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3D Projektion

In der Anfangszeit des 3D-Kinos wurden die Bilder für das linke und das rechte Auge übereinander projiziert. Das eine rot eingefärbt, das andere in der Komplementärfarbe grün. Die Zuschauer trugen Brillen mit Farbfiltern, die jeweils nur das Bild durchliessen, das für das jeweilige Auge bestimmt war.



Dieses „Anaglyphen“ genannte Verfahren (das Wort kommt aus dem Griechischen und bedeutet etwa "herausgemeisselt") wurde 1853 von Wilhelm Rollmann und 1858 von Charles D'Almeida entwickelt. Es wurde jahrzehntelang für Kinofiolme eingesetzt, ist jedoch fast nur für Schwarz/Weiss-Bilder zu gebrauchen, da sich damit kaum echte Farben darstellen lassen. Aus diesem Grunde wird hier nicht näher darauf eingegangen. Eine ausführliche Abhandlung über das Anaglyphenverfahren findet sich hier.  

Als  Weiterentwicklung des Anaglyphenverfahrens darf das dänische System Colorcode gelten. Hier werden bestimmte Bereiche des Farbspektrums so auf die beiden Augen verteilt, dass sich gesamthaft ein einigermassen brauchbarer Farbeindruck einstellt.  Bei beiden Verfahren werden die beiden Augen jedoch unterschiedlich stark belastet, was zu vorschneller Ermüdung des Zuschauers führen kann.

Für das digitale Heimkino bieten sich im Wesentlichen zwei Verfahren an. Gemeinsam ist ihnen, dass die beiden Bilder von zwei Videoprojektoren übereinander projiziert werden. Unterschiedlich sind die Wege zum Erreichen der geforderten Kanaltrennung.

Shuttertechnik

Als jüngste Projektionstechnik darf das "Shutter"-Verfahren gelten, das auch unter der Bezeichnung "Frame-Sequential" firmiert. Dieses funktioniert genau wie das bei Flachbildschirmen übliche System, also indem die einzelnen Vollbilder für das linke und das rechte Auge abwechselnd gezeigt werden. Das setzt voraus, dass der Projektor ("Beamer") doppelt soviele Bilder pro Zeiteinheit zu zeigen vermag wie das bisher üblich war. Dies ist nicht mit allen technischen Konzepten zu erreichen.  Das in jeder Sekunde bis zu 120-malige  Hin- und Herschalten zwischen den beiden Informationen stellt hohe Anforderungen an die Reaktionsschnelligkeit des Systems.  Als besonders gut dafür geeignet haben sich die 3-Chip Techniken SXRD und D-ILA erwiesen.



An die Projektionsfläche werden hier keine besonderen Anforderungen gestellt, spezielle Silberleinwände sind nicht erforderlich. Die Zuschauer tragen "Shutter"-Brillen deren LCDs sich im Rhythmus des Bildwechsels öffnen und schliessen. Die Synchronisation wird durch einen an den Projektor angeschlossenen Infrarot-Sender gewährlsitet, der die Brillenöffnung steuert.

Diese Geräte eignen sich auch ohne irgendwelchen qualitativen Abstriche für die Projektion herkömmlicher 2D-Programme.  

Infitec

Hier werden spezielle Farbfilter vor den Projektionsobjektiven angeordnet, die zwar für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau durchlässig sind, aber nur für einen bestimmten, eng gefassten „Frequenzbereich“ dieser Farben.



Die Durchlässigkeit dieser Filter ist für das linke und das rechte Auge geringfügig gegeneinander verschoben:
Linkes Auge: Rot 629nm, Grün 532nm, Blau 446nm
Rechtes Auge: Rot 615nm, Grün 518nm, Blau 432nm  
Durch dieses "Wellenlängen-Multiplexing" wird erreicht, dass jedem Auge das volle RGB-Spektrum zugeführt wird und dass beide Augen gleichmässig belastet werden.



