Eigenbau-3D-Kamera

3D-Kamera beim ersten Einsatz
3D-Kamera beim ersten Einsatz
Der Aufbau der 3D-Kamera im Detail: Die beiden Kameramodule im weißen Gehäuse sind auf einem Stativ montiert und an dem Multiplexer (schwarzes Gehäuse in der Bildmitte) angeschlossen. Den Monitor zur Aufnahmekontrolle halte ich in der Hand, der Videorekorder ist nicht zu sehen.  

Technische Grundlagen

3D-Videos nutzen die Tatsache, dass ein Fernseher nicht 25 Vollbilder, sondern 50 Halbbilder pro Sekunde anzeigt. Zuerst schreibt der Elektronenstrahl der Bildröhre alle ungeraden, danach die geraden Bildzeilen. Man spricht dabei vom Zeilensprungverfahren. Bei einer 3D-Aufname wird eines dieser Halbbilder für das linke Bild verwendet, das andere für das rechte Bild. Linkes und rechtes Bild haben daher jeweils die halbe vertikale Auflösung eines normalen Fernsehbildes.

Die Stereoaufnahme erfolgt mit zwei Kameras die synchron arbeiten müssen. Ein Multiplexer schaltet im Takt von 50 Hertz zwischen den beiden Kameras hin und her (nach jedem Halbbild wird zur jeweils anderen Kamera gewechselt). Am Ausgang des Multiplexers erhält man ein Videosignal, dass mit jedem Videorekorder aufgezeichnet werden kann.

Würde man einfach zwei nicht gekoppelte Kameras mit separatem Aufnahmeteil verwenden, dann hätte man das Problem, die beiden Aufnahmen später wieder zeitlich exakt zuordnen zu müssen, was ausgesprochen aufwendig sein kann. Außerdem könnten die beiden Aufzeichnungen bei längeren Aufnahmen zeitlich auseinanderlaufen, wodurch die Synchronität verloren geht und Fehldarstellungen in bewegten Szenen auftreten.

Aufbau

CCD-Modul von Conrad
CCD-Modul von Conrad

Bei den von mir verwendeten Kameras handelt es sich um zwei CCD-Module von Conrad Elektronik, die zwar nur je 45 Euro gekostet haben, dafür aber auch nur eine relativ geringe Auflösung liefern. Diese Module können im Auslieferungszustand nicht synchronisiert werden, sodass ein Umbau notwendig war. Das eigentliche Herzstück stellt die Multiplexerschaltung dar, die ich selbst entwickelt habe. Zur Bildkontrolle während der Aufnahme wird ein handelsüblicher 12 cm Schwarz/Weiß-Fernseher verwendet, die Aufnahme erfolgt mit einem VHS-Rekorder. Die Abbildung oben zeigt die Kamera bei den ersten Probeaufnahmen. Die Kosten für diese 3D-Kamera lagen weit unter jenen für eine konventionelle Videokamera. Falls Du dich für technische Details interessierst, schreib mir einfach ein E-Mail!

Bearbeitung und Betrachtung

Screenshot "Stereocam DeMux"
StereoCam DeMux wandelt vom Interlaced- ins Kreuzblickformat

Die Bearbeitung und Betrachtung der 3D-Videos erfolgt am Computer. Zuerst werden die Aufnahmen digitalisiert. Ich verwende dazu eine Matrox Marvel G400 zusammen mit VirtualDub und dem verlustfreien Huffyuv-Codec. Anschließend erfolgt eine Wandlung vom Interlaced-Format (ungerade Bildzeilen linkes Bild, gerade Zeilen rechtes Bild) ins Kreuzblick-Format (linkes Bild auf der rechten Seite, rechtes Bild auf der linken Seite, siehe Screenshot). Dazu verwende ich ein selbstentwickeltes Programm, dass bei der Wandlung gleichzeitig Bildkorrekturen ermöglicht. Die weitere Bearbeitung ist mit jedem Videoschnittprogramm möglich.

Die Wiedergabe erfolgt ebenfalls mit einer selbst entwickelten Software, dem Stereoscopic Player. Dieses Programm ermöglicht die Wiedergabe von Stereovideos mit vielen stereoskopischen Wiedergabemethoden. Es können sämtliche Videoformate verwendet werden, für die ein DirectShow-Filter zur Verfügung steht, das sind im wesentlichen jene Formate, die auch der Microsoft Media Player darstellen kann. Die Umwandlung in die gewünschte 3D-Darstellung (z.B. Anaglypenformat, Kreuzblick, Parallelblick, Übereinander-Format für Sync-Doubling) erfolgt in Echtzeit! Mehr Informationen findest Du auf der Homepage des Stereoscopic Players.

