WO2012010117A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufnahme von dreidimensionalem bildmaterial für unterschiedliche dar stell ungsgrössen unter ausnutzung des jeweils vollen tiefenbudgets - Google Patents
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Classifications
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- H04N13/243—Image signal generators using stereoscopic image cameras using three or more 2D image sensors
Definitions
- the invention relates to a method and a device for receiving
- Three-dimensional image material for different display sizes each of which is the full depth budget using a variable basic distance between two cameras is exploited.
- the method and the device is applicable to both the still, as well as the moving image recording.
- Polarization methods shutter glasses techniques, autostereoscopic lenticular techniques, parallax barrier techniques, or similar plastic methods
- Image representation are shown. This representation can be done on screens in cinema size but also on small monitors (eg 24 "size) All of these methods require at least two perspectively different views of an object These views are usually generated by at least two cameras in different, adjacent perspective (see Sand R, three-dimensional television, in DE-Z: television and cinema technology, 37, No. 8/1983, page 321 ff).
- l can be, as the camera housings allow in a side-by-side structure, a special device is used in particular in the film sector, which merges the beam paths of at least two cameras via a semitransparent mirror so that the beam paths of both cameras can overlap, without the housings and / or lenses interfering with each other (see Lipton, Lenny: Foundations of the Stereoscopy Cinema: A Study in Depth, Van Nostrand Reinhold Company, 1982). Furthermore, it is also possible to arrange at least two cameras on at least two levels (see exemplary embodiment in DE 10 2005 042 413 B4). The resulting camera viewing angles also look in the same direction and the shots are taken from slightly different perspectives.
- the last-mentioned size ie the display size (or in other words the screen size or the size of the screen) is a very important factor that decides which stereobase in the plastic image acquisition must be worked to the full depth dynamics (the Deep budget).
- this stereo basis can no longer be changed or only with severe quality losses (by calculating a virtual camera position), which is unreasonable, especially in the high-quality range, or can only be achieved with a great deal of effort and loss of detail.
- plastic image reproduction it makes a big difference whether, e.g.
- the invention is therefore based on the object to produce three-dimensional image material that is able to exploit the respective entire depth budget at the same time for several presentation sizes with little effort.
- the invention proposes a method and a device which records the scene to be recorded with at least two stereo bases with at least three cameras on a common camera holding device. All cameras look the same
- the optical axes can either be converging on an object or parallel. In order to be able to record three-dimensional images simultaneously for different display sizes, you must simultaneously use
- the invention proposes to use at least one camera together for both display sizes. This will be explained in the following example in an embodiment with three cameras:
- the parallax is calculated at a certain value x (eg in mm) due to the parameters to be included in the calculation (such as the focal length or the distances in the recording room) for a given display size (in this case the 10 meter wide screen), two of the three cameras positioned at a distance x.
- the image streams that are generated and recorded by these cameras will later be used again to record this presentation size.
- a camera from the Camerachenchen can be used for the 10 meter screen, together with a new camera (the third in total), which has 2x the distance to the first camera (see Figure 1 - an example of a side-by-side structure).
- a new camera the third in total
- the material cost can be limited, but also to ensure that the viewing angle and thus the image of the image largely (so at least this is a common camera regarding) is maintained.
- the stereo base depending on parameters (such as focal length or distances to relevant points in the recording room) adjusted and thus (on-air or off-air) must be changed, so it is also provided here To make stereo bases changeable. Since the representation size as a factor in the
- stereo base 1 Called stereo base 1 to the other stereo base (eg for the display size 2 hereinafter referred to as stereo base 2 for simplicity).
- stereo base 2 will change to half in sync (this would be x).
- the stereo base has to be doubled, the stereo base 1 changes to the value 2x and the stereo base 2 to the value 4x.
- the stereobases thus differ from one another by a certain factor, which in principle always remains the same (only for reasons of design can this be changed slightly from scene to scene or be adjusted; This is the case, for example, if the movie screen permits greater depth variations depending on the scene than a small screen or vice versa).
- three different display variables can also be covered with a three-camera setup.
- the lowest stereo base xl camera Kl and K3 can be used, for a medium stereo base x2 camera K3 and K2 and for a large stereo base x3 camera Kl and K2.
- the distances of the cameras are thus selected in a certain ratio and synchronously in
- Camera bundle can be transmitted, for which one of the two for the
- Base pitch used cameras can be used twice.
- These cameras record the image signals synchronously and simultaneously, and when playing, depending on the screen size or type (multi-view screens) at least two
- Image streams from the recorded image streams are selected simultaneously.
- all three image streams may then be combined into a single data file, in which case (possibly automatically) it can be decided by the playback medium which presentation size is currently available. In this case, only the image stream pair would be selected for display, which fits best to the respective presentation size.
- This function could be integrated eg with Blu-ray discs, whereby the playback device (or the user) decides on the basis of a communication with the screen (here the screen size is transmitted to the player) which image stream pair is most suitable for the connected screen User preference is.
- the same setting of the camera parameters in all cameras and lenses is useful; below that is the same focal length, the same focus, the same camera parameters (where appropriate), etc. to understand.
- the image material is simultaneously recorded in such a way that suitable image stream pairs can be picked out for the desired presentation size for playback. It may be useful to record at different frame rates, resolutions, or exposures (e.g., with different frame rate, one for the cinema (24p) one for 3 D-TV (e.g., 50i)). Again this is suggested as possible.
- the cameras can either all be arranged on a line or curve (side-by-side structure) or merged via at least one semitransparent mirror on at least two levels to form a plane.
- a possible embodiment with at least three levels can be found in patent DE 10 2005 042 413 B4. This has three camera levels and two semi-transparent mirrors. This would allow all three cameras to be driven on a zero-stereo basis, resulting in calibration advantages and freedom of design for small stereo bases.
- the selection of the basic distance can be made manually via corresponding user interfaces or automatically (with the help of image analysis or distance measurement). In the process, data from used components can be read out for storage, saved and, if necessary, recalled immediately (eg lens parameters, such as the current focal length).
- the calibration of the cameras can also be done manually or by motor control. In the case of calibration, as shown in FIG. 3, the first camera (camera 1) can be switched to the middle one Camera (camera 3) - here at stereo base 1 zero - and then the last camera (camera 2) in turn the middle camera (camera 3) - then also with stereo base 2 zero) are aligned. This ensures that all three cameras have the same calibration (in this case, all three optical axes are parallel).
- the synchronous adjustment of the camera in a certain factor can in the mechanical case on spindles with different pitch or via a transmission, with the
- the invention provides a weight balance in the way that at least two cameras can be moved to guides in the opposite direction from the focus of the apparatus out.
- the synchronous movement on either side may be by a mechanical coupling (e.g., a belt drive with or without translation and with or without a motor drive), or by at least two synchronized motors simultaneously moving the carriages, for example via spindles
- the device may provide an adjustment for adjusting the distance of the camera from the semitransparent mirror.
- At least one camera including any Versteilvorraumen for calibration is mounted on a carriage (either with the help of a guide, eg ball bearings, or as a sliding positive connection, eg dovetail), which is set in the direction of the mirror in the distance and possibly clamped in one position or can be braked.
