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Dreidimensionalität

Spätestens nach dem phänomenalen Erfolg des Films Avatar, dem es nicht zuletzt dank aufwendiger 3D-Technik gelang, zu einem der erfolgreichsten Filme zu avancieren, führt kein Weg mehr an 3D vorbei.
3D beschreibt eine optische Illusion, die zwei übereinander gelagerte und leicht perspektivisch verschobene eigentlich zweidimensionale Bilder erzeugen können. Jedes Auge sieht dabei eines der beiden zweidimensionalen Bilder. Das entspricht dem räumlichen Sehen, bei dem das Gehirn die Einzelbilder beider Augen erst zu einem dreidimensionalen Bild zusammensetzt. Infolgedessen setzt das menschliche Gehirn auch die im jeweiligen 3D-Verfahren erzeugten Einzelbilder wieder zu einem einzelnen zusammen, das nun räumlich erscheint. Bei den unterschiedlichen 3D-Verfahren geht es also im Grunde stets darum, für jedes Auge ein anderes Bild zu erzeugen.
Die Faszination, die dreidimensionale Bilder ausüben, hat schon früh dazu geführt, entsprechende Techniken zu entwickeln. Tatsächlich wurde bereits um 1890 in England ein Patent für ein stereoskopisches Verfahren angemeldet, das William Friese-Greene zugeordnet wird. Die Bilder von zwei in Augenabstand voneinander positionierten Kameras werden dabei übereinander auf eine Leinwand projiziert.
Der erste 3D-Film, der schon 1922 im Kino Premiere feierte, nutzte das Anaglyphenverfahren. Leider wurde „The Power of Love“ kein großer Erfolg, denn die Projektoren überstrahlten einander und verdarben so den Effekt. Dieses Problem versuchte man 1940 bei der Vorstellung des ersten 3D-Farbfilms bei der Weltausstellung in New York zu mindern, indem man spezielle Polfilter verwendete, welche die Überstrahlung reduzierten. Die Zuschauer trugen spezielle Brillen, damit das linke und rechte Auge des Betrachters nur jene Bilder sehen konnten, die auch für dieses Auge gedacht waren. Allerdings konnte diese Technik die Überstrahlung nicht gänzlich verhindern. Die Folge waren optische Überlagerungen der beiden Bilder und Geisterbilder, die durch geringe Mengen ungewünschten Streulichts entstanden.
Vor allem der Filmboom der 70er Jahre führte zu einer neuen Blüte des 3D-Verfahrens. Die Kinos fuhren immer dickere Geschütze auf, um sich Marktanteile zu sichern. Dazu zählte auch der 3D-Film. Mit zwei in rot und grün gefärbten Teilbildern in Augenabstand und entsprechenden Pappbrillen wurde dafür gesorgt, dass jedes Auge nur eines der stereoskopischen Teilbilder wahrnehmen konnte. Die in die Brille eingearbeitete grüne Folie filterte das grüngefärbte Teilbild, die rote Folie filterte das rote Teilbild. Doch neben dem Umstand, dass die Brillen an sich bereits unkomfortabel zu tragen waren, bestand immer noch das Problem, dass die ungewohnte Seherfahrung die Augen überanstrengte und bei vielen Zuschauern zu Übelkeit und Kopfschmerzen führte.
Erschwerend kam hinzu, dass durch die Filterung das dreidimensionale Bild nur in Schwarz-Weiß zu sehen war, da sich Rot und Grün als Komplementärfarben zu Schwarz ergänzen. Die Teilbilder konnten durch die Brille betrachtet vom Auge also nur noch als Graustufen interpretiert werden. So kam es, dass trotz des Erfolgs einiger mit dieser Technik produzierten Horrorfilme 3D schnell wieder aus den Kinosälen verschwand.
Fast wie ein letztes Aufgebehren mutete es an, als nach dem Start des Privatfernsehens in den Achtzigerjahren RTL in der Show „Tutti Frutti“ eine Zeit lang versuchte, mit einem 3D-Verfahren die Zuschauerzahlen der Show anzukurbeln. Hier war es auch möglich, das Bild ohne Brille betrachten zu können, wenngleich dann kein 3D-Effekt zu erkennen war.
Danach war es lange Jahre ruhig um 3D, bis der Effekt mit neueren und ausgereifteren Verfahren zurückkam.

