Stereoskopie: Was sie ist, wie sie funktioniert und wo sie heute steckt

Die ganze Idee in einem Gegenstand: eine Karte mit zwei fast gleichen Fotos und ein Sichtgerät, das jedem Auge nur eines davon zeigt. Foto: Ben Franske, CC BY-SA 4.0, über Wikimedia Commons.

Was bedeutet Stereoskopie?

Das Wort kommt aus dem Altgriechischen: stereós heißt „fest“, skopein „betrachten“ [1]. Das Digitale Wörterbuch der deutschen Sprache erklärt Stereoskopie als „Technik der Wiedergabe räumlich wirkender Bilder“ [2], der Duden das Adjektiv „stereoskopisch“ als „räumlich erscheinend, dreidimensional wiedergegeben“ [3].

Im Alltag heißen stereoskopische Bilder einfach 3D-Bilder. Genau genommen ist aber jedes der beiden Bilder nur zweidimensional; erst zusammen ergeben sie das räumliche Bild, früher „Raumbild“ genannt [1]. Ein einzelnes flaches Bild ohne Tiefeneindruck heißt monoskopisch [1].

In Apples Schnittprogramm Final Cut Pro heißen solche Bildpaare „Stereomedien“. Das Handbuch definiert sie so: „Ein Video oder Einzelbild, das in zwei Ansichten geteilt ist, jeweils eine für das linke und eine für das rechte Auge.“ [4]

Ein Hologramm ist etwas anderes. Die Holografie versucht, Objekte vollständig dreidimensional aufzuzeichnen und wiederzugeben; ein Stereobild bleibt ein Paar flacher Bilder, und du siehst es immer aus demselben Blickwinkel [1].

Wie funktioniert Stereoskopie?

Deine Augen liegen etwa 5 bis 7 Zentimeter auseinander [5]. Einen nahen Gegenstand sieht das rechte Auge deshalb etwas mehr von der einen Seite, das linke etwas mehr von der anderen [1]. Diesen Unterschied der Bildlage auf den beiden Netzhäuten nennt man Querdisparation. Daraus gewinnt das Sehsystem die Tiefeninformation; man spricht von stereoskopischem Sehen [5].

Stereoskopie ahmt das nach: Sie zeigt dem linken und dem rechten Auge je ein eigenes flaches Bild, aufgenommen aus zwei leicht verschiedenen Blickwinkeln [1]. Eine Stereokamera hat dafür zwei Objektive im Augenabstand und nimmt beide Teilbilder gleichzeitig auf [1].

Wie stark die Tiefe wirkt, hängt vom Abstand der beiden Aufnahmepunkte ab, der Stereobasis: Eine größere Basis verstärkt den räumlichen Eindruck, eine kleinere schwächt ihn ab [1]. Vertauschst du die beiden Bilder, kehrt sich die Tiefe um: Fernes scheint vorn zu liegen, Nahes weiter hinten. Sind beide Bilder gleich, entsteht kein räumlicher Eindruck [6].

Einen Eindruck von Tiefe gibt es übrigens auch mit einem Auge: Perspektive, Licht und Schatten, Erfahrung und Bewegung gleichen das fehlende räumliche Sehen zum Teil aus, ersetzen es aber nicht [6]. Was die Stereoskopie hinzufügt, ist der Unterschied zwischen den beiden Bildern.

Wie bekommt jedes Auge sein eigenes Bild?

Alle Verfahren lösen dieselbe Aufgabe. Die Schweizerische Gesellschaft für Stereoskopie formuliert es so: „Jedes Verfahren, das in der Lage ist, das linke Halbbild ausschliesslich dem linken Auge zu zeigen und das rechte Halbbild ausschliesslich dem rechten Auge, ist zur Raumbildwiedergabe geeignet.“ [7]

Fachleute nennen solche 3D-Bildschirme, die ohne Brille auskommen, autostereoskopisch [8]. Zeigt ein solcher Bildschirm zwei Ansichten, muss dein Kopf in einem eng begrenzten Bereich bleiben; manche dieser Bildschirme gleichen seitliche Bewegungen aus, indem sie deine Kopfposition per Kamera verfolgen [8].

Stereobilder ohne Hilfsmittel ansehen: der Kreuzblick

Zwei Teilbilder nebeneinander kannst du ganz ohne Gerät räumlich sehen, mit dem Kreuzblick oder dem Parallelblick [1]. Um das zu lernen, brauchst du laut Wikipedia keine besonderen Voraussetzungen [1]. Beim Kreuzblick steht das Bild für das linke Auge rechts und das für das rechte Auge links; du schielst, bis jedes Auge das passende Bild trifft [9]. Das Paar unten ist für den Kreuzblick angelegt.

1. Fingerspitze hochhalten. Halte sie knapp unterhalb der Bilder, genau mittig unter der Stelle, an der die beiden Bilder aneinanderstoßen [10].
2. Langsam zu den Augen führen. Schau dabei die ganze Zeit auf die Fingerspitze [10].
3. Auf die Bilder achten. In einem bestimmten Abstand sollte knapp oberhalb der Fingerspitze ein verschmolzenes, räumliches Bild zu schweben scheinen [10].

Beim Parallelblick ist es umgekehrt: Das Bild für das linke Auge steht links, und jedes Teilbild sollte nicht breiter als etwa 65 Millimeter sein [1]. Ein Fotograf, der seine Stereobilder für den Kreuzblick anlegt, meint: „mit etwas Übung schafft es fast jeder“ [9]. Der Kreuzblick ermüdet die Augen allerdings relativ schnell [6].

Was ist ein Stereoskop? Eine kurze Geschichte

Ein Stereoskop ist ein Sichtgerät, das jedem Auge nur sein Teilbild eines Bildpaars zeigt. Seine Linsen sorgen dafür, dass sich deine Augen nicht auf den kurzen Abstand zum Bild einstellen müssen [1]. Die wichtigsten Stationen:

• 1838: Charles Wheatstone veröffentlicht seine Untersuchungen zum räumlichen Sehen. Er zeichnet Stereobildpaare und baut einen Apparat, der den Blick über zwei Spiegel auf die Teilbilder lenkt. Er nennt ihn Stereoskop [1].
• 1839: Louis Daguerre stellt in Paris sein fotografisches Verfahren vor; bald gibt es stereoskopische Doppelaufnahmen statt Zeichnungen [1].
• 1849: David Brewster stellt die erste Kamera mit zwei Objektiven vor und ersetzt im Stereoskop die Spiegel durch geschliffene Prismen [1].
• 1861: Oliver Wendell Holmes entwirft ein einfaches, preiswertes Stereoskop, das zum Standardgerät wird, auch in Privathaushalten [1].
• Um 1880: August Fuhrmann baut das Kaiserpanorama, einen großen Stereobetrachter, in dem die Bilder im Kreis umlaufen; um 1900 ist es in Mitteleuropa ein Massenmedium [1].
• Um 1939: Der View-Master entsteht als Unterhaltungssystem für zu Hause: ein Stereobetrachter für Pappscheiben mit je sieben Stereobildpaaren [11]. Er wird noch heute als Kinderspielzeug vermarktet [11].
• 1990er-Jahre: Die Buchreihe „Das Magische Auge“ macht Einzelbild-Stereogramme populär [1].

Die Stereofotografie erlebte um 1900 einen Boom, wurde ab 1910 vom neuen Medium Film verdrängt und kam in den 1950er-Jahren noch einmal in Mode; wegen des höheren Aufwands setzte sie sich aber nie dauerhaft durch [1].

Wo wird Stereoskopie heute eingesetzt?

Die Einstellung „Stereoskopisches 3D“ in der Nvidia-Systemsteuerung

Am PC begegnet dir das Wort in der Nvidia-Systemsteuerung. Für stereoskopisches 3D berechnet ein Spiel jedes Bild aus zwei Kamerapositionen; räumlich wird das erst, wenn eine Shutterbrille oder ein Stereo-3D-Monitor jedem Auge seine Ansicht zeigt [1]. Die Einstellung gehört zu 3D Vision, Nvidias 3D-System für PC-Spiele: In Nvidias Anleitung von 2008 wird 3D Vision in der Systemsteuerung unter „Stereoscopic 3D“ eingerichtet [16]. Nvidia hat 2019 angekündigt, dass Treiber nach der 418er-Reihe 3D Vision nicht mehr unterstützen [17]. Was mit dem alten Kit noch läuft und wie du PC-Spiele heute in 3D spielst, steht in Nvidia 3D Vision 2026.