- a guide eg ball bearings
- a sliding positive connection eg dovetail
- Removal can be done manually or via motors.
- a manual but also a motor control can be used.
- the control of the motors can be done by a computer unit, the distance by stored in advance or live at runtime the
- Calibration of the lenses by an analysis of the or two or more video image / images ensures (with a correction of height errors, rotation errors, tilt errors, mirror distance, etc.).
- the mounted on the guide camera slide from the with the spindle or motor
- a motorized retraction of the camera slide the respective calibrated position can be stored in a computer unit, the carriage are moved away from the mirror at the touch of a button and be approached after the lens has been changed or cleaned the front lens.
- a counter-spring which can be adapted to the camera weight and the structures, facilitate moving the camera (s) including sled against gravity.
- control can be either manually decentralized at the
- a small mobile control unit can be used, such.
- a W-Lan or Bluetooth-connected controller e.g., subnotebook
- customized software and a user interface can control at least one engine. There may also be stored data for controlling at least one motor. Similarly, a control manually via cable, radio or other transmission paths from a central location is possible (eg control room with corresponding image monitoring devices, eg suitable for plastic recording, monitors). If several recording devices in use (eg in a multi-camera operation), an operator can either control each recording device with its own control unit or its own controls or switch between the recording devices or motors within a recording device and with only ever mind
- Control control The control of the motors can also be done automatically via a computer unit or control unit (decentralized to the receiving device or centrally, possibly also for several recording devices simultaneously). It can the
- Control unit controlling the motors based on a calculating algorithm e.g., the stereo base / stereo bases or the convergence position / s of the camera / s.
- the necessary values are either stored in the control unit (eg by a previous calibration or adjustment process), are entered by the user or at runtime from the equipment used (eg reading the lenses - eg focus and focal length) or by additional equipment (distance measurement obtained by laser, ultrasound, by triangulation, auxiliary cameras or by analysis of one or more live recorded image content).
- a calculating algorithm e.g., the stereo base / stereo bases or the convergence position / s of the camera / s.
- the necessary values are either stored in the control unit (eg by a previous calibration or adjustment process), are entered by the user or at runtime from the equipment used (eg reading the lenses - eg focus and focal length) or by additional equipment (distance measurement obtained by laser, ultrasound, by triangulation, auxiliary cameras or by analysis of one or more live recorded image content
- Calibration values for the calibration motors or setting values for the motors, which change the plastic effect of the image also obtained by image-analyzing algorithms and, if necessary, previously set by the user limits and are used immediately for the control of the motors.
- image correspondences for the detection of calibration errors (height error, rotation error, tilt error, etc.) or others
- Setting parameters ⁇ stereo base are used.
- the user may also manually image parts or correspondence points (e.g., the far, fake, or near points) in at least one of the images generated by the cameras via a
- Image correspondences can also auxiliary devices, for example, with well recognizable in the image signal patterns or markers are introduced, which facilitate the search of the correspondenz searching algorithm or are more easily detected by distance measuring devices.
- the user can at any time have intervention in the control of the motors via a user interface, and possibly make user-specific limits or an entire or partial manual control.
- the parameters, notes on the quality of the calibration, the later Effect on the viewer of the plastic film or the limits of the plastic viewing or other useful information or suggestions can be communicated to the user on a display or other user interface.
- all parameters eg stereo base, correction parameters, focal length, etc.
- CGI compositing e.g. stored separately with the current time code
- conversions of the recorded metadata to the miniature scale can be made automatically, and then applied to the setting of the capture device for the miniature scale.
- all boundaries or settings e.g., the bill window, near or far, lens-visible capture cone
- This provides a way of visualizing the
- Setting parameters and limits for operator and / or for the persons involved in the recording / actor in object space can be, for example, a projection of the representable boundaries or the apparent window into the object space or a
- HMD head-mounted display
- This can be done by projecting into the set (for example, a laser attached to the tripod that automatically calculates its height and, due to geometrical calculations, changes the angle of a wide-ranging laser pointer depending on the distance.)
- This can not be done by the recording camera
- An embodiment would be a projection into the recording set, in which "forbidden" image areas are marked (eg marked in color) - this marking can be hidden for real recording or in human-visible but invisible to the camera by blocking filter wavelength ranges
- An alternative to this would be a projection system (eg in time multiplex) synchronized with the cameras via, for example, Genlock, which uses the recording pauses (eg blanking interval between two images) to project certain areas into the recording room at precisely this moment and in time for the new image acquisition the cameo turn off ras again. This would make the marked and projected areas appear in integral human perception appear, whereas these are not visible to the cameras in the plastic image recording. Alternatively, these areas may be displayed
- the above invention thus has the advantage that you do not need to rotate a movie twice with different stereo base settings. This would make neither financial nor design sense. Opposite two juxtaposed
- the present invention contributes to three-dimensional imagery (meaning both photography and video or film) in a variety of ways
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme von dreidimensionalem Bildmaterial für unterschiedliche Darstellungsgrößen, wobei jeweils das volle Tiefenbudget ausgenutzt wird. Dazu werden mindestens 3 Kameras verwendet, die alle auf ein Aufnahmeobjekt ausgerichtet sind, die die optischen Achsen entweder parallel oder konvergent ausgerichtet haben, die alle Bildströme gleichzeitig aufzeichnen und bei denen die Abstände zwischen den Kameras beliebig je nach Aufnahme- und späteren Darstellungsparametern gewählt werden können. Beim Abspielen können die Bildströme der einzelnen Kameras beliebig zu mindestens 2 Kamera-Bildströmen gebündelt werden. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung ist sowohl auf die unbewegte, als auch auf die bewegte Bildaufnahme anzuwenden.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme von dreidimensionalem Bildmaterial für unterschiedliche Darstellungsgrößen unter Ausnutzung des jeweils vollen Tiefenbudgets
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme von
dreidimensionalem Bildmaterial für unterschiedliche Darstellungsgrößen, wobei jeweils das volle Tiefenbudget mithilfe eines variablen Grundabstands zwischen zwei Kameras ausgenutzt wird. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung ist sowohl auf die unbewegte, als auch auf die bewegte Bildaufnahme anzuwenden.
Stand der Technik:
Zur Aufnahme von plastisch (= dreidimensional) wirkenden Bildern, die mit mehrkanaligen Bilddarstellungstechniken gezeigt werden, sind mindestens zwei Ansichten von einem aufzunehmenden Objekt notwendig, wobei die Einzelbilder zu einem einzigen
dreidimensional wirkenden Bild zusammengefügt werden (z. B. nach Falk, D.; Brill, D.; Stork, D.; Ein Blick ins Licht: Einblicke in die Natur des Lichts und des Sehens, in Farbe und
Fotografie; Birkhäuser Verlag, Basel-Boston und Springer Verlag, Berlin-Heidelberg; 1990; Seite 230 ff). Diese Bilder können mit bekannten Bildtrennverfahren wie dem
Polarisationsverfahren, Shutterbrillen-Techniken, autostereoskopischen Linsenraster- Techniken, Parallax-Barrier-Techniken oder ähnlichen Verfahren zur plastischen
Bilddarstellung gezeigt werden. Diese Darstellung kann auf Leinwänden in Kinogröße aber auch auf kleinen Monitoren (z.B. 24"-Größe) erfolgen. Alle diese Verfahren benötigen mindestens zwei perspektivisch unterschiedliche Ansichten von einem Objekt. Diese Ansichten werden üblicherweise durch mindestens zwei Kameras generiert, die in unterschiedlicher, benachbarter Perspektive aufgestellt sind (vgl. Sand R.; Dreidimensionales Fernsehen; in DE-Z: Fernseh- und Kino-Technik, 37, Nr. 8/1983; Seite 321 ff).