3D-Demovideoclip (3DDemo.avi, DivX 5.1, 600 kbps, Kreuzblick, 15 Sek., 1218 kB)
   
Zum  Abspielen dieser Videodatei ist DivX erforderlich. Du kannst es kostenlos von der DivX-Homepage herunterladen.

Ich habe mit dieser Kamera auch einen längeren Film (Dauer über 5 Minuten) erstellt. Wenn du diesen ebenfalls downloaden möchtest (DivX, 46 MB), kontaktiere mich bitte.

Mittlerweile arbeite ich im Rahmen meiner Diplomarbeit an einer digitalen 3D-Kamera. Dazu verwende ich zwei Firewire-Kameras nach dem DCAM-Standard (nicht zu verwechseln mit DV-Kameras). Diese liefern progressive Bilder mit einer Auflösung von 640x480 Pixel bei 30 Bilder pro Sekunde im unkomprimierten YUV-Farbraum. Zur Aufnahme wird ein Computer verwendet, der auch das Multiplexing der beiden digitalen Datenströme übernimmt.


Andere 3D-Kameras

NuView-Adapter
Kamera mit NuView-Adapter
Canon 3D-Optik
Canon XL1 mit 3D-Optik
3DTV Solid Cam Pro
3DTV Solid Cam Pro
3DQuarium-Adapter
3DQuarium-Adapter
Alioskop
Alioskop

Alle hier vorgestellten 3D-Aufnahmegeräte (ausgenommen "Exoten") verwenden dasselbe Zeitmultiplexingverfahren, dass ich für meine oben beschriebene Kamera verwende.

NuView-Adapter

Der NuView-Adapter ist ein Vorsatz für fast alle Consumer-Videokameras. Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem einer Shutterbrille, quasi eine Shutterbrille für Camcorder: Der Adapter enthält einen Strahlenteiler und zwei LCD-Panels, die abwechselnd im Takt der Halbbilder abgedunkelt werden. Die Synchronisierung erfolgt durch eine Verbindung mit dem Videoausgang der Kamera und funktioniert mit sämtlichen Videonormen (PAL, NTSC, SECAM). Bei progressivem Aufnahmemodus kann der NuView-Adapter aufgrund des Funktionsprinzips nicht verwendet werden. Neuere DV-Camcorder verwenden die progressive Aufnahmetechnk häufig im Fotomodus, der daher meist nicht für 3D-Fotos genutzt werden kann.

Canon 3D-Optik für den XL1

Mit einem Preis von $8.499 gehört die Canon-Optik eindeutig zum Profilager. Das Funktionsprinzip dürfte ähnlich dem des NuView-Adapters sein wurde aber speziell für den semiprofessionellen Camcorder XL1 entwickelt. Dieses 3x-Zoomobjektiv stellt mit Hilfe eingebauter motorgesteuerter Spiegel die Konvergenz automatisch ein, die Brennweite beträgt 54 mm - 162 mm (bezogen auf Kleinbildformat).

Spezialkameras

Im professionellen Bereich gibt es auch ausschließlich für die 3D-Aufnahme gebaute Kameras. Diese bestehen in der Regel aus zwei Kameramodulen mit einer Multiplexerschaltung. Je nach Ausführung sind beide Kameras in ein einziges Gehäuse eingebaut (z.B. 3DTV Solid Cam Pro), oder sie werden einzeln und verschiebbar montiert, wodurch eine variable Stereobasis möglich wird.

Exoten

Die zwei folgenden 3D-Aufnahmeverfahren erzeugen keine Interlaced-Stereoaufnahmen sondern eigene Formate. Detailierte Informationen dazu findest Du auf den jeweiligen Homepages.

  • Der  3DQuarium-Adapter verwendet eine Spiegelkonstruktion und nimmt linkes und rechtes Bild nebeneinander mit der halben Breite auf.
  • Das Alioskop ist eine Erfindung von Pierre Allio. Vor dem Kameraobjektiv wird in einem bestimmten Abstand eine Linsenrasterfolie platziert. Das Motiv wird dadurch mehrmals aus leicht unterschiedlichen Perspektiven auf Video aufgenommen. Am Fernsehgerät muss ebenfalls eine Linsenrasterfolie angebracht werden. Das Bild kann ohne 3D-Brille betrachtet werden.

Letzte Änderung: 11.9.2003