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Dresdner 3D-Display zeigt auf dem 20,1 Zoll LCD hochaufgelöste Stereobilder

11.03.1999 - (idw) Technische Universität Dresden

CeBIT in Hannover (18. bis 24. März 1999)
Dreidimensional: Mit mehr als vier Millionen Bildpunkten über dem Dachstein fliegen

In den menschlichen Kopf hineinschauen, durch das historische Dresden lustwandeln oder über dem Dachstein in Österreich fliegen - dreidimensional. Diese virtuelle, räumliche Welt erschafft der von der Dresdner Arbeitsgruppe um Dr. Armin Schwerdtner vom Institut für Künstliche Intelligenz an der Technischen Universität entwickelte und mittlerweile verbesserte 3D-Display (D4D) für den 20,1 Zoll LCD. Den ersten Prototypen hatten die Dresdner Wissenschaftler 1995 erstmals auf der Laser-Messe in München präsentiert. Die Forschungsarbeit wird von der Europäischen Union und dem Freistaat Sachsen gefördert.

Ein solches Display mit 1280 mal 1024 Pixeln (Bildpunkten) schließt die Lücke zu den bereits vorhandenen Stereo-Komponenten wie Stereo-Kameras und -Scannern, 3D-Grafiksystemen und bildgebenden Geräten wie Computertomographen. "Die Bildraster sind nicht mehr erkennbar. Die Auflösung übertrifft die Qualität der Fernsehbilder", berichtet Dr. Armin Schwerdtner. Auf dem großen Computerbildschirm erscheinen ohne Hilfsmittel wie Brillen, Helme oder Spots räumliche Darstellungen.

Das D4D ist ein flaches autostereoskopisches 3D-Display, mit dem 3D-Video- oder synthetische Daten oder andere dreidimensionale Informationen räumlich dargestellt werden können. Das an der TU Dresden entwickelte D4D mit Flachdisplay, Prismenmaske, Trackingeinheit und Eye Finder überwindet die Nachteile anderer Lösungen - wie beispielsweise eine stark eingeschränkte Betrachterbeweglichkeit, eine schlechte Farb- und Stereoqualität durch Übersprechen oder ein großes Volumen.
Das Herzstück beim Prismenmasken-Verfahren des D4D ist das Flüssigkristalldisplay (Liquid Crystal Display - LCD), das im Durchlicht betrieben wird: Die beiden Halbbilder werden spaltenweise verschachtelt: Die geradzahligen Display-Spalten enthalten das rechte Halbbild, die anderen Spalten das linke Halbbild. Durchsetzt ein Lichtstrahl eine geradzahlige Spalte des LCD, so wird er durch die nachfolgende Prismenmaske auf das rechte Auge des Betrachters abgelenkt. Bei einem linken Halbbild lenkt die Prismenmaske das Licht entsprechend auf das linke Auge ab. Die beiden Halbbilder werden ohne Übersprechen den Augen des Betrachters richtig zugeordnet.
Ändert der Betrachter jetzt seine Position, so sieht er mit dem einen Auge Bildteile, die für das andere Auge bestimmt sind, was sehr störend ist. Folgt jedoch der Strahlengang der beiden Halbbilder den Beobachterbewegungen (Tracking), entfällt diese Störung. Für das D4D wurde ein Trackingverfahren entwickelt. Es beruht auf der mechanischen Verschiebung der Flachoptik (Prismenmaske). Wesentlich für das Tracking ist die Bestimmung der Augenposition des Betrachters. Dafür wurde in der Forschungsgruppe ein kamerabasierter Eye Finder entwickelt, der in das Display integriert ist.

Die autostereoskopische Visualisierung bietet gegenüber der üblichen flachen 2D- und 2 ½ D-Darstellung wesentliche Vorteile. Mit der echten 3D-Darstellung wird dem Betrachter ein Raumeindruck vermittelt, der dem natürlichen Sehen eben gerade dadurch entspricht, daß die empfundene Tiefeninformation auch im autostereoskopischen Display entsteht.

Für viele Anwendungen sind diese Informationen sehr wichtig und werden dringend benötigt: In der Humanmedizin gibt es zum Beispiel verschiedene Möglichkeiten, das Körperinnere sichtbar zu machen. Bei der endoskopischen Diagnose oder dem entsprechenden minimal-invasiven Eingriff erreicht der Mediziner größere Sicherheit und große Unterstützung. Das gleiche gilt für die Neurochirurgie, bei der durch die autostereoskopische Darstellung von Daten eines Computertomogramms Verbesserungen in Diagnostik und Navigation zu erreichen sind. Nicht unerwähnt bleiben sollen die Vorteile, die sich für Simulation oder Ausbildung und Training ergeben. Auch in der Raumfahrt, Flugraumüberwachung, Manipulation und Robotik in gefährlichen Umgebungen, Architektur, CAD, Visualisierung wissenschaftlicher Daten zum Beispiel beim Moleküldesign kann das 3D-Display angewendet werden. Für den Konsumgütersektor sind sicher die Werbung und Computerspiele am attraktivsten, weil sich hier bisher unbekannte Effekte erzielen lassen.

Weitere Informationen: TU Dresden, Institut für Künstliche Intelligenz,

Dr. Armin Schwerdtner, Telefon (03 51) 4 63-84 05, Fax (03 51) 4 63-83 13,
e-mail: mk22@inf.tu-dresden.de
oder vom 18. bis 24. März 1999 auf der CeBIT in Hannover, Halle 16, Stand B023, Gemeinschaftsstand "Forschungsland Sachsen", Telefon (05 11)
89-5 94 12, Fax (05 11) 89-5 07 37.

Birte Urban, Telefon (03 51) 4 63-30 37
Pressestelle TU Dresden
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