Stereoscopie

Hieronder wordt verstaan het ruimtelijk zien met echte diepte, mogelijk gemaakt door een klein verschil tussen het beeld voor het linker en rechter oog. Dit kleine verschil wordt vaak, vooral op korte afstand, veroorzaakt door een hoek van enkele graden tussen linker en rechter oog.

Voor een zo goed mogelijk stereo-beeld is uiteraard nodig dat beide ogen met of zonder bril ongeveer even goed zien. Voor een bespreking van een uitzondering hierop zie 3D.

De afstand tussen beide beelden bij opname.

De ogen van de mens staan ongeveer 6 cm. uit elkaar, gemeten van het centrum van een pupil tot de ander uiteraard. Degenen die wel eens met een stereo-microscoop te maken hebben gehad weten dat de afstand tussen beide objectieven veel kleiner is dan 6 cm., als U een goede verrekijker bekijkt ziet U dat beide objectieven veel verder dan 6 cm. uit elkaar liggen. De afstand tussen de twee objectieven bij opname voor foto, computer of TV is dan ook zelden 6 cm. Voor normale kamera's met een maximale zoom van ongeveer 3x zal de afstand tussen beide objectieven bij opname ongeveer de afstand van de camera tot het meest dichtbijzijnde onderwerp (vaak de onderkant van het beeld) gedeeld door 15 zijn. Voor camera's met meer uit-zoom is dit wat minder. Deze afstand bedraagt voor een landschap met voorgrond (uitgezoomd) ongeveer 35 cm en voor een landschap zonder voorgrond (vanaf een toren o.i.d.) minimaal enkele meters. De diepte kan dan beter zijn dan met de ogen mogelijk is.

Optisch inzoomen kan ervoor zorgen dat bij gelijkblijvende afstand tussen de lenzen objecten op een grotere afstand in stereo gefotograveerd kunnen worden. Is b.v. de maximale afstand zonder zoom 3 meter dan kan met 3 maal inzoomen deze afstand 9 meter bedragen. De achtergrond wordt hierbij wel belangrijker. Digitaal inzoomen (minder verkleinen) bij het bewerken kan de stereo-diepte verbeteren. Digitaal inzoomen of vergroten verkleint ook de resolutie.Uitkijken dus.

Een of twee camera's ?

Indien het onderwerp niet beweegt kan met èèn camera worden volstaan (er dienen dan met die ene camera twee foto's gemaakt te worden, met een bepaalde afstand tussen de foto's), indien het onderwerp beweegt zal met twee camera's gewerkt moeten worden die op diezelfde bepaalde afstand van elkaar staan en tegelijkertijd bediend worden (elektronisch of met de hand, met de hand is tot op 1/100 sec. gelijktijdig mogelijk). Praktijk : berekenen de afstand die nodig is en deel die door twee of drie, neem dan een paar foto's meer dan twee. (alleen bij niet-bewegende onderwerpen natuurlijk)

Fujifilm heeft een handige 3D-camera in het assortiment (7,5 cm), verder zijn er enkele spiegelreflex-camera's en camera's met verwisselbare lenzen op de markt ( b.v. Samsung) waarbij de afstandbedienings-ingangen gekoppeld kunnen worden, een van de twee camera's kan dan ook tevens de andere bedienen. Met een aparte afstandbediening kunnen ook beide camera's tegelijkertijd ingeschakeld worden. Als de schakelaar eerst half ingedrukt wordt en pas daarna volledig nemen de camera's gelijktijdig een foto. Alle instellingen dienen dan gelijk te zijn voor beide camera's. Gewoon wat kabeltjes maken met stereo-jack-pluggen. voorbeeld Op het moment is er een tendens om de lenzen zo dicht mogelijk bij elkaar te plaatsen (3 cm), deze camera's zijn alleen geschikt voor dichtbij-opnamen.

