Spaziergang in der dritten Dimension - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Technik+Digitales

Spaziergang in der dritten Dimension

Eine neue 3D-Technik zaubert virtuelle Räume. Eine Weltkugel springt aus dem Hintergrund, ein Lastwagen wirbelt um seine Achse, ein riesiges schlagendes Herz schwebt über dem Boden. Ein Professor tritt in das Herz und erklärt dessen Funktionen. „Niemand auf der Welt kann bisher solch realistische Visionen in diesem riesigen Format darstellen“, betont Uwe Maaß voller Stolz. Der Kölner Elektronikspezialist hat das System ausgetüftelt und in mühevoller Kleinarbeit umgesetzt.

Das technische Prinzip ist einfach: Auf einem leistungsstarken Bildbearbeitungs-Rechner kreieren die Programmierer mit einer speziellen Software die Bildsequenzen. Ein mehrere hunderttausend Mark teurer Großbildprojektor mit besonders hoher Auflösung schickt den Lichtstrahl in genau kalkuliertem Winkel auf eine reflektierende Leinwand, die den Fußboden bedeckt. Die reflektierten Lichtstrahlen treffen auf die Spezialfolie, die – wie ein halbes Zeltdach – um 50 Grad nach vorn geneigt von der Breitseite der Leinwand zur Decke gespannt ist. Haarfeine Streifen auf der Folie, die parallel zum einfallenden Lichtstrahl des Projektors verlaufen, reflektieren das gespiegelte Bild. Über der schwarzen Bühne entsteht die Illusion gestochen scharfer, räumlicher Bilder und Videosequenzen mit einer Größe von bis zu 12 mal 20 Metern“, schwärmt Maaß. Innerhalb von zwei Tagen kann seine Mannschaft die transportable 3D-Bühne an jedem Ort aufbauen.

Angefangen hatte Maaß vor rund zwölf Jahren mit zwei gebrauchten Computern und einer Grundausstattung für Laser-Vorführungen. Heute beschäftigt der 32jährige Jungunternehmer acht Mitarbeiter. Vor zwei Jahren hatte er die Idee, dreidimensionale Shows zu entwickeln – ohne die sonst notwendige, lästige Polarisationsbrille, die das rechte und linke Auge unabhängig voneinander mit Bildern versorgt. Maaß träumte von „maßgeschneiderten, räumlichen Effekten für Design-Entwürfe, Werbung, Messen und Museen“. Wochenlang grübelte er über einer technischen alltagstauglichen Lösung; Tage verbrachte er auf dem Patentamt in Aachen und studierte vergleichbare, bereits angemeldete Verfahren. Schließlich hatte Maaß die Idee einer Spezialfolie. Gemeinsam mit Ingenieuren des Frankfurter Chemiekonzerns Hoechst tüftelte der gelernte Feingeräte-Elektroniker an einem neuartigen Herstellungsverfahren. Lohn der Mühe war eine Polyethylenfolie, die sich als belastbar und gleichzeitig als durchsichtig und hochgradig reflektierend erwies. Amerikanische Unternehmer boten ihm eine Million Dollar für die Lizenz – doch Maaß will den Durchbruch allein schaffen. „Nur die Deutschen begreifen nicht, welche Möglichkeiten in der dreidimensionalen Technik stecken“, klagt der Erfinder.

Das 3D-Spektakel hat freilich ein Manko: Wie alle optischen Geräte sind auch die hochauflösenden Projektoren nur auf eine bestimmte, vorher eingestellte Entfernung scharf. Diesen Nachteil hat eine Gruppe von Wissenschaftlern der Stanford Universität in Kalifornien mit einem eigenen Verfahren beseitigt. In der Fachzeitschrift „Science“ stellten sie ihr neuentwickeltes 3-D-System vor, das sich jedem Blickwinkel und jedem Abstand automatisch anpaflt. Die Bilder entstehen in einer Art Mini-Aquarium aus Glas. „Die Betrachter können gleichzeitig die virtuellen Gegenstände von allen Seiten betrachten“, nennt Elizabeth Downing, die Leiterin der Stanforder Forschungsgruppe, den Hauptvorteil der Entwicklung. Die junge Wissenschaftlerin träumt bereits von Krankenhäusern, in denen Ärzte um dreidimensionale Abbildungen von Herzen, Lungen oder Feten herumgehen, „das Objekt genau mustern, rotieren lassen oder je nach Bedarf einzelne Teile größer zoomen, um eine Operation vorzubereiten oder eine genauere Diagnose stellen zu können“. Das Geheimnis des Illusionswürfels ist die ausgeklügelte Anordnung leistungsstarker und dennoch nur bleistiftgrßler Laser, die unsichtbare Infrarotstrahlen in unterschiedlichen Wellenlängen in den Glaswürfel schicken. Im Würfel befinden sich Schichten aus Thulium, Praseodym und weiteren Elementen. Stimuliert ein Laser diese Stoffe, glühen sie für wenige Millisekunden rot, grün oder blau. Wo sich die Laserstrahlen im Würfelinneren überschneiden, läßt ihre vereinigte Energie im Dauerbeschuß ein fluoreszierendes Bild entstehen. Rotierende Spiegel kontrollieren computergesteuert wo die bis zu sechzigmal pro Sekunde feuernden Laserstrahlen welche Metalle zum Leuchten bringen. Ganz neu ist das Konzept nicht. Bereits in den siebziger Jahren verfolgten die Battelle Laboratorien in Columbus, Ohio, ähnliche Ansätze. Allerdings reichten die damaligen Laser nur für geisterhafte Lichtpunkte.

Steve Kowel, der an der Universität von Alabama in Huntsville, USA, mit einem ähnlichen 3D-System auf der Basis von Flüssigkristallen experimentiert, bezweifelt dennoch, ob sich aus Downings Verfahren „etwas entwickeln läßt, das funktioniert und zugleich erschwinglich ist“. Während die technisch vergleichsweise schlichte 3D-Bühne von Uwe Maaß mehr als 1000 Kubikmeter mit Bildern ausfüllen kann, ist der Prototyp des Stanforder 3D-Generators nicht größer als ein Zuckerwürfel. Doch wie Uwe Maaß verfolgt auch Elizabeth Downing ihre Idee allen Skeptikern zum Trotz unbeirrt weiter. Vor wenigen Wochen gründete sie ihre eigene Firma „3D Technology Laboratories“ in Mountain View. „Viele sagten mir schon bei der Entwicklung des Prototyps, daß das System nicht funktioniert. Sie hatten unrecht.“

Anzeige

Sebastian Jutzi
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Ma|gen|gru|be  〈f. 19; Anat.〉 unmittelbar unter dem Brustbein beginnende, flache Vertiefung der Körperoberfläche, wo das Sonnengeflecht liegt; Sy Herzgrube ... mehr

Schutz|auf|sicht  〈f. 20; unz.; schweiz.; Rechtsw.〉 Maßnahme im Jugendstrafrecht

Nackt|schne|cke  〈f. 19; Zool.〉 Schnecke, die kein Gehäuse trägt

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige