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Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Parallaxpanoramagrammen
für Rundsicht (Photoskulptur) Die bisherigen Methoden der Stereoskopie beschränken
sich auf kleine Winkel, aus denen die Betrachtung erfolgt. Meistens geht man mit
der Basis dieses Winkels nicht wesentlich über den Augenabstand hinaus, so daß nur
ein Links- und ein Rechtsbild auf dem Stereogramm aufgezeichnet wird. Auch der Übergang
zu mehr als zwei .Bildern und dementsprechend zu größeren Winkeln ist schon in den
sog. Panoramagrammen (s. Foto-Kino-Technik 1948, Nr. i i, S. a75), z. B.
von Bonnet, mit zwanzig Bildern auf 16° versucht worden mit dem Erfolg der größeren
Bewegungsfreiheit des Betrachters. Aber auch hier 'hat man sich nicht von dem Prinzip
einer Projektionsebene frei gemacht, die dem Betrachter niemals einen Blick hinter
den abgebildeten Gegenstand gestattet. Schon bei der Cberschreitung der 16i° springen
die Bonnetschen Bilder zurück, und der von vorn als körperlich sehr täuschend dargestellte
Gegenstand kann von der Seite gesehen kein Profil, sondern nur eine sehr unnatürlich
verschmälerte Vorderansicht bieten.
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Erfindungsgemäß werden Fotoskulpturen genau wie frei stehende Statuen
oder wie die.Szene einer Arena von allen Seiten sichtbar dargestellt, indem der
flächenhafte (zweidimensionale) Bildträger nicht auf eine Ebene, sondern auf räumliche
(dreidimensionale) Flächen abgewickelt wird, beispielsweise (Bild i) auf einen ganz
oder fast zu 360'
geschlossenen Zylinder 13, 1¢. Je nachdem, ob dem einzelnen
Bildpunkt außer der Transparenz (bzw. Remittenz) noch eine oder zwei Richtungskoordinaten
zugeordnet sind, werden für diese Zuordnung
die an: sich bekannten
Linien- 15 oder Linsenraster verwendet, für eine (z. B. horizontale) Richtcharakteristik
vorzugsweise gerade Rasterelemente auf prismatischen,, zylindrischen, kegeligen
oder hyperboloidischen Plächen,@ für zwei (z: B. orthogonale) Richtcharakteristiken
punkt-, kreis-oder spiralförmige Rasterelemente. :Ulan umgibt also gewissermaßen
den darzustellenden Körper 16 mit einem Käfig 13 von Rasterelementen 15, fixiert
sämtliche Strahlrichtungen, die jeder Körperpunkt aussendet, in ihren Durchstoßpunkten
durch den Käfig zugleich mit ihren Helligkeitswerten und ersetzt bei der späteren
Betrachtung den Platz des Körpers 16 durch eine Lichtquelle 17 (Bild 8), die möglichst
nach dem Lambertschen cos-Gesetz strahlt. Das Lambertsche cos-Gegetz bedeutet konstante
Leuchtdichte nach allen Richtungen, also Vermeidung von Helligkeitsunterschieden
zwischen den Mittel- und Randpartien der wiedergegebenen Fotoskulptur.
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Die Rasterwirkung ist in Bild i der Übersichtlichkeit halber nicht
mit Rasterlinsen, sondern mit einem jalousieraster 13 angedeutet,- das natürlich
nur die drei Richtungswerte von links, von vorn und von rechts fixieren kann. Als
Aufnahmeoptik für diesen nur in der vorderen Hälfte dargestellten Jalousiekäfig
ist eine Reflexoptik durch den Spiegel i8, den einfallenden Strahl a und den reflektierten
Strahl b in drei verschiedenen Lagen, nämlich links, vorn und rechts dargestellt.
