Ein Gastbeitrag von Hiradur.

In diesem Beitrag möchte ich über meine Erfahrungen und Erkenntnisse zu einem Thema berichten, welches bei mir regelmäßig Wellen der Faszination auslöst. Es geht um anaglyphisches 3D. Es fasziniert mich deswegen, weil man im Vergleich zu anderen 3D-Technologien mit sehr geringem finanziellen Aufwand brauchbare 3D-Erlebnisse erzielen kann. Eine passende Brille aus Pappe mit Filterfolien kostet unter einem Euro, eine qualitativ hochwertige Brille aus Plastik und Acrylglas kostet weniger als 10€. Benötigt wird ansonsten nur noch ein RGB-Farbdisplay oder ein Farbdrucker, denn Anaglyph funktioniert auch mit Gedrucktem. Anaglyph ist zudem sehr portabel, eine Brille lässt sich einfach mitnehmen und Anzeigegeräte findet man überall, notfalls reicht auch ein Smartphone oder ein Ausdruck.

Die Grundidee stammt bereits aus dem 19. Jahrhundert. Dass diese Technologie aber auch heute noch Relevanz hat, zeigt sich unter anderem daran, dass bis heute an der Optimierung des Verfahrens geforscht wird.

Wie entsteht der 3D-Effekt bei Anaglyph?

Wie bei anderen Technologien müssen linkes und rechtes Auge jeweils perspektivisch verschobene Bilder zu sehen bekommen. Bei Anaglyph wird dies durch Farbfilter erreicht. Bspw. wird das Bild für das linke Auge auf den roten Farbkanal reduziert, während das Bild für das rechte Auge nur noch die Farben Blau und Grün enthält. Diese beiden Teilbilder werden dann in einem einzigen Bild unter Beibehaltung der perspektivischen Verschiebung zusammengefügt. Daraus ergibt sich das charakteristische Erscheinungsbild von anaglyphen Bildern, wenn man diese ohne passende Brille betrachtet. Mit entsprechenden Filterfarben einer Brille (für dieses Beispiel Rot/Cyan) kann das linke Auge dann nur den roten Teil des Bildes sehen und das rechte den blau-grünen Teil, welche vom Gehirn zu einem Bild mit Tiefeneffekt zusammengesetzt werden.

Was kann man von Anaglyph erwarten?

Meinem subjektivem Eindruck nach kann Anaglyph eine sehr gute Tiefenwirkung erzeugen. Nachteilig bei Anaglyph ist, dass die Farbdarstellung leidet und die Anstrengung höher als bei manch anderen Technologien ist. Insbesondere die Filterkombinationen Rot/Cyan und Grün/Magenta schränken meiner Erfahrung nach den stabil möglichen Farbbereich stark ein.

Die Kombination Bernstein/Blau (amber-blue) kann deutlich mehr Farben darstellen. Allerdings ist hier für eine optimale Wiedergabe eine Vorverarbeitung der Bilder notwendig. Der proprietäre ColorCode-3D Algorithmus bietet hier wirklich gute Ergebnisse. Leider gibt es kaum damit produzierte Inhalte. Auch das Magenta/Grün-basierte TrioViz Verfahren kann deutlich mehr Farben darstellen. Dieses sieht auf den ersten Blick aus, als ob einfach nur die Seiten einer Grün/Magenta Brille vertauscht wurden. Tatsächlich nutzt es aber abgetönte Filterfarben in Kombination mit einer Bildvorverarbeitung, um eine besser Farbdarstellung zu ermöglichen. Ich kann für diese beiden Verfahren bestätigen, dass sie die Farbwahrnehmung tatsächlich deutlich verbessern. Subjektiv empfinde ich beide auch vom Augenkomfort her angenehmer als Rot/Cyan. Nachteilig ist die geringe Anzahl an Inhalten und dass die Bildvorverarbeitungsalgorithmen teils proprietär sind.

Es gibt zudem einen Vorschlag, die Filterfarben Magenta/Cyan in Kombination mit einer Bildvorverarbeitung für eine erweiterte Farbdarstellung zu nutzen. Mit diesem habe ich mangels passender Brille aber noch keine Erfahrungen machen können. Der Bildvorverarbeitungsalgorithmus wird im Dokument beschrieben, ist also kein Geheimnis.

Was kann man mit Anaglyph betrachten?

Es gibt zahlreiche Gemeinschaften, die anaglyphische Bilder und Videos veröffentlichen. Zudem veröffentlichen diverse Raumfahrtinstitutionen Bilder ihrer Missionen. Des Weiteren wurden einige Filme insbesondere auf DVD mit Anaglyph veröffentlicht. Außerdem gibt es Bücher mit Anaglyphen und einige Spiele mit nativem Anaglyph Modus.