Diepte

De diepte van de stereo is voornamelijk afhankelijk van de juiste afstand tussen de beelden, de resolutie van het beeld en de afmetingen van het beeld. Er is een maximum aan de haalbare diepte. Wordt dit maximum overschreden dan gaat het kijken naar deze beelden irriteren of zelfs pijn doen.

De resolutie van een oog bedraagt ongeveer 150 Mpixels, een dia of een poster (75 x 50 cm) heeft ongeveer 50 Mpixels (nodig), een foto van 10 x 15 cm heeft ongeveer 2 Mpixels (nodig), alleen Full-HD TV- of computer-scherm komt hier in de buurt. Er is nogal een groot verschil tussen wat een oog ziet in de natuur en wat we op een computer-scherm kunnen waarnemen. Hier staat tegenover dat ogen niet kunnen zoomen en de diepte niet gemanipuleert kan worden.

De diepte van een schilderij is nogal klein, die van een landschap maximaal : de diepte hangt dus uiteraard ook af van het onderwerp.

Rood-Groen

Rood-groene beelden kunnen worden gemaakt door groen of rood maken van het linker of rechter beeld. Dit kan gebeuren d.m.v. de gradatie- of toon-krommen. De beide beelden worden dan met 50% transparantie samengevoegd. Door licht horizontaal verschuiven van de beelden t.o.v. elkaar kan de diepte naar voor of achter verschoven worden.

Bij het bekijken zijn theoretisch alle kleuren mogelijk, de ogen moeten enige tijd aan de bril wennen voordat kleuren gezien kunnen worden. Bij het printen en drukken van deze foto's kunnen aanmerkelijke diepte-verliezen optreden voornamelijk doordat de kleuren rood of groen niet voldoen aan de theoretisch gewenste kleuren. Ik heb Epson en Pelikan uitgeprobeerd en deze voldoen goed, de meeste print-shops gebruiken inkt die niet voldoet. Gebruik bij het printen bmp of png bestanden, dezen worden niet beschadigt door comprimeren.

Het testen van de inkt kan gebeuren door het printen of drukken van een groen en rood streepje. Het groene streepje verdwijnt bij bekijken door de groene lens en is zwart bij bekijken met de rode lens. Het omgekeerde gebeurt met het rode streepje. Als de basiskleuren niet kloppen kan door menging de juiste kleur niet meer gemaakt worden.

Er zijn aardig wat viltstiften die de goede kleur hebben.

Er zijn wat de kleur betreft nauwelijks problemen bij computer- en TV-schermen. Het hele procédé is nogal bewerkelijk en arbeidsintensief. De brilletjes kosten ongeveer 0.50 euro bij grote aantallen. Hier worden bedoeld de standaard rood-groene brilletjes waarbij de rode en groene "glazen" even helder zijn, er zijn namelijk ook brilletjes in omloop waarbij het rode "glas" veel donkerder is als het "groene", deze worden gebruikt om een kleine vertraging te krijgen tussen linker en rechter oog (zie 3D).

Iedere combinatie van rood, groen of blauw (complementaire kleuren) is te gebruiken voor stereo. Tegenwoordig wordt in plaats van groen, blauw samen met groen veel gebruikt.

Het comprimeren van rood-groene beelden : de normale compressor voor internet (jpeg) veroorzaakt problemen bij rood-groene beelden. Door het comprimeren onstaat scherpte-verlies, jpeg compenseert dit door het trekken van dunne zwarte lijntjes langs de contouren. Deze zwarte lijntjes zijn zowel voor het "rode" oog als voor het "groene" vaak duidelijk zichtbaar en horen daar niet thuis. Hier is verder niets aan te doen. Een betere compressor is gif, het aantal kleuren mag dan niet meer dan 256 bedragen, dit is vaak geen probleem. De gif-bestanden zijn groter dan jpeg, zijn echter bij uitpakken weer 100 % herstelbaar, er treed geen diepte-verlies op. Png of bmp zijn nog beter, deze zijn (nog) te groot voor internet. Alle soorten mpeg vertonen dezelfde afwijking.