Die Zuschauer tragen Brillen mit entsprechend abgestimmten Filtern, wodurch die geforderte Kanaltrennung erreicht wird. Auf diese Weise stellt sich beim Zuschauer ein weitgehend natürlicher Farbeindruck ein. Dies geschieht unabhängig von der verwendeten Projektionsfläche. Man benötigt also keine spezielle Leinwand und der 3D Effekt stellt sich unabhängig von der Kopfneigung ein.

Polarisation

Das von Videoprojektoren produzierte Licht ist unpolarisiert, d. h. es besteht aus einer Überlagerung vieler einzelner Lichtwellen, deren Polarisationszustände statistisch verteilt sind. Mit einem  Polarisationsfilter kann man nun solche auswählen, die nur in einer bestimmten Schwingungsebene schwingen, wodurch man (linear) polarisiertes Licht erhält. Stehen zwei hintereinander geschaltete Filter parallel, so kann das polarisierte Licht den zweiten passieren. Stehen sie aber normal (senkrecht) zueinander, so wird das vom ersten Filter kommende polarisierte Licht durch den zweiten Filter ausgelöscht.

Dieses physikalische Prinzip macht man sich zunutze, indem man die beiden für die 3D Projektion vorgesehenen „Beamer“ mit Polarisationsfiltern ausrüstet und diese in einem Winkel von 90 Grad zueinander anordnet. Die Zuschauer tragen Brillen mit Polarisationsfiltern, die ebenfalls im Winkel von 90 Grad zueinander montiert sind. Dadurch bekommt jedes Auge nur das Bild zu sehen, das von dem Gerät mit dem in dieselbe Richtung eingestellten Polfilter projiziert wird. Das von dem anderen Projektor ausgestrahlte Licht ist demgegenüber um 90 Grad verdreht polarisiert und wird folglich von der Polarisationsbrille unterdrückt.



Die beiden Projektoren können durchaus in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden und sich dort ein gemeinsames Objektiv teilen.



Allerdings sind hier ausser dem Objektiv sämtliche Teile des optischen Systems doppelt vorhanden, von 2 Lampen bis zu 2 Polarisationsfiltern.

Mit diesem relativ einfachen Verfahren lässt sich eine hervorragende Projektionsqualität mit guter Farbtreue und bester Auflösung erzielen. Allerdings sollte der Betrachter seinen Kopf nicht allzusehr schräg halten, da damit die Kanaltrennung beeinträchtigt wird. Zu beachten ist auch, dass man eine spezielle "Silber"-Projektionsleinwand benützen muss, da simple Leinwände oder gar Wohnungswände die Polarisation aufheben und damit die Kanaltrennung zunichte machen. "Silber"-Leinwände sind teuer, empfindlich gegenüber mechanischer Beschädigung und sie neigen zur Bildung von "Hop-Spots", also von überhellen Punkten im Zentrum des Bildes.

Weniger gebräuchliche Systeme



Ein auf dem oben beschriebenen Infitec basierendes Verfahren bietet Dolby an. Hier kommt man mit einem einzigen Projektor aus, das nötige Interferenzfilter rotiert im Inneren des Gerätes, synchron zum Video-Bildwechsel. Weil das Licht nicht polarisiert wird, ist hier keine Silberleinwand nötig, Kopfneigung ist möglich.   



Statt eines Interferenzfilters kann man auch ein rotierendes Polarisationsfilter verwenden. Hier wird das vom Projektor ausgesendete Licht synchron zum Bildwechsel und abwechselnd in entgegengesetzte Richtung polarisiert. Die Polarisationsbrillen sind preisgünstig, allerdings wird eine Silber-Projektionswand benötigt.   



Für den Einsatz in Kinos hat RealD ein Verfahren entwickelt, bei dem ein konventioneller Projektor mit hoher Bildwechselfrequenz eingesetzt wird. Dieser gibt abwechselnd Bilder für das linke und das rechte Auge aus. Damit synchron polarisiert ein vor das Objektiv gesetztes "Z-Filter" das austretende Licht einmal im Uhrzeigersinn, das andere Mal im Gegenuhrzeigersinn. Das erlaubt die Verwendung sehr preisgünstiger Polarisationsbrillen, allerdings ist die Verwendung einer kostspieligen "Silberleinwand" unerlässlich.