world-of-3d.com

3D-igital Projection


Voor degenen die zijn overgegaan op (of begonnen zijn met) het maken van digitale stereoparen is de volgende stap het tonen van de resultaten aan anderen. Dit kan door het afdrukken in de vorm van anaglyphen c.q. stereoparen op papier. Ook is het mogelijk om anaglyphen op PC of computer te bekijken. Het beste resultaat wordt echter verkregen door te projecteren met een (in anaglyphen vorm) of twee (met polarisatiefilters) beamers. Bij het "ouderwetse" projecteren van diaparen hebben we te maken met de kwaliteit (resolutie) van de diafilm. Bij het digitaal projecteren krijgen we te maken met pixels. Hoe kun je deze "appels en peren" met elkaar vergelijken om ook in het digitale domein een goede projectie te realiseren? Prof. Johan Steketee heeft wat testen uitgevoerd en daar een interessante analyse van gemaakt welke hieronder (in iets door mij aangepaste vorm) is te lezen.

 

Dell 5100MP stereo beamer configuration.

The superb DLP Dell 5100MP (1400x1050 resolution, 3300 ANSI Lumen) digital projector in stereo projection configuration.


De resultaten van de test van Johan Steketee:

De lichtopbrengst van de Kodak Ektapro diaprojector (zonder filters) is 1475 lumen voor een beeld met de verhouding 4:3. Wij gebruiken daarvan in de praktijk slechts 1270 lumen omdat onze diabeeldverhouding maximaal 36:24 (3:2) is. Omdat digitale beeldschermen (en projectoren) de verhouding 4:3 kennen moeten we gaan omrekenen om op de juiste manier de lichtopbrengst te kunnen vergelijken.

De resolutie van een goede dia is minstens 70 lijnenparen per mm (l/mm). Een lijnenpaar bestaat uit een zwarte en een even brede witte lijn. De vraag is echter hoeveel lijnen het menselijk oog kan waarnemen bij projectie van de dia. De kwaliteit van de projector en het gebruikte objectief spelen ook een rol. De eerder genoemde Ektapro projectoren zijn uitgerust met voortreffelijke Doctarlux 150 mm/2.8 MC objectieven. Het waarnemen wordt bepaald door de afstand tot het projectiescherm.

Bij een test in Soest maakten we gebruik van een testdia met lijnenpatroontjes van 40, 28, 20, 14 en 7 l/mm. Het bleek dat bij 80x vergroting op het scherm de 40 l/mm in de dia nog gescheiden zichtbaar waren op 20 cm van het scherm. Een uitstekende prestatie van de objectieven! Op 4 meter van het scherm konden we het 28 l/mm patroon nog gescheiden zien en op 7 meter van het scherm (de eerste rij in de zaal) het 20 l/mm patroon van de testdia. Het projectieteam op 13 meter van het scherm moet genoegen nemen met minder dan 10 l/mm. Het aantal l/mm dat je op afstand nog kunt waarnemen is afhankelijk van onze gezichtsscherpte. Dit ligt voor een persoon met goede ogen in de buurt van de 1 boogminuut. De resultaten in de zaal kwamen hier keurig mee overeen.

Op de eerste rij werd nog 20 l/mm van de testdia waargenomen. De dia werd 80x vergroot op het scherm afgebeeld. Uitgaande van de breedte van een lijnenpaar van 1/20=0.05 mm en een vergroting van 80x komen we dan op de waarde van 80x0,05=4 mm voor een lijnenpaar. Wil een beamer dit resultaat evenaren dan moet de pixelbreedte dus 2 mm op het scherm zijn. Immers, een lijnenpaar wordt weergegeven door 2 pixels: een zwarte en een witte die samen 4 mm breed zijn. De totale breedte van het geprojecteerde beeld (ingeraamde dia 35 mm breed) was 35x80 mm = 2.80 meter. Een beamer die het resultaat van de analoge projectie wil evenaren moet dan dus beeldbreedte/pixelbreedte= 2800/2=1400 pixels tellen. Hoogte van het beeld in de verhouding 4:3 (standaardverhouding van beamers) bedraagt dan 1050 pixels.

Er bestaan TFT-projectoren en DLP-projectoren. De eerste categorie beamers levert gepolariseerd licht. Dat lijkt mooi, echter de polarisatiehoek varieert. Twee gelijke projectoren zouden onderling gekanteld wel zijn te gebruiken maar we zouden dan stukken van het beeld gaan missen. Derhalve worden deze beamers ongeschikt geacht. DLP-projectoren leveren ongepolariseerd licht en zijn derhalve na het plaatsen van lossen polarisatiefilters voor de projectoren geschikt voor stereoprojectie.