Diese drei Lagen sollen die Wirkung einer kontinuierlichen Kameraschwenkung oder
Objektdrehung klarmachen, wie sie für die kontinuierliche Richtungsfixierung der
Linsenelemente innerhalb des Winkels O in Bild 2- gezeigt. ist. Die hintere Hälfte
des Bildes i ist, weil sie für die Reflexaufnahme nichts Neues bringen würde und
verdeckt wäre, für die Andeutung der Durchsichtsaufnahme ausgenutzt, ohne auf dievergrößerte
Darstellung der Rasterstruktur einzugehen. Von der Durchsichtskamera sind nur schematisch
das Objektiv 19 und die Filmtrommel 14 gezeichnet, um die Drehung des Fotos auf
dem Film in vier Lagen zu verfolgen. In Wirklichkeit enthält die Film- . emulsion
natürlich wie bei allen Rasterverfahren eine Ineinanderschachtelung von vielen,
hier aus kontinuierlich verschiedenen Richtungen gesehenen Bildern, die das Objekt
als solches überhaupt nicht erkennen lassen. Erst- durch die rastergesteuerte Wiedergabe
(Bild 8) kann das Objekt wieder erkennbar, 21., werden: Bisher scheiterte die Verwirklichung
solcher Rundsichtbilder an dem zu kleinen Gesichtswinkel der Rasterlinsen (Bonnet
16°', 22, Bild 2). Erfindungsgemäß wird dieser Winkel durch verschiedene Maßnahmen,
wie z. B: 'elliptische oder parabolische, 23., oder/und zusätzlich im Austritt brechende
Zylinderflächen 24, Erhöhung des Brechungsindex, Wölbung der Rasterrückwände 25
im Sinne der Bildfeldwölbung oder/und Hintereinanderstaffelung mehrerer Rasterrückwände
auf: etwa 6o bis i2o° vergrößert (Bild 2). Die Mittel hierzu sind je nach der Größe
der Rasterelemente verschieden. Für große Fotoskulpturen, die wie Plakate oder Ausstellungsobjekte
aus etwa 5 n Abstand betrachtet werden, kann die Rasterteilung auf etwa 5 mm heraufgesetzt
werden. Dann sin( alle zeichnerischen oder malerischen Techniker 'unter Verwendung
von Schablonen oder Pantografen geeignet zur Aufzeichnung der Fotoskulpturen., die
dabei in keiner Weise an Realitäten gebunden, sondern der freien künstlerischen
Fantasie verfügbar sind. Die erwähnten Schablonen können je nach der Methodik und
den Talenten des Künstlers mehr auf die punktweise Konstruktion der Zeichnung auf
den einzelnen Rasterstäben oder mehr auf großflächige Anlegung von Einzelansichten
durch Gittermasken hindurch zugeschnitten sein. Je kleiner die Rasterelemente werden,
desto mehr wird sich die fotografische Aufzeichnung als einzige Möglichkeit anbieten,
die aber nur bei Anwendung folgender Erfindungsgedanken zum Erfolge führt.
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(B 1d 3). Das zu fotografierende Objekt vom mittleren Durchmesser
2 r muß in einem derartigen Aufnahmeabstand a von der Kameraoptik 18, i9, 27 entfernt
stehen, daß der horizontale Gesichtsfeldwinkel a möglichst kleiner als etwa 15°
bleibt, d. h. a >_ 8r. Der Gesichtsfeldwinkel nach der Höhe kann beliebig bis in
den Bereich der Weitwinkelobjektive gewählt werden. Im Gegensatz zu a wird derGesichtsfeldwinkel,9
desLinsenrasters 26, wie erwähnt, möglichst groß zwischen 6o und l20°, gewählt.
