Vier-Kamera-System für besseres brillenloses 3D-TV

"Einen Durchbruch für 3D-Fernsehen im Wohnzimmer wird es [...] nur geben, wenn das Ganze auch ohne Brille funktioniert. Die ist auf Dauer einfach zu unbequem und lästig", sagte Frederik Zilly vom Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI, in Berlin. Forscher am HHI arbeiten daher gemeinsam mit zwölf Partnern im Projekt Muscade an Technik, die 3D-TV ohne Hilfsmittel ermöglichen soll.

Um auf autostereoskopischen Displays eine bessere Wirkung zu erzielen, reicht es nicht mehr, mit zwei Kameras zwei Perspektiven - für jedes Auge eine - zu filmen. Klassische Stereoproduktionen arbeiten allerdings noch mit den beiden Ansichten für das linke und das rechte Auge.

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Ein Forscher richtet das Vier-Kamera-Assistenzsystem ein. (Bild: KUK Filmproduktion)

Damit solche Aufnahmen auch auf autostereoskopischen Displays zur Geltung kommen, müssen meist fünf bis zehn verschiedene Ansichten einer Aufnahme errechnet werden. Diese werden dann über eine spezielle optische Folie gleichzeitig dargestellt. So soll die räumliche Darstellung aus unterschiedlichen Betrachtungspositionen funktionieren - und auch dann, wenn der Zuschauer seinen Kopf bewegt.

Für die unterschiedlichen Ansichten werden bisher Tiefeninformationen aus den aufgenommenen Bildern extrahiert. Damit das zuverlässiger funktioniert, empfiehlt es sich den Fraunhofer-Forschern zufolge, künftig mit mehr als den üblichen zwei Kameras aufzunehmen. Die Muscade-Projektpartner arbeiten deshalb mit vier Kameras.

Es gibt dabei allerdings ein Problem: Die ohnehin komplexe Stereoproduktion wird dann extrem aufwendig und teuer. "Vier Kameras zueinander zu kalibrieren, kann Tage dauern", sagte Zilly. Mit seinen Kollegen arbeitet er deshalb an einem neuartigen und vergleichsweise schnell justierbaren Vier-Kamera-System, mit dem auch hochqualitative Live-Sendungen aufgezeichnet werden können. Damit soll sich die Kalibrierungszeitspanne auf etwa 30 bis 60 Minuten verkürzen lassen.

"Grundlage der Entwicklung ist unser Assistenzsystem Stan, das sich bei klassischen Stereoaufnahmen schon bewährt hat. Allerdings ist die Kalibrierung bei vier Kameras wesentlich komplizierter", erklärte Zilly. Es müssten erst alle Positionen und Winkel der Kameras 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 soll er dann die einzelnen Kameras zueinander ausrichten. Da selbst nach dem Kalibrieren noch kleine Ungenauigkeiten vorhanden sein können, etwa weil die verwendeten Festbrennweitenobjektive kleinen Schwankungen unterliegen, müssen Restfehler elektronisch korrigiert werden. Diese letzte Korrekturstufe soll das neue Assistenzsystem in Echtzeit ausführen und damit auch Live-Übertragungen ermöglichen.

Ein weiteres zu lösenden Problem ist die riesige Datenmenge, die bei der Produktion mit vier Kameras anfällt. Die HHI-Forscher wollen das mit einer effizienten Videocodierung lösen und die vier Videostreams so komprimieren, dass sie über die vorhandene Broadcast-Infrastruktur gesendet werden können. Einen ersten Prototyp des neuen Systems haben die Forscher kürzlich auf der IBC 2011 in Amsterdam präsentiert.