Aus der Druckschrift DE 20 2007 010 389 Ul ist eine Aufnahmevorrichtung mit mehreren Kameras aber festem Kameraabstand bekannt.
Diese Kameras blicken entweder nebeneinander in die gleiche Richtung, jedoch mit leicht unterschiedlicher Perspektive (Parallaxe) - ein so genannter Side-by-Side-Aufbau -, oder sind auf zwei Kameraebenen platziert, die durch einen halbdurchlässigen Spiegel zu einer Ebene zusammengeführt werden (Spiegel-Aufbau). Da die Abstände mitunter auch kleiner
l
sein können, als es die Kameragehäuse in einem Side-by-Side-Aufbau erlauben, wird insbesondere im Filmbereich eine spezielle Vorrichtung genutzt, die die Strahlengänge von mindestens zwei Kameras über einen halbdurchlässigen Spiegel so zusammenführt, dass sich die Strahlengänge beider Kameras überlappen können, ohne dass sich die Gehäuse und/oder Objektive gegenseitig stören (siehe Literatur: Lipton, Lenny: Foundations of the Stereoscopie Cinema: A Study in Depth, Van Nostrand Reinhold Company, 1982). Weiterhin ist es auch möglich, mindestens zwei Kameras auf mindestens zwei Ebenen anzuordnen (siehe beispielhafte Ausführung in DE 10 2005 042 413 B4). Die resultierenden Kamerablickwinkel blicken dabei ebenfalls in die gleiche Richtung und die Aufnahmen werden aus leicht unterschiedlichen Perspektiven getätigt.
Diese Vorrichtungen werden in der Regel nicht immer mit dem gleichen Kameratyp sondern mit verschiedenen Kameratypen und/oder Objektiven je nach Aufgabenstellung und
Präferenz des Nutzers versehen. Da die in einer solchen Apparatur gleichzeitig zur plastischen Aufnahme genutzten Kameras und Objektive nie die exakt gleichen
geometrischen Eigenschaften (z.B. aufgrund von Fertigungstoleranzen) zueinander aufweisen (insbesondere trifft dies bei Zoomoptiken zu) und damit eine von vornherein kalibrierte Aufnahmevorrichtung (z.B. durch parallele optische Achsen in einer horizontalen Ebene) nie gegeben ist, müssen die Positionen der Strahlengänge aufeinander abgeglichen werden, um Fehler, wie z.B. eine Höhenparallaxe oder divergierende optische Achsen, zu vermeiden.
Oft wurde bei der Aufnahme der Einfachheit halber ein fixer Kameraabstand gewählt, jedoch hat dies eine eingeschränkte Güte der plastischen Reproduktion zur Folge. Um die gesamte Dynamik eines plastischen Darstellungsverfahrens mit den unterschiedlichsten Motiven auszuschöpfen und physiologische Grenzen beim Betrachten des aufgenommenen plastisch wirkenden Bildes nicht zu überschreiten, ist nötig, die so genannte Stereobasis
(resultierender Abstand der Objektivmitten zueinander) an jedes plastische Aufnahmeset und an das Motiv in Abhängigkeit von weiteren Parametern wie z.B. der späteren
Darstellungsgröße des plastischen Bildmaterials anzupassen.
Problem und Aufgabe:
Insbesondere die zuletzt erwähnte Größe, also die Darstellungsgröße (oder mit anderen Worten die Bildschirmgröße bzw. die Größe der Projektionsfläche) ist ein sehr wichtiger Faktor, der darüber entscheidet, mit welcher Stereobasis bei der plastischen Bildaufnahme gearbeitet werden muss, um die volle Tiefendynamik (das Tiefenbudget) auszuschöpfen. Diese Stereobasis kann im Nachhinein nicht mehr oder nur mit starken Qualitätseinbußen (durch Berechnung einer virtuellen Kameraposition) geändert werden, was insbesondere im hochqualitativen Bereich nicht vertretbar oder nur mit einem sehr großen Aufwand und vielen Detailverlusten im Bild zu realisieren ist. Bei der plastischen Bildwiedergabe ist es ein großer Unterschied, ob z.B. für eine große 12 Meter Kinoleinwand produziert wird, oder für ein 24" Display. In der Regel gilt: je größer die Leinwand bei der späteren Bildwiedergabe ist, desto kleiner muss die Stereobasis bei der Aufnahme des Materials sein, damit die physiologischen Grenzen des Betrachters bei der plastischen Bilddarstellung nicht überschritten werden. Genauso gilt: je kleiner die Leinwand oder der Bildschirm ist, desto größer muss die Stereobasis sein, damit noch ein plastischer Eindruck zustande kommt und nicht Tiefe verschenkt wird. Ist also die Stereobasis einmal für eine bestimmte
Bildschirmgröße gewählt, so ist der Nutzer auf eine bestimmte Bildschirm- bzw.
Darstellungsgröße festgelegt und kann diese im Nachhinein nicht mehr ändern. Wählt er dennoch eine andere Bildschirm- bzw. Darstellungsgröße, so resultiert dies in einer mangelhaften Darstellung des plastischen Inhalts: Wird ein Inhalt, der für eine kleine Leinwand oder einen Bildschirm produziert worden ist, auf einer größeren Leinwand abgespielt, so werden die physiologischen Grenzen des Betrachters bei der plastischen Bilddarstellung sehr schnell überschritten und der Betrachter gelangt mit seinen Augen entweder ins Divergieren, oder - wenn die Fernpunktbildschirmparallaxen (positive Parallaxe) durch ein nachträgliches Verschieben der Einzelbilder angepasst wurden - treten sogenannte Scheinfensterverletzungen an den Rändern auf und/oder das Tiefenbudget in negativer Parallaxe wird überschritten. Wird dagegen ein Inhalt, der für eine große Leinwand (z.B. Kino) produziert wurde, auf einem kleineren Bildschirm angezeigt, z.B. einem kleinen 3d Monitor für eine spätere TV oder DVD Auswertung, so wirk der Inhalt flach und wenig tief.
Dieses Problem stellt insbesondere in den Fällen ein großes Problem dar, wenn ein Film gleichzeitig für eine Kino Release (große Leinwand) und für das 3D-Fernsehen (kleiner Bildschirm) produziert werden soll, was die gesamte Zweitverwertung, auch auf DVD oder Blu-Ray, in Gefahr bringt.
Aufgabe:
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, dreidimensionales Bildmaterial zu produzieren, das mit geringem Aufwand gleichzeitig für mehrere Darstellungsgrößen das jeweils gesamte Tiefenbudget auszunutzen vermag.
Problemlösung:
Als Lösung schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, die mit mindestens 3 Kameras auf einer gemeinsamen Kamerahaltevorrichtung die aufzunehmende Szene mit mindestens zwei Stereobasen aufzeichnet. Dabei blicken alle Kameras in die gleiche
Richtung. Die optischen Achsen können dabei entweder konvergierend auf ein Objekt ausgerichtet sein oder parallel. Um nun gleichzeitig für verschiedene Darstellungsgrößen dreidimensionales Bildmaterial aufzeichnen zu können, muss gleichzeitig mit
unterschiedlichen Stereobasen aufgezeichnet werden. Damit sich die Blickwinkel nicht stark unterscheiden und mindestens eine Kamera eingespart werden kann, schlägt die Erfindung vor, mindestens eine Kamera gemeinsam für beide Darstellungsgrößen zu nutzen. Dies soll am folgenden Beispiel in einer Ausgestaltung mit drei Kameras erläutert werden:
Geht man davon aus, dass gleichzeitig dreidimensionales Bildmaterial für eine 5 Meter breite Leinwand (ungefähres Äquivalent einer geeigneten Tiefe für einen 3D Fernseher mittlerer Größe) und für eine Kinoleinwand (geht man beispielweise von einer 10 Meter breiten Leinwand aus) produziert werden soll, so muss man für die 5 Meter breite Leinwand mit der doppelten Stereobasis aufzeichnen, als für die 10 Meter breiten Kinoleinwand, um die zur Verfügung stehende Tiefe (Tiefenbudget) zwischen sogenanntem Schernfenster (Objekte dort werden auf der Bildschirmoberfläche und nicht davor oder dahinter wahrgenommen) und Fernpunkt (die Bildschirmparallaxe der Fernpunkte auf der Leinwand dürfen nicht größer sein, als der Augenabstand, ansonsten müssen die Augen divergieren, was zu Unwohlsein beim Betrachten führt) voll auszuschöpfen bzw. nicht zu überschreiten.
Berechnet sich die Parallaxe also aufgrund der zur Berechnung heranzuziehenden Parameter (wie z.B. der Brennweite oder der Distanzen im Aufnahmeraum) bei einer bestimmten Darstellungsgröße (in diesem Falle die 10 Meter breite Leinwand) zu einem bestimmten Wert x (z.B. in mm) so werden zwei von den drei Kameras im Abstand x positioniert. Die Bildströme, die von diesen Kameras generiert und aufgezeichnet werden, werden später auch wieder dazu herangezogen, diese Darstellungsgröße zu bespielen. Um nun auch gleichzeitig das volle Tiefenbudget bei einer Präsentation des Bildmaterials auf der 5 Meter breiten Leinwand auszuschöpfen, muss zusätzlich und gleichzeitig mit zwei Kameras im doppelten Abstand 2x aufgezeichnet werden. Um eine Kamera zu sparen und möglichst gleiche Blickwinkel zu erhalten, kann eine Kamera aus dem Kamerapärchen für die 10 Meterleinwand verwendet werden, gemeinsam mit einer neue Kamera (die insgesamt dritte im Verbund), die zu der ersten Kamera, den Abstand 2x besitzt (siehe Figur 1 - beispielhaft für einen Side-by-Side-Aufbau). Mit der„Doppelverwertung" einer Kamera kann nicht nur der Materialaufwand eingeschränkt werden, sondern auch noch sichergestellt werden, dass der Blickwinkel und damit die Cadrage des Bildes weitgehend (also zumindest diese eine gemeinsame Kamera betreffend) beibehalten wird.
Da auch bei regulärer 3D Aufzeichnung mit zwei Kameras die Stereobasis je nach Parametern (wie z.B. Brennweite oder Abstände zu relevanten Punkten im Aufnahmeraum) angepasst und damit (on-air oder off-air) geändert werden muss, so ist es auch hier vorgesehen, die Stereobasen veränderbar zu gestalten. Da die Darstellungsgröße als Faktor in die
Berechnung mit einbezogen wird, so ist es auch hier vorgesehen, einen Faktor von einer Stereobasis (z.B. für die Darstellungsgröße 1 - im folgenden der Einfachheit halber
Stereobasis 1 genannt) auf die andere Stereobasis (z.B. für die Darstellungsgröße 2- im folgenden der Einfachheit halber Stereobasis 2 genannt) anzuwenden. Um in zuvor genanntem Beispiel zu bleiben: Muss die Stereobasis 1 auf die Hälfte zurückgefahren werden (dies wäre dann 0,5x), so ändert sich synchron dazu auch die Stereobasis 2 auf die Hälfte (dies wäre dann x). Muss die Stereobasis verdoppelt werden, ändert sich die Stereobasis 1 auf dem Wert 2x und die Stereobasis 2 auf den Wert 4x. Die Stereobasen unterscheiden sich also durch einen bestimmten Faktor voneinander, der im Grundsatz immer gleichbleibt (lediglich aus gestalterischen Gründen kann dieser von Szene zu Szene leicht verändert oder
angepasst werden; dies ist beispielweise dann der Fall, wenn die Kinoleinwand größere Variationen in der Tiefe je nach Szene erlaubt, als ein kleiner Bildschirm oder umgekehrt).
Wie beispielhaft in Figur 2 {hier beispielhaft für einen Spiegel-Aufbau) ersichtlich, können mit einem Drei-Kameraaufbau auch drei verschiedene Darstellungsgrößen abgedeckt werden. Für die geringste Stereobasis xl können Kamera Kl und K3 genutzt werden, für eine mittlere Stereobasis x2 Kamera K3 und K2 und für eine große Stereobasis x3 Kamera Kl und K2.
Das Verhältnis, in dem die Kameras zueinander stehen, wird also je nach späteren
Darstellungsgrößen gewählt. Um die Bedienung eines solchen Aufbaus nutzerfreundlich und übersichtlich zu gestalten, kann sich der Nutzer auf die Stereobasis (und damit das
Kamerapaar) für eine bestimmte Darstellungsgröße konzentrieren und die Berechnungen der Stereobasis dafür gestalten (Master-Stereobasis); die dritte Kamera und damit zweite Stereobasis (Slave-Stereobasis) stellt sich in diesem Beispiel - ohne das separat eingegriffen werden muss - automatisch im vor Drehbeginn festgelegten Verhältnis ein. Die Abstände der Kameras werden also in einem bestimmten Verhältnis gewählt und synchron in
gleichbleibendem Verhältnis verstellt, so dass ein variabler Grundabstand zwischen zwei Kameras mit einem bestimmten Faktor multipliziert auf mindestens ein weiteres
Kamerabündel übertragen werden kann, wobei hierfür eine der beiden für den
Grundabstand genutzten Kameras doppelt verwendet werden kann.
