Überwältigende Graphiken mit Eva und Spider

29/01/2015

Haben Sie sich je gefragt, wie Filmcharaktere in Teile zerspringen, sich in eine Bestie verwandeln oder von einem Dach springen und völlig unbeschädigt auf beiden Füßen landen können? Solche Tricks wären ohne Firmen wie TNG Visual Effects undenkbar. Eva und Spider sind immer dabei wenn die Leute bei TNG 3D-Modelle von Charakteren und Requisiten produzieren, die später in den Filmen explodieren, zerspringen oder sich verwandeln – oder was Sie sich sonst noch vorstellen können. TNGs Arbeit können Sie in den Filmen „The Man of Steel“, „Twilight Saga“, „Verblendung“ und vielen anderen bestbesuchten Hollywood Blockbustern bestaunen. Möchten Sie einen Blick hinter die Kulissen werfen?

Die Original-Vergleichsfotos / 3D-Scan mit Hautfarben-Zusammensetzung

3D-Scannen in der Filmindustrie

„3D-Scannen erlaubt es Regisseuren, alles genau so umzusetzen, wie sie es sich vorgestellt haben“, so Nick Tesi, Gründer der TNG-Gruppe. Nick Tesi begann bereits 1986 mit Computergraphiken zu arbeiten. „Wir befinden uns in einer neuen Ära des Filmemachens – heute können Regisseure ihre Visionen schon während des Erzählens der Handlungsstruktur realisieren und so Gedankengänge und Konzepte jeglicher Art umsetzen“.

Filmemacher sind Geschichtenerzähler und normalerweise nicht involviert wenn entschieden wird, welche Requisiten für eine Szene verwendet werden sollen, fügt Tesi hinzu. Normalerweise wird diese Entscheidung dem Leiter für visuelle Effekte überlassen. Dieser beschließt auch, ob 3D-Scans eingesetzt werden sollen, wobei das Budget eine große Rolle spielt. Wenn geringe Geldmittel zur Verfügung stehen, kann er sich für praktische Effekte entscheiden, d.h. ein echtes Haus oder Auto kann in die Luft sprengen anstatt die Szene auf dem Computer zu generieren. So können vielleicht einige Dollar gespart werden wenn die erste Aufnahme gleich gelingt, muss sie aber wiederholt werden, wird so Geld in den Sand gesetzt. Indem der Regisseur eine digitale Version eines Gefährtes, einer Requisite oder sogar eines Charakters verwendet, kann er die jeweiligen Szenen besser kontrollieren und sie mehrfach wiederholen bis sie perfekt ist.

Wie macht TNG das?

TNG arbeitet schon seit fünf Jahren mit Artec zusammen und betrachtet sich selbst als „early adopter“, also einem Betrieb, der für technische Neuheiten schnell weitere Anwendungsgebiete entdeckt. Gewöhnlich verwendet TNG Eva für Köpfe und Körper, wohingegen Spider das Scannen von Requisiten und feineren Körperdetails übernimmt, die größere Detailtreue erfordern. Tesi sieht die Stärken der Scanner Eva und Spider in ihrer geringen Grundfläche, ihrer leichten Transportierbarkeit, verbesserten Datenumsetzung durch die neue Software, hohe Präzision und Vorapplikation.

Eine der größten Herausforderungen für TNG war das Scannen eines Charakters, der mit aufwändiger Bewaffnung behangen war. TNG benutzte sowohl Eva als auch Spider und konnte dem Kunden einen hochqualitativen digitalen Doppelgänger präsentieren.

Geometrie / Photorealistische Visualisierung

Zu Beginn des 3D-Scannvorgangs werden Vergleichsbilder geschossen, die dem 3D-Modellierer und dem 3D-Oberflächengestalter helfen und bei der abschließenden Qualitätskontrolle sicherstellen, dass das 3D-Modell mit dem Original übereinstimmt. Nachdem das Objekt 3D-gescannt wurde, werden Scann-Daten angepasst und zusammengefügt. Sobald der 3D-Scanntechniker die höchstmöglichste Übereinstimmung (so nah an 100% wie möglich) bestätigt, ist der Scann abgeschlossen und kann bearbeitet werden.

Die Länge der Datenbearbeitung hängt maßgeblich davon ab, wie hoch die benötigte Auflösung ist. Sobald die Daten verarbeitet worden sind, kann der 3D-Modellierer seine Arbeit aufnehmen. Mithilfe der vorab aufgenommenen professionellen Vergleichsfotos, sowie der durch den 3D-Scan gewonnenen perfekten Silhouette und Skala des Objekts schafft der Modellierer mit den vielen verschiedenen Bestandteilen ein 3D-Modell und legt die Struktur für den 3D-Oberflächenmodellierer offen.

