Die 3D-Brille – neue visuelle Technologien für Entertainment und Wissenschaft

Mit einer 3D-Brille kann man eine erstaunliche visuelle Tiefenwahrnehmung erzeugen, die den Betrachter unmittelbar in das betrachtete Geschehen einzubinden scheint. Das Prinzip dahinter ist alles andere als neu. Doch innovative Technologien ermöglichen heute eine riesige Bandbreite spannender neuer Anwendungen des künstlich erzeugten 3D-Sehens.

Was ist eine 3D-Brille?

Eine 3D-Brille ermöglicht es, dreidimensionale räumliche Seheindrücke aus zweidimensionalen Bildern herzustellen. So entsteht im Gehirn der Eindruck einer räumlichen Tiefe, obwohl der Betrachter auf eine flache Abbildung oder genauer gesagt auf zwei perspektivisch leicht versetzte Abbildungen blickt. Die Anfänge dieser Technologie reichen bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück. Damals konstruierte der britische Physiker Charles Wheatstone das erste Stereoskop. Mit diesem Apparat wurden zwei leicht gegeneinander verschobene Bilder jeweils mit dem rechten und dem linken Auge getrennt betrachtet, um die Illusion von Räumlichkeit zu erzeugen. Dieses Grundprinzip des stereoskopischen Sehens stellt bis heute die Grundlage für 3D-Brillen dar. Inzwischen wurde eine Vielzahl von 3D-Brillen entwickelt, bei denen dieses Prinzip auf teilweise sehr unterschiedliche Weise zum Einsatz kommt.

Wie funktioniert eine 3D-Brille?

Unsere Augen nehmen die Umgebung aus zwei geringfügig gegeneinander versetzten Blickwinkeln dar. Dieses binokulare (zweiäugige) Sehen ermöglicht dem Gehirn, räumliche Beziehungen und Entfernungen sichtbar zu machen, indem es die beiden Einzelbilder zu einem Gesamtbild zusammensetzt – eine wichtige Voraussetzung für präzise Bewegungen.

Welche 3D-Brillen gibt es?

Die technische Entwicklung der letzten Jahrzehnte – ganz besonders die Computertechnologie – ermöglichte neuartige Konstruktionen von 3D-Brillen. Dadurch wurden ihre Anwendungsmöglichkeiten beträchtlich erweitert. Doch auch ältere Modelle sind insbesondere im Kino und beim Fernsehen noch im Einsatz.

  • Farbfilterbrillen: Sogenannte Anaglyphenbilder, bei denen ein rotes und ein grünes (oder blaues), versetzt aufgenommenes Bild gleichzeitig zum Beispiel auf eine Kinoleinwand projiziert werden, können mithilfe einer einfachen Farbfilterbrille betrachtet werden. So nimmt jedes Auge nur das andersfarbige Bild wahr und das Gehirn kann aus beiden einen räumlichen Seheindruck konstruieren. Seit den 1950er-Jahren werden zum Beispiel Kinofilme in dieser Technik produziert.
  • Ähnlich funktionieren Polarisationsbrillen, die bereits seit 1937 in Kinovorführungen verblüffende räumliche Effekte ermöglichen: Auch hier werden zwei Teilbilder übereinander projiziert, wobei jedes Auge durch einen Polarisationsfilter blickt, der eines der beiden Teilbilder ausblendet.
  • Sogenannte Shutter-Brillen verschließen in sehr schneller Folge – bis zu 300 Mal in der Sekunde – abwechselnd das linke oder das rechte Brillenglas, während ein Monitor oder Fernseher in der gleichen Frequenz die Teilbilder abwechselnd zeigt.
  • Moderne elektronische 3D-Brillen zum Beispiel für Computerspiele liefern über zwei elektronische Displays unterschiedliche Seheindrücke für jedes Auge.

Wie auch immer die beiden Teilbilder erzeugt werden – alle 3D-Brillen funktionieren nach diesem Prinzip der Kombination zweier leicht versetzter Bilder.