3D im Druck
Der 3D-Effekt im Lentikulardruck beruht auf dem speziellen Aufbau der sogenannten Linsenrasterfolie. Mittels halbzylinderförmig angeordneten Linsen auf der Vorderseite wird je nach Blickwinkel das einfallende Licht anders gebrochen. Durch die gewölbte Oberfläche richtet sich das Licht so nur auf einen Teil des darunter liegenden Bildes, während die anderen Bildbestandteile verborgen bleiben. Sind die Linsen vertikal angeordnet, können beide Augen dann gleichzeitig unterschiedliche Perspektiven betrachten. Dadurch entsteht ein räumlicher Eindruck.
Werden die Linsen dagegen vertikal angeordnet, nehmen beide Augen gleichzeitig dasselbe Bild wahr. So lassen sich übrigens durch Animationen, Morphing oder Wechselbilder auch Bewegungsabläufe bzw. Veränderungsprozesse in einem Printprodukt visualisieren.
• Der Betrachtungswinkel für Lentikularlinsen sollte zwischen 42° und 54° liegen. Für den 3D-Effekt sind allerdings eher schmale Winkel vorteilhaft
• Die Lentikularfolien sollten eine Auflösung von 40 oder 62 lpi aufweisen. Dabei spielt auch der Betrachtungsabstand eine entscheidende Rolle. Plakate benötigen nur eine geringe Folienstärke von etwa 10 bis 20 lpi, während Mailings möglichste hohe Auflösungen benötigen. Beim 3D-Effekt wird umso mehr an Tiefe gewonnen, je stärker die Linsen sind.
Die Wirkung des 3D-Effekts beruht in entscheidendem Maße auch auf der Bildauswahl. Fünf bis zehn Einzelbilder aus verschobenen Perspektiven sind hierzu notwendig. Damit die Bilder nicht durchscheinen und den sogenannten Ghosting-Effekt verursachen, sollte der Hintergrund stets klar strukturiert sein, keine großen und vor allem keine weißen Flächen beinhalten. In dieser Hinsicht sollte die Produktion in jedem Fall die Kreation inspirieren. Wichtig ist deshalb eine frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Kreativen und Gestaltern auf der einen Seite sowie Medienproduktionern und Druckdienstleistern auf der anderen Seite. Nur so lassen sich optimale Gestaltungsideen umsetzen.
In der Druckvorstufe werden die fotografischen bzw. computergenerierten stereoskopischen Bildreihen mithilfe spezieller Software digital in feine Streifen geteilt (Interlacing), neu nebeneinander angeordnet und anschließend miteinander verrechnet.
Lentikulare werden im Print industriell gefertigt. Dabei reichen die Kapazitäten bei den Anbietern von einigen Tausend bis hin zu einigen Hunderttausend oder Millionen Exemplaren täglich. Dennoch wird die Produktion lediglich von einzelnen Unternehmen der Druckindustrie angeboten. Grund hierfür ist das erforderliche Know-how in der Druckvorstufe und die hohe technische Verfügbarkeit der Druckanlagen. Für den Auftraggeber ist es deshalb unerlässlich, weniger auf den Preis als vielmehr auf die Vielfältigkeit und Kompetenz des Anbieters zu achten.

3D-Displays und -Monitore
Bei Displays oder Monitoren (autostereoskopische Displays) kann man dreidimensionale Bilder erzeugen, indem zwei Bilder gleichzeitig in unterschiedliche Richtungen projiziert werden. Sowohl Parallax-Barriere- als auch die aus dem Print bekannte Lentikulartechnologie schaffen bei diesen speziellen Bildschirmen zwischen dem Bild und dem menschlichen Auge eine Barriere.
• Bei der Lentikulartechnologie wird das projizierte Licht durch die Linsenraster bzw. Streifenmasken vor dem Bildschirm in verschiedene Richtungen gelenkt. Das Linsenraster bricht die darunter liegende Bildinformation also so, dass jedes Auge nur das jeweilige Teilbild sieht.
• Die Parallax-Barriere ist ein etwas kostengünstigeres Verfahren, um 3D-Bilder zu erzeugen. Hierbei wird ein Gitter vor den Bildschirm gelegt, das von bestimmten Standorten aus den Blick auf einzelne Pixel gestattet oder eben nicht. Dem jeweiligen Auge des Betrachters werden auf diese Art nur genau diejenigen Bildinformationen gezeigt, die für es gedacht sind. Während die Barrieregitter früher fest vor dem Bildschirm installiert waren, gibt es mittlerweile Möglichkeiten, die Barriere auszublenden.
Problematisch ist bei den autostereoskopischen Bildschirmen, dass die Barriere die Helligkeit des Bildes dämpft und der 3D-Effekt auch nur aus bestimmten Blickwinkeln – bei der Parallaxbarriere sogar nur bei einem vordefinierten Abstand – voll zur Geltung kommt. Daneben ist ein generelles Problem autostereokopischer Displays, dass das menschliche Auge die wahrgenommene Tiefe auszugleichen versucht und sich deshalb nicht auf die Entfernung einstellt. Das führt bei manchen Betrachtern zunächst zu Irritationen. In der Regel gewöhnt man sich jedoch schnell daran.