Voor een geschikte beamer voor zaalprojectie komen we dan op de volgende eisen waar de beamer aan moet voldoen:

1. Van zichzelf een ongepolariseerd beeld hebben (TFT-projectoren voldoen derhalve niet, DLP-projectoren wel).

2. De lichtopbrengst moet minimaal 1475 ANSI Lumen bedragen.

3. De resolutie moet groter zijn dan 1400 x 1050 pixels.

Aan de slag met deze resultaten voor huiskamergebruik:

Voor gebruik in de huiskamer vinden we natuurlijk andere resolutiewaarden voor een beamer. Uitgaande van een huiskamerscherm met een projectiebeeld van 1.80 meter (vergroting 50x) en een kijkafstand van 3 meter komen we dan op een nog waarneembare waarde van ongeveer 30 l/mm. Een lijnenpaar heeft dus een breedte van 1/30= 0,033 mm. Dit komt overeen met 2 pixels. De vergroting op het scherm is 50x en dus is de pixelgrootte (50x0,033)/2= 0,8 mm. Om analoge projectie in een huiskamer met een beamer te kunnen evenaren hebben we dan een beamer nodig met een resolutie van minimaal (1800/0,8 =) 2250 pixels. Uitgaande van de beeldverhouding 4:3 vinden we dan een beamer met een minimale resolutie van 2250x1700 pixels.


For a translation in English download the following: analogordigital.doc [22 KB]

INFITEC projection.


De resultaten van een praktijktest met beamers door Johan Steketee:

Dinsdag 2 november was het zover. Nadat Co van Ekeren, Jaap van Loon en Johan Steketee het initiatief hadden genomen om eens een paar beamers te huren, konden we twee BenQ PB6200's aan de tand voelen. De keuze van deze DLP projectoren was bewust gedaan omdat zij ongepolariseerd licht produceren in tegenstelling tot LCD-projectoren, waarvan de polarisatierichting ongeschikt is voor stereoprojectie. (Zie ook 3-D Bulletin 163 p. 23). De resolutie bedraagt 1024 x 768 (XGA). Weliswaar nog zeker niet vergelijkbaar met analoge projectie, waarvoor volgens hetzelfde artikel toch in huiskamersituaties minstens een resolutie van 2000 x 1500 noodzakelijk is. Toch interessant genoeg om eens te zien wat met deze (betaalbare) resolutie momenteel bereikbaar is. 's Middags had Johan al enkele metingen verricht met als resultaat:

De lichtopbrengst bedroeg in de maximum stand 1560 Lm en in de minimum stand 1035 Lm. De Leica P 255DU projectoren, die ter vergelijking stonden opgesteld, haalden slechts 910 Lm. De lichtopbrengst van de beamers is dus meer dan voldoende, zelfs voor gebruik in Soest waar de Kodak Ektapro projectoren maximaal 1475 Lm produceren.

Als projectiescherm werd gebruikt een Reflecta met een breedte van 1,40 m. Dit was bewust gekozen omdat een scherm met een dergelijke breedte in de huiskamer op 3,5 m afstand onder dezelfde hoek wordt gezien als het Harkness scherm in Soest op de eerste rij (7 m).

Een Leitz testdia, in hoge resolutie gescand, kon bekeken worden met de beamers en vergeleken met de Leica projector met Elmarit 2,8/150mm objectief. Theoretisch mag verwacht worden dat je op 3 m afstand van het scherm met een redelijke visus (1) een lijnenpatroon van 23 l/mm nog gescheiden kunt waarnemen (Zie bovengenoemd artikel pag.25). De beamers waren jammer genoeg uitgerust met objectieven met een erg klein zoombereik (1:1,2) waardoor ze niet zoals de Leica's achterin de kamer konden worden opgesteld, maar op 2m van het scherm moesten staan. De grootste brandpuntsafstand was 29,2 mm en dat had 50 mm moeten zijn. Voor projectie in Soest is minimaal 48 mm noodzakelijk..

Omstreeks 20.00 uur druppelden de eerste deelnemers binnen en kon het feest beginnen, daartoe aangespoord door enthousiaste uitroepen van de voorzitter van de Nederlandse Vereniging voor Stereofotografie, die als gast deze avond bijwoonde. Ondanks de handicap van de beameropstelling, kon toch iedereen nog een plaatsje vinden waar het zicht op het scherm niet werd ontnomen door obstakels. Co van Ekeren had zijn minicomputer meegenomen om de beide beamers te kunnen sturen. (Om twee schermen te kunnen sturen is een speciale kaart nodig, die in notebooks niet standaard aanwezig is) Als een echte stuurman nam hij plaats op de brug en loodste ons veilig door watervallen en berglandschappen.