Diese Kameras zeichnen die Bildsignale synchron und gleichzeitig auf und beim Abspielen können je nach Bildschirmgröße bzw. Art (Multiviewbildschirme) mindestens zwei
Bildströme aus den aufgezeichneten Bildströmen gleichzeitig ausgewählt werden.
Für die spätere Wiedergabe können dann evtl. alle drei Bildströme zu einer einzigen Daten- Datei zusammengefasst werden, wobei dann (evtl. automatisch) vom Abspielmedium entschieden werden kann, welche Darstellungsgröße aktuell vorliegt. Hierbei würde dann nur das Bildstrompaar zur Anzeige herausgegriffen wird, das am besten zu der jeweiligen Darstellungsgröße passt. Diese Funktion ließe sich z.B. bei Blu-ray discs einbinden, wobei das Abspielgerät (bzw. der Nutzer) anhand einer Kommunikation mit dem Bildschirm (hier wird die Bildschirmgröße an den Player übermittelt) entscheidet, welches Bildstrompaar am geeignetsten für den angeschlossenen Bildschirm bzw. die Nutzerpräferenz ist.
Je schneller die elektronische Entwicklung voranschreitet, desto wahrscheinlicher wäre auch ein Ausgestaltungsfall, in dem eine ganze Serie von Kameras und Objektiven (oder diesen ähnliche Bildfänger/Bildwandler) in Reihe stehen, und je nach späterem Darstellungssetup die beiden Kameras (Bildwandler) ausgewählt werden, die der benötigten Stereobasis am nächsten kommen. Dadurch gäbe es keine mechanischen Verschleißteile durch ein mechanisches Bewegen von Kameras (Bildwandlern), wie es bei günstigen 3D-Fotoapparaten vorteilhaft wäre. Auch hier könnte das Abspielgerät je nach angeschlossenem Monitor entscheiden, welches Bildpaar bzw. welche Bildserie (bei ultiviewmonitoren) am geeignetsten wäre.
Sinnvoll ist neben der synchronisierten Aufnahme (u.a. gleicher Sensor-Auslesetakt) die gleiche Einstellung der Kameraparameter in allen Kameras und Objektiven; darunter ist die gleiche Brennweite, gleicher Focus, gleiche Kameraparameter (soweit es sinnvoll ist) usw. zu verstehen. Das Bildmaterial wird gleichzeitig so aufgezeichnet, dass zum Abspielen geeignete Bildstrompaare für die jeweils gewünschte Darstellungsgröße herausgegriffen werden können. Eventuell kann es sinnvoll sein, mit unterschiedlichen ßildraten, Auflösungen oder Belichtungen aufzuzeichnen (z.B. mit unterschiedliche Bildrate, eine für das Kino (24p) eine für 3 D-TV (z.B.50i)). Auch dies wird als möglich vorgeschlagen.
Die Kameras können entweder alle auf einer Linie oder Kurve angeordnet sein (Side-by-Side- Aufbau) oder über mindestens einen halbdurchlässigen Spiegel auf mindestens zwei Ebenen zu einer Ebene zusammengeführt werden. Eine mögliche Ausgestaltung mit mindestens drei Ebenen ist in Patent DE 10 2005 042 413 B4 zu finden. Diese weist drei Kameraebenen und zwei halbdurchlässige Spiegel auf. Damit könnten alle drei Kameras auf eine Stereobasis von null gefahren werden, was Vorteile in der Kalibrierung und Freiheiten in der Gestaltung bei kleinen Stereobasen zur Folge hat.
Die Wahl des Grundabstandes kann manuelle über entsprechende Benutzerschnittstellen oder automatisch (mit Hilfe von Bildanalyse oder Entfernungsmessung) erfolgen. Dabei können zur Berechnung Daten aus verwendeten Komponenten ausgelesen, abgespeichert und wenn notwendig sofort wieder aufgerufen werden (z.B. Objektivparameter, wie die aktuelle Brennweite). Ebenso wie bei der Wahl oder Berechnung des Grundabstandes kann auch die Kalibrierung der Kameras manuell oder motorisch gesteuert erfolgen. Im Falle der Kalibrierung kann, wie in Figur 3 gezeigt, die erste Kamera (Kamera 1) auf die mittlere
Kamera (Kamera 3) - hier bei Stereobasis 1 null - und dann die letzte Kamera (Kamera 2) auf wiederum die mittlere Kamera (Kamera 3) - dann ebenfalls mit Stereobasis 2 null) angeglichen werden. Dadurch wird gewährleistet, dass alle drei Kameras die gleiche Kalibrierung (in diesem Fall sollen alle drei optischen Achsen parallel verlaufen) aufweisen. Die synchrone Verstellung der Kameras im bestimmten Faktor kann im mechanischen Falle über Spindeln mit unterschiedlicher Steigung bzw. über ein Getriebe, mit dem
unterschiedliche Faktoren erzeugt werden können, bewerkstelligt werden.
Um die Aufnahmevorrichtung, mit mindestens drei Kameras bestückt, immer in der Balance zu halten, sieht die Erfindung einen Gewichtsausgleich in der Art vor, dass mindestens zwei Kameras auf Führungen in die jeweils entgegengesetzte Richtung aus dem Schwerpunkt der Apparatur heraus verschoben werden können. Die synchrone Bewegung zu beiden Seiten kann durch eine mechanische Kopplung (z.B. einen Riementrieb mit oder ohne Übersetzung und mit oder ohne otorenantrieb) erfolgen oder durch mindestens zwei synchronisierte Motoren, die die Schlitten beispielsweise über Spindeln gleichzeitig zur jeweils
entgegengesetzten Seite bewegen. Um den Schwerpunkt je nach Anbauten erneut austarieren zu können, ist bei mechanischer Kopplung eine Art Kupplung vorhanden, mit denen nur mind. eine Kamera verschoben werden kann wobei mind. eine andere Kamera unbewegt bleibt, bis das System ausbalanciert ist. Danach wird die Kopplung wieder hergestellt. Dies kann auch elektronisch in Falle einer Kopplung mit Riementrieb und ebenso im Falle einer Mehrmotorenansteuerung durch eine intelligente Ansteuerung der Motoren erfolgen.
Die Vorrichtung kann eine Verstellmöglichkeit zum Einstellen der Kameraentfernung vom halbdurchlässigen Spiegel vorsehen. Dabei ist mindestens eine Kamera inklusive eventueller Versteilvorrichtungen zur Kalibrierung auf einem Schlitten montiert (entweder mit Hilfe einer Führung, z.B. kugelgelagert, oder als verschiebbare formschlüssige Verbindung, z.B. Schwalbenschwanz), der in Richtung des Spiegels in der Entfernung eingestellt und ggf. in einer Position geklemmt oder gebremst werden kann. Diese Funktion der variablen
Abstandsänderung der Kameraeinheit von dem halbdurchlässigen Spiegel ist nötig, um Objektive mit unterschiedlicher Baulänge montieren zu können. Die Einstellung der
Entfernung kann manuell oder über Motoren angesteuert erfolgen.
