Die Technologie des Canon EOS VR-Systems erklärt

Immersive VR-Inhalte sind einfacher aufzunehmen, zu bearbeiten und zu erleben als je zuvor. Die innovativen Dual-Objektive und die VR-Software, die das Herzstück des Canon EOS VR SYSTEMS bilden, sowie die zunehmende Verfügbarkeit von kabellosen VR-Headsets verändern die Art und Weise, wie stereoskopische VR-Videos und -Fotos erstellt und konsumiert werden.

Die Wurzeln der Virtual Reality reichen weit zurück – bis ins Jahr 1838, als das erste Stereoskop erfunden wurde. Dennoch mussten wir bis Mitte der 1980er-Jahre warten, bis das erste VR-Head-Mounted-Display (HMD) erhältlich war. Seitdem haben Fortschritte in der Bildgebungstechnologie und der Rechenleistung realistischere VR-Inhalte verfügbar gemacht.

Es war ein entscheidender Wandel in der Bildtechnologie – Die Einführung des leistungsstarken Canon RF Bajonetts mit seinem grossen Durchmesser und dem kurzen Auflagemass hat das EOS VR SYSTEM erst möglich gemacht. Die Komplettlösung von Canon für stereoskopische 180°-VR-Aufnahmen umfasst eine Reihe von stereoskopischen VR-Objektiven, Software und Plug-ins, die es mehr Menschen ermöglichen, immer häufiger hochwertige immersive Inhalte zu erstellen. Die virtuelle Realität nimmt einen immer grösseren Platz in unserem Leben ein, sei es in der Ausbildung, im Unterricht oder in der Unterhaltung, und das EOS VR SYSTEM ermöglicht einen nahtloseren Prozess der Inhaltserstellung.

Hier gehen wir einige VR-Grundlagen durch und erklären den Unterschied zwischen den VR-Formaten, was ein Dual-Objektiv ist und warum der Augenabstand eine wichtige Rolle spielt, wenn du den 3D-Effekt maximieren möchtest.

Zwei beliebte VR-Formate sind 180° und 360°. Bei 360°-VR ist der Betrachter von der Umgebung umgeben und kann in alle Richtungen, auch hinter sich, schauen. „Street View“-Apps verwenden normalerweise diese Art der Darstellung. Die 360°-Inhalte können je nach Verwendungszweck auf unterschiedliche Weise aufgenommen werden. Dies kann mit einer handelsüblichen „Action“-Kamera mit zwei hintereinander angeordneten Objektiven und Sensoren oder mit einem professionellen System mit grösseren Kameras und Rigs geschehen. In beiden Fällen muss die Ausgabe jedoch zusammengefügt werden, um die 360°-Umgebung zu erzeugen, was zu sichtbaren Nahtlinien, Parallaxenproblemen oder anderen Ausrichtungsproblemen führen kann. Stereoskopische 360°-VR-Aufnahmen sind noch komplexer und erfordern eine teurere und umfangreichere Ausrüstung, z. B. eine spezielle All-in-One-Kamera mit mehreren Objektiven/Sensoren oder ein Rig mit mehreren Kameras.

Ein Head-Mounted Display (HMD) oder ein VR-Headset sorgt für ein noch intensiveres Erlebnis bei der Betrachtung von 360°- oder 180°-VR. Die Freiheit der Nutzer, VR-Inhalte in 360° zu erkunden, hat jedoch ihre Grenzen. Es ist zum Beispiel schwieriger, einen Betrachter auf einen interessanten Punkt zu lenken oder seine Aufmerksamkeit für längere Zeit mit einer Geschichte oder Botschaft zu fesseln. Die Erstellung eines 3D-Effekts in einer 360°-VR-Umgebung ist ebenfalls komplexer und kostspieliger, da für jede Kameraansicht/-position ein linkes und ein rechtes Bild benötigt wird.

Für Autoren von Inhalten, die den Betrachter in eine Umgebung eintauchen lassen und gleichzeitig seine Aufmerksamkeit an der richtigen Stelle fokussieren wollen, wie z. B. bei einem Schulungsfilm, einem Konzert oder einer Dokumentation, ist 180°-VR das bevorzugte Format. Anders als bei 360°-VR muss man sich bei 180°-VR keine Gedanken darüber machen, was sich hinter der Kamera befindet, da nur der nach vorne gerichtete Teil der Umgebung (Halbkugel) sichtbar ist. Das erleichtert den Arbeitsablauf bei VR-Aufnahmen erheblich, denn der Kameramann muss sich nicht irgendwo „verstecken“ und die Kamera fernsteuern. Im Vergleich zur Aufnahme von 360°-Inhalten kann der Kameramann bei 180°-VR-Aufnahmen mobiler sein, und Beleuchtung, Mikrofone und andere Geräte können hinter der Kamera positioniert werden.