Stereoskopische Bilder selbst erstellen

Die klassische Art: zwei Fotos, aufgenommen im Augenabstand, mit einer Stereokamera gleichzeitig oder bei unbewegten Motiven mit einer Kamera nacheinander [1]. Dabei dürfen die beiden Teilbilder in der Höhe nicht gegeneinander verschoben sein, sonst lassen sie sich schwer verschmelzen [1].

Aus einem vorhandenen Foto oder Video geht es auch nachträglich: Software schätzt die Tiefe und berechnet das zweite Bild. Am Computer macht das die Owl3D-App (Seite und App auf Englisch). Sie wandelt normale Fotos (etwa JPG, PNG) und Videos (etwa MP4, MOV, MKV) auf deinem Windows-PC oder Mac in eine Datei im Format Side-by-Side, Half-SBS oder Top-Bottom um; Videos auf dem Mac auch in ein Spatial Video. Das Ergebnis ist eine KI-Umwandlung, keine Aufnahme mit zwei Objektiven, und bei Filmen nicht die 3D-Fassung des Studios. Die Umwandlung dauert eine Weile; dafür liefert die App die beste 3D-Qualität, die Owl3D bietet. Nimm nur Dateien, die du nutzen darfst. Im Gratis-Tarif sind pro Umwandlung bis zu 60 Sekunden Video möglich; ein Wasserzeichen kommt nicht dazu.

Von Owl3DOwl3D ConverterEine Desktop-App für Windows und Mac, die 2D-Videos und -Fotos in 3D umwandelt.

Häufige Fragen

Ist ein Stereogramm dasselbe wie Stereoskopie?

Nicht ganz: Stereoskopie ist die Technik. Ein Stereogramm ist ein Bild, das sie nutzt, im klassischen Fall ein Bildpaar für den Kreuz- oder Parallelblick [1]. Die bekannten Bilder aus „Das Magische Auge“ sind eine Sonderform: ein einziges Bild statt eines Paars. Um es zu sehen, richtest du den Blick in die Ferne, als schautest du durch das Bild hindurch; schielst du, kehrt sich die Tiefe um [1].

Was ist der Unterschied zwischen Stereoskopie und stereoskopischem Sehen?

Stereoskopisches Sehen, auch räumliches Sehen oder Stereopsis, ist die Fähigkeit, mit beiden Augen echte Tiefe wahrzunehmen [6]. Stereoskopie ist die Technik, die diese Fähigkeit mit zwei flachen Bildern nutzt [1].

Funktioniert Stereoskopie, wenn man nur mit einem Auge sieht?

Nein, der stereoskopische Effekt entsteht dann nicht: Stereoskopisches Sehen setzt zwei Augen voraus, deren Bilder das Gehirn zu einem einzigen Bild verschmilzt [6]. Perspektive, Licht und Schatten, Erfahrung und Bewegung gleichen das fehlende räumliche Sehen aber zum Teil aus [6].

Kann man von Stereobildern Kopfschmerzen bekommen?

Das kommt vor. Beim Stereobild stellen sich die Augen auf eine Entfernung ein, die nicht zur scheinbaren Entfernung des Gegenstands passt; das kann bei manchen Menschen nach längerer Zeit Schwindel oder Unwohlsein auslösen [1]. Bei 3D-Bildschirmen ohne Brille bekommen manche Menschen laut Wikipedia Augen- oder Kopfschmerzen, vor allem bei längerer Nutzung [8].

Wer hat die Stereoskopie erfunden?

Am Anfang steht Charles Wheatstone: Er veröffentlichte 1838 seine Untersuchungen zum räumlichen Sehen und baute einen Spiegelapparat, den er Stereoskop nannte [1]. Die erste Kamera mit zwei Objektiven stellte David Brewster 1849 vor [1].