Die meisten von uns kennen sogenannte Wackelbilder aus der Kindheit. Mit einer Kamera Marke Eigenbau fertigen Sie solche Lentikularaufnahmen selbst an.
Auf dem Verbrauchermarkt handelt man Lentikularkameras unter dem Namen Action Sampler. Vor über 40 Jahren erschien die vierlinsige Nishika (Nimslo), 1991 folgte die Rensha Cardia von Fuji mit acht Linsen. Im Unterschied zur Synchronauslösung der Nishika belichtet die Fuji den 35-mm-Film sequenziell. Auch heute noch erfreuen sich die analog aufgenommenen Szenen im Web bei Instagram und Co. großer Beliebtheit.
Ein Weg zum mehrlinsigen digitalen Aufnahmesystem führt über den Raspberry Pi und einen Camarray HAT [1] von Arducam [2]. Bei der hier vorgestellten Kamera sind vier Sensoren Sony IMX 519 in einem Abstand von jeweils 4 Zentimetern angeordnet (Abbildung 1). Nach der ersten Aufnahme können Sie das Gerät um den halben Kameraabstand verschieben. So entstehen acht Aufnahmen eines Motivs in gleichem Abstand mit insgesamt 32 Megapixeln.
Abbildung 1: Mithilfe der vier Kameras lassen sich durch Verschieben insgesamt acht Aufnahmen im gleichen Abstand anfertigen.
Lentikulartechnologie
Vorgänger der heute üblichen Linsenrasterfolien sind Riffel- und Lamellenbilder, die zwei beziehungsweise drei darstellbare Bilder aufnehmen. Im Gegensatz zu den planaren Bildstreifen der Vorgänger handelt es sich bei den heute üblichen Linsenrastern um transparente Folien mit halbzylindrischen Streifen, die mehrere Bilder gleichzeitig zeigen [3]. Je nach Blickwinkel des Betrachters sieht das linke Auge ein anderes als das rechte und nimmt die Betrachtung als dreidimensional wahr (Abbildung 2).
Abbildung 2: Abhängig vom Betrachtungswinkel sehen das linke und rechte Auge unterschiedliche Bilder, wodurch wir das Bild als dreidimensional wahrnehmen.
Die Linsen unterscheiden sich in Dicke und Krümmungsradius, die Auflösung wird in Lines per Inch (lpi) angegeben. Wechselbilder, Animationen, Zoom- und Morphing-Effekte lassen sich mit horizontal angeordneten Bildstreifen erzielen. Die Bildtrennung räumlicher Darstellungen erfordert vertikale Bildstreifen, die Eingangsbilder werden entsprechend dem Linsenabstand streifenweise codiert. Der Ausdruck landet per selbstklebender Folie oder direkt spiegelverkehrt auf der Folienrückseite.
Den Effekt des räumlichen Sehens erreichen Sie, indem Sie die Einzelbilder ineinander schachteln. So entsteht für den Betrachter eine Bildtrennung. Allerdings beschränkt man sich dabei nicht auf zwei Bilder, sondern stellt eine Bildserie zusammen. Bei statischen Szenen funktioniert das durch schrittweises Verschieben der Kamera. Alternativ kommt die Kameratechnik mit mehreren Linsen zum Einsatz, mit deren Hilfe sich ebenfalls dynamische Motive einfangen lassen. Mit StereoPhoto Maker [4] steht eine Freeware zum Aufbereiten der Bildserien zur Verfügung. Wenn Sie sich intensiver mit Wigglegrams beschäftigen möchten, sollten Sie einen Blick auf die Software Triaxes 3DMasterKit [5] werfen.
Vierlinsige DIY-Kamera
Als Steuereinheit spendieren wir dem Arducam Camarray HAT einen Raspberry Pi 4B. Pivariety nennt der Hersteller seine erweiterten Lösungen für RasPi-Standardkameras, die als V4L2-Geräte arbeiten. Der HAT bedient über eine CSI-Schnittstelle vier Sony-IMX519-Sensoren, die Sie über den I2-Bus adressieren. Sie verfügen über einen Bildspeicher von 16 Megapixeln. Allerdings teilen sich je nach Adressierung ein oder mehrere Sensoren den bereitgestellten Bildspeicher. Die Sensoren laufen im Autofokus-Modus oder mit manueller Einstellung. Das Sichtfeld beträgt horizontal 80 Grad, die Scharfabbildung beginnt bei etwa 8 Zentimetern.
