Jeder kennt Filme, in denen Doppelgänger oder Riesenbabys zu sehen sind. Diese Motive existieren jedoch nur im Film bzw. in unserer Interpretation der einzelnen Bilder. So können wenige Darsteller vervielfacht werden, um als große Armee interpretiert zu werden. Dazu werden Realfilmaufnahmen miteinander kombiniert, dass die Wirkung entsteht, als wären sie von einer realen Kamera als Gesamtheit
aufgezeichnet wurden. Komplikationen ergeben sich allerdings, wenn sich die Kamera bewegt.
Ziel dieser Arbeit ist, herauszufinden, wie weit Software (Motion Tracking) dieses Problem lösen kann. Für die vorliegende Arbeit konnte ich keine
Literatur ausfindig machen, die sich konkret mit diesem Thema befasst. Ebenso existiert aus meiner Sicht bisher nur ein alternativloses Hardware-
System (Motion Control). Diese Arbeit soll beweisen, dass ein softwarebasiertes System bei bestimmten Anwendungsbereichen funktioniert. Gleichzeitig werden jedoch die Grenzen aufgezeigt. Ich bin davon überzeugt, dass sich hier ein lohnendes Thema für die zukünftige Forschung aufmacht. Mit dieser Arbeit möchte ich einen Weg vorstellen, Filme wirtschaftlicher herzustellen bzw. für den semi-professionellen Einsatz zu ermöglichen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Abstract
1.2 Problemdefinition
1.3 Zielsetzung & Themenabgrenzung
1.4 Motivation
1.5 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen der Kameratechnik
2.1 Kamera
2.1.1 Allgemeines
2.1.2 Bauteile
2.2 Technische Systeme für Kamerabewegungen (manuell)
2.2.1 Stativ mit Schwenkkopf
2.2.2 Dolly
2.2.3 Kran
2.2.4 Steadicam
2.3 Kamerabewegungen:
2.3.1 Allgemeines
2.3.2 Blickrichtungsänderung und Blickdrehung
2.3.3 Brennweitenänderung (Zoom)
2.3.4 Positionsänderung (Fahrt)
3. Wahrnehmung
3.1 Interpretation von Bildern
3.1.1 Allgemeines
3.1.2 Praktische Anwendung
3.2 Wahrnehmung einer Bewegung
3.3 Objekt-Dimensionen
3.3.1 1-Dimensional
3.3.2 2-Dimensional
3.3.3 3-Dimensional
3.4 Tiefen-Wahrnehmung
3.4.1 Allgemeines
3.4.2 Höhe
3.4.3 Größe
3.4.4 Perspektive
3.4.5 Bewegungsparallaxe
3.5 Räumliche Wahrnehmung
4. Compositing
4.1 Allgemeines
4.2 Alpha-Kanal
4.3 Keying
4.4 2-D- & 3-D-Compositing
4.4.1 2-D-Compositing
4.4.2 3-D-Compositing
4.5 Effekte
4.6 Matching
5. Motion Control
5.1 Allgemeines
5.2 Bauweisen
5.2.1 Kamerakopf
5.2.2 XYZ-System
5.2.3 Boom/Swing-System
5.2.4 Dolly-System
5.3 Anwendung
5.4 Anwendungsbereiche
5.5 Wesentlicher Vorteil von Motion Control
5.6 Wesentliche Nachteile von Motion Control
6. Motion Tracking
6.1 Allgemeines
6.2 2-D-Tracking
6.3 3-D-Tracking
6.4 Durchführung eines „Match-Moves“
6.4.1 Software
6.4.2 Aufbau des Programms:
6.4.3 Filmmaterial
6.4.4 Drehnotizen
6.4.5 Filmmaterial laden
6.4.6 Markante Punkte (Tracks)
6.4.7 Setzen der Tracks
6.5 Anwendungsbereiche von Motion Tracking
