IBC 2011: Kameramann Software

Showdown für Harry Potter und Voldemort. Das Finale, das letzte Duell ist endlich im Kasten. Man sieht den jungen Zauberer in Großaufnahme, im Hintergrund verschwommen die Gesichter seiner Gegner. Während der Postproduktion fällt auf: es hätte doch lieber auf Voldemorts Gesicht scharf gestellt sein sollen und mit dem Blickwinkel ist die Crew auch nicht mehr zufrieden.

Die Szene müsste eigentlich neu gedreht werden. Um Profifilmern Freiräume bei der Bildaufnahme zu ermöglichen, haben sich Forscher am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen gemeinsam mit Kollegen aus dem Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena das Lichtfeldverfahren zu Nutze gemacht.

Vor einen Kamerasensor montierten die Wissenschaftler ein Mikrolinsenarray, das Forscher des IOF entwickelt haben. Jede Linse dieser Lichtfeldkamera nimmt ein leicht versetztes Bild der Szene auf, so als ob mehrere Kameras ausgerichtet wurden. Das besondere an diesen Kameras ist: sie nehmen nicht nur zweidimensionale Bilder auf: Sie erfassen ein 4D-Lichtfeld: Der Sensor nimmt Position, Intensität und die Richtung auf, aus der der Lichtstrahl einfällt. Durch die leicht versetzten Bilder entstehen verschiedene Ebenen einer Aufnahme. Bearbeitet werden die verschiedenen Bilder später am Computer. Die Mitarbeiter in der Postproduktion können jetzt nach der Aufnahme entscheiden, welche Tiefenschärfe und Blickwinkel eine Sequenz haben soll. Einstellungen und Entscheidungen, die sonst der Kameramann während der Dreharbeiten machen muss.

Mit den verschiedenen Bildern einer Szene lassen sich außerdem, wie bei 3D-Aufnahmen auch, Tiefenkarten erstellen. Arne Nowak, Gruppenleiter Computational Imaging und Algorithmen am IIS beschreibt, wer von dieser Entwicklung profitiert: »Alle, die mit nur einer Kamera 3D aufnehmen wollen. Alle Kameraleute und Regisseure, die hinterher kreativ am Content arbeiten möchten. Anwender, die mit den Tiefeninformationen die Szene zum Beispiel durch virtuelle Avatare oder andere graphische Effekte erweitern möchten.« Das Verfahren eignet sich auch für Bildverarbeitung, etwa in der Medizintechnik oder der industriellen Inspektion, um Bilder zu analysieren.

Aus klein mach groß

Außerdem stellen die Erlanger Forscher eine Lösung zur Bildrekonstruktion vor. Ein spezieller Bildsensor kommt hier zum Einsatz, auf dem weniger Pixel als bei einer hochauflösenden HD-Kamera angeordnet sind. So tastet er nur die notwendigsten Bildinformationen ab, um eine Szene zu erfassen. Anhand der Abtast- und Signalfrequenz eines Bildes rechnet der Computer es dann hinterher in eine hochaufgelöste Qualität um. Die Daten müssen nicht mehr in der Kamera komprimiert und verarbeitet werden, das übernimmt der Computer, der mit mehr Rechenleistung schneller Bilder in besserer Qualität erzeugt. Der energie- und speicherfressende Prozess wird in die Postproduktion ausgelagert.

»Das macht diese Technik für viele Medienanwendungen interessant, in der vor Ort kostengünstig und schnell das Bild aufgenommen wird, um es dann in der Postproduktion in Ruhe zu verarbeiten«, erläutert Nowak.

Auf der International Broadcast Convention IBC in Amsterdem stellen Forscher vom 9. bis 13. September ihre Lösung in Halle 8, Stand B80 vor.