Stereoskopie

Lernziel

Lernziel: Erzeugung eines stereographischen Bildes aus zwei räumlich versetzen Einzelaufnahmen unter Vewendung von OpenSource z.B. LibreOffice Draw und LR-Maske für linkes und rechtes Auge - Abbildung erzeugt für die Wikiversity-Lerneinheit

Stereoskopie - Zwei Kameras auf einem Stativ mit Augenabstand als Distanz zwischen den Objektiven

Stereoskopiebild und transparente überlappende Positionierung der Einzelbilder für das rechte und linke Auge

Falls Sie kein VR-Headset besitzen, können Sie eine 3D-Situation auch mit einem Rot-Grün-Brille betrachten

In dieser Lernressource wird als Lernziel eine erdreidimensional wahrnehmbares Bild erzeugt. Dabei werden aus zwei getrennten Standardbildern ein einziges stereoskopischen Bild erzeugt. Der 3D-Effekt ersteht durch die leicht horizont versetzten Einzelbilder. Die räumliche Versetzung erfolgt im Augenabstand, erzeugt so die dreidimenionale Wahrnehmung, wenn diese Einzelbilder getrennt dem linken und rechten Auge als Bildinformation angeboten werden. Mit einem VR-Headset können diese 3D-Szene angezeigt werden. Alle Methoden sollten mit kostengünstiger IT-Infrastruktur repliziert werden oder mit einem Smartphone und Anwendung OpenSource Software erstellt werden können.

Hauptschritte

(Linkes und rechtes Auge) Erstellen Sie zwei verschiedene Bilder für das linke Auge und für das rechte Auge und lernen, wie man die Bilder mit verschiedenen Methoden erstellt.
(Positionierung der Einzelbilder) Bilder für die Stereoskopie für das linke und rechte Auge positionieren.
die beiden Bilder im eigenen Bild kombinieren und eine Maske zum Bild hinzufügen
Erweitern Sie das Konzept zur Aufnahme von 3D-Videos mit zwei Action-Cams, die mit einer parallelen Ansicht in der Entfernung Ihrer Augen montiert sind
(Geschichte) Die geschichtliche Entwicklung der Stereoskopie behandelt die zeitliche Entwicklung und soll die Lernenden dabei unterstützten moderne 3D-Ansätze im Kontext der räumlichen Wahrnehmung nachvollziehen zu können.
(Geometrie) Verwendung der Stereoskopie in der Geometrie und die Fehlerkorrektur in den Einzelbilder bei freihändiger horizontal verschobener Aufnahme der Einzelbilder für das rechte und linke Auge (siehe auch Querdisparation).

Einführung

Stereoskopie (auch stereoskop oder stereo-Bildgebung) ist eine Technik zur Erstellung oder Verbesserung der Raumwahrnehmung in einem Bild mittels stereoskopischem Sehen^[1] Das Wort Stereoskopie entstammt der griechische Sprache στερεός' (stereos) für fest, solide' und σκοπέω (skopeō) für sehen, betrachten.^[2]^[3] Jedes stereoskopische Bild wird als Stereogramm bezeichnet. Ursprünglich bezeichnete Stereogramme ein paar Stereobilder, die mit einem Stereoskop betrachtet werden konnten.

VR-Headset mit Smartphone

Wenn Sie ein VR-Headset für Smartphones haben, stecken Sie das Smartphone ein und testen Sie die stereoskopischen Bilder in diesem Headset. Für diesen Lernressourcen wurde eine Web-App Stereoscopy4Broswer auf GitHub^[4] erstellt, um die stereoskopischen Bilder in VR-Headsets für Smartphones in einem geteilten Bildschirm mit einer immersiven Vollbildschirm-Anzeige zu testen.

Einzelbilder für das rechte und linke Auge

Die meisten stereoskopischen Methoden präsentieren zwei Offset-Bilder getrennt zum linken und rechten Auge des Betrachters. Diese zweidimensionalen Bilder werden dann im Gehirn kombiniert und die dreidimensionale Wahrnehmung entsteht durch die Querdisparation der der beiden Augen. Diese Technik unterscheidet sich von 3D-Darstellung, wobei dabei .

