3D am Computer - das kennt man doch und ist ein alter Hut. Die Grafikkarte berechnet ein 3D Modell der Umgebung und bannt es dann als 2D auf den Bildschirm.
Aber, was ist mit richtigen 3D? Welche Technik gibt es da? Dies wird in diesem Artikel behandelt.
Während auf dem Bildschirm nur ein 2D Modell ist, das zusammen mit dem Gehirn eine 3D Umgebung simuliert, hat sich eine weitere Variante nie durchgesetzt: Brillen.
Inhalt:
- Einführung
- Varianten
- Elsa
- ASUS
- Rot/Blau Brille
- Autostereoskopische Technik
- Paintball
- Impressionen
Einführung
Damit das Gehirn seine Umgebung als 3D ansieht, benötigt es mehrere Grundvorrausetzungen.
So können z.B. Perspektiven genutzt werden, das bedeutet das man ein Objekt nicht nur strikt von vorne sieht, sondern auch eine Tiefe simuliert wird. Dazu zeigt man dieses etwas schräg, und nutzt auch ein spitzes zulaufen von Linien im Raum.
Auch hilft es, Modelle zu verdecken. Zeige ich Figuren alle nebeneinander, wirkt es, als wenn alles auf einer Ebene ist. Zusätzlich werden weiter entfernte Objekte kleiner dargestellt, als sie es tatsächlich sind.
Dann kommt der Schatten, damit der User eine Orientierung zwecks des Bodens hat. Eine gewisse Unschärfe, allgemein als Bokeh oder Depth of Field (DoF) bekannt, hilft zusätzlich, die einzelnen Bildbereich zu trennen. Während dass verdecken von Personen oder Gegenständen schon in den ersten Ego Shootern genutzt wurde, kam das DoF erst mit dem T-Buffer in der Voodoo 4/5 auf. Dabei wird mit Hilfe des Z-Buffer (wichtig für den Abstand Nutzer/Objekt und ob Modelle verdeckt werden) weiter entfernte Modelle unscharf gezeichnet.
Als nächster Schritt kommt die Geräuschkulisse.
Im Alltag kommt den Geräuschen eine große Bedeutung zu, man kann die Quellen orten, ohne sie sehen zu müssen und kann ebenfalls abschätzen, wie weit das Objekt von uns entfernt ist.
Am PC können wir im einfachsten Fall links und rechts, bis hin zu hinter jemanden, aber z.B. weiter entfernt und damit leiser, oder vor dem User und relativ nah unterscheiden. Dafür setzt man 2.0 bis 7.1 Soundsysteme ein.
Voila, fertig sind die ersten Eindrücke und der Gamer kann sich jetzt schon besser orientieren.
Um nicht nur einfache 3D Effekte auf dem Monitor zu erhalten, braucht es die Augen. Diese haben einen Abstand zueinander, um ein richtiges 3D Objekt aus zwei unterschiedlichen Perspektiven zu sehen. Dies kann auf der 2D Mattscheibe natürlich nicht funktionieren, also kommt der letzte Schritt, am PC Monitor: die 3D Brille.
Varianten
Es gibt hier mehrere Varianten, die Stück für Stück erklärt werden:
- Brille mit zwei Gläsern, die sich abwechselnd verdunkeln (Elsa u. Asus)
- Eine Brille mit einem roten und einem grünen Glas
- Ein 3D fähiger Monitor, ohne Brille (Switch oder Smartphone z.B.)
- Paintball in der Realität
Elsa
Schon Elsa hat Ende der 90er Jahre eine Version verkauft, zusammen mit einer Riva TNT 2 Karte oder höher.
Damit gehörten Sie zu den Pionieren, im aufkeimenden Markt der 3D fähigen Spiele. Denn nach und nach füllten sich die Welten mit echten 3D Objekten. Die ersten Spiele nutzten noch Zwei Dimensionale Objekte, die sich dem Betrachter einfach nur zu drehen, doch mit Ultima IX und anderen Vorreitern wurden auch große Spielwelten mit echten Objekten gefüllt.
Für den nächsten Schritt machte man sich in Aachen Gedanken: wie verbessere ich das Mitten-Drin-Gefühl.
Heraus kam eine Stylische Brille, versorgt mit Knopfzellen, gesteuert per Infrarot. Damit die Brille nicht dauerhaft eingeschaltet ist, befindet sich am rechten Bügel ein Schalter, der aktiviert wird, sobald man diese aufsetzt. Ab hier ist die Brille empfangsbereit und der Spaß kann losgehen.
Zu der Karte gehört ein kurzes Adapterkabel, welches das VGA Signal durchschleift und einen Anschluss für die Sende-Einheit bietet.
Es existiert natürlich auch eine Variante, die Kabelgebunden ist, wobei die Infrarot Version eindeutig überlegen ist, da hier bis zu 8(!) Brillen angesteuert werden können. Außerdem ist die Bewegungsfreiheit nicht so stark eingeschränkt.
Nachteil ist, dass das Kunststoffglas um die Shutterelemente doch sehr stark spiegelt und auch Brillenträger werden hier nicht glücklich, Abhilfe schaffen nur Kontaktlinsen.
Da die Elsa keinen proprietären Anschluss nutzt, kann sie auch an anderen nVidia Grafikkarten genutzt werden, sofern ein Elsa eigener Treiber verwendet wird.