Dieser trägt dann Farbe auf das Objekt auf und färbt außerdem die Spalten der eingeschnittenen UV-Koordinaten, um einen fließenden Übergang zu schaffen. Die vollendete Struktur wird dann an den 3D-Modellierer zurückgegeben, der durch Bildhauerei weitere Details zum Vorschein bringt. Sobald das Modell fertiggestellt ist, werden die Standard- und  Verschiebungskarten erstellt, um eine Vielzahl an Betrachtungsmöglichkeiten für das 3D-Modell zu bieten.

3D-Scan / Überdeckungstechnik / Lowpoly-Version / Highpoly-Version / Textur

Bewegungsaufnahmen

„Als 3D-Scannbetrieb, der sich hauptsächlich mit dem Scannen menschlicher Körper und Köpfe befasst, war es für uns ein naheliegender nächster Schritt, uns auch mit Bewegungsaufnahmen zu beschäftigen“, so Tesi. Diese Technologie haucht bewegungslosen Objekten Leben ein. Ein 3D-Scan nimmt die Oberfläche der Haut und der Kleidung einer Person auf. „Sobald der Scan zusammengesetzt ist, legen wir die UV-Koordinaten offen, vernetzen sie neu und bereiten sie auf den Oberflächenstrukturierungsprozess vor“, fügt Tesi hinzu. „Nach diesem Schritt könnten wir das Modell abgeben, aber der nächste Schritt ist es, Gelenke einzusetzen (wie bei einem Skelett), sodass die Haut des Charakters in Bewegung gesetzt werden kann. Dieser Prozess wird auch „rigging“ (Manipulation) genannt“.

Sobald das Skelett perfekt im computergenerierten digitalen Doppelgänger angepasst ist, wird die Gewichtsverlagerung berechnet. So kann man abschätzen, wie viel Haut jedes Gelenk bewegen wird. Eingesetzte Gewichte schaffen lebensechte Bewegungen, sobald die Figur bewegt wird. Um die Gelenke zu bewegen, ohne dabei die Gelenke selbst zu berühren, wird eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) geschaffen, die mittels Komponentenerzeugung an den Gelenken angebracht ist. So kann ein Animator einen 3D-Charakter einfacher und intuitiver bewegen. Nach der Animierung wird das Video Bild für Bild auf ein Netzwerk von Computern übertragen, „Render Farm“ genannt.

Erschaffen oder Entwickeln eines digitalen Charakters

Sie können den Charakter entweder von Grund auf entwickeln lassen, ein Modell des Charakters erstellen lassen, einen Stuntman oder Animationen einsetzen oder die Person 3D-scannen lassen. Der schnellste und effizienteste Weg ist das 3D-Scannen.

Um einen abgerundeten Charakter zu erstellen, besonders wenn es sich um einen berühmten Schauspieler handelt, sind größere Bemühungen erforderlich, wie virtuelle Haare und Textilien. Zudem müssen das Licht und die endgültige Größe auf den Charakter spezifisch angepasst werden, wobei kontinuierlich Vergleiche mit dem echten Schauspieler angestellt werden müssen, damit die Umwandlung fließend ist.

Wenn zum Beispiel die digitale Kopie an der Sie arbeiten der Hauptcharakter des Filmes ist und oft auf dem Bildschirm zu sehen sein wird, muss mehr Zeit für größtmögliche Übereinstimmung aufgebracht werden.

Außerdem gibt es noch Nebencharaktere, die in einiger Entfernung von der Kamera stehen oder nur kurz zu sehen sind: In diesem Fall kann weniger Zeitaufwand betrieben werden, da keine perfekte Kopie benötigt wird – eine perfekte Illusion bleibt trotzdem erhalten.

Für den Fall, dass eine Aufnahme benötigt wird, der Schauspieler aber nicht zur Verfügung steht, kann vorsorglich gescannt werden: Man scannt alles, was nötig erscheint, archiviert es dann und holt es hervor, wenn es gebracht wird. So stellt man sicher, dass das Projekt jederzeit fertiggestellt werden kann. Diese archivierten Requisiten können wiederverwendet werden und im interaktiven Feld eingesetzt werden oder in der Schaffung eines Videospiels basierend auf einem Filmkonzept oder andersrum.

3D-Scan / Retopologisierte Maschen / Vollständige Wiedergabe

Wie kann man gewährleisten, dass ein digitaler Doppelgänger lebensecht aussieht?

Tesi meint, dass die Schaffung eines guten 3D-Charakters drei Schritte erfordert. Zunächst muss man sicherstellen, dass das Design des Charakters menschlich aussieht. Die Gesamtstruktur des Körpers und der Haut müssen natürlich aussehen. Vom Haar bis zur virtuellen Kleidung müssen alle Details fließend sein. Der echte Charakter und sein virtueller Doppelgänger sollen so identisch sein, dass der Betrachter sie nicht auseinander halten kann – und gar nicht erst die Frage stellen wird, ob einer von beiden nicht echt ist.