3D-Brillentechnologien
Die auf Brillen basierenden Technologien vermitteln einen stereoskopischen Effekt mit einer Bildqualität in HD.
• Beim Anaglyphenverfahren wird durch die Brille eine Filterung der einzelnen Bildkanäle erzielt. Hierzu gehört unter anderem auch das aus den Siebzigerjahren bekannte Farbanaglyphenverfahren, bei dem auf die Aufteilung des Bildes in Komplementärfarben zurückgegriffen wird. Konnte so ursprünglich nur ein monochromes Bild erzeugt werden, gestattet neuerdings die Verwendung von Blau/Gelb- bzw. Grün/Magenta-Filtern eine dreidimensionale Illusion unter Verwendung des vollen RGB-Farbraums. Dennoch sind Farbverschiebungen nicht auszuschließen und die Betrachtung des Bildes ohne eine Filterbrille ist alles andere als ein Genuss.
• Für den Betrachter angenehmer ist die Polarisationsprojektion. Bei dieser werden beide Teilbilder in unterschiedlicher Polarisation wiedergegeben. Eine spezielle unbeschichtete Projektionsfläche, zum Beispiel eine Silberleinwand, ist sorgt dafür, dass das polarisierte Licht unverändert zum Betrachter zurückgeworfen wird. Dieser sieht dank einer Polfilterbrille nur das für das jeweilige Auge korrekt polarisierte Bild. In diesem Sinne handelt es sich auch bei der Polarisationsprojektion um ein Anaglyphenverfahren. Wer heute ins Kino geht, um sich einen 3D-Film anzusehen, kann sich leicht von der plastischen und sehr unmittelbaren Wirkung des als IMAX 3D bekannten Verfahrens überzeugen. Auch im Falle der Polfiltertechnologie muss beachtet werden, dass die Farben durch die Brillen betrachtet etwas an Intensität verlieren. Zudem sind sehr schnelle Bewegungen ein Problem, da es hierbei zu Verwischeffekten kommen kann.
• Die Interferenzfiltertechnik, die von DOLBY Inc. als Dolby 3D vertrieben wird, wurde ursprünglich von DaimlerChrysler entwickelt. In einem einzelnen Projektor wird ein spezieller und bei vorhandenen Projektoren meist nachrüstbarerer Farbfilter zwischen Lampe und Objektiv installiert. Das von der Anordnung der einzelnen Farbfilterbänder an einen Kamm erinnernde Farbrad sorgt für eine leichte Abänderung der RGB-Werte, wodurch die Farbinformationen für das linke und das rechte Auge unterschiedliche Wellenlängen erhalten. Zu den Vorteilen des Verfahrens zählt, dass der Betrachter seinen Kopf beliebig neigen kann und zudem keine Spezial-Leinwand benötigt wird. Die Brillengläser und Filter bestehen aus beschichtetem Quarzglas und sind daher vergleichsweise teuer. Obwohl es ursprünglich Schwierigkeiten bei der Farbwahrnehmung gab, da die Grundfarben für beide Augen in unterschiedliche Spektralbereiche getrennt werden, wurde dieses Problem mittlerweile durch den Einsatz neuerer INFITEC-Systeme durch eine entsprechende Bildsignalbearbeitung kompensiert. Dies funktioniert dank des aus der Optik bekannten Phänomens der Metamerie: Unterschiedliche Spektren einer Lichtart können beim Betrachter den gleichen Farbeindruck hervorrufen.
• Ein weiteres Verfahren, über das dreidimensionale Bilder erzeugt werden können, wird durch den Einsatz sogenannter Shutterbrillen ermöglicht. Diese nutzen zwei LCD-Screens, die abwechselnd durchscheinend sind oder abgedeckt werden. Das Abdecken erfolgt dabei so schnell, dass es nicht wahrgenommen wird. Aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges werden die Einzelbilder deshalb so gesehen, als würden beide Augen diese gleichzeitig erfassen. Shutterbrillen sind einerseits praktisch, da sie aus jedem Blickwinkel funktionieren. Außerdem sind die LCD-Sichtfenster im transparenten Zustand absolut farblos, wodurch sich eine sehr gute Farbechtheit herstellen lässt. Andererseits sind die Brillen recht teuer. Dies ist der Verwendung der zwei LCD-Displays ebenso geschuldet wie dem Umstand, dass die Brille mit dem Projektor oder dem Monitor kommunizieren muss, damit die Abdunkelung des jeweils richtigen Auges mit dem Visualisieren des jeweils korrekten Teilbildes völlig synchron laufen kann. Technisch wird dies über einen Infrarotimpuls gesteuert, wie er ähnlich auch von herkömmlichen Fernsteuerungen genutzt wird.

3D-Apps
Microsoft arbeitet zurzeit sogar schon an einem App für Smartphones, mit dem 3D-Modelle von Bildern erstellt werden können. Dazu wird ein Motiv aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen und dann zur Verarbeitung an einen Cloud Server gesendet. Aus etwa 25 bis 40 überlappenden Einzelbildern wird mit einer speziellen Software dort ein 3D-Modell errechnet, das schließlich sogar aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden kann.