Crytek erklärt Stereoskopie - Der S3D-Modus der CryEngine 3

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Anaglyphes S3D

Mit billigen Zweifarbenbrillen lässt sich S3D ganz einfach ausprobieren.

Das Grundprinzip von S3D liegt darin, jedem Auge ein getrenntes Bild zu liefern, ganz wie im »realen« Leben auch – jedes Auge hat eine leicht verschobene Perspektive. Für einen 3D-Effekt benötigt man also ein Bild, das eigentlich zwei Bilder beinhaltet, die wiederum durch einen Filter oder durch ein Verfahren vor dem Auftreffen auf der Netzhaut getrennt beziehungsweise verdeckt werden. Das Anaglyph-Verfahren wird den meisten schon irgendwo einmal begegnet sein.

Man erkennt es an den typischen »bunten« Brillen, von denen ein Glas meist rot, das andere grün oder cyan ist. Auch andere Farbkombinationen sind möglich, diese haben sich aufgrund optischer Nachteile aber nicht durchsetzen können. Durch die Farbfilter werden jedem Auge nur Teile der Bildinformation übermittelt. Dieses Verfahren ist günstig herzustellen und zurzeit das einzige, das auch im Printbereich eingesetzt oder auf Geräten dargestellt werden kann, die für andere Verfahren nicht speziell vorbereitet sind. So kann etwa jeder PC-Monitor oder TV anaglyphe Bilder anzeigen.

Das anaglyphe Verfahren ist vergleichsweise günstig und als einziges auch im Printbereich einsetzbar. Allerdings leidet die Bildqualität durch den Verlust wichtiger Farbinformationen.

Die Qualität ist leider beträchtlich eingeschränkt, weil bestimmte Farbinformationen verloren gehen, die vor allem für die Tiefenwirkung wichtig sind. Ohne Brille sind die farblichen Abweichungen deutlich zu erkennen. Mit Brille ergibt sich ein überzeugender räumlicher Eindruck. Erwähnt sei an dieser Stelle eine Verfeinerung des Verfahrens, genannt »Infitec«. Dabei werden nicht zwei Farben als Bildtrennung genutzt, sondern einzelne Bereiche des Lichtspektrums. Dadurch kann jedem Auge ein Anteil des roten, grünen und blauen Spektrums zugeordnet werden. Jedes Auge sieht also ein nahezu vollständiges Farbbild; ein Vergleich mit den klassischen Anaglyphen ist deswegen praktisch falsch, weil das Infitec-Verfahren den Farbfehler behebt. Derzeit ist das System meines Wissens auf Projektionssysteme beschränkt.

S3D per Shutter

Die Shutter-Lösung von Nvidia 3D Vision arbeitet unabhängig vom Spiel und gibt die Daten von der Grafikkarte direkt stereoskopisch an den Monitor weiter.

Mit dem Begriff des aktiven Shutters werden solche 3D-Systeme bezeichnet, die aktiv eine LCD-Brille ansteuern. Diese schließt alternierend ein Auge und öffnet parallel das andere, um ebenfalls alternierende Bilder am Monitor oder über Projektionen korrekt an das entsprechende Auge zu liefern. Die derzeit erhältlichen LCD-TVs nutzen mehrheitlich diese Technologie.

Der große Vorteil ist die gleichbleibende Auflösung, jedoch nimmt die Anzahl der Bilder pro Auge um die Hälfte ab, da jedes Bild nur von einem Auge gesehen wird. Aus diesem Grund laufen die Geräte alle mit 100 oder 120 Hertz, was halbiert auf die klassischen Bildwiederholraten der PAL-, SECAM- und NTSC-Sendeformate von 50 beziehungsweise 60 Hertz zurückzuführen ist.

Der Nachteil ist die zwingende Nutzung der aufwendigen Brillen, die verhältnismäßig teuer sind, relativ schwer und natürlich auch – da kabellos – irgendwann wieder geladen oder getauscht werden müssen (mittels Einwegbatterie oder wieder aufladbaren Akkus). Auch muss der TFT-Monitor ausreichend hell leuchten, um im S3D-Modus nicht zu dunkel zu wirken. Im Gegensatz zu den Brillen sind die TV-Geräte selbst inzwischen preislich in einem Bereich angekommen, in dem sich die Investition für eine breitere Masse lohnt. Im Bereich der PC-Monitore sieht es ähnlich aus. Hier dominiert Nvidia 3D Vision, das mit 120 Hz-Monitoren arbeitet.

Passive Polfilterbrillen

Ein sogenannter »passiver« 3D-TV nutzt dagegen die Eigenschaften des Lichts, über einen polarisierten Filter geblockt werden zu können. Wenn ein Fernseher mit einem solchen Filter ausgestattet ist, wird meist jede Pixelzeile des Bildes gegenläufig polarisiert. Ohne Brille ist dies nicht zu sehen. Mit entsprechender Brille wird jedem Auge nur jeder zweite Pixel angezeigt. Der offensichtliche Nachteil ist die dadurch halbierte Auflösung. Dafür ist die Brille sehr viel leichter und günstiger (keine Elektronik), der Fernseher selbst aber noch teuer in der Herstellung. Zurzeit werden Geräte deshalb lediglich in kleinen Stückzahlen angeboten, hauptsächlich im Bereich Business und Präsentation.

Autostreoskopie ohne Brille

Als »Technologie der Zukunft« werden die brillenlosen, autostereoskopischen Displays betitelt, die die Trennung der Bilder für beide Augen bereits im Gerät selbst erledigen. Dabei werden meist die Spalten des Bildes mit kleinen Linsen versehen, die das Licht in einem geringfügig veränderten Winkel aussenden. Dadurch ergeben sich beim Betrachter zwei unterschiedliche Bilder. Im Augenblick ist diese Technik noch zu teuer für den Massenmarkt. Hinzu kommt bei ihr die Notwendigkeit einer höheren Auflösung, weil ähnlich wie bei der Polarisation jeder Pixel nur von einem Auge gesehen wird. Teilweise verwenden die Geräte bis zu neun (häufiger sind fünf) verschiedene Bilder.

Das Nintendos 3DS ist eines der ersten Geräte mit Autostereoskopie, unter anderem mit dem HTC Evo 3D sind bereits auch erste Smartphones auf dem Markt. Allerdings verschwindet der 3D-Effekt bei der kleinsten Bewegung von Gerät oder Kopf, sodass sich das Gehirn immer wieder neu fokussieren muss, was das längere Spielen bisland sehr anstrengend macht.

Ohne spezielle Anpassung im Display muss auch tatsächlich diese Anzahl an separaten Bildern geliefert werden. Neueste Entwicklungen gehen aber in die Richtung, die Bilder, die der Fernseher darstellt, aus einem einzigen stereoskopischen Paar im Bildschirm zu generieren. Dadurch können auch diese Fernseher mit den üblichen S3D-Bildformaten beliefert werden. Ohne an dieser Stelle die Feinheiten der einzelnen Verfahren zu erläutern, ist schon jetzt abzusehen, dass die Vielfalt der Systeme immens ist. Leider wird die Situation mit den etablierten Bildformaten nicht besser.