Jetzt kommt Leben in die Bude!

Ein abgedunkelter Raum, ein schwerer Tisch mit einem merkwürdigen schwarzen Kasten darauf. Plötzlich erscheint vor dem Kasten das rote Gittermodell eines Raumschiffs, gleitet nach vorne und scheint frei in der Luft zu schweben, dann verschwindet es rotierend nach hinten. „Das können wir auch in Farbe”, sagt Hagen Stolle – und einen Mausklick später ist das Raumschiff bunt, flimmert aber deutlich. „Das liegt am langsamen Monitor”, erklärt der Geschäftsführer von SeeReal Technologies. „In ein paar Monaten flimmert es nicht mehr, und es ist 100-mal heller.” Wenn das stimmt, wäre die Demonstration im Labor von SeeReal eine Revolution. Denn das junge Unternehmen in Dresden hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Bewegtbild-Hologramme mit TV-Displays erzeugen lassen. Greifbar nah ist damit der Traum von mitten im Raum schwebenden Schauspielern – ähnlich wie in der berühmten Szene mit Prinzessin Leia im ersten Star-Wars-Film von 1977.

Auch ohne Holografie ist 3D das nächste Megathema in der Unterhaltungselektronik. Den Anfang machte das Kino. 2009 kamen gut zehn Filme neben der gewohnten 2D-Fassung auch als 3D-Variante ins Kino, darunter spektakuläre Streifen wie James Camerons „Avatar” und „Oben” aus den Pixar-Studios, der als erster Animations-film die Filmfestspiele in Cannes eröffnen durfte. 2010 werden voraussichtlich rund 70 Filme in 3D gedreht, denn alle profitieren davon: Die Filmstudios, weil sie mit 3D- Filmen rund dreimal höhere Umsätze einspielen – von den 3,9 Millionen Besuchern, die „Avatar” in den letzten Wochen des alten Jahres sahen, entschieden sich 2,5 Millionen für die 3D-Version. Die Kinos, weil wieder mehr Besucher in die Säle kommen. Und das Publikum, weil das 3D-Erlebnis weit über das hinausgeht, was selbst mit der besten Heimkinoanlage machbar ist. Die Zuschauer sind offenbar bereit, dafür bis zu fünf Euro mehr an den Kinokassen zu bezahlen. Wer „Ice Age 3″ oder „Coraline” in 3D gesehen hat, weiß warum. Auch die Filmemacher haben dazugelernt: Statt auf billige Effekte mit scheinbar in den Zuschauerraum fliegenden Pfeilen und schnappenden Saurierzähnen, setzen die Regisseure inzwischen eher auf eine unterschwellige Erweiterung des Seherlebnisses.

Tiefe Bilder, flache Story

Versuche mit 3D-Kinos gab es schon 1952, doch nur wenige Filme wie der Hitchcock-Klassiker „Dial M for Murder” konnten überzeugen – die Bilder waren tief, die Storys leider oft flach. Auch die TV-Sender versuchten es alle paar Jahre mit 3D-Filmen, die man mit bunten Pappbrillen anschauen konnte, bis man – meistens recht schnell – Kopfschmerzen bekam. Auch die Redaktion von bild der wissenschaft experimentierte in den 1990er-Jahren mit 3D-Druck und dem Heft beigelegten Brillen, die die Landschaft des Mars dreidimensional zeigten. Doch im Nachhinein muss man zugeben: Besonders beeindruckend war das alles nicht, mit den simplen sogenannten Anaglyphenbildern wirkten die Landschaften wie übereinandergelegte Pappscheiben. Außerdem fehlten die Farben, weil die Brillen nur ein rotes Bild ins eine und ein leicht verschobenes grünes Bild ins andere Auge durchließen, um dem Gehirn einen räumlichen Effekt vorzugaukeln.

Und warum wird 2010 alles anders? „Weil man mit der Digitalisierung des Kinos 3D fast kostenlos dazu bekommt”, sagt Ralf Schäfer, Leiter der Abteilung Bildverarbeitung am Berliner Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut, HHI). Tatsächlich ist 3D eigentlich nur ein Abfallprodukt der Digitalisierung des Kinos. Immer mehr Säle stellen zur Projektion der Filme auf die Leinwand von riesigen Zelluloidrollen auf digitale Beamer um. Das hat logistische Vorteile, da die teuren Kopierkosten wegfallen. Denn die Daten können billig auf Festplatten gespeichert und transportiert werden. Außerdem ist die Konvertierung in andere Formate zur Zweitverwertung im Fernsehen oder auf DVD beziehungsweise Blueray-Discs bedeutend einfacher. Für die 3D-Wiedergabe enthalten die digitalen Daten einfach doppelt so viele Bilder – 48 statt 24 pro Sekunde.