Duo-foto's

Deze stereo-beelden worden gepaard geleverd, een voor het linker oog en een voor het rechter oog, dit kan op twee manieren: de foto voor het linker oog links en voor het rechter oog rechts, of de foto voor het linker oog rechts en die voor het rechter oog links. Afhankelijk van de gebruikte methode om deze foto's te bekijken kan er midden tussen deze beelden een derde stereo-foto ontstaan. De kleur is beter dan bij de rood-groene foto's, de diepte is kleiner bij dezelfde grootte, kan bij elk medium gebruikt worden: krant of scherm, kan mono bekeken worden, vergt enige handigheid bij de kijker.

a - staren naar een punt ver achter de beelden. Hiermee wordt bereikt dat de ogen "parallel" gaan staan. Dit is nodig om het linker oog het linker beeld te laten zien en het rechter oog het rechter beeld. De breedte van iedere foto mag dan ook niet meer bedragen dan ongeveer 5,5 cm. Hoe kleiner deze breedte is hoe makkelijker deze beelden in stereo gezien kunnen worden. De diepte wordt hiermee ook een stuk minder. De plaatsing van de foto's is hierbij L-R. Dit is de moeilijkste methode met de minste diepte.

b - met speciale constructies als "stereo-master" of spiegeltjes. Ook hier is de volgorde van de beelden L-R. De methode met spiegeltjes heeft als voordeel dat de beperkingen wat betreft de breedte en dus de diepte niet meer gelden. Het nadeel is natuurlijk dat zo'n constructie niet altijd bij de hand is. Vaste constructies als bij de "stereo-master" zijn erg makkelijk in gebruik, vergen echter een speciale opstelling van de foto's of dia's (op een schijf) die alleen bepaalde afmetingen mogen hebben.

c - kijken naar een punt vòòr de foto's.(scheel kijken) De volgorde van de beelden is hier R-L. Ook hier zijn geen beperkingen wat betreft de breedte van de beelden, er zijn geen speciale constructies nodig. Er ontstaat hier tussen de beide foto's een derde stereo-beeld. Deze methode is makkelijker als "staren" echter moeilijker als de "stereo-master", er zijn geen hulpmiddelen nodig. De afmetingen van de foto's kunnen volkomen vrij gekozen worden. Iedereen die naar het puntje van zijn neus kan kijken kan deze methode leren, deze methode is ook bekend onder de naam "crossed". (jaren geleden door mij ontwikkeld)

Polarisatie-schermen, shutter-glazen en andere mogelijkheden

Er zijn (komen) 3D-TV-uitzendingen. De beelden voor beide ogen worden hierbij afwisselend uitgezonden. De ontvanger maakt deze weer geschikt voor de diverse afspeel-systemen.

Er zijn schermen waarvan de even lijnen horizontaal gepolariseerd en de oneven lijnen vertikaal gepolariseerd licht doorlaten (of omgekeerd), de brilletjes zijn uiteraard weer de van de bioscopen bekende 3D brilletjes (minder dan 1 euro). De vertikale resolutie is soms de helft van gewone uitzendingen. LG (en andere merken) is op de markt met een systeem met rechts- en linksom gepolariseerd licht. De systemen met gepolariseerd licht zijn electronisch het eenvoudigst en het minst kwetsbaar. Vergeleken met shutters is dit systeem veruit superieur, de kwaliteit is gewoon zoveel beter dat soms een beetje verlies aan resolutie niet opvalt. Vooral de overspraak is vrijwel nihil. Dit zal het wel worden in de toekomst !

