Drohnen vereinfachen Filmanimationen

Drohnen werden die Filmindustrie massgeblich verändern. Davon jedenfalls ist Tobias Nägeli überzeugt.

Der Informatiker, der kürzlich seine Doktorarbeit bei Otmar Hilliges, Professor für Informatik und Leiter des Advanced Interactive Technologies Lab, abgeschlossen hat, konnte bereits vor rund einem Jahr zeigen, dass spektakuläre, technisch sehr aufwändige Filmszenen mit den kleinen Flugobjekten viel einfacher realisiert werden können.

Nun zeigt er in einer weiteren Arbeit, die er Anfang Dezember an einer Konferenz in Tokio präsentiert hat, dass Drohnen auch bei Animationsfilmen ein grosses Potenzial haben.

Drohnen ersetzen dutzende Kameras

«Wenn man in einem Animationsfilm realitätsnahe Figuren darstellen will, ist das eine sehr aufwändige Angelegenheit», erklärt Nägeli.

«Damit die Figuren natürlich wirken, filmt man in einem ersten Schritt einen Schauspieler, der die Bewegungen ausführt. Basierend darauf gestaltet man in einem zweiten Schritt die animierte Figur.»

Damit die Bewegungen des Schauspielers für die Animation in 3D rekonstruiert werden können, muss dieser mit mindestens zwei Kameras gleichzeitig aufgenommen werden. Gerade bei weiträumigen Bewegungen wird der technische Aufwand sehr gross, damit die Szene vollständig von jeweils zwei günstig positionierten Kameras erfasst werden kann.

Entweder braucht es zahlreiche, an unterschiedlichen Orten installierte Kameras, von denen jeweils nur wenige gleichzeitig gebraucht werden, oder sonstige anspruchsvolle Installationen.

Diese aufwändige Technik soll nun überflüssig werden. Nägeli hat zusammen mit Kollegen der ETH Zürich und der TU Delft ein System entwickelt, das in seiner einfachsten Ausführung aus zwei handelsüblichen Drohnen und einem Laptop besteht. Die Drohnen folgen dem Schauspieler auf Schritt und Tritt und passen ihre Position dabei selbständig an, so dass sie die Zielperson ständig aus zwei unterschiedlichen Richtungen filmen.

Der Aufwand an Kameras wird so minimiert, denn die Kameras sind nur dort, wo sie auch gebraucht werden. Der Clou dabei: Das System antizipiert laufend die Bewegungen des Schauspielers und berechnet dann, wohin die Drohnen fliegen müssen, damit sie diesen im Auge behalten können.

Damit die Datenmenge möglichst klein gehalten werden kann, werden an den Gelenken des Schauspielers Markierungspunkte mit Infrarot-Dioden angebracht. Die Drohnen, die mit einer Tageslichtblende ausgerüstet sind, nehmen dann nur noch das Licht der Markierungspunkte auf, wodurch sich die Datenauswertung drastisch vereinfacht.

Das System sieht nur noch einige wenige Punkte, aus denen es dann die Position und die Bewegungsrichtung des Körpers ermittelt.

«Das Besondere an unserem System ist, dass es auch ungewöhnliche und schnelle Bewegungen zuverlässig erfassen kann», meint Nägeli. «Natürlich genügt es als Demonstrationssystem in dieser Form den Anforderungen der Filmindustrie noch nicht. Aber es ist ein vielversprechender Ansatz.»

Grundsätzlich, so erklärt der junge Forscher, könnte das System auch mit weiteren Drohnen erweitert werden, um noch detailliertere Bewegungen zu erfassen. Denkbar ist auch, den bisherigen Ansatz mit Leuchtpunkten durch eine automatische Bildauswertung zu ersetzen. Damit liesse sich der technische Aufwand beim Filmen nochmals reduzieren.

Sport-Bewegungsanalysen per Drohne?

In verschiedenen Versuchen konnte das Team zeigen, dass man mit dem System Menschen über längere Distanzen hinweg verfolgen kann – ein Aspekt, der diesen Ansatz auch für Bewegungsanalysen im Sport interessant macht.

«Bis heute kann man beispielsweise keine umfassende Bewegungsanalyse von einem Läufer machen, weil dies viel zu aufwändig wäre», erklärt Nägeli. «Mit unserem System können wir nun ohne weiteres untersuchen, wie sich das Laufmuster über die Zeit hinweg verändert.»

Vorerst ist das alles noch Zukunftsmusik. Nun gilt es, das System weiterzuentwickeln, damit es in der Praxis auch angewendet werden kann. Zusammen mit zwei anderen Kollegen will Nägeli genau diese Aufgabe in in der neu gegründeten Start-up-Firma Tinamu Labs anpacken. Und wer weiss, vielleicht wird er ja schon bald mit seinen Drohnen in Hollywood landen.

Otmar Hilliges, https://ait.ethz.ch/people/hilliges/

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2018/12/drohnen-ve…