Für jedes auge ein eigenes Bild

Im Gegensatz zu früher braucht man aber nicht zwei Projektoren, die peinlich genau justiert sein müssen, sondern nur einen Beamer und eine Leinwand mit Silberbeschichtung, die die Polarisationsrichtung der Lichtwellen erhält. Die Zuschauer tragen dann Polarisationsbrillen, die die beiden Bilder jeweils nur in das eine oder andere Auge lassen. Die Filter schlucken etwas Licht, doch das fällt kaum auf. Auf jeden Fall verändern sie die Farbwiedergabe nicht. Eine teurere Alternative sind Shutterbrillen, die abwechselnd die Scheibe vor dem rechten und dem linken Auge blocken und so immer das passende Bild durchlassen, das im selben Takt auf eine herkömmliche Leinwand geworfen wird.

Nach den Kinos wollen auch die TV-Sender die dritte Dimension erobern. Als erster TV-Kanal will der Bezahlsender Sky in diesem Jahr 3D-Sendungen ausstrahlen, zunächst allerdings nur in England. Und die FIFA plant, bis zu 25 Spiele der Fußball-WM im Sommer in Südafrika in 3D aufzuzeichnen. Der US-Sportsender ESPN will das Eröffnungsspiel Südafrika gegen Mexiko in 3D zeigen. Dafür müssten sich die Zuschauer einen 3D-Fernseher anschaffen. Solche Geräte waren auf der Internationalen Funkausstellung 2009 in Berlin auf fast jedem Stand der größeren Hersteller zu bewundern. Und auf der Consumer Electronics Show in Las Vegas Anfang Januar preschten einige Hersteller mit der Ankündigung vor, schon im Frühjahr erste Flachfernseher mit 3D-Technik auf den Markt zu bringen. Der koreanische Konzern LG will im April damit starten, kurz danach soll ein HD- und 3D-fähiger Projektor verkauft werden – für stolze 10 000 Dollar (rund 7000 Euro). Alle Hersteller setzen auf Brillen-Lösungen. Sony hat eine Shutterbrille angekündigt, die auch für 3D-Spiele auf der Playstation und die 3D-Steuerung per Computer geeignet sein soll. Philips verwendete bei seiner Vorführung auf der IFA ebenfalls eine Brille, allerdings eine Polarisationsbrille, die nur neun Gramm wiegt und sehr preisgünstig ist – auf die endgültige Technik wollte man sich aber noch nicht festlegen.

Brille auf beim Fernsehen

Philips hat auf der IFA einen neuen Fernseher mit dem extrem breiten 21:9-Format als 3D-Version mit Mikropolarisationslinsen vor der Mattscheibe vorgestellt, der mehreren Zuschauern ein räumliches Erlebnis verschafft, allerdings mit entsprechend geringerer Auflösung. 25 000 Dollar (17 000 Euro) kostet ein weiterer Prototyp mit vierfacher HDTV-Auflösung, den Philips bereits in Hollywood präsentiert hat. Ein Produkt sei aber noch nicht geplant. Wichtig: Nimmt man die Brille ab, sieht man keinen Unterschied zum normalen Fernsehbild. Das kommt aus einem Blueray-Player und das wird auch die erste Quelle fürs 3D-Kino zu Hause sein. Während die Ausstrahlung von 3D-Sendungen enorme Investitionen erfordert und zunächst nur sporadisch erfolgen wird, lassen sich Blueray-Player relativ leicht anpassen. Volker Blume, Projektmanager TV bei Philips, rechnet dennoch anfangs nicht mit großen Stückzahlen für 3D-Fernsehgeräte.

Die Technik mit Polarisationsbrillen oder Shutterbrillen ist bewährt – und dennoch nur ein technischer Zwischenschritt. „Im Kino akzeptieren die Zuschauer Brillen, aber nicht daheim vor dem Fernseher”, sagt Fraunhofer-Forscher Schäfer. Hier gehen die Meinungen (noch) auseinander, denn die großen TV-Gerätehersteller setzen vorerst ausnahmslos auf Brillen: Langfristig wird der Trend aber wohl doch zu sogenannten autostereoskopischen Displays gehen, die auch ohne Brille ein dreidimensionales Bild zeigen. Das Prinzip klingt einfach: Man setze vor den Bildschirm eine feingestreifte Linsenmaske, die das Licht von der Hälfte der Bildpixel ins rechte und von der anderen Hälfte ins linke Auge lenkt. Das Signal aus der Fernsehübertragung oder aus dem Blueray-Player enthält entsprechend zwei versetzte Bilder.