Zur Einstellung der Grundeinstellung (Grundstereobasis und/oder weiterer Stereobasen) und der weiteren Kameras, aber auch zur Kalibrierung der Kameras um einen horizontalen
und/oder vertikalen und/oder diagonalen Winkel und/oder um die Höhe und/oder die optische Achse, können nicht nur eine manuelle sondern auch eine motorische Steuerung eingesetzt werden. Die Ansteuerung der Motoren kann über eine Rechnereinheit erfolgen, die den Abstand durch im Vorfeld abgespeicherte Werte oder live zur Laufzeit die
Kalibrierung der Objektive durch eine Analyse des bzw. zweier oder mehrerer Videobildes/- bilder sicherstellt (mit einer Korrektur von Höhenfehlern, Drehfehlern, Neigungsfehlern, Spiegelabstand usw.). Für einen Objektivwechsel oder zum Reinigen der Frontlinse kann der auf der Führung gelagerte Kameraschlitten aus dem mit der Spindel oder Motor
verbundenen Einheit ausgeklinkt/entkoppelt werden und auf der Führung sehr schnell manuell in die Richtung entgegengesetzt zum Spiegel (bei einem Spiegelaufbau - bei einem Side-by-Side-Aufbau ist lediglich die Justiermöglichkeit sinnvoll) verschoben werden und ggf. dort in einer Endposition erneut verkoppelt werden, so dass er arretiert ist. Die Arretierung kann auch, ggf. zusätzlich, durch Bremsen am Kameraschlitten gegenüber der Führung oder Gesamtvorrichtung erfolgen. Diese Vorrichtung erleichtert den Objektivwechsel, da die kalibrierte Endposition nach dem Objektivwechsel wieder exakt angefahren werden kann und meist keine Neukalibrierung in der Entfernung notwendig ist. Das Finden der richtigen Entfernung vom Spiegel kann durch einen Zähler erleichtert werden. Bei einem
motorisierten Zurückfahren der Kameraschlitten kann die jeweils kalibrierte Position in einer Rechnereinheit abgespeichert werden, die Schlitten auf Knopfdruck vom Spiegel wegbewegt werden und nach erfolgtem Objektivwechsel oder Reinigung der Frontlinse wieder angefahren werden. Insbesondere bei der/den Kamera(s), die entgegen der Schwerkraft verstellt werden müssen, kann eine Gegenfederung, die an das Kameragewicht und die Aufbauten angepasst werden kann, ein Bewegen der Kamera(s) inklusive Schlitten entgegen der Schwerkraft erleichtern.
Bei sämtlichen Motoren kann die Ansteuerung entweder manuell dezentral an der
Vorrichtung durch den Nutzer erfolgen, oder dezentral per Kabel oder Funkansteuerung. Dabei kann auch eine kleine mobile Steuereinheit zum Einsatz kommen, wie z.B. ein über W- Lan oder Bluetooth angebundenes Steuergerät (z.B. Subnotebook), das mit einer
angepassten Software und einer Nutzeroberfläche mindestens einen Motor steuern kann. Dort können ebenso Daten zur Ansteuerung mind. eines Motors hinterlegt sein. Ebenso ist eine Steuerung manuell über Kabel, Funk oder andere Übertragungswege von einem zentralen Ort aus möglich (z.B. Kontrollraum mit entsprechenden Bildüberwachungsgeräten,
z.B. für die plastische Aufnahme geeigneten, Monitoren). Sind mehrere Aufnahmevorrichtungen im Einsatz (z.B. bei einem Mehrkamerabetrieb), so kann ein Operator entweder jede Aufnahmevorrichtung mit einem jeweils eigenen Steuergerät bzw. eigenen Bedienelementen ansteuern oder zwischen den Aufnahmevorrichtungen bzw. Motoren innerhalb einer Aufnahmevorrichtung umschalten und mit immer nur mind. einem
Bedienelement steuern. Die Steuerung der Motoren kann ebenso automatisch über eine Rechnereinheit bzw. Steuereinheit (dezentral an der Aufnahmevorrichtung oder zentral, ggf. auch für mehrere Aufnahmevorrichtungen gleichzeitig) erfolgen. Dabei kann die
Steuereinheit die Motoren auf einem berechnenden Algorithmus aufbauend steuern (z.B. die Stereobasis/Stereobasen oder die Konvergenzstellung/-en der Kamera/-s). Die dazu notwendigen Werte sind entweder in der Steuereinheit hinterlegt (z.B. durch einen vorausgegangenen Kalibrierungs- oder Einstellungsvorgang), werden durch den Nutzer eingegeben oder zur Laufzeit aus dem verwendeten Equipment (z.B. Auslesen der Objektive - z.B. Fokus und Brennweite) oder durch zusätzliches Equipment (Abstandsmessung durch Laser, Ultraschall, durch Triangulation, Hilfskameras oder aufgrund einer Analyse eines oder mehrerer live aufgenommener Bildinhalte) gewonnen. Alternativ dazu können
Kalibrierungswerte für die Kalibrierungsmotoren oder Einstellungswerte für die Motoren, die die plastische Wirkung des Bildes verändern, auch durch bildanalysierende Algorithmen und ggf. zuvor durch den Nutzer eingestellte Grenzen gewonnen und sogleich für die Steuerung der Motoren genutzt werden. Hierzu können Bildkorrespondenzen zur Feststellung von Kalibrierungsfehlern (Höhenfehler, Drehfehler, Neigefehler, usw.) oder anderen
Einstellparametern {Stereobasis) herangezogen werden. Alternativ kann der Nutzer auch selbst Bildteile oder Korrespondenzpunkte (z.B. die Fern-, Scheinfenster- oder Nahpunkte) in mindestens einem der von den Kameras erzeugten Bilder manuell über eine
Nutzerschnittstelle markieren, die dann zur Kalibrierung oder für die Einstellung der plastischen Parameter genutzt werden können. Zur erleichterten Feststellung von
Bildkorrespondenzen können auch Hilfsvorrichtungen, z.B. mit gut im Bildsignal erkennbaren Mustern oder Markern, eingebracht werden, die dem korrespondenzsuchenden Algorithmus die Suche erleichtern oder von Entfernungsmess-Vorrichtungen leichter erkannt werden. Dabei kann der Nutzer über eine Nutzerschnittstelle jederzeit Eingriff in die Steuerung der Motoren haben, und ggf. nutzerspezifische Grenzen oder eine ganze oder teilweise manuelle Steuerung vornehmen. Die Parameter, Hinweise zur Güte der Kalibrierung, die spätere
Wirkung auf den Betrachter des plastischen Filmes oder auch die Grenzen der plastischen Betrachtung oder sonstige nützliche Informationen oder Vorschläge können dem Nutzer auf einem Display oder einer anderweitigen Nutzerschnittstelle mitgeteilt werden. In allen Fällen können auch sämtliche Parameter (z.B. Stereobasis, Korrekturparameter, Brennweite usw.) als Metadaten für eine spätere Kontrolle oder eine spätere Kombination des realen
Bildinhaltes mit z.B. computergenerierten Elementen (sogen. CGI-Compositing) z.B. mit dem aktuellen Timecode, einer anderen von einem Gerät zur Verfügung gestellten Information oder Bildinhaltes oder einer anderen durch den Nutzer eingegebenen Information separat abgespeichert oder mit dem Videobild zusammen hinterlegt werden. Für die Kombination von Realaufnahmen mit Miniaturaufnahmen (z.B. 1:5) können automatisch Umrechnungen der aufgezeichneten Metadaten in den Miniatur-Maßstab erfolgen und entsprechend auf die Einstellung der Aufnahmevorrichtung nun für den Miniatur-Maßstab angewendet werden. Ebenfalls können sämtliche Grenzen oder Einstellungen (z.B. das Scheinfenster, der Nahoder Fernpunkt, der vom Objektiv sichtbare Aufnahmekegel) an einer Nutzerschnittstelle oder im Set angezeigt werden. Dies bietet eine Möglichkeit der Visualisierung der
Einstellparameter und Grenzen für Operator und/oder für die an der Aufnahme beteiligten Personen/Darsteller im Objektraum (Aufnahmeset). Dies kann beispielsweise eine Projektion der darstellbaren Grenzen bzw. des Scheinfensters in den Objektraum oder eine