Demobilder für rechtes und linkes Auge

Bild für das linke Auge	Bild für das rechte Auge

Ausrichtung der Einzelbilder

Die Ausrichtung der Einzelbilder ist ggf. notwendig, wenn die Einzelbilder freihändig mit eine einzelnen Kamera und einer horizontalen Verschiebung der Einzelbilder entstanden sind. Die folgende Animation zeigt, die Positionierung der Einzelbilder für einen einzeln Punkt an der Vorderkante des Tisches vorgenommen wird. Durch einen festen Bezugspunkt in beiden Einzelbilder an der gleichen Stelle liegt, werden die Einzelbilder ausgerichtt.

Ausrichtung der Einzelbilder

Aufgabe für Studierende

Wählen Sie als Punkt, der deckungsgleich in beiden Bildern gewählt wurde,

einmal eine Punkt im Vordergrund des Bildes (z.B. Ecke des Holztisches) und
in einem zweiten stereoskopischen Bild eine Bezugspunkt in Hintergrund (z.B. einen Baum in Hintergrund, den Sie in beiden Bilder gut identfizieren können)

Betrachten Sie dann die beiden stereoskopischen Bilder in einem VR-Headset und als Anaglyph-3D-Bild. Welche Unterschiede können Sie in der räumlichen Wahrnehmung der Objekte erkennen und welche Konsequenzen ziehen Sie daraus für die Wahl des Bezugspunktes.

Stereoskopiebild für ein VR-Headset

Holzbank im Wald als Stereoskopiebild

Ansehen des Stereoskopiebildes in einem VR-Headset

In dem folgenden Beispiel wird das Stereoskopiebild in einem VR-Headset angezeigt, in dem ein Smartphone als Bildschirm einlegt wird. Der geteilt Bildschirm (Splitscreen) sorgt für die getrennten Bilder für das rechte und linke Auge.

VR-Headset mit Smartphone außerhalb mit Stereoskopiebild

VR headset mit eingeschobenem Smartphone zur rämlichen Vorstellung des Stereoskopiebildes

Aufgaben für Studierende

3D-Stereoskopie-Maske

(3D-Modellierung) Analysieren Sie, wie die 3D-Modellierung mit AR.js und Aframe das Prinzip der Stereoskopie nutzt, um eine 3D-Ansicht für eine Szene zu erzeugen.
(Positionierung der Einzelbilder für die Augen) Schließen Sie schnell nacheinander das rechte und das linke Auge mit einem Zeigefinger oder Stift im Blickfeld. Vergleichen Sie die Bilder, die Sie mit nur einem Auge sehen. Können Sie für Objekte in unterschiedliche Entfernungen identifizieren, wie die sich in Position in Abhängigkeit von der Entfernung bewegen. Erklären Sie, warum die Evolution die Augen mehr auf einer Seite des Kopfes "platziert" hat, und damit eine schlechtere Rundumsicht zu haben (vergleiche Position der Augen bei Fluchttieren z.B. Pferden oder Tieren, die Beute jagen z.B. Eulen).
(LibreOffice Draw - LR-Maske) Starten Sie die LibreOffice Demo-Datei mit der LR-Maske (linke Augenmaske) und positionieren Sie die beiden Bilder für das linke Auge unter den linken Bereich und das Bild für das rechte Auge auf der rechten Seite des LibreOffice-Draw-Bildes.

Siehe auch

Quellennachweis

↑ Der Logische Ansatz, 3D-Bilder zu sehen. www.vision3d.com von Optometrists Network. 2009-08-21
↑ στερεός Tufts.edu, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon', auf Perseus Digital Library
↑ σκοπέω, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus Digital Library
↑ Bert Niehaus (2024) Stereoscopy4Broswer - Web-App für Wikiversity-Lernressource - URL: https://niebert.github.io/stereoscopy4browser/ - Repository: https://github.com/niebert/stereoscopy4browser - Letzter Zugriff: 2024-11-30

[1] Der Logische Ansatz, 3D-Bilder zu sehen. www.vision3d.com von Optometrists Network. 2009-08-21

[2] στερεός Tufts.edu, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon', auf Perseus Digital Library

[3] σκοπέω, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus Digital Library

[4] Bert Niehaus (2024) Stereoscopy4Broswer - Web-App für Wikiversity-Lernressource - URL: https://niebert.github.io/stereoscopy4browser/ - Repository: https://github.com/niebert/stereoscopy4browser - Letzter Zugriff: 2024-11-30

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