Minilinsen auf der Mattscheibe

Wie weit die Technik ist, zeigt Hans Thiel im Showroom der Spatial View GmbH in Dresden auf einem großen Flachbildschirm und auf einem Laptop. Geht man näher an die Mattscheibe, sieht man ein feines Streifenmuster aus Minilinsen, das schräg über den Schirm läuft, in einigen Metern Entfernung aber nicht mehr auffällt. Bunte Blumen und exotische Tiere erscheinen dreidimensional, fast zum Anfassen, wobei die Tiefe des 3D-Effekts auf die halbe Bildschirmdiagonale begrenzt ist und die Objekte nicht so frei im Raum schweben wie bei den Hologrammen der Kollegen von SeeReal, die auf der anderen Seite des gleichen Gebäudes in Dresden arbeiten.

Witzig ist 3DeeSlide, eine Schutzhülle von Spatial View für Apples iPhone mit integrierter Streifenfolie, die wie gewohnt die Bedienung mit dem Finger erlaubt. Beim Flug über schneebedeckte Berge ist tatsächlich so etwas wie ein 3D-Effekt erkennbar, doch die geringe Auflösung des Handy-Displays und die deutlich sichtbaren Streifen der Scheibe lassen keine rechte Freude aufkommen. Außerdem kommt es sehr darauf an, dass man das iPhone im richtigen Winkel hält und den Kopf nicht bewegt.

Dieses Problem haben alle autostereosko-pischen Displays. Bewegt man den Kopf, müssen die beiden Teilbilder nachgeführt werden. Das geht, indem man die Augenbewegung des Betrachters verfolgt und die Linsenscheibe durch einen Motor bewegt beziehungsweise die beiden Sichten für das linke und rechte Auge im Computer unter den feststehenden Linsen nachführt. Oder man packt in das Videosignal nicht nur eine einzige dreidimensionale Ansicht, sondern mehrere. So kann sich der Betrachter etwas zur Seite bewegen und sieht dennoch dasselbe Bild dreidimensional. Die Mehrfachansichten sind auch nötig, damit mehrere Personen auf dem Sofa in den Genuss von 3D kommen. Im Prinzip funktioniert das wie die Postkarten mit den Kippbildern, die je nach Blickwinkel unterschiedliche Bilder oder sogar einfache Bewegungsabläufe zeigen. Allerdings: Je mehr Ansichten, umso weniger Bildpunkte stehen pro Ansicht zur Verfügung. „3D ist immer ein Kompromiss”, sagt Hans Thiel.

Enttäuschung bei der Fussball-WM

Auf den TV-Bildschirmen arbeitet Spatial View mit fünf Ansichten. Die werden aber nicht mit fünf Kameras aufgezeichnet, sondern nur mit zwei, die Zwischenbilder errechnet der Computer. Damit ein autostereoskopisches Display beim Drehen des Kopfes eine fließende Bewegung um das Objekt im Bild zeigt, wären allerdings 50 Ansichten nötig. Doch dafür haben heutige Bildschirme viel zu wenig Bildpunkte. Wer sich gerade einen HDTV-Fernseher angeschafft hat und gespannt auf die hochauflösenden Bilder von ARD und ZDF von der Fußballweltmeisterschaft wartet, darf sich mental schon mal darauf einstellen, dass diese Geräte für eine befriedigende 3D-Darstellung nicht reichen und dass beim Anschwellen des 3D-Booms neue Displays mit noch höherer Auflösung auf den Markt kommen werden.

Das Ziel heißt 8K. Damit sind 8000 Bildpunkte in der Horizontalen gemeint, HDTV hat nur 2K mit genau 1920 Pixeln. Mit der ebenfalls rund vierfachen Pixelzahl in der Vertikalen (4000 Punkte) wären das 16-mal so viele Bildpunkte wie bei HDTV und sogar 80-mal so viele wie bei der Standard-TV-Auflösung – ideal also für 3D. Etliche Unternehmen versuchen, 8K-Displays zu bauen. Sony hat schon einen 4K-Projektor im Programm. Auch Texas Instruments, Marktführer für Mikrospiegelsysteme in Projektoren, arbeitet an 4K-Beamern, die zunächst für Kinos gedacht sind. Die Amerikaner versuchen zudem, die extrem detaillierten Bilder mit entsprechend vielen Kameras zu erzeugen – ein Irrweg findet Ralf Schäfer: „Die Datenrate steigt drastisch an.”

