Fraunhofer: 3D-Videos live und trotzdem ohne Brille

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI), wollen schon bald auch räumliche Darstellungen von Videos ohne 3D-Brille ermöglichen, bei denen die Aufnahme live übertragen wird. Dies ist bisher nicht möglich. "Einen Durchbruch für 3D-Fernsehen im Wohnzimmer wird es aber nur geben, wenn das Ganze auch ohne Brille funktioniert. Die ist auf Dauer einfach zu unbequem und lästig", sagte Frederik Zilly vom HHI. Die Forscher arbeiten daher gemeinsam mit zwölf Partnern im Projekt MUSCADE an Technologien, die 3D-TV ohne Hilfsmittel ermöglichen sollen.

Dazu werden autostereoskopische Displays benötigt, die mit speziellen optischen Folien beschichtet sind. Sie erzeugen für das linke und rechte Auge zwei verschiedene Bilder. Damit das aus unterschiedlichen Positionen funktioniert - wenn etwa der Zuschauer seinen Kopf bewegt - verwenden diese Displays meist fünf bis zehn verschiedene Ansichten einer Aufnahme. Zukünftig wird diese Anzahl noch deutlich höher liegen.

Da klassische Stereoproduktionen jedoch mit nur zwei Ansichten arbeiten, müssen die Aufnahmen vor der Wiedergabe umgewandelt werden. Dabei wird Tiefeninformation aus den aufgenommenen Bildern extrahiert. Um die Tiefeninformationen zuverlässig ermitteln zu können, empfiehlt es sich, mit mehr als den üblichen zwei Kameras aufzunehmen. Die MUSCADE-Projektpartner etwa arbeiten mit vier Kameras. Das Problem: Die ohnehin komplexe Stereoproduktion wird dann extrem aufwändig und teuer. "Vier Kameras zueinander zu kalibrieren kann Tage dauern", so Zilly.

Zusammen mit seinen Kollegen arbeitet der Forscher deshalb an einem neuartigen Vier-Kamera-Assistenzsystem, mit dem sich diese Zeitspanne auf etwa 30 bis 60 Minuten verkürzen lässt. "Grundlage der Entwicklung ist unser Assistenzsystem STAN, das sich bei klassischen Stereoaufnahmen schon bewährt hat. Allerdings ist die Kalibrierung bei vier Kameras wesentlich komplizierter", so Zilly.

Denn alle Positionen und Winkel der Kameras müssen exakt gleich eingestellt sein, so dass die optischen Achsen parallel sind, alle Objektive die gleiche Brennweite haben und alle Brennpunkte auf einer gemeinsamen Stereobasis liegen.

Um das zu erreichen, haben die Wissenschaftler einen "Feature Detector" entwickelt, der gleiche Objekte im Bild bei allen Kameras erkennt. Anhand deren Position richtet er dann die einzelnen Kameras zueinander aus. Doch selbst nach dem Kalibrieren sind oft noch kleine Ungenauigkeiten vorhanden.

Diese entstehen etwa, wenn Objektive mit festen Brennweiten verwendet werden, die meist kleinen Schwankungen unterliegen. Solche Restfehler lassen sich nur elektronisch korrigieren, etwa mit Hilfe eines digitalen Zooms. Diese letzte Korrekturstufe führt das neue Assistenzsystem in Echtzeit aus - dadurch werden sogar Live-Übertragungen möglich.

Derzeit arbeiten die HHI-Forscher an einer effizienten Videocodierung. Damit wollen sie die riesige Datenmenge, die bei der Produktion mit vier Kameras anfällt, so komprimieren, dass die Inhalte über die vorhandene Broadcast-Infrastruktur gesendet werden können.