Das Canon EOS VR SYSTEM wurde entwickelt, um die Aufnahme von 180°-VR weiter zu optimieren und gleichzeitig eine professionelle Bildqualität zu gewährleisten. Mit einer einzigen Kamera und einem einzigen „Dual“-Objektiv werden zwei Bilder nebeneinander auf einem einzigen Sensor aufgenommen, wodurch eine einzige Datei entsteht, die die VR-Konvertierung und -Bearbeitung vereinfacht.

Grob gesagt, gibt es zwei Arten von VR-Inhalten: monoskopische und stereoskopische. Beide Arten von VR können 180°- oder 360°-Ansichten liefern. Doch während monoskopische Bilder ein 2D-Bild liefern, bieten stereoskopische Bilder ein realistischeres und intensiveres 3D-Erlebnis.

Monoskopische Bilder sind die am einfachsten aufzunehmende und wiederzugebende Art von VR. Sie wird aus einem einzigen Bild erstellt, das mit einem einzigen Objektiv oder einer Reihe von Objektiven aus einer einzigen Richtung aufgenommen wird. Die monoskopische 2D-Ansicht bedeutet, dass keine spezielle Ausrüstung erforderlich ist, um die Inhalte zu betrachten, und dass sie auf einem Flachbildschirm wie einem Computermonitor, einem Mobiltelefon oder einem Tablet erkundet werden können. Aus diesem Grund wird monoskopische VR häufig in der Immobilienbranche und im Tourismus sowie bei „Street View“-Anwendungen eingesetzt.

VR-Headsets können auch verwendet werden, um das Sichtfeld des Betrachters mit monoskopischen Inhalten zu füllen, aber es gibt keinen 3D-Effekt. Für beide Augen wird dasselbe Bild angezeigt, sodass keine Tiefenwahrnehmung entsteht.

Stereoskopische Inhalte, die mit dem Objektiv RF 5.2mm F2.8L DUAL FISHEYE oder RF-S 3.9mm F3.5 STM DUAL FISHEYE aufgenommen werden, bieten ein realistischeres und intensiveres Erlebnis. Es werden zwei Bilder derselben Szene verwendet – eines für jedes Auge –, die gleichzeitig, aber aus leicht unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden. Diese diskreten Bilder können in einem VR-Headset auf das jeweilige Auge gerichtet werden, wobei der unterschiedliche Aufnahmewinkel eine Parallaxe und ein Gefühl von 3D-Tiefe erzeugt.

Zwei Objektive sind erforderlich, um die separaten Bilder aufzunehmen, die für immersive stereoskopische und 180°-VR-Inhalte benötigt werden. Dies erfordert in der Regel eine spezielle stereoskopische Kamera oder separate Kameras und Objektive in speziellen Rigs, deren Ausrichtung oft schwierig und zeitaufwendig ist. Die stereoskopischen und VR-Objektive von Canon vereinfachen diesen Prozess, denn ihr duales Objektivdesign ermöglicht es kompatiblen spiegellosen Kameras des EOS R Systems und Cinema EOS Videokameras, immersive Fotos und Videos aufzunehmen.

Ein duales Objektiv ermöglicht einen effizienteren Arbeitsablauf bei der Aufnahme und Postproduktion. Das linke und das rechte Bild sind nicht nur perfekt ausgerichtet und werden synchron auf dem Kamerasensor erfasst, sondern zwei elektromagnetische Blenden (Electro-Magnetic Diaphragm, EMD) – eine für jedes Objektiv – sorgen für präzise, koordinierte Blendenanpassungen und somit für eine gleichmässige Belichtung beider Bilder. Das Ergebnis ist eine einzige Datei, bei der die linke und die rechte Bildausgabe in der Postproduktion nicht angepasst werden müssen – die Farben und die Helligkeit beider Bilder sind identisch, was den Grading-Aufwand reduziert.

Der Abstand zwischen den Objektiven eines Dual- oder Dual-Fisheye-Objektivs spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, wie weit das stereoskopische oder VR-Objektiv vom Motiv entfernt sein muss, um den besten 3D-Effekt zu erzielen.

Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Objektive eines VR- oder stereoskopischen Objektivs wird als Augenabstand oder Basislänge bezeichnet. Der durchschnittliche Augenabstand des Menschen beträgt etwa 63 mm. Objektive mit einer Basislänge von 60 mm, wie das Canon RF 5.2mm F2.8L DUAL FISHEYE und das RF-S 3.9mm F3.5 STM DUAL FISHEYE, sorgen daher für einen natürlichen und realistischen 3D-Effekt.

Objektive mit einer Basislänge von 60 mm erzeugen den stärksten 3D-Effekt bei Aufnahmeabständen von 0,5 bis 2 Metern. Die Fokussierung auf näher liegende oder weiter entfernte Motive führt zu einer deutlichen Verringerung des 3D-Effekts.

Um den 3D-Effekt bei weiter entfernten Motiven zu optimieren, ist eine grössere Basislänge erforderlich, während ein Objektiv mit einer kleinen Basislänge eine stärkere Trennung der beiden Bilder bei Aufnahmeabständen unter 0,5 m ermöglicht. Das RF-S 7.8mm F4 STM DUAL besitzt eine Basislänge von nur 11,8 mm, wodurch der 3D-Effekt bei einer Aufnahmedistanz von 0,2 bis 0,5 m maximiert wird und es sich ideal für dynamische Nahaufnahmen eignet.

Während die Basislänge bestimmt, wo die Tiefenwahrnehmung am stärksten ist, gibt der Bildwinkel des Objektivs vor, wie viel von einer Szene horizontal, vertikal und diagonal (von Ecke zu Ecke) erfasst werden kann – obwohl in der Regel nur einer angegeben wird: Da diese Objektive zwei kreisförmige Bilder erzeugen, ist der Bildwinkel der Durchmesser des Kreises, der in jeder Richtung gleich ist.

VR-Objektive mit kurzer Brennweite können einen grösseren Bildwinkel erfassen als solche mit längerer Brennweite, was bei der Betrachtung mit einem VR-Headset zu einer grösseren Immersion führen kann. Das Canon RF 5.2mm F2.8L DUAL FISHEYE fängt zum Beispiel einen weiten Bildwinkel von 190° ein, der das Sichtfeld einer Person ausfüllt, die deine Inhalte betrachtet.

Das Sichtfeld – oder der Teil der Szene, der für den Betrachter zu einem bestimmten Zeitpunkt sichtbar ist – wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter der Bildwinkel des Objektivs und der leichte Verlust, der bei der Konvertierung der VR-Datei auftritt. Das aufgenommene Sichtfeld des RF-S 3.9mm F3.5 STM DUAL FISHEYE beträgt beispielsweise 144°, während das ausgegebene Sichtfeld 140° beträgt, nachdem die Datei in der Canon EOS VR Utility verarbeitet wurde. Auch der Betrachtungswinkel eines VR-Headsets wirkt sich darauf aus, was man zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen kann. Headsets, die ein breites Sichtfeld bieten, ermöglichen es dem Betrachter, mehr von der Szene zu sehen, ohne den Kopf bewegen zu müssen.

Das Canon RF 5.2mm F2.8L DUAL FISHEYE bietet mit einem Sichtfeld von 180° einen grösseren Bildausschnitt als das RF-S 3.9mm F3.5 STM DUAL FISHEYE. Der etwas flachere Blickwinkel des Letzteren macht es jedoch einfacher, eine Szene aufzunehmen, ohne dass unerwünschte Objekte wie Stativbeine im Bild erscheinen. Das RF-S 7.8mm F4 STM DUAL hat ein viel engeres Ausgabesichtsfeld von 60°, was dem zentralen Blickwinkel des menschlichen Auges entspricht. Dies sorgt für ein natürliches, komfortables Seherlebnis und erleichtert die Aufnahme von Bildern ohne Ablenkung, ähnlich wie bei der Aufnahme von Fotos und Videos mit einem Standardobjektiv.

Das stärker fokussierte Sichtfeld des RF-S 7.8mm F4 STM DUAL erzeugt eher räumliche Inhalte als bildfüllende, immersive 180°-VR. Sowohl räumliches Video als auch immersives Video können über ein VR-Headset ein 3D-Erlebnis bieten. Beide sind in der Lage, ein überzeugendes Gefühl von Tiefe zu vermitteln, aber während immersive Inhalte das Sichtfeld des Betrachters ausfüllen und ihn in die Szene hineinversetzen, werden räumliche Inhalte in einem kleineren Fenster vor dem Betrachter angezeigt – so als würde man einen 3D-Fernsehbildschirm in einer virtuellen Umgebung betrachten.