6.5.1 2-D-Tracking
6.5.2 3-D-Tracking
6.6 Probleme
6.7 Wesentliche Vorteile von Motion Tracking
6.7.1 Kosten
6.7.2 Flexibler Einsatz/Nachträglichkeit
6.7.3 Alternative zu Motion Control
6.8 Wesentliche Nachteile von Motion Tracking
7. Problemdefinition
7.1 Literarisches Problem (System)
7.2 Wahrnehmungsproblem
8. Kriterien für ein System
8.1 Allgemeines
8.1.2 System
8.1.3 Analyse von Problem-Faktoren des Systems
8.1.4 Definition von Problem-Faktoren
8.1.5 Anwendungen zur Minderung der Probleme
8.2 Abgrenzung der theoretische Untersuchung
8.3 Abgrenzung der praktische Untersuchung
9 Modellbildung
9.1 System
9.1.1 2-D-Tracking ohne Anpassung der Perspektive
9.1.2 2-D-Tracking mit Anpassung der Perspektive & 3-D-Tracking
9.1.3 Einbindung eines 2-D-Objekts
9.2 Untersuchung der Tiefenhinweise in Verbindung mit
Kamerabewegungen
9.2.1 Allgemeines
9.2.2 Blickrichtungsänderung und Blickdrehung
9.2.3 Brennweitenänderung (Zoom)
9.2.4 Positionsänderungen (Fahrt)
9.3 Probleme des Systems
9.4 Minderung der durch Anpassung der gesamten Szene
9.4.1 Blickwinkel
9.4.2 Entfernung des freigestellten Objekts
9.4.3 Änderung der Objekt-Ansicht
9.4.4 Referenzen
9.4.5 Verdeckung kritischer Bereiche
9.5 Minderung der Probleme durch Wahl des Objekts
9.5.1 Flache Objekte
9.5.2 Von allen Seiten gleich aussehende Objekte
9.5.3 Symmetrische Objekte
9.5.4 Bewegte Objekte
9.5.5 Problem der Skalierung
9.6 Minderung der Probleme durch zentrierte Einbindung
10. Praktischer Test:
10.1 Praktische Durchführung
10.1.1 Aufzeichnung der Hintergrundsequenz
10.1.2 Aufzeichnung des freizustellenden Objekts
10.1.3 Tracking-Prozess; 2-D- oder 3-D-Tracking
10.1.4 Freistellen des Objekts der Realfilmaufnahme
10.1.5 Tracking-Daten; 2-D- oder 3-D-Tracking
10.1.6 Freigestellte Objekte zur Komposition hinzufügen
10.1.7 Rendern
10.2 Tests
10.2.1 Umfeld
10.2.2 Einstellung 1
10.2.3 Einstellung 2
10.2.4 Einstellung 3
10.2.5 Einstellung 4
10.2.6 Einstellung 5
10.2.7 Einstellung 6
10.2.8 Einstellung 7
10.3 Praxis-Projekt
10.3.1 Beschreibung
10.3.2 Equipment
10.3.3 Kamerabewegungen
10.3.4 Erzeugte Effekte
11. Analyse
11.1 Ergebnisse der Prüfung
11.1.1 Auswertung der Test-Ergebnisse
11.1.2 Auswertung des Musikvideos
11.2 Probleme/Kritik
11.3 Zusammenfassung
11.4 Ausblick
11.4.1 Verbesserungsmöglichkeit des gesamten Systems
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie freigestellte Realfilm-Objekte mittels Motion Tracking nahtlos in Videoaufnahmen mit bewegter Kamera integriert werden können, um eine kosteneffiziente Alternative zu aufwendigen Motion-Control-Systemen zu bieten. Die zentrale Forschungsfrage lautet, ob ein solches softwarebasiertes System technisch umsetzbar ist und unter welchen Bedingungen die Integration eines zweidimensionalen Objekts in einen dreidimensionalen Raum realistisch wirkt.
