Neues Verfahren

Linzer Forscher arbeiten an 3D für alle ohne Brille

Wissenschaftler des Instituts für Computergrafik der Johannes-Kepler-Universität (JKU) Linz haben ein Verfahren entwickelt, das die sogenannte Lichtfeld-Fotografie, bei der sich Fokus und Perspektive nachträglich verändern lassen, revolutionieren und gewöhnliche Digitalkameras überflüssig machen soll. Auch die 3D-Brille könnte mit Hilfe des in Linz entwickelten Verfahrens bald ausgedient haben.

Wer mit einer herkömmlichen Digitalkamera fotografiert, erhält bislang lediglich ein zweidimensionales Bild. Neuartige Lichtfeldkameras nutzen hingegen spezielle optische Elemente, um Richtungsinformationen des Lichtes zu erhalten – zu den zweidimensionalen Bildkoordinaten kommen dadurch zweidimensionale Richtungskoordinaten hinzu.

Daraus entstünden vierdimensionale Abbildungen, die man Lichtfelder nennt, wie die Forscher erklären. Der Vorteil von Lichtfeldern gegenüber herkömmlichen Bildern bestehe darin, dass sie viel mehr Informationen enthalten. So ließen sich zum Beispiel im Nachhinein Fokus und Perspektive einer Aufnahme am Computer ändern oder Tiefeninformationen und Abbildungen mit sehr hoher Tiefenschärfe errechnen.

Herausforderung in der Verarbeitung
Eine zentrale Herausforderung liegt dabei derzeit aber noch in der Verarbeitung: Lichtfelder sollten genauso digital nachbearbeitet werden können, wie es heute für zweidimensionale Abbildungen, also für Bilder und Videos, möglich ist. Dort werden die Abbildungen in dem Seitenverhältnis der Kamera aufgenommen und später auf verschiedenen Displays mit dementsprechend unterschiedlichen Seitenverhältnissen dargestellt.

Die Bildinhalte sollten dabei so auf die neuen Seitenverhältnisse angepasst werden, dass kein Bildinhalt abgeschnitten oder unnatürlich gestreckt bzw. gestaucht wird. Algorithmen, die diese Skalierung in Abhängigkeit des eigentlichen Bildinhaltes durchführen, nennt man Retargeting.

Weltweit erstes Skalierungsverfahren für Lichtfelder
Diese aus der digitalen Bildverarbeitung und der Digitalfotografie bekannte Technik kann aber oft nicht ohne weiteres auf Lichtfelder angewendet werden, wie die Wissenschaftler des Instituts für Computergrafik der JKU unter der Leitung von Oliver Bimber erklären.

Sie entwickelten daher Softwarealgorithmen, die es ermöglichen, Lichtfelder entsprechend zu analysieren und zu bearbeiten. Dabei können Aufnahmen aus einer Lichtfeldkamera bequem auf eine beliebige Größe und ein gewünschtes Seitenverhältnis angepasst werden – ohne dass wichtige Inhalte unnatürlich verzerrt werden.

3D ohne Brille für beliebig viele Zuschauer
Das laut eigenen Angaben weltweit erste Retargetingverfahren für Lichtfelder soll jedoch nicht nur bildgebende Systeme und die Verarbeitung digitaler Bildinformationen revolutionieren, sondern auch Displaysysteme. Demnach könnten zukünftige Displaytechnologien mittels Lichtfeldern die Darstellung dreidimensionaler Inhalte für beliebig viele Betrachter und ohne Hilfsmittel wie 3D-Brillen ermöglichen, so die Forscher.