Meiner Meinung nach lebt Anaglyph bzw. 3D ganz allgemein von Bildern und Bewegtbildern, die Sachverhalte darstellen, die wirklich von der Darstellung mit Tiefeneffekt profitieren. Das können z.B. Vergleiche von Größenverhältnissen oder interessante natürliche und künstliche Strukturen sein.

Empfehlenswerte Inhalte

Für den Einstieg empfehle ich folgende Inhalte, da sie von hoher Qualität sind und das Potenzial gut repräsentieren:

• Bilder der ESA
  • Diese Bilder sind sehr hochauflösend und tadellos verarbeitet. Sie sind meine Referenz bzgl. der Darstellungsqualität.
• den anaglyphischen Modus der Spiele FlightGear und Luanti
  • hier sollte man sich unbedingt die Zeit nehmen, den eigenen Pupillenabstand zu messen bzw. messen zu lassen und die Werte entsprechend in den Spielen konfigurieren

Anschließend kann man sich auf die Suche nach eigenen Interessengebieten begeben. So gibt es bspw. Bilder zu antiken Tempeln, Aufnahmen von Großstädten mit ihren Hochhäusern, Bilder aus der Vogelperspektive, Bilder von Bergen und Hügellandschaften, Comics, Mikroskopaufnahmen, makroskopische Aufnahmen von Pflanzen und Tieren, topografische Karten, Darstellungen von chemischen Molekülen und mathematischen Graphen usw.

Auch lassen sich stereoskopische (nicht-anaglyphische) 3D Videos z.B. von YouTube mit mpv als Anaglyph darstellen. Dies geht über folgenden Befehl:

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mpv --hwdec=no --vf="stereo3d=sbsl" '<Link zum Video>'

Auf ganz ähnliche Weise kann mpv auch einzelne stereoskopische Bilder als Anaglyph darstellen:

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mpv --keep-open=yes --hwdec=no --vf="stereo3d=sbsl" '<Link zum Bild>'

Für weitere Optionen, insbesondere, für den Fall, dass ein Video oder Bild nicht im Side-By-Side-Left-View-First Format vorliegen sollte, siehe die FFMPEG Filterdokumentation.

Probleme von und mit Anaglyph

Anaglyph kann schnell zu einer unangenehmen Erfahrung führen und dann als unbrauchbar abgetan werden. Auch wenn Anaglyph vielleicht nie den Komfort und die Darstellungsqualität manch anderer 3D-Technologien erreichen wird, kann man dennoch gute Erfahrungen damit machen, wenn man einige Dinge beachtet. Aus diesem Grund erläutere ich zunächst die grundsätzlichen Probleme, die ich bisher beobachten konnte und mögliche Ursachen dafür.

Folgende Probleme können auftreten:

• Starke binokulare Rivalität, was zu Augenschmerzen und schneller Ermüdung der Augen führen kann. Binokulare Rivalität erkennt man üblicherweise an sog. Schimmerartefakten. Ein Objekt scheint nicht klar definiert zu sein und die Farbe zu schimmern, da die beiden Augen bedingt durch die Farbfilter unterschiedliche Farbinformationen erhalten.
• mangelnde Farbdarstellung: Leider ein der Technologie inhärentes Problem. Der Einsatz von Farbfiltern bedingt, dass Farben in Richtung der Komplementärfarbe eines Filters zu einem Auge nicht durchgelassen werden. Jede Filterkombination hat unterschiedliche Stärken und Schwächen bei der Farbwiedergabe, wobei Bernstein/Blau (amber/blue) und TrioViz diesbezüglich am vielversprechendsten zu sein scheinen.
• Geisterbilder: Diese entstehen dadurch, dass z.B. vom für das linke Auge gedachte Bild Inhalte in das rechte Auge gelangen.

Ursachen für eine problematische Darstellung

Im Folgenden eine Auflistung der Ursachen für Probleme, die mir bei Anaglyph 3D bisher begegnet sind.

Probleme auf Seiten der Inhalte

• Bilder und Videos aus dem Internet sind teilweise zu stark komprimiert, sodass sich Kompressionsartefakte negativ auswirken
• Bilder und Videos aus dem Internet sind teilweise suboptimal produziert:
  • Die Stereobasis ist nicht gut gewählt (z.B. extremer Pop-Out Effekt)
  • Die Konvergenz ist nicht gut gewählt
  • Die beiden Teilbilder haben einen Höhenversatz
• Die Bilder sind pures Anaglyph ohne Farbfilter, wie z.B. dem Dubois oder Rendepth Filter. Die Farbfilter reduzieren den Kontrastunterschied zwischen linkem und rechtem Auge, um sog. Schimmer-Artefakte und damit die binokulare Rivalität zu vermeiden bzw. zu senken. Dies verzerrt die Farben etwas, ist aber meiner Meinung nach das geringere Übel.
• Die Filterfarbenangabe für das Anaglyph stimmt nicht: Oft werden Bilder als z.B. für Rot/Blau oder Grün/Rot erstellt bezeichnet. Die Kombinationen Rot/Blau und Grün/Rot gibt es tatsächlich, allerdings können diese nur monochrome Bilder darstellen. Diverse Bilder sind aber tatsächlich für Rot/Cyan oder Grün/Magenta produziert worden. Es kommt gelegentlich zu Verwechslungen zwischen den Bezeichnungen, was dazu führen könnte, dass man nicht die passende Brille nutzt.