- Grundlagen der Kamera- und Filmtechnik sowie deren Einfluss auf die Tiefenwahrnehmung
- Vergleich und Abgrenzung von Motion Control und Motion Tracking als Compositing-Techniken
- Analyse von Problemen bei der Integration von 2-D-Objekten in dynamische Realfilm-Szenen
- Entwicklung von Lösungsansätzen durch Anpassung der Szene und gezielte Wahl der Objekte
- Praktische Überprüfung der theoretischen Erkenntnisse anhand von Testsequenzen
Auszug aus dem Buch
1.2 Problemdefinition
Beim Composting werden mehrere (unabhängige) Bildelemente zu einem Ganzen kombiniert. Das zusammengesetzte Bild soll so wirken, als wäre es tatsächlich mit einer Kamera aufgezeichnet worden.
Die Bildelemente lassen sich besonders harmonisch miteinander kombinieren, wenn schon während der Erstellung auf gleiche Eigenschaften (Perspektive, Farben,…) geachtet wird. Dennoch bleibt dem Produktionsteam eine gewisse Anpassungsarbeit nicht erspart („Matching“).
Besonders kompliziert wird es, wenn sich die gesamte Komposition zu einer Kamerabewegung harmonisch verhalten soll. Denn dazu ist es erforderlich, dass alle Elemente die gleiche Kameracharakteristik aufweisen. Durch das System „Motion Control“ kann eine Kamera eine zuvor programmierte Bewegung beliebig oft wiederholen. Mit diesem System aufgezeichnete Elemente können danach miteinander verknüpft werden, da sie über das gleiche Kameraverhalten verfügen.
Das „Motion Control“-System erfordert allerdings einen hohen Aufwand und ist meist sehr kostenträchtig. Die Anwendungsbereiche von Compositing bewegen sich jedoch auf der großen Schere zwischen Freizeitanwendungen und High-Budget-Projekten. Somit bleibt vielen nur die Wahl Compositing mit unbewegter (statischer) Kamera zu betreiben, wenn sie Realfilmaufnahmen miteinander kombinieren möchten.
„Motion Tracking“ kann für einige Anwendungsbereiche das Gegenstück zu „Motion Control“ sein. Dieses softwarebasierte System ist wesentlich günstiger und mit geringerem Aufwand verbunden. Es ermöglicht, einzelne Punkte eines Films mit bewegter Kamera zu verfolgen. Aus den Daten kann die Kamera nahezu perfekt rekonstruiert werden und danach digitale Bildelemente wie die Original-Kamera aufzeichnen („Match-Move“).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Thematik der Integration freigestellter Realfilm-Objekte in bewegte Aufnahmen ein und formuliert das Ziel der Arbeit, ein softwarebasiertes System zur Lösung dieses Problems zu evaluieren.
2 Grundlagen der Kameratechnik: In diesem Kapitel werden grundlegende technische Parameter der Kamera und verschiedene manuelle Aufnahmesysteme erläutert, die für das Verständnis von Kamerabewegungen essenziell sind.
3. Wahrnehmung: Dieses Kapitel behandelt die visuelle Wahrnehmung von Bildern und Bewegungen, insbesondere wie das menschliche Gehirn Tiefe und räumliche Zusammenhänge in zweidimensionalen Filmaufnahmen interpretiert.
4. Compositing: Hier werden die Techniken des digitalen Compositings, wie Alpha-Kanäle und Keying, sowie die mathematischen Voraussetzungen für ein harmonisches „Matching“ von Bildelementen dargelegt.
5. Motion Control: Das Kapitel beschreibt das motorisierte Motion-Control-System, seine Funktionsweise, Anwendungsbereiche sowie die damit verbundenen hohen Kosten und logistischen Anforderungen.
6. Motion Tracking: Diese Sektion bietet einen tiefen Einblick in Motion Tracking als softwarebasierte Alternative, inklusive der technischen Durchführung eines Match-Moves und der Qualitätsanforderungen an das Filmmaterial.
7. Problemdefinition: Es wird das zentrale Problem herausgearbeitet, dass es an Literatur über die nahtlose Integration freigestellter 2-D-Objekte in Aufnahmen mit bewegter Kamera mangelt und die Wahrnehmung von 2-D-Objekten als solche problematisch ist.
