieger. © Lucasfilm Ltd. & TM.  All rights reserved.

Entwicklung der Hardware

2005 brachten die Disney-Studios mit »Chicken Little« den ersten digitalen 3D-Animationsfilm in die Kinos. Voraussetzung hierfür waren Digital Cinema-Projektoren, die problemlos für 3D-Projektion aufgerüstet werden können, um das 3D-Erlebnis ins Kino zu bringen. Es sind Firmen wie RealD, XpanD und Dolby (Dolby 3D), die Nachrüst-Systeme für Digital Cinema-Projektoren anbieten und DCI-konforme* 3D-Wiedergabe-Systeme herstellen.

*DCI = Digital Cinema Initiative; Die Organisation zur Festlegung von Digital Cinema Standards

Bildquelle: Mit freundlicher Unterstützung der Walt Disney Studios Motion Pictures Germany GmbH.

Der »König der Welt« – Hollywoods erfolgreichster Regisseur James Cameron – bricht nun seit mehr als vier Wochen mit »Avatar« alle Kinokassen-Rekorde. Mit über einer Milliarde Dollar Einspielvolumen hat sich Cameron selbst erneut übertroffen und »Titanic« auf Platz 2 der Liste der erfolgreichsten Filme aller Zeiten verwiesen. Im Gegensatz zu »Titanic« wurde »Avatar« vollständig digital und zudem in 3D produziert. Völlig neue Ansätze in der Filmtechnik, den Kamera-Systemen und der Post-Production kamen zum Einsatz, weshalb »Avatar« alleine schon technisch gesehen ein absolutes Meisterwerk ist. Das Interessante an Camerons Erfolg ist jedoch die Tatsache, dass gerade die 3D-Version seines Filmes bei den Zuschauern für Begeisterung sorgt. Von 12.000 Digital Cinema-Installationen weltweit sind circa 6.000 3D-tauglich, und ein Großteil der Mehreinnahmen sind höheren Ticketpreisen aufgrund des 3D-Zuschlags zu verdanken.

James Cameron am Set von Avatar. TM and © 2010 Twentieth Century Fox Film Corporation, All rights reserved / TM und © 2010 Twentieth Century Fox. Alle Rechte vorbehalten.

3D ist keine Hysterie

3D-Technologie und 3D-Filmpräsentation scheinen also endgültig erwachsen geworden zu sein, und aufgrund des Erfolges von »Avatar« lohnt es, sich näher mit dem 3D-Thema zu beschäftigen. Viel mehr noch: Durch Einzug der Digital-Technik gehören alle Probleme der 3D-Produktion der 50er-Jahre der Vergangenheit an, und 3D wird künftig auch beim Endverbraucher Einzug halten. Die Blu-ray Disc Association hat erst vor kurzem den 3D-Standard für die Blu-ray Disc spezifiziert, und diverse Sendeanstalten weltweit planen bereits die ersten 3D-Übertragungen via Satellit.

Betrachtet man alle Fakten objektiv, so wird man feststellen, das 3D keine einfache Medien-Hysterie ist. Vielmehr war es nur eine Frage der Zeit, bis sich auch Stereo-3D als Produktions- und Reproduktions-Technik etabliert und sich nach einem evolutionären Prozess in das moderne Medien-Wesen einreiht. Es ist somit höchste Zeit, sich mit der Thematik des 3D-TV auseinanderzusetzen, denn durch Einzug der Digital-Technik kann sich 3D voll entfalten – ähnlich wie seinerzeit der digitale Ton die Tonwiedergabe im Kino revolutioniert hat.

Um Stereo-3D, 3D-TV und 3D Digital Cinema zu verstehen, bedarf es jedoch einiger Grundverständnisse, die in der Art des menschlichen Sehens begründet liegen. Im folgenden Abschnitt wollen wir uns deshalb mit den Eigenschaften des räumlichen Sehens beschäftigen.