Wie die meisten 3D-Entwickler setzen die Forscher am Heinrich-Hertz-Institut deshalb auf ein Prinzip, bei dem, wie gehabt, eine Zentralansicht sowie ein Grauwertbild mit Tiefeninformationen übertragen werden. Das braucht nur 10 bis 20 Prozent mehr Daten als ein zweidimensionales Bild. Aus beiden Informationen kann ein Computer eine dreidimensionale Ansicht erzeugen. Außerdem haben die HHI-Experten die komplette 3D-Produktionstechnik entwickelt, darunter Software, die eine blitzschnelle 3D-Bildoptimierung vornimmt und den Filmtechnikern die Nachbearbeitung ermöglicht. In den Filmstudios in Potsdam-Babelsberg hat die Technik ihre Feuertaufe bestanden. Doch autostereoskopische Displays haben außer der begrenzten Sitzposition noch einen weiteren Nachteil: Manchen Zuschauern wird schlecht, weil die dreidimensionale Szene zwar vor oder hinter dem Fernseher zu spielen scheint, das Auge aber versucht, auf die Mattscheibe scharf zu stellen. „Deshalb haben wir autostereoskopische Displays hinter uns gelassen und konzentrieren uns voll auf die Holografie”, sagt SeeReal-Chef Hagen Stolle. Statt das Gehirn mit zwei versetzten Bildern auszutricksen, zeigt das Hologramm die Rekonstruktion der echten Szene, und das Auge fokussiert dort, wo das 3D-Objekt im Raum schwebt. Stolle ist davon überzeugt, dass das Verfahren funktionieren wird und dass sein Unternehmen das einzige mit dieser Technologie ist. „Bis 2007 sind wir U-Boot gefahren”, schmunzelt Stolle und meint damit, dass man lange im Verborgenen entwickelt und mit zahlreichen Patenten abgesichert hat, was die Konkurrenz für unmöglich hielt.

Schrumpfkur für die Daten

Will man herkömmliche Hologramme, wie man sie an die Wand hängt, als digitale Hologramme und als Bewegtbild herstellen, bräuchte man dazu 250 000-fache HDTV-Auflösung mit Pixeln kleiner als ein Mikrometer – technisch ist das nicht realisierbar, schon wegen der unvorstellbar hohen Datenmenge. Die Dresdner Wissenschaftler haben eine verblüffend einfache Lösung gefunden: Statt ein volles Abbild der Szene im Raum zu berechnen, erzeugt der Kasten nur zwei winzige Ausschnitte aus der Bildwolke, die gerade so groß sind wie die Pupillen im Auge. Bewegen sich die Augen, wird ein anderer Ausschnitt des Bildes berechnet. Das schrumpft die Datenmenge so radikal, dass ein PC mit normaler Grafikkarte genügt, um die Hologramme zu generieren.

Den Entwicklern von SeeReal kommt entgegen, dass sich moderne LCD-Flachbildschirme im Prinzip als Holo-Displays eignen. Die Flüssigkristalle in den Bildpunkten können die Phasenlage polarisierter Lichtwellen beeinflussen. Als Referenzlicht dient die Hintergrundbeleuchtung des Fernsehers – also das Prinzip herkömmlicher gedruckter Hologramme. Der Bildschirm wird nicht mit einem fertigen Bild gespeist, sondern mit einem grauen Interferenzmuster, das aus zwei Millionen überlappenden Sub- Hologrammen besteht. Mit zwei Display-Herstellern in Asien hat SeeReal eine Vereinbarung getroffen. Sie produzieren kleine LCD-Displays, die eigens auf die Holografie abgestimmt und 100-mal heller sind als der schummerige Kasten im Labor. „Das wird die Hersteller überzeugen, schnell ein Produkt daraus zu machen, vielleicht schon in zwei bis drei Jahren”, hofft Stolle.

Dieses Produkt wird sich zunächst an Konstrukteure wenden, die ihre CAD-Zeichnungen am Bildschirm in 3D beurteilen wollen. Auch Computerspieler könnten rasch umsteigen, denn die Software der Spiele erzeugt ohnehin 3D-Ansichten, die heutigen Monitore stellen das nur nicht dar. Weltweit gibt es mehrere Millionen Profis, die 3D berufsmäßig nutzen könnten, dazu gut 200 Millionen Spielefreaks, die mehr als fünf Computerspiele pro Jahr kaufen, zählt Stolle auf – ein gigantischer Markt. Bis zum Holo-Fernseher ist der Weg etwas weiter, denn auch die SeeReal-Technologie ist zunächst nur für einen einzigen Betrachter ausgelegt. Im Prinzip ist es aber kein Problem, die Augen mehrerer Personen mit einer Kamera zu verfolgen und mehrere kleine Hologramme dorthin zu projizieren. Bei einem Problem sind allerdings auch die SeeReal-Entwickler machtlos: Rund zehn Prozent der Menschen können nicht oder nur eingeschränkt dreidimensional sehen. ■

Bernd Müller hat „Oben” in 2D und 3D gesehen – und will seither nicht mehr auf die dritte Dimension verzichten.

von Bernd Müller