8. Kriterien für ein System: In diesem Kapitel werden Kriterien für einen Lösungsansatz definiert, um eine mathematisch korrekte Einbindung von Elementen in reale Szenen zu erreichen.
9 Modellbildung: Hier wird ein technisches Modell entwickelt, das verschiedene Tracking-Methoden und deren Auswirkungen auf die Wahrnehmung der Tiefenhinweise in Abhängigkeit von der Kamerabewegung analysiert.
10. Praktischer Test: Das Kapitel dokumentiert einen umfangreichen Praxistest, bei dem das entwickelte System an verschiedenen Filmszenen angewandt und in einem Musikvideo-Projekt erprobt wird.
11. Analyse: Die Analyse wertet die Testergebnisse und die Praxiserfahrungen kritisch aus, fasst die Erkenntnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf potenzielle Systemverbesserungen.
Schlüsselwörter
Motion Tracking, Motion Control, Compositing, Match-Move, Realfilm, 3D-Rekonstruktion, Kamerabewegung, Tiefenwahrnehmung, Keying, visuelle Effekte, Postproduktion, Bildbearbeitung, Tiefenhinweise, Perspektive, Match-Move-Software
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie man zweidimensionale, freigestellte Realfilm-Elemente so in Videos mit bewegter Kamera einfügen kann, dass diese harmonisch mit der Umgebung verschmelzen und die räumliche Illusion erhalten bleibt.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit spannt den Bogen von technischen Kameragrundlagen über die menschliche visuelle Wahrnehmung bis hin zu konkreten Compositing-Techniken wie Motion Control und Motion Tracking.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es zu beweisen, ob ein softwarebasiertes System (Motion Tracking) eine wirtschaftliche und professionelle Alternative zu hardwarelastigen Motion-Control-Systemen für das Compositing mit bewegter Kamera darstellen kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Fundierung durch Literaturanalyse sowie einer empirischen Untersuchung durch praktische Tests, bei denen verschiedene Szenen nachbearbeitet und persönlich ausgewertet wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Probleme bei der Zusammenführung von Bildmaterial, erläutert die technischen Prozesse des Trackings, entwickelt Lösungsmodelle für die korrekte Perspektivanpassung und validiert diese durch reale Testeinstellungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich vor allem durch Begriffe wie Motion Tracking, Compositing, Match-Move, Tiefenwahrnehmung und digitale Nachbearbeitung beschreiben.
Warum ist die Integration von 2-D-Objekten in bewegte Aufnahmen so schwierig?
Weil der 2-D-Charakter des Objekts bei Kamerabewegungen oft durch ausbleibende Perspektivänderungen verraten wird, was dazu führt, dass die Objekte im Raum „schwimmen“ und nicht fest verankert wirken.
Welche Rolle spielt der Nodal-Punkt bei den Untersuchungen?
Der Nodal-Punkt ist der theoretische Drehpunkt der Kamera. Die Untersuchung zeigt, dass bei Drehungen um diesen Punkt keine räumliche Illusion gestört wird, was das Tracking vereinfacht.
Was bedeutet „Smoothing“ im Zusammenhang mit Motion Tracking?
Smoothing beschreibt Verfahren zur Glättung von Tracking-Daten, um kleine Messfehler oder Bildstörungen zu kompensieren und ein stabileres Ergebnis bei der Rekonstruktion des virtuellen Raums zu erhalten.
Welchen Stellenwert nimmt das Praxis-Projekt am Ende ein?
Das Praxis-Projekt dient als angewandtes Beispiel, um die Theorie in einem realen Umfeld – der Produktion eines Musikvideos mit begrenztem Budget – auf ihre Praxistauglichkeit hin zu überprüfen.
- Quote paper
- Bachelor of Arts Philipp Pflüger (Author), 2008, Motion Tracking und Compositing, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/115808