Grundlagen der Stereopsie

Die Tiefenwahrnehmung beziehungsweise räumliches Sehen wird im Fachjargon »Stereopsie« genannt. Die Eigenschaften des räumlichen Sehens basieren teils auf psychologischen und teils auf anatomischen Faktoren, wobei ein Großteil der psychologischen Faktoren etwas mit Konditionierung und Erfahrung eines Menschen von Kindesalter an zu tun haben. Die anatomischen Faktoren hingegen liegen in unserer DNS begründet und können variieren, so dass beispielsweise einige Menschen des räumlichen Sehens nicht mächtig sind (circa 5 bis 10 Prozent der Bevölkerung). Weitere zehn Prozent der Menschen weisen zumindest Anomalien in der Tiefenwahrnehmung auf, was die Summe derer, die bei der Betrachtung von 3D-Inhalten wenig oder kaum an Tiefeneindruck bemerken, immerhin auf 20 Prozent der Gesamtbevölkerung bringt, oder kurz formuliert: Jeder Fünfte hat nichts von dieser Technik.

Bevor wir uns mit den anatomischen Faktoren der Stereopsie beschäftigen, lassen Sie uns zuerst einen kurzen Blick auf die psychologischen Faktoren des räumlichen Sehens werfen. Ein Faktor ist hier die »Retinale Bildgröße«: Die Retina ist die Netzhaut, auf der Objekte abgebildet werden müssen, damit wir sie erkennen und interpretieren können. Die »Retinale Bildgröße« sagt dem Betrachter: Je größer ein Objekt ist, desto näher daran muss er sich befinden. Ein weiterer Faktor ist die »Perspektive«: Obwohl sie auch anatomische Hintergründe hat, so zählt sie dennoch zu den psychologischen Faktoren, die mit der »Retinalen Bildgröße« einhergehen. Objekte scheinen zu schrumpfen, je weiter sie sich vom Betrachter entfernen, was uns somit das Einschätzen von Entfernungen ermöglicht (Eisenbahngleise sind ein klassisches Beispiel zur Darstellung von Perspektive).

Perspektive. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

»Überschneidung« ist ebenfalls ein psychologisches Attribut des räumlichen Sehens. Erfahrungsgemäß scheint ein Objekt, das ein anderes Objekt verdeckt, näher am Betrachter zu sein (auch wenn dem nicht so ist und wir nur einer optischen Täuschung unterlegen sind).

Überschneidung. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Zu guter Letzt bleiben noch »Licht und Schatten« zu erwähnen, die dem Betrachter Aufschluss über Art und Form eines Objektes geben. Je nachdem, wo sich Schatten  befindet, kann das Objekt selbst eine räumliche Tiefenwirkung besitzen.

Licht und Schatten. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Wie wir sehen

Viel wichtiger noch sind die anatomischen Faktoren des Auge-Gehirn-Systems, die uns der Stereopsie bemächtigen. Wichtigster Punkt hier ist die sogenannte »Retinale Disparität«: Aufgrund der Tatsache, dass der Mensch zwei Augen hat, wird dasselbe wahrgenommene Bild auf beiden Netzhäuten gleichzeitig dargestellt. Der Augenabstand zwischen linkem und rechtem Auge (die Interokulare Distanz) jedoch führt dazu, dass die auf der Netzhaut dargestellten Objekte mit einem leichten Versatz auf den jeweiligen Netzhäuten erscheinen. Diesen Versatz bezeichnet man als »Retinale Disparität« (oder: Querdisparität), die dadurch entstehenden Sehwinkeldifferenzen werden »Parallaxen« genannt. Die Welt um uns herum besteht somit immer aus zwei Teilbildern, die erst im Gehirn zu einem vollständigen Bild zusammengesetzt werden.

Figur linkes Auge.
Figur rechtes Auge.
Figur mit beiden Augen.
Das Bild zeigt, dass Objekte die nicht fokussiert werden, auch nicht im Zentrum der Netzhaut abgebildet werden. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Genau genommen sehen wir immer doppelt, außer wenn unsere Augen einen bestimmten Punkt im Raum fokussieren, was einen weiteren anatomischen Faktor der Augen ausmacht: die Konvergenz. Nur wenn beide Augenpaare konvergieren, dann wird ein echtes Vollbild ohne Doppelkonturen vom Gehirn »berechnet«, da in diesem Fall auch keine Sehwinkeldifferenzen auftreten, weil auf beiden Netzhäuten das Objekt exakt an der selben Stelle abgebildet wird. Sobald Sehwinkeldifferenzen auftreten, analysiert das Gehirn die Parallaxen zur Berechnung der Raumtiefe, um das räumliche Sehen zu gewährleisten.