Er zijn brillen te koop voor stereo op TV en computer met LCD-glazen (shutters). Ze zijn nogal prijzig (ongeveer 80 euro) en breekbaar. De TV's zijn nogal duur en aan computer en beeldscherm worden zware eisen gesteld, de keuze aan DVD's (blu-ray) is beperkt. Deze brillen zijn vrij donker waardoor het beeldscherm helderder als normaal ingesteld moet worden. Er is nog altijd sprake van overspraak tussen beide kanalen, deels door de monitor en deels onstaan in de brillen. Mijn fabrikaat bril moet ongeveer 10 minuten aanstaan voor hij optimaal functioneerd, tevens is de overspraak het minst bij pas opgeladen accu. Bij spellen en aktie-films valt deze overspraak nauwelijks op, bij foto's en rustige films echter wel.

Dezelfde uitzendingen zullen ook voor beamers met horizontaal en verticaal gepolariseerd licht geschikt zijn.

Er zijn brillen met in iedere lens een TV-schermpje. De firma Zeiss (de) verkoopt een dergelijke bril (cinemizer) die bedoelt is voor ipod-video. Er kunnen ook 3D filmpjes gekocht worden.

Diverse firma's zijn op de markt met schermen met vertikale ribbeltjes. Deze ribbeltjes zijn al bekend uit de speelgoed-markt met nogal slechte stereo-kwaliteit. De schermen zijn in verschillende grootten te krijgen, het is nogal moeilijk om stereo te zien, met brilletjes gaat het veel beter en makkelijker. In de toekomst zal het allemaal wel beter worden.

Projectie-methoden

Met twee dia- of film-projectoren wordt hoge kwaliteit stereo bereikt, dit gebeurt vrijwel altijd met gepolariseerd licht. Hetzelfde is mogelijk met twee beamers.Deze beamers hebben TV-resolutie wat weer veel minder is als de resolutie van dia- of film-projectie. Met beamers is ook rood-groene stereo mogelijk, de beamer moet dan met de RGB-ingangen worden aangesloten. Als de beamer als monitor aangesloten wordt is dit meestal RGB. (dikke D-connector). Er zijun ook beamers te koop waarbij afwisselen linker- en rechter-beeld wordt uitgezonden, hierbij moeten dus weer dure shutter-brillen gebruikt worden.

Door projectie van twee beelden via een lens door een speciaal scherm is stereo mogelijk zonder bril, het stereo-beeld is alleen te zien op een verticale lijn in het midden voor het scherm.

2D -> 3D

Hier worden programma's mee bedoelt die van 2D video of foto's 3D zouden moeten maken. Deze mogelijkheid is op iedere 3D TV aanwezig. Hierover kunnen wij kort zijn : het werkt niet en is zeer irritant. Zelfs als het theoretisch wel zou kunnen, met een rijdende camera, brouwen deze programma's er niets van. Dan zijn er nog foto's en posters met verticale ribbeltjes of rood / groen-blauw waar normale 2D foto's in 3D achter elkaar worden gezet of met een 3D achtergrond worden getoond. Dit ziet er op het eerste gezicht goed uit maar als je langer kijkt zie je toch duidelijk dat het om gewone verfraaide 2D foto's gaat. Dit moest gewoon verboden worden vooral omdat voor deze posters veel geld betaalt moet worden.

3D

3D is oorspronkelijk een engels-amerikaans woord voor stereo (3 dimensions : breedte, hoogte en diepte). Het woord 3D wordt ook gebruikt voor tekeningen, foto's, computerspelletjes en films met perspectief. Bij normale tekeningen en foto's is 3D niet mogelijk, 2D is de juiste benaming, echte diepte ontbreekt volledig. Bij spelletjes en films is 3D wel mogelijk, echter erg moeilijk te maken en in zeker 95 procent van deze gevallen helemaal niet aanwezig. Het gebeurt nu al dat de makers van echte stereo-films met brilletjes deze films de naam 4D meegeven, dit is natuurlijk ook volledige nonsens. Echte 3D-films krijgen vaak de benaming Real 3D.