Das Spektrum heute erhältlicher 3D-Brillen reicht von den einfachsten Farbfilterbrillen aus Pappe und farbiger Folie bis zu Hightech-Displays. Sie erlauben es, sich in einer künstlich erzeugten, simulierten (virtuellen) Umgebung zu bewegen – eine sehr überzeugende visuelle Erfahrung, die den Betrachter selbst mitten in das Geschehen versetzt. Dazwischen liegen Brillenmodelle wie etwa die Shutter-Brille, die zum Einsatz beim Fernsehen oder im Kino gedacht ist, oder Polarisationsbrillen.

Wozu braucht man eine 3D-Brille?

Der wohl größte Einsatzbereich von 3D-Brillen ist die Unterhaltungsbranche. Das dreidimensionale visuelle Erleben bei Kinofilmen, TV-Sendungen und Computerspielen erzeugt die Illusion, selbst am Geschehen teilzunehmen – ein Effekt, der als Immersion bezeichnet wird. So können die Zuschauer zum Beispiel Autorennen, Achterbahnfahrten oder Weltraumflüge in einer Unmittelbarkeit erleben, die mit einem zweidimensionalen Bild kaum zu vergleichen ist. Moderne 3D-Brillen wie die Oculus Rift füllen das gesamte Sehfeld des Betrachters, sodass der Eindruck entsteht, man würde sich in einer realen Umgebung bewegen, anstatt auf einen Monitor zu blicken. Doch auch in der Wirtschaft, der Medizin und der wissenschaftlichen Forschung entstehen für die 3D-Brille immer mehr Anwendungsbereiche. 3D-Brillen

  • helfen zum Beispiel bei der Gebäudeplanung oder beim Produktdesign,
  • ermöglichen neue Behandlungsmethoden bei neurologischen Erkrankungen oder Angststörungen,
  • erleichtern die Planung und Durchführung komplizierter Operationen,
  • erlauben die dreidimensionale Darstellung mikroskopisch kleiner Strukturen,
  • unterstützen die medizinische Ausbildung durch Übungsprogramme und Simulationen,
  • ermöglichen Flug- oder Fahrtrainings zum Beispiel für angehende Piloten oder Rettungskräfte, die Einsatzfahrzeuge unfallfrei durch den Stadtverkehr bringen müssen.

So entwickelt sich die 3D-Brille derzeit rasant vom Unterhaltungs-Gadget zum wertvollen Werkzeug in vielen Lebensbereichen, das viele neue Möglichkeiten bietet. Viele weitere Anwendungsmöglichkeiten werden derzeit intensiv erforscht.

Die 3D-Brille im Überblick

  • Die Anfänge der 3D-Brille reichen bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück, als die ersten stereoskopischen Bildbetrachter entwickelt wurden.
  • Grundlage aller 3D-Brillen ist das binokulare Sehen, bei dem das Gehirn zwei leicht gegeneinander verschobene Einzelbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtbild zusammensetzt.
  • Das Spektrum der 3D-Brillen reicht von der einfachen Farbfilterbrille über Polarisations- und Shutter-Brillen bis zu hochtechnisierten elektronischen LED-Brillen.
  • 3D-Brillen steigern den Eindruck der Unmittelbarkeit und Wirklichkeit des betrachteten Bildes (Immersion).
  • Außer in der Unterhaltung (Kino, TV, Computer- und Konsolenspiele) spielt die 3D-Brille zunehmend auch in der Wirtschaft, der Medizin und der Forschung eine Rolle.

Quellen:
http://www.3d-historisch.de/Geschichte_Stereoskopie/Geschichte_Stereoskopie.htm
https://www.welt.de/wissenschaft/article157934075/Die-Zukunft-der-Medizin-ist-virtuell.html
https://www.zeiss.de/vision-care/de_de/better-vision/zeiss-praezisions-optik/faszination-zeiss/so-funktionieren-3d-brillen.html