Visualisierung an einem Monitor/Head-Mounted-Display (HMD) sein. Dies kann z.B. durch eine Projektion in das Set geschehen (z.B. Laser, der am Stativ angebracht ist, automatisch seine Höhe berechnet und aufgrund geometrischer Berechnungen den Winkel eines breitgefächerten Laserpointers je nach Entfernung ändert. Dies kann auch so geschehen, dass es von der Aufnahmekamera nicht sichtbar ist. Ein Ausführungsbeispiel wäre eine Projektion in das Aufnahmeset, bei dem "verbotene" Bildbereiche gekennzeichnet (z.B. farbig markiert) werden - diese Kennzeichnung lässt sich für die echte Aufnahme ausblenden bzw. in für den Menschen sichtbaren aber für die Kamera durch Sperrfilter unsichtbaren Wellenlängenbereichen darstellen. Eine Alternative dazu wäre ein mit den Kameras über beispielsweise Genlock synchronisiertes Projektionssystem (z.B. in Zeitmultiplex), das die Aufnahmepausen (z.B. Austastlücke zwischen zwei Bildern) nutzt, um in genau diesem Moment bestimmte Bereiche in den Aufnahmeraum zu projizieren und rechtzeitig zur erneuten Bildaufnahme der Kameras wieder auszuschalten. Damit würden die markierten und projizierten Bereiche bei der integrale Wahrnehmung des Menschen eingeblendet
erscheinen, wohingegen diese bei der plastischen Bildaufnahme für die Kameras nicht sichtbar sind. Alternativ können diese Bereiche auf einer Monitor- oder einer HMD- Visuaiisierung dargestellt werden.
Die genannte Erfindung hat also zum Vorteil, dass man einen Film nicht zweimal mit unterschiedlichen Stereobasis-Einstellungen drehen braucht. Dies wäre weder finanziell noch gestalterisch sinnvoll. Gegenüber zwei nebeneinander aufgestellten
Aufnahmevorrichtungen hat dieses Vorgehen weiterhin den Vorteil, dass keine Unterschiede in den Bildausschnitten bzw. Blickwinkeln auftreten; die Schauspieler wissen hier also genau, in welche Kamera sie spielen sollten.
Die vorliegende Erfindung trägt dazu bei, dass dreidimensionales Bildmaterial (damit ist sowohl Fotografie als auch Video oder Film gemeint) auf den unterschiedlichsten
Darstellungsgrößen beeindruckend und, ohne Unwohlsein zu verursachen, in voller
Tiefenpracht wahrgenommen werden kann.
Claims
1. Verfahren zur Aufnahme von dreidimensionalem Bildmaterial für unterschiedliche Darstellungsgrößen unter Ausnutzung des jeweils vollen Tiefenbudgets mithilfe eines variablen Grundabstands zwischen zwei Kameras,
wobei mithilfe von mindestens 3 Kameras zur gleichzeitigen Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Stereobasen
- alle Kameras auf ein Aufnahmeobjekt ausgerichtet werden,
- die optischen Achsen entweder parallel oder konvergent auf das Aufnahmeobjekt gerichtet werden,
- die die unterschiedlichen Stereobasen erzeugende Abstände zwischen den einzelnen Kameras in einem festen vor dem Aufnahmebeginn festgelegten Verhältnis zueinander stehen, und zwar derart, dass
das das Verhältnis der Kameraabstände nach den späteren
Darstellungsgrößen gewählt wird, und
bei Änderung eines Abstandes zwischen zwei Kameras die Abstände aller Kameras in dem festgelegten Verhältnis synchron geändert werden,
- ein für eine bestimmte Darstellungsgröße vorgesehenes Kamerapaar
ausgewählt wird, dessen variabler Abstand als Grundabstand in Abhängigkeit von Aufnahmeparametern festgelegt wird,
- die Kameras synchronisiert sowie mit gleicher Brennweite und
Fokuseinstellung aufnehmen,
- alle Bildströme gleichzeitig derart aufgezeichnet werden, dass zum Abspielen geeignete Bildstrompaare für die jeweils gewünschte Darstellungsgröße herausgegriffen werden können, wobei diese Auswahl der Bildstrompaare auch automatisch durch das Abspielmedium getroffen werden kann und optional aus einer gemeinsamen Datendatei nur die für die angeschlossenen Geräte relevanten Bildstrompaar herausgreift.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einstellungen und/oder Kameraparameter so gewählt werden, dass die aufgenommenen Bilder gleiche Belichtung, gleiche Bildrate und/oder gleiche Auflösung vorweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras nebeneinander auf einer Linie oder Kurve angeordnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras auf mindestens zwei Ebenen im rechten Winkel zueinander angeordnet werden und die Strahlengänge der Kameras über mindestens einen halbdurchlässigen Spiegel zu Strahlengängen auf einer Ebene zusammengeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Grundabstandes und anderer Einstellparameter, wie z.B. Kalibrierung, manuell durch den Nutzer eingegeben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Grundabstandes und anderer Einstellparameter, wie z.B. Kalibrierung, automatisch durch eine Steuereinheit erfolgt, die anhand durch den Nutzer eingegebener Daten die zur Steuerung benötigten Parameter berechnen und umsetzen kann.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Grundabstandes und anderer Einstellparameter, wie z.B. Kalibrierung, automatisch durch eine Steuereinheit erfolgt, die die zur Steuerung benötigten Parameter aus vorabgespeicherten Daten und/oder aus den verwendeten
Komponenten auslesen, berechnen und umsetzen kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
synchrone Änderung der Kameraabstände manuell oder motorisch vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Änderung der Kameraabstände über eine mechanische oder elektronische Verkopplung vorgenommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ändern des
Abstandsverhältnisses der Kameras die Verkopplung entkoppelt und im neuen Verhältnis wieder gekoppelt werden kann.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder die Änderung der
Kalibrierungsmotoren über einzeln angesteuerte Motoren oder anderweitige elektrische oder elektromagnetische Antriebe vorgenommen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder deren Grundabstand und/oder die Änderung der Kaiibrierungsmotoren manuell durch einen Operator über Kabel oder Funk vorgenommen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder deren Grundabstand und/oder die Änderung der Kalibrierungsmotoren zentral durch eine Rechnereinheit über Kabel oder Funk vorgenommen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder deren Grundabstand und/oder die Änderung der Kalibrierungsmotoren dezentral durch eine Rechnereinheit an der Vorrichtung vorgenommen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder deren Grundabstand und/oder die Änderung der Kaiibrierungsmotoren über eine mobile Rechnereinheit, wie Subnotebook, über Kabel oder Funk vorgenommen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die synchrone Änderung der Kameraabstände und/oder deren
Grundabstand und/oder die Änderung der Kalibrierungsmotoren nach einem berechnenden Algorithmus erzeugt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung der Kameras diese von Kamera zu Kamera schrittweise kalibriert werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras so angeordnet und so zueinander synchron verstellt werden, dass sich der Gesamtaufbau möglichst immer in Balance befindet.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Kamera mit einer von den übrigen Kameras unterschiedlicher Bildrate und/oder Auflösung und/oder Belichtung aufnimmt.