Meine Empfehlung: Normalerweise merkt man sofort, wenn mit einem Bild bzw. Bewegtbild etwas nicht stimmt. Sollte das der Fall sein, empfehle ich, den Inhalt maximal nur kurz zu betrachten. Ansonsten ermüden die Augen sehr schnell.

Probleme auf Seiten der Wiedergabekette

Auf Seiten der Wiedergabekette kann man selbst einige Optimierungen vornehmen, die sich aus den folgenden Problemschilderungen ergeben können.

• Die Brille ist von mangelhafter Qualität
• Brille und Emissionsspektrum des Monitors passen nicht zusammen. Jede Bildschirmtechnologie erzeugt unterschiedliche Emissionsspektra. Leider kann man mehr oder weniger nur durch ausprobieren herausfinden, welche Brille gut zu welchem Monitor passt.
• Das Anzeigegerät wird nicht im optimalen Bildmodus betrieben. Mein Fernseher hat z.B. einen größeren Farbraum als sRGB. Aktiviere ich im Fernseher die Reduzierung auf den sRGB-Farbraum, so habe ich sichtbare Geisterbilder. Belasse ich ihn im nativen Farbraum, habe ich keine Geisterbilder. Meine Vermutung ist, dass die Farbraumreduktion die Emissionsspektra der Primärfarben verändert und die Brille-Fernseher Kombination darunter leidet.

Die Wahl der Brille

Für den Beginn würde ich empfehlen, eine hochwertige Rot/Cyan Brille aus Plastik und Acrylglas zu kaufen. Für Rot/Cyan scheint es die meisten Inhalte zu geben. Es ist darauf zu achten, dass man eine Brille kauft, die wirklich einen Cyan und keinen Blau Filter enthält, da es auch solche Brillen gibt. Für Brillenträger empfiehlt sich stattdessen vielleicht die Investition in einen Rot/Cyan Aufsatz für Brillen. Ich sage vielleicht, da ich damit keinerlei Erfahrung habe.

Wie oben geschildert, sollten Filter der Brille und Anzeigegerät zusammenpassen, was man aber beim Kauf vorher nur schwer beurteilen kann. Darüber hinaus spielen aber auch andere Qualitätsfaktoren eine Rolle, bspw. wie viel Licht die Filter durchlassen, ob die Gläser einen Dioptrinausgleich für die unterschiedlichen Wellenlängen der Filterfarben enthalten, wie die Filter von der Durchlässigkeit her zueinander ausbalanciert sind usw. Leider werden quasi keine technischen Spezifikationen zu den Brillen veröffentlicht, sodass man nie so genau weiß, was man eigentlich kauft. Es scheint momentan also ein Glücksspiel zu sein, ob man eine gute und passende Brille erhält. Ich habe selbst zwei unterschiedliche Acrylglasbrillen und kann bestätigen, dass es definitiv qualitative Unterschiede zwischen diesen gibt. Diese Brillen sind aber auch mittlerweile nicht mehr erhältlich, jedenfalls nicht mehr dort, woher ich sie bezog.

Ich empfehle außerdem, eine ColorCode-3D Brille aus Pappe gleich mit zu kaufen, sofern erhältlich. Diese kostet i.d.R. weniger als einen Euro. Auch wenn es derzeit nur eine vergleichsweise geringe Anzahl an Inhalten dafür gibt, kann sie dennoch zeigen, welches Potenzial in der Anaglyph Technologie steckt. Alternativ könnte man sich auch eine original TrioViz Acryglasbrille aus den USA bestellen, da diese dort aktuell sehr günstig erhältlich sind (die Versandkosten sind höher als der Preis der Brille). Allerdings gibt es hierfür scheinbar am wenigstens Inhalte mit offizieller Unterstützung, sodass sich die Investition wahrscheinlich nur lohnen würde, wenn man bereits entsprechende Videospiele vorrätig haben sollte.

Fazit

Anaglyph 3D ist auch noch über 150 Jahre nach der erstmaligen Entdeckung als 3D Technologie relevant und interessant. Anaglyph 3D ist nicht perfekt, aber es eignet sich insbesondere für alle, die ein bisschen mit 3D experimentieren wollen oder auch 3D Inhalte kostengünstig einer größeren Zuschauermenge zeigen wollen. Interessant sein kann es auch für diejenigen, die gerne ihren Horizont erweitern. Die Tiefenwirkung kann durchaus einen Mehrwert bieten und im wahrsten Sinne des Wortes neue Perspektiven eröffnen oder die Immersion steigern.