Damit das Gehirn aus zwei Teilbildern ein Vollbild berechnen kann, muss auf beiden Retinas (Netzhäuten) dasselbe Objekt dargestellt werden. Hierzu fokussieren beide Augen automatisch den selben Punkt im Raum und gleichen sich so ab. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.
Die Augen fokussieren auf den Stift.
Die Teilbilder verschmelzen zu einem Vollbild – nur der Hintergrund weist Tiefeninformation auf.

Grundlagen der Stereoskopie

Bereits 1838 entdeckte Sir Charles Wheatstone die Stereopsie (Räumliches Sehen). Zwar haben sich Gelehrte bereits vor Wheatstones Zeit um das Erforschen des menschlichen Sehsinns bemüht, doch erst Wheatstone startete ernsthafte Versuche, den Eigenschaften der Stereopsie auf den Grund zu gehen. Noch vor Einführung der Fotografie fertigte Wheatstone erste stereoskopische Zeichnungen an, die er durch sein »Spiegel-Stereoskop« betrachten konnte. Man kann also mit Fug und Recht behaupten: Die 3D-Technik wurde noch vor der Fotografie erfunden!

Wheatstones stereoskopische Zeichnungen. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.
Spiegel-Stereoskop. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Die Stereoskopie beschäftigt sich mit der Anwendung der dreidimensionalen Bilddarstellung in Form der Fotografie. So stellte Sir David Brewster 1850 die erste Stereoskopie-Kamera (Zweilinsen-Kamera) vor, mit der zwei Teilbilder im typischen menschlichen Augenabstand von 65 Millimetern simultan fotografiert werden konnten. Mithilfe seines in sich geschlossenen »Brewster’s Stereoskop« konnten die beiden Teil-Bilder simultan betrachtet werden – die 3D-Fotografie war geboren.

Sir David Brewster’s Stereoscope. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.
Antike Stereokarte »Railway-Bridge«, um 1900/1910. Bilquelle: Mit freundlicher Unterstützung von khnemo.wordpress.com.

Dr. Lüscher schrieb im STEREOSKOPIKER Nr. 5 vom 15. Januar 1931 einen Erfahrungsbericht über die Stereo-3D-Fotografie und zählte dabei einige essentielle Punkte auf, die bei der Stereoskopie unbedingt zu beachten seien: »Ziel der Stereoskopie ist eine möglichst naturgetreue Wiedergabe des Gesehenen, insbesondere der räumlichen Gliederung«. Darüber hinaus sagt er: »Die Bilder müssen die gleichen Sehwinkeldifferenzen (Parallaxen) aufweisen wie beim freien Sehen. Dies ist nur der Fall, wenn sie von zwei um den Augenabstand (in Mittel 65 Millimeter) zu voneinander entfernten Standpunkten aufgenommen werden.« Weiter heißt es: »Bei der Betrachtung müssen die gleichen Sehwinkel wie bei der Aufnahme erhalten bleiben (den Aufnahmevorgang genau umkehren).« Und: »Bei der Montage der Stereobilder (ist) vor allem genau darauf (zu) achten, dass Höhenabweichungen der Teilbilder voneinander unter allen Umständen vermieden werden (Zitat-Quelle: www.stereoskopie.com).«

All jene Punkte sind es, die vor allem der Stereoskopischen Cinematografie, sprich 3D-Bewegtbildwiedergabe, für lange Zeit das Genick brachen – genau genommen bis zur Einführung der Digitaltechnik, die eine hochwertige Produktion und Wiedergabe von 3D-Bildmaterial erst im 21. Jahrhundert möglich macht. Denn wie schon bei der Fotografie war es essentiell, dass beide Teilbilder sich bis auf die leichte horizontale Disparität absolut gleichen. Doch das Gegenteil war meist der Fall: Die zur 3D-Produktion verwendeten analogen Kamera-Systeme (Side-by-Side- beziehungsweise Mirror-Rigs) wiesen häufig Teilbild-Asymmetrien auf, die sich mit analoger Bildtechnik schwer beheben ließen. Mangelnde Post-Production-Qualitäten (zum Beispiel Asymmetrie-Korrektur oder Farbkorrektur der Teilbilder) zählten ebenso zu den alltäglichen 3D-Produktions-Problemen wie schlechte Vorführqualitäten, die beispielsweise durch falsch justierte oder fehlerhaft synchronisierte Projektoren hervorgerufen wurden. Und die fehlende stereografische Erfahrung der Film-Crew trug ihren Teil dazu bei, dass dem Zuschauer im wahrsten Sinne des Wortes »schlecht« beim Schauen des Programms wurde, da viel zu häufig unnatürliche (Screen-)Parallaxen von den Filmemachern erzeugt wurden.