Die Linsenrasterteilung L bestimmt sich nach der beabsichtigten Verkleinerung v,
die ihrerseits dem Verwendungszweck, d. h. dem Wiedergabeabstand w, angepaßt sein
muß. Ungefähr sei w-v=2or,,also w reichlich doppelt so groß wie die Brennweite
f = a/ (v + i), wie das bei der Formaten 6 X 9 cm bis 13 X 18 cm meist
üblich ist. l möge, entsprechend einem in der Illustrationspraxis erprobtenAutotypieraster
etwagleichw/iooo festgesetzt werden. Die horizontale Blendenöffnung d ist eng, die
vertikale weit; Im Rahmen der Erfindung liegen besondere Verzerrungsmaßnahmen mit
Zylinderoptiken, z. B. bei derAufnahme (Bild4) Breitendehnung undHöhenschrumpfung,
also langbrennweitige Horizontaloptik 27, kurzbrennweitige Vertikaloptik 28, bei
der Wiedergabe (Bild 5) umgekehrt, also z. B. negative Horizontaloptik 29 und positive
Vertikaloptik 30. Damit läßt sich eine Vergröberung von L trotz Anwendung normaler
Filmbreiten, z. B. 35 mm, erreichen. Die Vergröberung kanwso weit getrieben werden,
daß das Raster 32 von der Emulsion 33 trennbar läuft und mittels der Perforationszähne3.@
und -löcher 35 synchronisiert wird (Bild 6), so -daß die von der Feuchtigkeit abhängige
Filmschruml)-fung ohneEinfluß bleibt. Dabei kommt jedemZahneingriff nur die beschränkte
Aufgabe zu, die genaue Deckung zwischen wenigen, max. etwa zehn Rasterelementen
und Emulsionszonen zu gewährleisten: Für Aufnahme und Wiedergabe kann ein und derselbe
Raster benutzt werden.
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In ähnlicher Weise wie die zwanzig Aufnahmen bei- Bonnet sukzessiv
unter gleichzeitiger Verschiebung der :Kamera und der Platte werden nun
hier
etwa zweihundert bis tausend Aufnahmen unter gleichzeitiger Drehung des Objekts
16 (oder Schwenkung der Kamera) und Drehung der Aufnahmetrommel 13, 14 in der Kamera,
aber erfindungsgemäßnicht sukzessiv, sondern kontinuierlich gemacht (Bild 7): Als
Belichtungszeit 7@ für einen kompletten Umlauf wird von den zwei Werten T1
= t. 2 ,-t . L : [O . (sd/b + 5,u)] oder TZ=t.2,7.r. (cl ::F i) (1v)
der größere gewählt, worin bedeuten t Belichtungsmesserzeit, s optisch wirksame
Filmstärke (vom Brechungsindex n abhängig), d Blendenöffnung in horizontaler
Richtung, b Bildweite, ,u = 1/100o mm, cl = i/sin @/2, + # = O T-
a.
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Das Zustandekommen zweier Ausdrücke für T und die Vorzeichenwechsel
werden weiter unten erläutert.
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Die Erfindung sieht zwei verschiedene Aufnahmeverfahren tinddementsprechendAufnahmetrommeln
vor. Entweder eine konvexe (z. B. Bild 3) oder konkave (z. B. Bild 4) Tromfnelfläche
(Filmrast""r 26) vom Radius r, dem Objektiv 1g, 27 zugekehrt. Der konvexe, billigere
Fall ergibt größere Unschärfen, der konkave, für schwache Beleuchtung und, große
Blendenöffnungd geeignetere, ergibt konstruktiven Mehraufwand für Aufnahmekamera
und Betrachtungsgerät. Diegesamte, schon im Stillstand wirksame Unschärfe u, ist
zil/d = i : [v (2 c - i) ] ± t) (2 c - i) : [8 c
(c - i)] ;
+ konvexe, -konkave Trommel (b > ri). Der erste Summand
entspricht der normalen, in der Fotoliteratur allgemein bekannten Tiefen(un) schärfe
und enthält außer der Verkleinerung v nur die Konstante c = a/r. Der zweite
Summand ist die Folge der gekrümmten Aufnahmefläche und kann für normale Optiken
ig mit konkaver Bildfeldwölbung nur bei konkaver Trommelkrümmung zur Kompensation
des ersten Summanden herangezogen werden. SeineGröße errechnet sich unter der Voraussetzung,
daß b auf etwa gleiche Unschärfe in der Mitte und an den Rändern des Bildes eingestellt
wird, so daß u1 in der Zwischenzone zu o wird. In der Rechnung wurde tg (</4
+ tg Z/4 = O/4 gesetzt, wodurch ein Fehler von 2 % bei O = Goa, von 40/0 bei 2 =
8o°' in Kauf genommen ist.