20. Vorrichtung zur Aufnahme von dreidimensionalem Bildmaterial für unterschiedliche Darstellungsgrößen unter Ausnutzung des jeweils vollen Tiefenbudgets zur
Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
bei der mindestens drei Kameras auf einer Haltevorrichtung so angeordnet sind, dass ihre optischen Achsen entweder parallel oder konvergent auf das
Aufnahmeobjekt gerichtet werden können,
die die unterschiedlichen Stereobasen erzeugende Abstände zwischen den einzelnen Kameras in einem festen Verhältnis zueinander stehen,
die Kameras durch eine VerStelleinrichtung derart miteinander verbunden sind, dass bei Änderung eines Abstandes zwischen zwei Kameras die Abstände aller Kameras in dem festgelegten Verhältnis synchron geändert werden, und dass eine Aufzeichnungseinrichtung vorhanden ist, die die Bildströme aller Kameras gleichzeitig so aufzeichnen kann, dass zur Wiedergabe geeignete Bildstrompaare herausgegriffen werden können.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras nebeneinander auf einer Linie oder Kurve angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras auf mindestens zwei Ebenen im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und die Strahlengänge der Kameras über einen halbdurchlässigen Spiegel zu Strahlengängen auf einer Ebene zusammengeführt werden.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras auf mindestens drei jeweils zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind, und die Strahlengänge der Kameras über zwei zueinander senkrechte halbdurchlässige Spiegel zu Strahlengängen auf einer Ebene zusammengeführt werden,
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit manuell oder durch Motoren oder anderweitige elektrische oder elektromagnetische Antriebe verstellbar ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit eine mechanische oder elektronische Koppeleinrichtung aufweist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit durch eine Steuereinheit verstellbar ist, die anhand durch den Nutzer eingegebener Daten die zur Steuerung benötigten Parameter berechnen und umsetzen kann.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit durch eine Steuereinheit verstellbar ist, die die zur Steuerung benötigten Parameter aus vorab gespeicherten Daten und/oder aus den
verwendeten Komponenten auslesen, berechnen und umsetzen kann.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechnereinheit vorhanden ist, die Werte für die synchrone Änderung der
Kameraabstände und/oder deren Grundabstand nach einem berechnenden
Algorithmus erzeugt.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras so angeordnet und so zueinander synchron verstellbar sind, dass sich der Gesamtaufbau möglichst immer in Balance befindet.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Kameras eine manuelle oder motorische Einrichtung zur Neigung um die horizontale und/oder vertikale und/oder diagonale und/oder optische Achse vorhanden und/oder eine Höhenverstellung vorhanden ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras auf einem Schlitten montiert sind, der sich zur Entfernungsanpassung des Kameraobjektivs zum Spiegel auf einer Führung verstellen lässt.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung
motorbetrieben ist und automatisch oder nutzergesteuert bestimmte Positionen anfahren kann.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung einen Entfernungsmesser aufweist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras mit Ihrem Führungsschlitten zum schnellen Objektivwechsel oder Reinigung des Objektivs aus einer eingestellten Position von einem in dieser Position verbleibendem Element ausgekoppelt werden können, vom Spiegel wegbewegt werden können und nach erfolgtem Objektivwechsel oder Reinigung des Objektivs wieder in die zuvor eingestellte Position bewegt werden können, ohne diese Einstellung zu verlieren.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung einzelner oder aller Motoren manuell durch einen Operator per Kabel oder Funk erfolgt.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung einzelner oder aller Motoren zentral durch eine Rechnereinheit per Kabel oder Funk erfolgt.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung einzelner oder aller Motoren dezentral durch eine Rechnereinheit an der Vorrichtung erfolgt.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuerung einzelner oder aller Motoren über eine mobile Rechnereinheit, wie Subnotebook, über Kabel oder Funk angesteuert werden kann
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit so ausgebildet ist, dass sie die Werte für die Ansteuerung einzelner oder aller Motoren nach einem berechnenden Algorithmus erzeugen kann.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit so ausgebildet ist, dass sie die Parameter, aus denen der berechnende Algorithmus einen Wert zur Ansteuerung einzelner oder aller Motoren berechnet, von der Kamera und/oder dem Objektiv und/oder durch ein Entfernungsmessgerät auslesen kann.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, die die Korrekturparameter zur Ansteuerung einzelner oder aller Motoren vorab ausmessen oder berechnen, dann abspeichern und schließlich mit Hilfe von Parametern, die zu Laufzeit aus Kamera oder Objektiv ausgelesen werden, sogleich wieder abrufen kann.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechnereinheit vorhanden ist, die die Werte für die Ansteuerung der Motoren nach einem bildanalysierenden Algorithmus aus dem aktuellen Videobild der
Hauptkameras oder dem Videobild von Hilfskameras erzeugen kann.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit so ausgebildet ist, dass der bildanalysierende Algorithmus Bildkorrespondenzen zur Feststellung von Kalibrierungsfehlern oder anderen Einstellparametern verwenden kann.
44. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rechnereinheit so ausgebildet ist, dass der bildanalysierende Algorithmus
Bildkorrespondenzen aus ins Bild eingebrachten Kalibrierungshilfen zur Feststellung von Kalibrierungsfehlern oder anderen Einstellparametern verwenden kann.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass ein Display oder eine anderweitige Nutzerschnittstelle zur Anzeige der Einstellparameter vorhanden ist.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, die die Grenzen der stereoskopischen Betrachtung insbesondere auf einer dem Videobild überlagerten Informationsgrafik anzeigt.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass sie die Grenzen der stereoskopischen Betrachtung im
Objektraum anzeigt.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen der stereoskopischen Betrachtung im Objektraum für die Nutzer sichtbar sind, jedoch für die Kameras unsichtbar angezeigt werden.
49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wiedergabeeinrichtung vorhanden ist, die aus allen aufgezeichneten Bildströmen die für eine aktuelle Darstellungsgröße geeignetsten Bildstrompaare automatisch oder durch Nutzereingabe herausgreifen kann.
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