Ein Wort zur Screen-Parallaxe

Als »Screen-Parallaxe« bezeichnet man den Abstand zweier auf der Leinwandoberfläche miteinander korrespondierender Punkte, die am Ende die beiden Teilbilder ausmachen. Diese Screen-Parallaxen sind in vier Unterkategorien unterteilt und helfen dem Filmemacher, Objekte räumlich auf, hinter oder vor der Leinwand zu platzieren. Die 0-Parallaxe (Null-Parallaxe) entsteht, wenn beide Augen ein- und denselben Punkt auf der Leinwand anvisieren, wobei das Bild beziehungsweise Objekt genau auf der Leinwand erscheint. Die Augen konvergieren hierbei, was zur Folge hat, dass das Objekt auf der planen Leinwandoberfläche erscheint und nur der Hintergrund Tiefeninformation aufweist.

Null-Parallaxe. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Die Positive Parallaxe (nicht gekreuzte Parallaxe) hingegen vermittelt den Eindruck stereoskopischer Unendlichkeit und wird somit im »Leinwandraum«, also irgendwo hinter der Leinwandoberfläche, abgebildet. Die Augen starren dabei parallel auf die Teilbilder.

Positive Parallaxe. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Die Negative (gekreuzte) Parallaxe verschiebt das Objekt in den Bereich VOR die Leinwand (quasi in den Kinoraum), wobei das Objekt aus dem Bild herauszukommen scheint. In diesem Fall starren die Augen über Kreuz, was zu einer Verschmelzung der Teilbilder vor der Leinwand führt und den Eindruck erweckt, das Objekt bewege sich in Richtung Zuschauerraum.

Negative Parallaxe. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Zu guter Letzt bleibt noch die Divergente-Parallaxe zu erwähnen: Die Augen müssen auseinander laufen, um die Teilbilder wieder als Vollbild zusammenzusetzen, was eine besonders hohe Belastung der Augenmuskeln mit sich bringt. Sie führt, wenn zu häufig oder falsch eingesetzt, zu Augenbeschwerden und Unwohlsein der Zuschauer.

Divergente Parallaxe. Quelle: Lenny Lipton, Foundations of the Stereoscopic Cinema, A Study in Depth, 1982.

Es ist zu erkennen, dass die Filmemacher in der Tat ein Verständnis für Stereopsie haben müssen, um 3D-Effekte, aber auch die einfache Tiefenwahrnehmung vernünftig einzusetzen, um sie dem natürlichen Sehempfinden der Zuschauer anzupassen. Gerade bei »Avatar« waren sich die meisten Zuschauer einig, einen hervorragenden Tiefeneindruck erlebt zu haben, ohne auch nur die leiseste Spur an Überbeanspruchung der Augen festgestellt zu haben – ein Zeichen dafür, das James Cameron und seine Kameraleute auch in diesem Punkt ihre Hausaufgaben gemacht haben.

Wie bereits erwähnt, waren es lange Zeit vor allem die technischen Beschränkungen analoger Bildtechnik, die bei der 3D-Filmproduktion unzureichende Qualitätsergebnisse erzielten, was letzten Endes zu unangenehmen Seherlebnissen der Zuschauer führte. Erst seit Einzug der digitalen Filmtechnik sind alle Parameter der 3D-Filmproduktion – von Pre-Production über Shooting bis Post-Production – tatsächlich kontrollierbar. Im folgenden Abschnitt wollen wir einen kleinen Einblick in die 3D-Filmproduktion geben, bevor wir uns an das Thema der 3D-Bildreproduktion beim Zuschauer daheim begeben.

Digitale 3D-Filmproduktion

Seit »Star Wars Epsiode I – Die Dunkle Bedrohung« gegen Ende der 90er-Jahre haben sich digitale Filmkameras in Hollywood etabliert. ARRI, Panavision, Panasonic, Sony, RED und Thomson unter anderem bieten mittlerweile professionelle Filmkameras, die mit Auflösungen bis zu 4K (also bis zu 4096 horizontale Pixel) unkomprimiert und in maximaler Qualität direkt auf Festplatten aufzeichnen.