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Infolge der erfindungsgemäßen kontinuierlichen Drehung bei dauernd
geöffnetem Verschluß kommt zu der bisher genannten, rein geometrischen Unschärfe
noch eine weitere hinzu, die den Schlupf zwischen Auftreffpunkt des Strahles und
Fotoemulsion zur Ursache hat. Beim Ansatz für diesen Anteil der Unschärfe rotieren
das Objekt 16 und die Filmtrommel 13, 14 beide um den gleichen Winkel 9l #2,
a und @, im Stillstand nur in ihren Maximalwerten betrachtet, sind jetzt,
wie qg, abhängige Variable von der unabhängigen t (Zeit). Von den Geschwindigkeitsvektoren
auf der Kreisbahn interessieren nur die Komponenten quer zur optischen Achse, weil
die Längskomponenten dem in Achsrichtung Betrachtenden keine Unschärfe bieten. Dann
sind Quergeschwindigkeit der Oberfläche des Films
Quergeschwindigkeit des Strahlauftreffpunktes
bei Gleichlauf zu subtrahieren, bei Gegenlauf zu addieren und ergeben für eine Diffusion
von 5 u die Schlupfunschärfe u2/d=c.cl.(clT-i).(i/2c+5,ur/2svd)c4-cl) in erster
Annäherung, wobei d aus der Stillstandsunschärfe zunächst so einzusetzen ist, daß
u1 -I- u2 '- L wird.
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Die Vorzeichen im Nenner ± c ±c, und in O = ± a ± Z gelten:
obere für könvexe und konkave, untere nur für konkave Trommel, vor c und @ für
b < rp, vor cl und a für b > ri.
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Die Vorzeichen im Ausdruck cl + i gelten: oberes für Laufrichtung
des Films gleichsinnig mit dem des Bildes, unteres für Laufrichtung des Films entgegengesetzt
zu dem des Bildes (Bild 7). Die Wahl dieser Laufrichtungen richtet sich danach,
ob dein Objekt mehr der Charakter einer konvexen oder einer konkaven Anordnung zukommt.
Die endgültig korrigierte Wahl der Blende d wird bis zu Öffnungs-@-erhältnissen
von etwa i/5o bis i!ioo heruntergetrieben, also bis an die durch Beugungsbilder
gesetzte Grenze, um die Unschärfe klein zu halten. Die Unschärfen lassen sich in
der Größenordnung der Linsenteilung l halten, ohne daß die Belichtungszeiten T über
etwa 20 Sekunden hinaufgehen.
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Die obengenannten zwei Ausdrücke für T gelt--n verschieden für schlupflos
oder schlüpfend abgebildete Punkte.
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i. Für schlupflos abgebildete Punkte wirkt jede Rasterlinse wie eine
Schlitzverschlußkamera. Der Schlitzverschluß belichtet die Emulsion während der
Zeit t = Schlitzbreite: - geschw. = t = (s d/b -f- 5,u) : [L : (T1
e/2,-r)]; daraus T1 s. oben. Die für die Unschärfe mit 5,u angesetzte Diffusion
muß hier evtl. empirisch reduziert werden.
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2. Für die mit Schlupf abgebildeten Punkte wirkt jede Rasterlinse
wie eine Zentralverschlußkamera. Die Rasterlinse erhält Licht während der Zeit t
= Raster (Strahl)Breite: -geschw. = t = l : d (0 =F S)/dt; d qg/dt
= 2 gr/T2; cos q9max daraus T2 s. oben.
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Für die in Wirklichkeit vorliegende Kombination der Fälle i und 21
wird von den zwei T-Werten der größere gewählt und die Rücksicht auf ungleiche Exposition
durch Gegenmaßnahmen in der Objektbeleuchtung genommen.
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Die Bewegung des Objekts während dieser Zeit T kann erheblich größer
sein als bei Bonnet; weil infolge der etwa io- bis 5ofachen Bildzahl etwa io- bis
5omal mehr Phasen untergebracht werden bei gleicher Phasendifferenz zwischen dem
jeweils
in das linke und dem in das rechte Auge gelangenden Bild.
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Ein natürlicher Bewegungsablauf wird wiedergegeben, wenn die fertige
Fotoskulptur mit der gleichen Drehzahl wie bei der Aufnahme gedreht wird. Demzufolge
kann man das Verfahren auch ausdehnen auf eine Darstellung mit mehr als Umfang,
z. B. auf einem schraubenförmig aufgewickelten Bildträger oder auch durch langsamere
Drehung der im Vergleich zur Objektdrehung.