Das zweite Element ist umfassende Körperanimation: Es wird getestet, wie die Figur sich bewegt - steif, ruckartig, nicht zeitgerecht oder gar zu gleitend, wie ein Astronaut auf dem Mond. Wenn mit zeitrealen Bewegungen gearbeitet wird, muss der Charakter fließende Bewegungen haben, die mit dem des echten Charakters übereinstimmen.

Die Original-Vergleichsfotos / 3D-Scan mit Hautfarben-Zusammensetzung

Letztlich sollen Gesichtsbewegungen realitätsnah sein. Wir alle wissen wie Gesichter aussehen, da wir sie jeden Tag sehen. Die Emotionen einer Person können wir mit einem Blick aufs Gesicht verstehen – in 3D muss all dies künstlich geschaffen werden. Wenn das nicht richtig gemacht wird, können zum Beispiel der obere Teil des Gesichts oder tote ins Leere starrende Augen den ganzen Eindruck zerstören. Augen müssen die richtigen Proportionen haben und erfordern so viel Detailtreue wie möglich, besonders in den Ecken. Dasselbe trifft auf den Mund und die Augen zu. Die Größe und Form der Nase muss an die unsymmetrischen Nasenflügel angepasst sein.

Die Original-Vergleichsfotos / 3D-Scan mit Hautfarben-Zusammensetzung

Die Zukunft der visuellen Effekte

Da sich 3D-Scannen und 3D-Modellieren immer weiter entwickelt, wird es in Zukunft fast unmöglich sein, virtuelle von realen Charakteren auseinander zu halten. Dadurch wird die Erfahrung sehr persönlich und real. Filme und Fernsehen, genau wie Videospiele, werden komplett digitalisiert – Hintergründe, Vordergründe, Charaktere, usw. führen zu komplett digitalisierter Unterhaltung in allen Medien und das schneller als wir es uns jetzt vorstellen können.

„Je mehr visuelle Effekte durch 3D-Scannen, Bewegungserfassung und andere Arten visueller Effekte geschaffen werden, desto mehr wird die Welt diesem Trend folgen“, so Tesi.

Retopologisierte Scan-Daten mit Oberflächenbearbeitung in photorealistischer Visualisierung

Wenn man bedenkt, dass die Kosten und der Zeitaufwand der 3D-Scannservices und/oder des Equipments immer geringer werden (jedoch gleichzeitig ein qualitatives Produkt erzeugen), ist es sehr wahrscheinlich, dass Filmemacher außerhalb Hollywoods und der USA, eingeschlossen Asiens, Europas und Lateinamerikas dem Trend folgen werden und 3D-Scannen für visuelle Filmeffekte entdecken werden. Die Technik wird durch sinkende Preise, Leihagenturen und Dienstleistungsbüros immer zugänglicher. Zudem wird künftig kein 3D-Techniker mehr nötig sein, der den gesamten Ablauf der Erstellung von 3D-Modellen kennt.

„In der Vergangenheit gab es verglichen mit der Filmwelt wesentlich weniger visuelle Effekte im Fernsehen, aber mit der Zeit begannen Fernsehserien und sogar Werbespots diese aufzunehmen“, so Teis. „das macht den Anschein, dass große Geldmittel und die neuesten Technologien zur Verfügung standen und dass die Firma daher zeitgemäß und für den Markt interessant ist“.

Computergenerierte Scandaten – überdeckt und mit Oberflächenstruktur

Vergleichsfoto

Computergenerierte Scandaten – überdeckt

Wenn 3D-Daten automatisch zusammengefügt und farblich angepasst werden könnten und ein qualitativ hochwertiges digitales Inventar erstellen würden, so könnten sie in der Produktion angewendet werden, was ein großer Durchbruch wäre. Dann wären auch die Möglichkeiten für computergenerierte Inventare endlos und ihre Produktionszeit stellte kein Problem mehr dar.

Tesi ist der Meinung, dass Filme, Werbespots und TV-Programme in naher Zukunft zu 90- 100% digital sein werden und der Zuschauer letztlich in der Lage sein wird, eigene Ausgänge zu erfinden. „Ehe Sie sich versehen, wird eine neue Welt digitaler Aufnahmen entstehen, die der gesamten Branche mittels einer virtuellen Bücherei zugänglich sein werden“, so Tesi. „Shows und Projekte werden dann komplett computergeneriert sein – von den Charakteren über die Waffen bis hin zu den Aufnahmeorten. Die einzigen menschlichen Elemente werden Bewegungsaufnahmen und Stimmenaufnahmen sein. Heutzutage ist es schon möglich, Geschichten maschinell zu erfinden, aber vielleicht werden in ein paar Jahren diese Programme Blockbuster-Skripte schreiben“.

Heute schon wird 3D-Scannen als Einstiegspunkt für digitales Inventar angewendet, aber sollten diese Vermutungen Wahrheit werden – sind Sie bereit für eine komplett digitale Welt?

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