Lichtfeldkameras und andere Tiefenkameras

Neue Technik: Lichtfeldkameras

Als Film- und Technikinteressierte versuchen wir, bei allen Entwicklungen immer auf dem neuesten Stand zu sein. Dabei kommt man mittlerweile nicht mehr um die sogenannten Lichtfeldkameras herum, welche nicht nur für Fotografen, sondern auch für Filmemacher schon bald sehr interessant werden könnten.
Diese können neben der normalen Farbdarstellung auch die Tiefe des Bildes auslesen, was die Möglichkeiten in der Nachbearbeitung immens vergrößert. Aber neben den Lichtfeldkameras gibt es auch noch andere Arten von Tiefenkameras, welche ähnliche Funktionen bieten, jedoch anders funktionieren. Eine davon haben einige von Ihnen sicherlich schon im eigenen Heim: Die Kinect.

Funktionsweise einer Lichtfeldkamera

Lichtfeldkameras arbeiten grundsätzlich etwas anders als normale Kameras. Dort, wo bei üblichen Kameras die Bildsensoren zu finden sind, wird bei einer Lichtfeldkamera jeder einzelne Pixel durch eine weitere Linse geleitet. Auf diese Weise kann zu jeder Farbinformation zusätzlich auch noch die Richtung und Position registriert werden, aus welcher diese Information stammt.
Aus diesen multidimensionalen Daten lässt sich die Beschaffenheit der Szene in 3D sehr akkurat rekonstruieren, wenn man alle einzelnen Linsenbilder addiert. Da zu diesem Zweck sehr präzise Daten vorhanden sind, bietet die Tiefeninformation von Lichtfeldkameras nur sehr wenig Fehlerpotential.
Einzige Schwierigkeit und der Hauptgrund, weshalb es noch nicht viele Lichtfeldkameras gibt, ist der größere Aufwand bei der Herstellung aufgrund der höheren Komplexität im Aufbau.

Funktionsweise einer Infrarot-Tiefenkamera

Die Kinect und viele ähnliche Tiefenkameras funktionieren auf eine grundsätzlich andere Weise als eine Lichtfeldkamera: Sie projizieren ein festes Punktemuster im infraroten Lichtspektrum auf die Szene und filmen diese neben einer normalen Farbkamera auch noch mit einer entsprechenden Infrarot-Kamera.
Infrarot-Projektor und -Kamera haben einen gewissen Abstand zueinander und wenn dazu noch die leichte Verschiebung des Punktemusters durch die Tiefe der Szene ausgewertet wird, kann durch die Mathematik eine Annäherung an die Tiefe der Szene berechnet werden. Schwäche dieser Technik ist, dass sie vom Infrarot-Spektrum abhängt und deswegen zum Beispiel nicht unter Wasser oder in direktem Sonnenlicht funktioniert.

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Anwendung von Tiefenkameras im Film

Die Tiefenkameras bieten viele Vorteile für Filmproduktion und Nachbearbeitung. Am weitesten ist dabei derzeit die Lytro Cinema, welche preislich aber noch nicht ansatzweise auf dem Konsumentenmarkt angekommen sind. Sie ist derzeit höchstens für Produktionen mit hohem Budget denkbar, anders als die Foto-Lichtfeldkameras von Lytro, welche mittlerweile einigermaßen bezahlbar geworden sind.

Der erste große Vorteil ist, dass der Fokus, also die Schärfe des Bildes, auch im Nachhinein festgelegt werden kann. Das heißt zum einen, dass bei der Produktion, oder für Fotografen im Moment des Auslösens, nicht auf die Schärfe geachtet werden muss, sodass den Dingen, auf die es ankommt, mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden kann.
Der zweite Vorteil ist, dass die gesamte Greenscreen-Technik obsolet wird. Bilder lassen sich mit Tiefenkameras einfach anhand der Tiefeninformation freistellen, sodass der Hintergrund auch ohne Chroma-Grün ausgeblendet oder ersetzt werden kann.
Ein weiterer Vorzug ist die Möglichkeit zur nachträglichen Manipulation der Position der Kamera im Raum. So lässt sich aus einer Stativaufnahme zum Beispiel eine leichte Kamerafahrt mit korrekter Parallaxe generieren.
Der letzte und vielleicht tiefgreifendste Vorteil, um den eine Lichtfeldkamera die Nachbearbeitung bereichern kann, ist die Erweiterung der Möglichkeiten für VFX-Artists. So lassen sich zum Beispiel digital neue Lichtquellen wie zum Beispiel Explosionen hinzufügen, welche dann korrekte Schatten werfen und man kann diese damit auf der tatsächlichen Szene realistisch abbilden.