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
1.1 Ziel der Diplomarbeit
1.2 Heutiger Stand der 3-D Videotechnik
1.2.1 Angebot an Filmen
1.2.2 Kameratechnik
1.2.3 Speicherung
1.2.4 Wiedergabe
1.2.5 Qualität
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
3.1 Aufnahme
3.2 Wiedergabe
3.3 Betrachtungsabstand
3.4 Das Scheinfenster
3.5 Tiefenausdehnungsfaktor und Stereofaktor
3.5.1 Berechnung des Tiefenausdehnungs- und Stereofaktors:
3.5.2 Variation stereoskopischer Parameter
3.6 Die Tiefenbedingung
3.6.1 Berechnung der maximalen Tiefenausdehnung
3.7 Einfluß des Aufnahmesensors auf die minimale Tiefenauflösung
3.8 Einfluß der Blende auf die Tiefenschärfe
3.9 Wiedergabemöglichkeiten
3.9.1 Zeitlich parallele Wiedergabe
3.9.2 Wiedergabe mit zwei Monitoren
3.9.3 Wiedergabe mit zwei Projektoren
3.9.3.1 Trapezverzerrung bei Wiedergabe mit zwei Projektoren
3.9.4 Betrachtung mit Polfilterbrille
3.9.5 Zeitsequentielle Wiedergabe
3.9.6 Entstehung von Tiefenartefakten
3.9.7 Betrachtung mit Shutterbrille
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
4.2.4.3 Bewertung der Luminanz- und Chrominanzdifferenzen und deren Korrektur
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
5.1 Schnitt
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
8.1 Geometrische Größen bei der Aufnahme
8.2 Gestaltungsregeln bei der Aufnahme
8.3 Das stereoskopische Drehbuch
8.4 Bedienung der "Stereocam PC 7"
8.5 Nachbearbeitung
8.6 Parameter bei der Projektion
8.7 Nutzung von 3-D Videos
8.7.1 Informationstheoretische Vorteile der Stereoskopie
8.7.2 Anwendungsgebiete
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
10 Schlußbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines kosteneffizienten, mobilen Aufnahmesystems für stereoskopische Videos unter Verwendung von zwei Mini-DV Camcordern. Die Arbeit untersucht die technischen Möglichkeiten und Limitationen dieses Systems und leitet eine Produktionsgrammatik ab, um eine hohe Betrachtungsqualität bei der 3-D Videoproduktion zu gewährleisten.
- Konstruktion und technische Modifikation mobiler 3-D Kamerasysteme
- Physiologische Grundlagen der Tiefenwahrnehmung und deren technische Umsetzung
- Entwicklung einer Produktionsgrammatik für 3-D Videoaufnahmen
- Strategien zur Nachbearbeitung, Speicherung und Wiedergabe stereoskopischer Videodaten
- Analyse von Bildfehlern und stereoskopischen Parametern zur Vermeidung von Sehbeschwerden
Auszug aus dem Buch
3.4 Das Scheinfenster
Bei der Wiedergabe sieht der Zuschauer den stereoskopisch dargestellten Raum in Form einer durch den Bildrahmen begrenzten Pyramide. Das Geschehen innerhalb dieses pyramidenförmigen Raumes erscheint dem Zuschauer realistisch, auch wenn Objekte hinter dem stereoskopischen Scheinfenster (Schirm) von dessen Begrenzung verdeckt werden.
Erscheint das Objekt vor dem Schirm, so scheint dieses vor dem Schirm liegende Objekt durch de Schirm im Hintergrund abgeschnitten zu sein.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Stellt das Ziel der Arbeit vor und gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der 3-D Videotechnik sowie deren Hemmnisse.
2 Physiologische Grundlagen: Erläutert die biologischen Voraussetzungen des menschlichen Sehens und die Bedeutung von Tiefenzeichen.
3 Physiologisch- technische Aspekte bei Aufnahme und Wiedergabe: Analysiert die technischen Parameter für Aufnahme und Wiedergabe, einschließlich mathematischer Modelle für Parallaxen und Tiefenauflösung.
4 Das Aufnahmesystem: Beschreibt detailliert den Aufbau und die Modifikationen der "Stereocam PC 7" sowie die mechanische Justage.
5 Nachbearbeitung: Behandelt die praktische Vorgehensweise beim Schnitt der stereoskopischen Videoströme.
6 Speicherung der Videoströme: Diskutiert die verschiedenen Speichermedien und Anforderungen an die Synchronität der Signale.
7 Wiedergabe: Beschreibt die eingesetzten Wiedergabeverfahren inklusive technischer Anforderungen an Monitore und Projektoren.
8 Die Praxis der Produktion: Leitet eine Produktionsgrammatik ab, um qualitativ hochwertige und beschwerdefreie 3-D Videos zu erstellen.
9 Weitere Verbesserungen: Gibt einen Ausblick auf Optimierungsmöglichkeiten bei Kameras, Codierung und Übertragung.
10 Schlußbetrachtung: Führt die Ergebnisse der Arbeit zusammen und bewertet den Erfolg der entwickelten Stereokamera.
Schlüsselwörter
Stereoskopie, 3-D Video, Camcorder, Mini-DV, Tiefenwahrnehmung, Stereofaktor, Parallaxe, Bildaufnahme, Bildwiedergabe, Produktionsgrammatik, Bildversatz, Signalverarbeitung, Videotechnik, Tiefenschärfe, Stereocam
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit widmet sich der Entwicklung und Erprobung eines kostengünstigen Aufnahmesystems für stereoskopische Videoaufnahmen, das auf handelsüblichen Mini-DV Camcordern basiert.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die Arbeit behandelt physiologische Grundlagen des räumlichen Sehens, die technischen Anforderungen an Aufnahme- und Wiedergabegeräte sowie praktische Gestaltungsregeln für die 3-D Produktion.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Konstruktion einer mobilen 3-D Kamera ("Stereocam PC 7"), die professionellere Ansprüche an Qualität und Mobilität erfüllt, als dies zuvor im Consumer-Bereich möglich war.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Der Autor nutzt einen ingenieurwissenschaftlichen Ansatz, bei dem physiologische Bedingungen durch mathematische Modelle und physikalische Parameter (wie Brennweite, Konvergenz und Parallaxe) exakt definiert und experimentell überprüft werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit detailliert behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technische Konzeption des Kamerasystems, die physikalischen Berechnungen zur Vermeidung von Sehbeschwerden und die praktische Umsetzung in der Nachbearbeitung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Stereoskopie, 3-D Video, Bildaufnahme, Produktionsgrammatik und Tiefenwahrnehmung charakterisiert.
Warum ist das "Scheinfenster" bei der 3-D Wiedergabe so wichtig?
Es definiert den Rahmen, in dem der räumliche Eindruck stattfindet; wird dieser Rahmen bei Objekten, die vor dem Schirm liegen, verletzt, entsteht der unnatürliche Eindruck, dass Objekte am Rand abgeschnitten werden.
Welche Rolle spielt die Synchronisation bei der "Stereocam PC 7"?
Da die Kameras keine internen Genlock-Eingänge besitzen, ist die Synchronisation durch externe Kabelmodifikationen und eine optische Lichtmarkierung (LEDs) entscheidend, um bildgenaue Aufnahmen für die spätere Nachbearbeitung zu gewährleisten.
- Citation du texte
- Christian Schmidt (Auteur), 1999, Entwicklung und Erprobung eines stereoskopischen Videoaufnahmesystemes unter Verwendung von Mini-DV Camcordern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185575