Mobil versorgt eine 5V-Power-Bank die Einheit mit Energie. 3D-Druck-Komponenten unterstützen den Gehäuseaufbau. Die Kamera-Boards sitzen nebeneinander in den mitgelieferten Halterungen. Naturgemäß können Sie diese Konstruktion nicht pixelgenau justieren. Das braucht es jedoch gar nicht, da Sie das mithilfe der Anwendungssoftware erledigen. Das Gehäuse ist so aufgebaut, dass Sie das gesamte Objektiv-Board um den halben Kameraabstand verschieben können. Auf diese Weise lassen sich die Daten für ein Lentikularbild aus acht Aufnahmen mit je 2 Zentimetern Abstand über eine Basis von 14 Zentimetern zusammensetzen.
Den Multikameraadapter verbinden Sie über vier Schnittstellen mittels Flachbandkabel mit den Sensoren. Anschließend koppeln Sie ihn über die CSI-Schnittstelle mit dem Rechner. Für die mechanische Befestigung am RasPi sorgen drei Abstandsschrauben, die Stromversorgung mit 5 Volt erfolgt über die GPIO-Pins. Wie Sie die Kameras anordnen, bleibt völlig Ihnen überlassen. Die Boards kommen jeweils in einem kleinen Gehäuse, Sie installieren sie im Abstand von 40 Millimetern. Verzichten Sie auf die Gehäuse, verringert sich der Minimalabstand auf 24 Millimeter. Die Software spricht die Sensoren als einen Frame an. Durch Setzen der entsprechenden I2C-Parameter konfigurieren Sie einen, zwei oder vier Sensoren. Dabei müssen sich die Kameras stets die verfügbare Auflösung teilen.
Voreingestellt ist i2cset -y 10 0x24 0x24 0x00, also der Quadro-Modus. Dementsprechend reduziert sich die Auflösung für jedes Bild auf maximal 2328 x 1746 Pixel, die Synchronisation liegt paarweise auf Frame-Ebene. Setzen Sie den Parameter i2cset -y 10 0x24 0x24 0x01, ergibt sich im Dual-Modus eine Auflösung von zwei Mal 2328 x 3496 Pixel, die in der weiteren Anwendung auf zwei Mal 4656 x 3496 Pixel extrapoliert wird. Die Stauchung des Bilds kennen Sie eventuell schon aus der Stereoskopie.
Die Bilder in Abbildung 3 rechts wurden aus der Nähe aufgenommen und spiegeln deswegen deutlich die Kameraanordnung und Verkabelung wider (von links nach rechts: RX2, RX3, RX1 und RX0). Trotz des bequemen Autofokusmodus sollten Sie die Möglichkeiten der manuellen Fokussierung nicht aus den Augen verlieren. Gerade im Nahbereich ergeben sich dadurch einige interessante fotografische Möglichkeiten, wie Abbildung 4 demonstriert.
Abbildung 3: Die Nahaufnahmen rechts spiegeln die Kameraanordnung wider. Das Verkabelungsschema sehen sie links.
Abbildung 4: Indem Sie manuell fokussieren, steigern Sie die Anzahl der fotografischen Möglichkeiten deutlich.
Camarray HAT installieren
Die benötigten Anwendungen und den Treiber für das Quad-Kit installieren Sie mithilfe des Shell-Skripts install_pivariety_pkgs.sh (Listing 1). Nähere Informationen dazu liefert die Dokumentation von Arducam.
Auf Kommando libcamera-hello hin sollte sich anschließend die Kamera für einen kurzen Augenblick melden. Welche Kameras angeschlossen sind, prüfen Sie mithilfe des Befehls libcamera-still --list-cameras (Listing 1, letztes Kommando). Wie zuvor schon erwähnt, erkennt die Software die vier Sensoren als ein Gerät.