Beispiele für digitale Filmkameras.

Zum Einsatz für 3D-Produktionen werden zwei baugleiche Kameras parallel (Side-by-Side-Rig) oder aber im 90°-Winkel übereinandergestellt mittels Spiegelsystem (Mirror-Rig) installiert. Firmen wie 3ality beispielsweise haben sich auf den Bau spezieller Kamera-Rig-Systeme spezialisiert, die eine komplette Imitation des menschlichen Sehverhaltens durch Verstellen und Abgleichen der Kameras erlauben – die Erstellung unterschiedlicher Screen-Parallaxen zur Erzeugung von Tiefenwahrnehmungen, das Konvergieren auf nur ein Objekt oder aber das Erzeugen extremer Effekte ist mit diesen Kamera-Systemen möglich. Die beiden Teilbilder werden entweder per Dual-Stream aufgezeichnet oder aber direkt in ein Single-Stereo-RAW-File encodiert. Für »Avatar« beispielsweise entwickelte Kameramann Vince Pace, zusammen mit James Cameron ein auf Sonys CineAlta-Kamera-System basierendes Sidy-by-Side-Kamera-System, das auch Pace/Cameron-Fusion-System genannt wird. »Avatar« wurde komplett in High-Definition produziert und anschließend in der Post-Production nachbearbeitet und finalisiert.

Mirror-Rig-System. Quelle: BBC Research & Development.
Side-by-Side-Rig SCARLET 3K 3D von RED. Quelle: RED.
3ality-Mirror-Rig im Einsatz auf einem American-Football-Spielfeld. Quelle: 3ality.

Die Post-Production dient unter anderem der Nachbearbeitung des gedrehten Bildmaterials. Wie in den Grundlagen der Stereoskopie beschrieben, ist es essentiell, dass sich die Bilder bis auf die horizontale Sehwinkeldifferenz absolut gleichen. Dazu gehört, dass Bildinformationen des linken Teilbildes nicht ins rechte Teilbild übergehen, ein Effekt, der »Crosstalk« genannt wird. Auch farbliche Unterschiede zwischen beiden Teilbildern darf es nicht geben. In der Post-Production fallen somit Arbeiten wie Farbkorrektur (Color-Matching), Bildlagen-Korrektur und »Ghostbusting« an, um Unterschiede und Crosstalk zwischen Teilbildern zu verhindern.

Ist der Regisseur mit dem finalen Werk zufrieden, dann wird am Ende der Post-Production-Pipeline das sogenannte »Output-Format« erstellt. Dies kann ein Digital Cinema Package (DCP) zur Wiedergabe von Servern in Digital Cinemas oder aber beispielsweise ein High-Definition-Format wie 1080p/24 sein, das anschließend als Video-Home-Version auf einer Blu-ray Disc abgelegt wird.

Klassischer Post-Production-Workflow (Digital Intermediate Pipeline). Quelle: DVS.

3D-Bildwiedergabe in den eigenen vier Wänden

Erst vor kurzem hat die Blu-ray Disc Association (BDA) den 3D-Standard für das Blu-ray Format bekanntgegeben. 3D-Bildmaterial wird hierbei mittels speziellem MVC-Encoding-Verfahren »verpackt« (Frame Packing), wobei jedes der beiden Teilbilder die volle 1920 x 1080 Pixel-Auflösung aufweist und diese übereinander gesetzt innerhalb eines Datencontainers gespeichert werden. Das Bildausgabeformat weist eine Bildwiederholfrequenz von 24 Hertz auf, wobei in einem übertragenen Frame die Bildinformationen von beiden Teilbildern enthalten sind. Die Blu-ray Disc bietet mit ihrem MVC-Standard (MVC = Multiview Video Coding) derzeit die höchste 3D-Bildqualität, da jedes Teilbild die maximale 1080p-Auflösung aufweist.

3D-Struktur MVC Frame packing. Quelle: 2010_02_02_3DExtraction_HDMI_Spec1.4_Final.

Die neue HDMI-Generation 1.4 ist speziell für 3D-Bildübertragungen ausgelegt, da bei 3D typischerweise die doppelte Bandbreite an zu übertragendem Datenvolumen anfällt im  Unterschied zur herkömmlichen 2D-Bildwiedergabe. Daher werden alle 3D-tauglichen Blu-ray Player wie auch TV-Geräte mit der HDMI-1.4-Schnittstelle ausgerüstet sein.

Während die Blu-ray Disc Association den MVC-Standard für Blu-ray Disc gewählt hat, so gibt es auch andere Verfahren und Übertragungsarten, um 3D ins Wohnzimmer zu bringen. Gerade die Sendeanstalten benötigen Verfahren, die bandbreiten-limitiert sind, um kosteneffizient Content zu übertragen. Das hier derzeit beliebteste Format ist das sogenannte »Side-by-Side-Format (Half)«, bei dem zwei Teilbilder nebeneinander innerhalb eines Datencontainers gespeichert sind. Die horizontale Bildauflösung der Teilbilder ist hierbei jedoch um die Hälfte reduziert, was eine Auflösung von 960 x 1080 Bildpunkten ausmacht. Die Bildwiederholfrequenz jedoch liegt hier bei 50 beziehungsweise 59,94 Hertz, wobei davon auszugehen ist, dass es sich bei den 1080er-Auflösungen um Interlaced-Formate (Halbbild-Formate) handeln dürfte. Selbstverständlich könnte auch im besseren, progressiven 720p-Format gedreht und ausgestrahlt werden.

3D-Videoformat »Side-by-Side«. Quelle: 2010_02_02_3DExtraction_HDMI_Spec1.4_Final.

BSkyB in Großbritannien beispielsweise plant bereits ab April 2010 einen 3D-Sender in den Regelbetrieb zu bringen, währen BS11 in Japan seit 2007 in diesem Format 3D-Inhalte sendet. In den USA sorgten Pre-CES-Ankündigungen bekannter Fernsehsender ebenfalls für Aufsehen: So hat der zu Disney gehörende Sportsender ESPN einen 3D-Sender angekündigt, der Live-Sport-Events in 3D übertragen wird. Sony, IMAX und Discovery Channel planen ebenfalls einen Gemeinschaftskanal, auf dem 3D-Filmmaterial ausgestrahlt werden soll. Die Ampeln scheinen somit in punkto 3D-Broadcasting ebenfalls auf Grün zu stehen.

3D-Broadcasting-Szenario bei BSkyB. Quelle: BSkyB.

3D-Displays

Es gibt viele technische Ansätze, ein 3D-Bild auf den Bildschirm oder die Leinwand zu bringen. Frühe anaglyphe Projektionen beispielsweise (sprich per Cyan-Rot-Farbdifferenz-Filter eingefärbte Bilder, die anschließend durch ebensolch farbcodierte Cyan-Rot-Brillen betrachtet werden mussten) gab es schon Mitte des 19. Jahrhunderts. Heute, im Zuge der Digitaltechnik, stehen andere Mittel zur Verfügung, um eine 3D-Bewegtbildwiedergabe in maximaler Qualität zu gewährleisten.

Bei Flachbildschirmen haben sich zwei Lösungsansätze bewährt, die beide gewisse Vor- und Nachteile mit sich bringen. Das eine ist die sogenannte sequentielle 3D-Darstellung, bei der mittels aktiver Shutter-Brille immer nur ein Auge ein Teilbild wahrnehmen kann, während das andere Auge quasi »dunkelgeschaltet« wird. Vorteil dieser Techniklösung ist, dass jedes Auge die volle 1920 x 1080 Pixel-Auflösung wahrnehmen kann, da das verwendete Panel immer erst das linke Bild, gefolgt von dem rechten Bild usw., darstellt und die Shutter-Brille das entsprechend zu blockende Auge einfach nur noch »abschalten« muss. Zudem sind bei Shutter-Brillen Blickwinkel-Probleme sowie Crosstalk besser kontrollierbar, was ein hochwertiges 3D-Erlebnis fördert. Nachteil der Shutter-Brillen ist, dass diese meist größer sind als passive Filterbrillen und somit einen geringeren Tragekomfort aufweisen. Zudem ist die wahrgenommene Bildhelligkeit bei aktiven Shutter-Brillen geringer als bei passiven 3D-Wiedergabe-Systemen.

3D-Bildwiedergabe mit aktiver Shutter-Brille.