Dan is er nog een categorie films die door de meeste mensen niet in stereo gezien kunnen worden echter wel door ervaren kamera-lieden, gamers en mensen met èèn defect oog. Deze films worden gemaakt met èèn rijdende of anders bewegende kamera (het draaien op een statief o.i.d. hoort hier niet bij !). Deze film kan in stereo worden gezien door mensen met normale ogen door de frames te vertragen voor het ene oog en normaal weer te geven voor het andere oog. Welk oog de film normaal ziet en welk oog vertraagt hangt af van de bewegingsrichting van de camera.

Bij opnames vanuit helicopters tijdens wielrenreportages moet deze vertraging vaak tientallen frames of meer bedragen.

De benodigde vertraging is afhankelijk van de grootte van de zoom en de snelheid van de kamera, hoe meer "uit" wordt gezoomd deste kleiner kan de vertraging worden genomen, vaak veel minder dan een frame, hier kunnen de brilletjes met één donker glas gebruikt worden (de helft van een zonnebril kan ook).

Alle stereo-beelden vanuit satellieten en helicopters op deze site werden met één kamera gemaakt. Bij een lage snelheid van de kamera kan een hoge resolutie behaald worden. Het is tegenwoordig zo dat de TV-uitzendingen van b.v. de Tour de France voor een groot gedeelte in 3D , voor 1 oog (2 mag ook natuurlijk), te zien zijn. De beelden gemaakt met een rijdende camera zijn vaak voor een gedeelte in 3D te zien : de renners zelf hebben meestal dezelfde snelheid als de camera en zijn niet in 3D te zien, de omgeving en toeschouwers dan wel. De brandpuntsafstand van de camera dient hierbij erg klein te zijn : ongeveer 20 mm met auto-snelheid en fish-eye voor loop-snelheid.

In plaats van het bewegen van de kamera kan natuurlijk ook het onderwerp bewegen, de achtergrond is hierbij niet in stereo.

De stereo-diepte met één oog (er kunnen natuurlijk ook twee ogen gebruikt worden voor mensen met normale ogen) is iets minder dan dezelfde film geschikt gemaakt voor normale stereo, de diepte kan hier gemanipuleerd worden.

Voor dit soort video is er een groot verschil tussen TV- en computer-video. Het TV-beeld bestaat uit 50 halve beelden per seconde die bij beweging allemaal verschillend zijn, het computer-beeld is opgebouwd uit 25 hele beelden per seconde. Het zal duidelijk zijn dat bij beweging de helft van de informatie verloren gaat bij omzetten van TV naar computer. Dit is enigermate te compenseren door de snelheid van de video met een factor 2 of meer te verhogen.

De aan- of afwezigheid van de kunst om met één oog stereo te kunnen zien (bij beweging) is heel eenvoudig te controleren, kijk in een rijdende trein, bus of auto naar buiten, vanaf een snelheid van ongeveer 10 km per uur kan dan met één oog stereo gezien worden, uiteraard moet het onderwerp zich hiervoor lenen : een perron of een drukke straat leent zich hiervoor beter dan een vlakke zeespiegel.

wiskundig : de dimensies van een beeld zijn : breedte x hoogte = m.m , deze dimensies bij beweging zijn : beeld x snelheid = m.m x v/t = m.m.m/t. Er is dus stereo aanwezig in het beeld, of dit gezien kan worden is een tweede.

Naast de parallelle input voor het stereo-zien met twee ogen tegelijkertijd zou er sprake kunnen zijn van een seriële input voor 3D aan ieder oog afzonderlijk. De frames zouden dan achter elkaar in stereo moeten zijn wat wel klopt met de ervaring. Het zou best kunnen dat 3D-dieren zoals vogels en vissen waarvan de ogen meer aan de zijkant van het hoofd zijn geplaatst, met één oog stereo kunnen zien bij verplaatsing met snelheid, bij stilstand komen dan beide ogen samen in actie.