Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme
Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

3D-Stereo-Projektion im Zuse-Institut Berlin

Komplexe Daten und Abläufe zu verstehen, ist oft nicht einfach. Forschenden oder Anwendern können dabei 3D-Visualisierungen auf gebogenen Flächen helfen, mit denen sich die Betrachtenden in eine Szene hineinversetzt fühlen. Ein typisches Beispiel für eine solche Anwendung ist die 3D-Darstellung einer Operation am menschlichen Körper, die mit zusätzlichen Daten wie z. B. Ultraschall-, CT- und MRT-Bildern angereichert wird. Am Zuse-Institut Berlin existiert dafür bereits seit rund zehn Jahren das Virtual Reality Studio »Da Vinci«.

Zusammen mit der Virtalis GmbH hat Fraunhofer FOKUS die Projektionstechnik im Studio »Da Vinci« erneuert. Jeder der drei Projektionskanäle wurde mit zwei neuen Canon Xeed WUX4000 Projektoren sowie Barco Warping-Units ausgestattet, die die stereoskopischen Bilder in Echtzeit warpen und blenden. Neben den neuen Projektoren nutzt das Zuse-Institut Berlin zukünftig die Projektor-Autoalignment-Technologie von Fraunhofer FOKUS.

Für die automatische Projektorkalibrierung werden Digitalkameras eingesetzt, die Testbilder aufnehmen, die von den zu kalibrierenden Projektoren auf den Screen projiziert werden. Intelligente Bildverarbeitungsalgorithmen sorgen im Anschluss dafür, dass die Teilbilder der Projektoren so entzerrt und an die Projektionsfläche angepasst werden, dass ein hochaufgelöstes, nahtloses Gesamtbild entsteht. An den Stellen, wo sich die Teilbilder der Projektoren überlappen, werden sie automatisch exakt aneinander angepasst. Verändert sich die Position und damit auch das Bild eines Projektors, startet man den Kalibrierungsvorgang erneut und das Bild wird automatisch wieder in die Gesamtprojektion eingepasst.

Olaf Paetsch, Forscher am Zuse-Institut Berlin, erläutert: »Mit dem Upgrade erzielen wir im Vergleich zum alten System eine deutlich bessere Helligkeit, höhere Auflösung und leuchtendere Farben. Das Autoalignment von Fraunhofer FOKUS funktioniert sehr gut; es weist den sogenannten Warping-Units vor den Projektoren Parameter zu, die die Bilder so verzerren, dass sie auf der gekrümmten Projektionswand gerade und an der richtigen Position erscheinen.«

Der Screen im Studio »Da Vinci« hat eine zylindrische Form mit einer Höhe von 5,7 Metern. Sein Radius beträgt 4,06 bis 4,6 Meter. Der Öffnungswinkel liegt bei 126°.

Die Autokalibrierung von Fraunhofer FOKUS wurde ursprünglich in enger Kooperation mit der Firma Carl Zeiss entwickelt und wird mittlerweile weltweit in Planetarien, 360°-Kinos, Vergnügungsparks und Simulatoren eingesetzt. Zuletzt wurde ein Fahrsimulator an der RWTH Aachen damit ausgerüstet.

Screen im Studio »Da Vinci« im Zuse-Institut Berlin

Projektionsfläche des 360 Grad Kinos am Zuse Institut mit 3 Stuhlreihen für Zuschauer davor
© Marc Osterland / Zuse-Institut Berlin
Studio »Da Vinci« am Zuse-Institut Berlin (ZIB)
Projektionsfläche des 360 Grad Kinos am Zuse Institut
© Marc Osterland / Zuse-Institut Berlin
Visualisierung einer Molekülfaltung