Zentralperspektive
In der Renaissance wurden die geometrischen Gesetze der Perspektive entdeckt und künstlerisch ausgiebig genutzt. Wie kann man sehr einfach punktweise zentralperspektivische Bilder von Polyedern berechnen (wie sie also ein idealer Fotoapparat von beliebig nahen Objekten liefert), wenn die Koordinaten der Ecken vorgegeben sind?
Strahlensätze.
Die Stereo-Animation (die selbst mit zentralperspektivischne Bildern erzeugt ist, was aber erst einmal keine Rolle spielen soll) zeigt in einem Würfel eine kleine Pyramide und an einer Wand ein kleines Loch – das Zentrum der Perspektive. Gegenüber ist das zentralperspektivische Bild (große Pyramide), an zwei anderen Seiten des Würfels je eine Seitenansicht in Parallelperspektive.
Das Zentrum der Perspektive kann man sich als kleine (sozusagen punktförmige) Lichtquelle vorstellen, die von dem Objekt einen Schatten auf eine ebene Wand wirft. Ist die Entfernung groß gegen die Abmessungen des Objektes, so hat man näherungsweise eine Parallelprespektive wie bei Schattenspielen im Sonnenlicht oder bei einem Foto mit – im Verhältnis zur Bilddiagonalen – sehr großer Brennweite (Teleobjektiv), in den anderen Fällen (Nahaufnahmen) dagegen den allgemeineren Fall der Zentralperspektive.
Ob die Wand, auf die projiziert wird, auf der gleichen Seite des Zentrums ist wie das Objekt und wie groß sie – im Verhältnis zu ihm – ist, hat nur Einfluss auf die Größe des Bildes und evtl. auf seine Orientierung (Kopfstehen bedeutet eine halbe Drehung um die Blickachse), nicht aber auf sein sonstiges Aussehen. Rechnerisch kann man die Wand auch mitten durch das Objekt legen.
Die Ecken unseres Objektes (Pyramide, Polyeder oder ein Objekt, das durch Polyeder angenähert wird) seien durch jeweils drei kartesische Koordinaten gegeben. Je zwei von den Koordinaten finden wir auf einer Seitenwand unseres Hilfswürfels wieder (siehe Animationen): Parallelprojektion des Würfels auf eine seiner Seitenwände. In dieser Seitenwand findet man mit den Strahlensätzen eine Koordinate eines Bildpunktes aus zwei der drei Koordinaten des zugehörigen Objektpunktes.
Ein Stereobildpaar wird dadurch erzeugt, dass man zwei zentralperspektivische Bilder vom gleichen Objekt für zwei etwas neben einanderliegende Zentren (entsprechend den Augen des gewöhnlichen Betrachters) anfertigt und in geeigneter Weise den beiden Augen zuführt.
Die technische einfachste Methode dazu erfordert eine ungewohnte Kopplung von Naheinstellung der Augenlinsen und einer normalerweise nicht dazu gehörenden Ausrichtung der Augenachsen (Schielen nach innen oder nach außen), die man trainieren kann.Soll der Betrachter des Stereobildpaares dagegen seine Augen ganz normal benutzen wie beim normalen Sehen, so kann man mit kleinen Spiegeln vor den Augen erreichen, dass seine Augen dabei trotzdem getrennte Bilder zu sehen bekommen, scheinbar an der gleichen Stelle.
Stereoskop-Diabetrachter verwenden zwei Lupen vor den Teilbildern, die Augen werden geradeaus wie in die Ferne gerichtet und auch auf Unendlich akkommodiert. Wegen der Lupen sehen sie aber trotzdem die nahe vor ihnen stehenden Teilbilder scharf. Das geht aber nur bei Bildern, die kleiner als der Augenabstand sind (ebenso wie auch das Parallel-Schielen, das leichter trainierbar ist als das echte Schielen nach außen).
Unbunte Stereobilder kann man mit einer Rot-Grün-Brille ansehen, wobei jedes Auge nur einen Farbauszug aus dem überlagerten Bild bekommt.
Mit einer Polarisationsbrille kann man sogar bunte Stereobilder ohne "Augengymnastik" ansehen, aber dazu müssen diese auch mit Polarisationsfiltern aus zwei Projektoren auf die gleiche Stelle einer Leinwand projiziert werden (Stereo-Kino).
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