Begonnen werd met de testdia vergelijking. Daarbij viel direct op het grote verschil in kleurtemperatuur van de beamer en de Leica, ondanks de keuze van de laagste kleurtemperatuur bij de beamer. Na gewend te zijn aan het felle wit van de beamer, werd de dia in de Leica als echt geel ervaren. Waar met de Leica het testpatroon van 40 l/mm vlakbij het scherm nog gescheiden kon worden waargenomen, haalden we met de beamers nauwelijks de 14 l/mm, wat natuurlijk te verwachten was gezien de resolutie. Omdat er duidelijk kleurschifting in het beeld van het testpatroon aanwezig was, rees de vraag of dit te danken was aan de chromatische aberratie van het objectief of dat er nog andere oorzaken een rol spelen. In ieder geval moet hier bij de keuze van beamers mettertijd voldoende aandacht aan geschonken worden.

Hoewel de resolutie belangrijk lager is dan bij diaprojectie waren alle deelnemers toch verrukt over de stereobeelden van de computermodellen van Jaap Zonneveld. Het feit dat bij deze vorm van stereoprojectie ook beweging mogelijk is, voegt iets heel bijzonders toe. Co liet de modellen niet alleen draaien, maar we konden ook genieten van elkaar doorzagende kubussen. Macrobeelden van bloemen werden heel mooi weergegeven, maar zodra landschappen met torentjes aan de einder of fijne takjes van bomen in beeld kwamen, openbaarde zich het gebrek aan resolutie genadeloos. Dat werd nog geaccentueerd zodra de originele dia's met de Leica's werden vertoond.

Omdat sommige beelden nogal donker werden ervaren, verzocht Co om wat meer helderheid. Dat kon omdat tot nu toe de minimum helderheid van de beamers was ingesteld, die nog altijd boven die van de Leica's uitkwam. Dat kostte Co twee polarisatiefilters, die tot nu toe zoals gebruikelijk vlak voor de objectieven waren geplaatst. Een steeds donker wordende vlek in het beeld wekte aanvankelijk bewondering omdat men dacht dat de beamers, behalve bewegende beelden, nu ook nog naderende onweerswolken konden nabootsen. Helaas: één der filters bleek reddeloos verloren door een flinke brandvlek. IJlings moesten nieuwe filters worden gemonteerd, ditmaal op een behoorlijke afstand van de objectieven en een openhaard-blaasbalg was in de buurt om een eventuele nieuwe brandvlek te verijdelen. De vraag rees of beamers soms niet zijn uitgerust met warmtefilters, wat onwaarschijnlijk lijkt omdat anders de sensor vernield zou kunnen worden, tenzij deze op andere wijze flink gekoeld wordt. Hoe dan ook, het is zaak om bij de aanschaf van beamers met de diatemperatuurmeter te bepalen of de temperatuur ervan niet boven de 60 graden komt op verschillende afstanden van het objectief. Overigens bleek ook dat een te grote helderheid ongewenst is omdat de beelden daarbij "verbleekten".

De instructieve mogelijkheden van de beamers werden eveneens benut. Grieta Fransen had twee digitale macro-opnamen gemaakt van een zonnebloem en daarbij de camera enkele centimeters verschoven (uit de hand). Co liet zien hoe je met behulp van het programma Stereo Photo Maker deze twee opnamen kunt verschuiven, roteren en vergroten, zodat ze perfect "digitaal ingeraamd" zijn . Het resultaat konden we meteen in stereo bewonderen.

Al met al was het een zeer leerzame bijeenkomst en dat men genoten had moge blijken uit het besluit van de aanwezige leden om de kosten van de beamerhuur, die aanvankelijk door de initiatiefnemers waren betaald, uit de kas van Kring West te betalen. Een zeer nuttige besteding van de subsidie, die de NVvS jaarlijks aan de Regio-afdelingen verleent.

Conclusies

1. DLP beamers met
resolutie 1024 x 768 zijn geschikt om stereoplaatjes met niet te fijne details redelijk weer te geven. Voor projectie enigszins vergelijkbaar met diaprojectie is het wachten op betaalbare beamers met een resolutie van minimaal 1400 x 1050.

2. De
lichtopbrengst moet gevariëerd kunnen worden tussen 1000 en 1500 Lm.

3.
Handmatig zoombereik moet liggen tussen 30 en 50 mm (voor sensor van ca 9 x 12 mm).

4.
Kleurtemperatuur liefst variabel tussen 3600 K (Halogeenlamp) en 5000 K of hoger (daglicht)

5. Met
testpatroon controleren op chromatische aberratie.

6. Met diatemperatuurmeter controleren of de
temperatuur vlak voor het objectief niet boven de 60 graden komt . Idem op ca 5 cm afstand.

7.
Keystone correctie langs optische weg verdient de voorkeur omdat digitale correctie enigszins ten koste gaat van de resolutie.



Johan Steketee


Voor een interessante verhandeling over digitaal projecteren (in het Engels), ga naar:

For an interesting story on 3D-igital projection (in English), go to:
http://www.crystalcanyons.net/Pages/TechNotes/ProjectorShootOut.shtm