In dieser Diplomarbeit wird ein Aufnahmesystem für stereoskopisches Video entwickelt und erprobt. Basierend auf zwei Mini-DV Camcordern wird eine mobile 3-D Kamera konstruiert, welche eine hohe Bildqualität liefert. Die technischen Möglichkeiten und Einschränkungen dieses Aufnahmesystemes werden dabei genau untersucht. Weiterhin thematisiert diese Arbeit die Nachbearbeitung, Speicherung und Wiedergabe stereoskopischer Videos.
Auch werden die zum Bildeindruck beitragenden physiologischen und geometrischen Parameter untersucht, um daraus für das Aufnahmesystem eine Produktionsgrammatik zu entwickeln. Diese beinhaltet Aufnahmetechniken, Bildgestaltungsregeln, Schnittverfahren und Wiedergabehinweise. Dies soll den Nutzern des Aufnahmesystemes ermöglichen, stereoskopische Videos mit einer hohen Betrachtungsqualität zu erstellen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Physiologische Grundlagen
- 2.1 Augenphysiologische Wahrnehmung
- 2.1.1 Der Sehvorgang
- 2.1.2 Die Tiefenwahrnehmung
- 2.1.2.1 Monokulare Tiefenzeichen
- 2.1.2.2 Binokulare Tiefenzeichen
- 2.1.3 Querdisparation als eine Ursache stereoskopischen Sehens
- 2.1.3.1 Berechnung der stereoskopischen Parallaxe
- 2.1.4 Die Grenzen der stereoskopischen Tiefenwahrnehmung
- 2.1.4.1 Berechnung der Tiefenwahrnehmungsgrenze
- 3 Physiologisch-technische Aspekte bei Aufnahme und Wiedergabe
- 4 Das Aufnahmesystem
- 4.1 Die Camcorder
- 4.1.1 Camcorder Sony DCR PC 7
- 4.1.2 Die Optik
- 4.1.3 Audio
- 4.2 Modifikation der Camcorder für Stereoaufnahmen
- 4.2.1 Synchronisation von Aufnahmefunktion und Zoom
- 4.2.2 Synchronisation der Bänder
- 4.2.3 Gleichlauf der Bänder
- 4.2.4 Luminanz und Chrominanzdifferenzen
- 4.2.4.1 Meßtechnische Beurteilung
- 4.2.4.2 Visuelle subjektive Beurteilung
- 4.2.5 Mechanische Ausrichtung der Camcorder
- 4.2.5.1 Durchführung der Justage
- 4.2.6 Bildhöhendifferenz und Bildversatz
- 4.3 Technische Einschränkungen der "Stereocam PC 7"
- 4.4 Einsatz des "Steadycam JR"
- 4.5 Weitere Aufnahme- und Synchronisationssysteme
- 4.5.1 Kameraköpfe und externe Recorder
- 4.5.2 Synchronisation mittels des LTC-Timecodes
- 5 Nachbearbeitung
- 6 Speicherung der Videoströme
- 6.1 Festplattenrecorder
- 6.2 Videorecorder
- 7 Wiedergabe
- 7.1 Zeitsequentielle Wiedergabe mit der "Vidisys-Overlaykarte"
- 7.2 Zeitlich parallele Wiedergabe mit Projektoren
- 8 Die Praxis der Produktion
- 9 Weitere Verbesserungen
- 9.1 Camcorder
- 9.1.1 Sonderfunktionen der Sony DCR PC 7
- 9.1.2 Weitere Camcordertypen
- 9.2 Aufnahme
- 9.2.1 Synchronisation der Camcorder
- 9.2.1.1 Timecode
- 9.2.1.2 Genlock
- 9.2.1.3 Time Base Corrector (TBC)
- 9.3 Codierung
- 9.3.1 MPEG-2 Multi-View-Profile (MVP)
- 9.3.2 MPEG-4
- 9.4 Aufzeichnungsmedien
- 9.4.1 DVD
- 9.4.2 D-VHS
- 9.5 Übertragung mit ADSL
- 9.6 Wiedergabe
- 9.6.1 Head Mounted Displays
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung und Erprobung eines mobilen stereoskopischen Videoaufnahmesystems basierend auf zwei Mini-DV Camcordern. Ziel ist die Erstellung einer Produktionsgrammatik für hochwertige stereoskopische Videos, inklusive Aufnahmetechniken, Bildgestaltung und Wiedergabehinweisen.
- Entwicklung und Konstruktion eines mobilen 3-D Kamerasystems
- Untersuchung der technischen Möglichkeiten und Grenzen des Systems
- Analyse physiologischer und geometrischer Parameter für die Bildqualität
- Erstellung einer Produktionsgrammatik für stereoskopische Videos
- Demonstration der Systemfähigkeiten durch ein Beispielvideo
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in das Thema stereoskopische Videoaufnahmen ein und beschreibt die Zielsetzung der Arbeit: die Entwicklung und Erprobung eines Aufnahmesystems basierend auf Mini-DV Camcordern, sowie die Untersuchung der technischen und physiologischen Aspekte der 3D-Videoproduktion. Es wird der aktuelle Stand der Technik beleuchtet und die Bedeutung einer hohen Bildqualität hervorgehoben.
2 Physiologische Grundlagen: Dieses Kapitel befasst sich mit den physiologischen Grundlagen des stereoskopischen Sehens. Es erläutert den Sehvorgang, die Tiefenwahrnehmung (monokulare und binokulare Tiefenzeichen), die Rolle der Querdisparation und die Grenzen der stereoskopischen Tiefenwahrnehmung. Diese Kenntnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung einer optimalen Produktionsgrammatik.
3 Physiologisch-technische Aspekte bei Aufnahme und Wiedergabe: Hier werden die technischen Aspekte der Aufnahme und Wiedergabe stereoskopischer Videos im Detail behandelt. Es werden Parameter wie Betrachtungsabstand, Scheinfenster, Tiefenausdehnungsfaktor und Stereofaktor berechnet und deren Einfluss auf die wahrgenommene Tiefe analysiert. Zusätzlich werden verschiedene Wiedergabemethoden (z.B. mit Polfilterbrille, Shutterbrille) und die Entstehung von Tiefenartefakten diskutiert.
4 Das Aufnahmesystem: Dieses Kapitel beschreibt detailliert das entwickelte Aufnahmesystem, beginnend mit den verwendeten Camcordern (Sony DCR PC 7) und deren Modifikationen für Stereoaufnahmen. Es werden die Herausforderungen der Synchronisation, der Ausrichtung der Kameras und die Kompensation von Luminanz- und Chrominanzdifferenzen ausführlich behandelt. Die technischen Einschränkungen des Systems werden ebenfalls analysiert.
5 Nachbearbeitung: Das Kapitel befasst sich mit der Nachbearbeitung der stereoskopischen Videos, insbesondere mit den Schnitttechniken, die für die Erzeugung eines kohärenten 3D-Eindrucks notwendig sind. Es werden spezifische Herausforderungen und Lösungen im Kontext der stereoskopischen Videobearbeitung beschrieben.
6 Speicherung der Videoströme: Hier werden verschiedene Methoden zur Speicherung der stereoskopischen Videodaten behandelt, darunter die Verwendung von Festplattenrecordern und Videorecordern. Die Kapitel analysiert die Vor- und Nachteile der verschiedenen Speichermedien hinsichtlich Kapazität, Kompatibilität und Datenrate.
7 Wiedergabe: Dieses Kapitel beschreibt verschiedene Wiedergabemethoden für stereoskopische Videos, darunter die zeitsequentielle Wiedergabe mit einer "Vidisys-Overlaykarte" und die zeitlich parallele Wiedergabe mit Projektoren. Die Kapitel untersucht die jeweiligen Vor- und Nachteile der verschiedenen Verfahren und deren Auswirkungen auf die Bildqualität.
8 Die Praxis der Produktion: Hier werden praktische Aspekte der stereoskopischen Videoproduktion behandelt, von der Planung über die Aufnahme bis zur Präsentation. Es werden Gestaltungsregeln, die Bedienung des Aufnahmesystems und die Parameter der Projektion detailliert beschrieben. Der informationstheoretische Vorteil der Stereoskopie und mögliche Anwendungsgebiete werden ebenfalls diskutiert.
9 Weitere Verbesserungen: Dieses Kapitel betrachtet mögliche Verbesserungen des Aufnahmesystems, u.a. bezüglich der Camcorder, der Synchronisation, der Codierung (MPEG-2 MVP, MPEG-4), der Aufzeichnungsmedien (DVD, D-VHS), der Übertragung mit ADSL und der Wiedergabe mit Head Mounted Displays. Es wird der zukünftige Entwicklungspfad des Systems skizziert.
Schlüsselwörter
Stereoskopisches Video, Mini-DV Camcorder, 3-D Kamera, Bildqualität, Produktionsgrammatik, Tiefenwahrnehmung, Querdisparation, Aufnahmetechnik, Bildgestaltung, Schnittverfahren, Wiedergabe, Synchronisation, Nachbearbeitung, Speicherung, MPEG-2 MVP, MPEG-4, Head Mounted Displays
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Diplomarbeit: Entwicklung und Erprobung eines mobilen stereoskopischen Videoaufnahmesystems
Was ist das Thema der Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung eines mobilen stereoskopischen Videoaufnahmesystems, basierend auf zwei Mini-DV Camcordern. Ziel ist die Erstellung einer Produktionsgrammatik für hochwertige stereoskopische Videos, inklusive Aufnahmetechniken, Bildgestaltung und Wiedergabehinweisen.
Welche Ziele werden in der Arbeit verfolgt?
Die Arbeit verfolgt folgende Ziele: Entwicklung und Konstruktion eines mobilen 3-D Kamerasystems, Untersuchung der technischen Möglichkeiten und Grenzen des Systems, Analyse physiologischer und geometrischer Parameter für die Bildqualität, Erstellung einer Produktionsgrammatik für stereoskopische Videos und Demonstration der Systemfähigkeiten durch ein Beispielvideo.
Welche physiologischen Grundlagen werden behandelt?
Die Arbeit behandelt den Sehvorgang, die Tiefenwahrnehmung (monokulare und binokulare Tiefenzeichen), die Rolle der Querdisparation und die Grenzen der stereoskopischen Tiefenwahrnehmung. Diese Kenntnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung einer optimalen Produktionsgrammatik.
Wie ist das Aufnahmesystem aufgebaut?
Das Aufnahmesystem basiert auf zwei Sony DCR PC 7 Mini-DV Camcordern, die für Stereoaufnahmen modifiziert wurden. Die Arbeit beschreibt detailliert die Herausforderungen der Synchronisation, der Ausrichtung der Kameras und die Kompensation von Luminanz- und Chrominanzdifferenzen. Die technischen Einschränkungen des Systems werden ebenfalls analysiert.
Welche technischen Aspekte der Aufnahme und Wiedergabe werden behandelt?
Die Arbeit behandelt Parameter wie Betrachtungsabstand, Scheinfenster, Tiefenausdehnungsfaktor und Stereofaktor und deren Einfluss auf die wahrgenommene Tiefe. Verschiedene Wiedergabemethoden (z.B. mit Polfilterbrille, Shutterbrille) und die Entstehung von Tiefenartefakten werden diskutiert.
Wie wird die Nachbearbeitung der Videos beschrieben?
Das Kapitel zur Nachbearbeitung beschreibt Schnitttechniken, die für einen kohärenten 3D-Eindruck notwendig sind. Spezifische Herausforderungen und Lösungen im Kontext der stereoskopischen Videobearbeitung werden beschrieben.
Welche Speichermethoden für die Videodaten werden untersucht?
Die Arbeit untersucht verschiedene Methoden zur Speicherung der stereoskopischen Videodaten, darunter die Verwendung von Festplattenrecordern und Videorecordern. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Speichermedien hinsichtlich Kapazität, Kompatibilität und Datenrate werden analysiert.
Welche Wiedergabemethoden werden vorgestellt?
Die Arbeit beschreibt die zeitsequentielle Wiedergabe mit einer "Vidisys-Overlaykarte" und die zeitlich parallele Wiedergabe mit Projektoren. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Verfahren und deren Auswirkungen auf die Bildqualität werden untersucht.
Welche praktischen Aspekte der Produktion werden behandelt?
Die Arbeit behandelt praktische Aspekte der stereoskopischen Videoproduktion, von der Planung über die Aufnahme bis zur Präsentation. Gestaltungsregeln, die Bedienung des Aufnahmesystems und die Parameter der Projektion werden detailliert beschrieben. Der informationstheoretische Vorteil der Stereoskopie und mögliche Anwendungsgebiete werden ebenfalls diskutiert.
Welche Verbesserungsvorschläge für das System werden gemacht?
Die Arbeit betrachtet mögliche Verbesserungen des Aufnahmesystems bezüglich Camcorder, Synchronisation, Codierung (MPEG-2 MVP, MPEG-4), Aufzeichnungsmedien (DVD, D-VHS), Übertragung mit ADSL und Wiedergabe mit Head Mounted Displays. Der zukünftige Entwicklungspfad des Systems wird skizziert.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Stereoskopisches Video, Mini-DV Camcorder, 3-D Kamera, Bildqualität, Produktionsgrammatik, Tiefenwahrnehmung, Querdisparation, Aufnahmetechnik, Bildgestaltung, Schnittverfahren, Wiedergabe, Synchronisation, Nachbearbeitung, Speicherung, MPEG-2 MVP, MPEG-4, Head Mounted Displays
- Arbeit zitieren
- Christian Schmidt (Autor:in), 1999, Entwicklung und Erprobung eines stereoskopischen Videoaufnahmesystemes unter Verwendung von Mini-DV Camcordern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185575