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Schließlich lädt sich ohne oder mit Verzicht auf die Geschlossenheit
der Panoramadarstellung das
| geschilderte Verfahren auch zur normalen Kine= |
| matografie ohne Film@'ruck verwenden, wobei der |
Stereoeffekt je nach der Bewegungsrichtung der einzelnen Objektpunkte zwischen echtem
und Pseudoeffekt schwankt. Diejenigen Objektpunkte, welche im Sinne des Bildes 7
gleichläufige Bewegungen mit dem Film machen, geben, wie die Tabelle in Bild 7 zeigt,
für die Tiefe, einerlei ob Linsen- oder Spiegeloptik, ob konvexer oder konkaver
Bildträger, immer die umgekehrte Wirkung wie die gegenläufigen Objektpunkte. Tiefe
richtig bedeutet echten, Tiefe verkehrt bedeutet Pseudostereoeffekt. Beim echten
Effekt sieht das linke Auge ein Linksbild, das rechte ein Rechtsbild. Beim Pseudoeffekt
sieht das linke Auge ein Rechtsbild, das rechte ein Linksbild. Erfahrungsgemäß hat
der normale Betrachter bei Pseudoeffekten noch einen fast ungestörten räumlichen
Eindruck, weil er nur auf die Relativbewegung zwischen Vordergrund und Hintergrund
bei Kopfbewegungen reagiert und das falsche Vorzeichen fast nie bemerl@t.
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Das Prinzip der Ineinanderschachtelung von Bildern verschiedener Bewegungsphasen
zwecks kontinuierlicher Filmbewegung ist für unzerlegte Einzelbilder bereits durchMechau
imProjektionswege angewandt worden und ist fair zerlegte Einzelbilder, wie im vorliegenden
Fall, nicht der Gegenstand dieser Erfindung, deren Hauptanwendungsgebiet in der
tiefenrichtigen Runddarstellung ruhender oder nur zufällig bewegter Objekte liegt.
Wenn absichtliche Bewegungen mit verarbeitet werden, dann vorzugsweise periodische,
deren Periodendauer in der Dauer einer vollen Umdrehung entweder einmal oder doch
ganzzahlig aufgeht.
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Vervielfältigungen können nach zwei Methoden gewonnen werden. Entweder
durch optische Umkopie" die nichts anderes ist als eine Neuaufnahme mit dem im geeigneten
Wiedergabegerät montierten Negativ als Objekt, oder durch Kontaktkopieren, wobei
die obenerwähnte Trennung zwischen Raster und Emulsion weitgehende Freiheiten betreffs
der Umkehr von Kongruenz in Spiegelbild bietet. Der getrennte Raster kann auch in
Kombination mit einem zweiten, entweder bereits auf den Emulsionsträger gaufrierten
oder ebenfalls getrennten zwecks Änderung der Richtcharakteristiken der Rasterelemente,
speziell zwecks Umkehr konkaver Aufnahmen in konvexe Wiedergaben oder, seltener,
umge'ke'hrt nützlich sein. Die konvexe Wiedergabe wird bevorzugt wegen der Billigkeit
des Wiedergabegeräts nach Bild 3. Der konvexe Bildträger 13 umhüllt hier
als Lampenschirm vom Radius rf eine röhrenförmige Leuchte 17 vom Radius r,
= rt sin O/2. Die Bedingung des Lambertschen cos-Gesetzes erfüllen insbesondere
Lichtquellen mit Innenbelag von Leuchtstoffen, wie sie heute in der Praxis Eingang
gefunden haben. Diese Leuchtstoflampen eignen sich in langer Röhrenform speziell
zur Wiedergabe der obenerwähnten schraubenförmig aufgewickelten Rasterfilme in der
Weise, daß der Film, mit Leuchte und Raster zu einem Ganzen verbunden, in Schraubbewegung
am Bildfenster vorbeigeführt wird. Die der Schraubensteigung entsprechende Rasterneigung
wird entweder bereits auf dem Film oder im Wiedergabegerät berücksichtigt.