Passive Filterbrillen verfügen über zwei verschiedenartige Polfilter, die jeweils nur ein zuvor vom LCD-Panel auf bestimmte Art und Weise polarisiertes Licht zum Auge passieren lassen. Genauer gesagt befindet sich auf den passiven 3D-Monitoren eine spezielle Polarisations-Folie, die jede zweite Pixel-Zeile andersartig polarisiert. Somit weisen die Teilbilder bei passiver 3D-Darstellung immer nur die Hälfte der Bildauflösung auf, da jedes Auge immer nur jeweils die Hälfte an Bildzeilen zu sehen bekommt. Zwar fügt das Gehirn die beiden Teilbilder wieder zu einem Ganzen zusammen, bei genauerer Betrachtung jedoch wird sich eine gewisse Zeilenstruktur dennoch nicht leugnen lassen.

Darstellung der passiven 3D-Wiedergabe. Quelle: Hyundai.

Der Vorteil passiver 3D-Technik liegt im Tragekomfort der Brillen begründet, wobei gerade auch Sports-Bars beispielsweise von einer solchen Technik profitieren: Denn wenn es nach einem Fußballspiel darum geht, wieder alle 3D-Brillen zu reinigen, zusammenzusuchen oder aufgrund von Verlust oder Diebstahl nachzubestellen, so kann dem passiven 3D-System ebenfalls ein hoher Nutzen-Faktor zugestanden werden, da die Kosten solcher Brillen weit unter denen von aktiven Gläsern liegen. Auch die einfachere Anwendung von passiven Systemen ist gerade bei Public-Viewing-Veranstaltungen sicherlich ein Pluspunkt.

Marcel Gonska ist Geschäftsführer von White Light Consultations und Autor dieses i-fidelity.net-Ratgebers. Er gehört zu den wenigen, weltweit führenden Bild-Experten.

Es ist zu erkennen, dass es nicht unbedingt das eine 3D-Verfahren gibt, da unterschiedliche Systeme für unterschiedliche Einsatzgebiete herangezogen werden sollten. Die Aufgabe des Display-Herstellers liegt darin, Displays zu entwickeln, die möglichst unterschiedliche 3D-Formate interpretieren können. So sollte ein Display (egal ob aktiv oder passiv) einerseits den Blu-ray Standard unterstützen, um das vom Blu-ray Disc-Player gesendete 3D-Signal zu akzeptieren und zu verarbeiten – unmissverständlich bringt zumindest der BD-Standard die beste Qualität für den Heimkino-Einsatz mit sich. Zudem sollte es diverse andere 3D-Formate beherrschen, um beispielsweise ein übertragenes Side-by-Side-Bild intern zu de-multiplexen, um es anschließend korrekt auf seinem Schirm darzustellen. Denn das De-Multiplexing der Bildinformationen unterschiedlicher 3D-Formate findet normalerweise im Display und nicht im Abspielgerät statt.

Abschließend bleibt noch zu sagen, dass 3D-Kompatibilität nicht auf Kosten einer hochwertigen 2D-Bildwiedergabe gewährleistet werden sollte. Jeglicher HD-Content wird nach bestimmten Standards produziert, um maximale Qualität zu gewährleisten. Es ist die Aufgabe der Display-Hersteller, diese Qualität aufrechtzuerhalten, damit der Zuschauer Bildmaterial so zu Gesicht bekommt, wie es sich Produzent und Regisseur vorgestellt haben. Der 3D-Standard setzt quasi auf den HDTV-Standard auf, was bedeutet, dass das Display erst einmal 2D-HDTV gut können sollte, um auch entsprechend gutes 3D-HDTV zu liefern.

Fazit

Was mit Wheatstones Forschungen zur Stereopsie 1838 seinen Anfang nahm, kam 2009 mit James Camerons Film »Avatar« zu einem – rein cineastisch betrachtet – dramatischen Finale. Doch von Finale kann noch keine Rede sein: Die 3D-Technik sowohl für das Kino als auch für das Film- und Sporterlebnis in den eigenen vier Wänden steht erst am Anfang. Dass es sich bei 3D somit um keine Medien-Hysterie handelt, ist, denke ich, bewiesen. Vielmehr handelt es sich bei 3D um die Renaissance einer längst vergessenen Technik, die wohl zu Recht dank digitaler Filmtechnik endlich zur vollen Entfaltung kommen kann.   Marcel Gonska, White Light Consultations

TEST

i-fidelity.net-Wissen:
Der 3D-Ratgeber
Autor:
Marcel Gonska
Datum:
18.02.2010