ASUS
Kommen wir zur Asus Version, die Kabelgebunden ist und über einen proprietären Stecker verfügt.
Während Elsa wie Catwoman daher geschlichen kommt: katzenhaft - schön - unaufdringlich, ist die Asus eher die Robin Maske: breit – schwarz – klobig und viel zu groß
Quelle: Batman und Robin Serie der 60er, Batman - The Dark Knight Rises
Als Brillenträger könnte man sie theoretisch tragen, aber, wenn die Nase nicht gerade anziehend ist, rutscht die Brille schnell runter, Abhilfe könnten Gummis oder Bänder schaffen, die hinten über den Kopf laufen.
Auch ein Ausweichen auf andere Grafikkartenhersteller oder selbst bei Asus eigenen Designs standen dem Klinkenstecker der Brille im Weg. Benutzerfreundlich geht anders.
Beide Designs fußen auf der Shuttertechnik, hierbei wird abwechselnd ein Glas abgedunkelt und im Gehirn entsteht der Eindruck, der 3-dimensionalen Tiefe.
Um Kopfschmerzen vorzubeugen, muss die Bildwiederholfrequenz des Monitors extrem hoch sein, 120 Hz, besser 150 müssen es schon sein, da pro Auge nur noch die Hälfte zur Verfügung steht. Zusammen mit den nötigen FPS, für einen flüssigen Spielablauf wurden der Technik somit hohe Hürden aufgezwungen, was es zu einem Kostspieligen Vergnügen machte.
Rot Grün oder Rot Blau
Eine weitere Variante sind Rot/Grün oder Rot/Blau Brillen, die einfach ein Teil des sichtbaren Lichtes verschlucken.
Anaglyphen 3D nennt sich dieses Verfahren, mit dem wohl schon jeder mal in Berührung gekommen ist. Seien es Dinosaurier Bilder in Kinderzeitschriften oder auch Filme fürs Fernsehen.
Es ist dabei das älteste System, das 1853 von Wilhelm Rollmann erfunden wurde.
Außer ein paar Abstecher im TV und bei Minecraft wurde diese Technik aber nicht weiterverfolgt.
Der Räumliche Eindruck entsteht durch zwei versetzte Bilder, wobei eines rot ist und das andere blau. Ohne Brille hat man das Gefühl, das die Kamera beim Knipsen verwackelt ist.
Das rote Bild bildet hierbei die obere Ebene, die, z.B. mit dem Radierer in Gimp, leicht durchsichtig ist und auf der blauen aufliegt.
Rot lässt das Blau als Schwarz oder sehr dunkel wirken, so dass das linke Auge wirklich nur das rote sieht und umgekehrt. Im Gehirn werden aus den zwei Perspektiven dann das 3D Bild erstellt.
Ein großer Nachteil ist, dass der Vordergrund zwar schön in 3D ist, beim Hintergrund sind dagegen die Perspektiven schon zu weit auseinander, so dass es eher störend ist.
Auch kann durch eine falsche Kamerapositionierung der 3D Effekt völlig zerstört werden, obwohl man im Hintergrund kaum einen Unterschied erkennt.
3D:
Rot/Blau
Rot/Gruen
Rot/Blau
Rot/Gruen
Rot/Gruen
Meine Versuchsbilder wurden mit dem Smartphone geschossen, wobei jeweils ein Glasfilter in Rot, Blau oder Grün vorgehalten wurde.
Autostereoskopisches Verfahren
Eine weitere Variante ist das Autostereoskopische Verfahren. Beim Aufnehmen werden auch hier zwei Kameras genutzt, die leicht auseinander liegen.
Durch eine Streifenmaske, die vor dem Bildschirm „schwebt“, sieht das linke Auge, nicht das, was das rechte Auge sieht. Die seitliche, also horizontale Auflösung sinkt aber auf die Hälfte.
Viel Bewegungsfreiheit wird dem Kopf hier nicht gewährt und auch das Scharfstellen auf einen Nahen Gegenstand (das Display) obwohl man in die Ferne sieht (das eigentliche Bild) führt zu Irritationen und möglicherweise Kopfschmerzen.
Der Umsatzstärkste Vertreter ist hier Nintendo, mit dem 3DS, während es hTC und LG beim Smartphone versuchten. Letztere stellten die mir einzigen, bekannten Versuche im Mobile Bereich dar.
Hätte man die Technik 3 – 4 Jahre später, mit entsprechend entwickelter Kameratechnik, auf den Markt gebracht, hätte es, in meinen Augen, auch eine breitere Öffentlichkeit interessiert.
Dieser Anblick, würde in 3D auf dem Smartphone ein ganz anderes Gefühl erzeugen, als dieses flache Bild (bin mir jetzt nicht sicher, ob das 120 oder 140m Höhe sind):
Auszüge aus einem Video, aufgenommen mit dem LG Optimus 3D:
Paintball
Warum Paintball? Es gibt nichts Besseres als die Realität, also nutzt das Wochenende und geht raus, erfreut euch an der realen 3D Welt und lächelt, auch wenn Ihr mal fluchen könntet.
Dieser Artikel umfasst natürlich nur einen kleinen Teil, der langen 3D Geschichte, ich hoffe, er hat euch trotzdem gefallen.
Impressionen:
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