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Sub Surface Scattering | Slow Motion | 3d Tracking | HD Rendering | HD Formate

Sie möchten etwas mehr über das ein oder andere technische Thema oder Verfahren wissen?

Wir haben für Sie die verschiedenen HD Formate ebenso etwas genauer betrachtet wie auch die daraus resultierenden längeren Renderzeiten.
Vielleicht interessiert Sie es aber auch zu wissen, worin der Unterschied zwischen einer normalen Zeitlupe und einer vektorbasierenden Zeitlupe liegt?

Haben Sie schon einmal von dem Begriff 3D Tracking gehört, aber wissen eigentlich nicht so recht, was damit gemeint ist? Wir schaffen Abhilfe!

Sub Surface Scattering

Beim Subsurface Scattering (kurz SSS) handelt es sich um einen Effekt der bei lichtdurchlässigen Körpern vorkommt. Beispiele hierfür sind Haut, Jade, Wachs, Blätter oder Milch.
Grund für dieses Verhalten ist, dass das Licht in den Körper eindringt und dort diffus reflektiert wird.

Dieser Effekt ist nicht mit einer einfachen Transparenz des Körpers zu verwechseln.

Richtige SSS Berechnung ist sehr rechenintensiv. Daher gibt es abgewandelte Shader, die diesen Effekt simulieren und dabei die Rechenzeit im Rahmen halten.

Der Einsatz solcher Hilfsmittel ist immer stark von den Objekten und Materialien, sowie der Umgebung abhängig.

Wir haben ein Beispiel vorbereitet, das am anschaulichsten ist, wenn man sich die Übersicht ansieht. Hinter dem Kopf unseres 3D Charakters wird ein Licht verschoben (unsichtbar), um diesen SSS Effekt zu zeigen.

Glossar:
Subsurface Scattering oder Volumenstreuung
wikipedia - link

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Slow Motion (Zeitlupe ist nicht gleich Zeitlupe)

Die Zeitlupenfunktionen (Frameblending) in Schnittplätzen und einfacheren Compositingsystemen kommen bei extremen Verlangsamungen an ihre Grenzen.
Folgendes kleines Beispiel:
Man hat mit einer normalen Kamera 25 Bilder pro Sekunde aufgenommen.
Man möchte nun 1 Sekunde gefilmtes Material auf 10 Sekunden strecken. Damit bleibt jedes Originalbild 1 Sekunde lang stehen und wird dann in das nächste Bild überblendet. (siehe Bild)

Wir arbeiten mit einer Zeitlupensoftware die Bewegungsvektoren (rechts) zur Berechnung von neuen Bildern nutzt.
Aufgrund der Bewegung der einzelnen Bildbereiche (Pixelgruppen) über eine bestimmte Zeit wird ein Vektor für diese erstellt.

Dieser Vektor wird zum Verformen (warpen) dieses Bildbereiches genommen. Dadurch können nicht vorhandene Bilder berechnet werden. Sind die Bewegungen nicht eindeutig (zwei Objekte bewegen sich voreinander) kann es zu Fehlinterpretationen kommen. Dann muss man die Szene mittels Masken in Ebenen aufteilen.

Glossar:
Frameblending:
- Verfahren, das bei Zeitlupen und Beschleunigungen in der Videobearbeitung Verwendung findet.
Dabei werden die beiden aufeinanderfolgenden Bilder überblendet um ein "flüssigeres" Ergebnis zu erhalten.

warping:
Ein Verfahren, das auch beim Morphing Anwendung findet.
Bestimmte Bildbereiche werden durch Rotation bzw. Verschiebung an eine neue Position gebracht.
wikipedia - link

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3D Tracking

Um künstliche 3D Objekte in real gedrehte Szenen zu integrieren, wird die Kamera normalerweise auf dem Stativ "festbetoniert". Damit lassen sich die Objekte einfach mittels Masken in die reale Szene "kleben".
Um Szenen für den Betrachter noch realistischer in den Gesamtkontext eines Filmes zu integrieren wird immer
wieder nach einer bewegten Kamera am Dreh gefragt.

Dies erfordert den Einsatz einer 3D Tracking Software.

Um den Pfad der realen Kamera im Nachhinein zu errechnen, braucht die Software in jedem einzelnen der 25 Bilder pro Sekunde zwölf sogenannte Marker (Idealerweise auf verschiedenen Ebenen - siehe Beispiel Bild).
Diese werden während der ganzen Sequenz verfolgt (getrackt). Verschwindet ein Marker oder wird zu ungenau, muss auf einen anderen Marker ausgewichen werden.

Hat man genügend gut getrackte Marker, kann die Software daraus die jeweilige Position der Kamera errechnen und diese dann für die benötigte Software (Compositing Programm, 3D Programm) exportieren.
Erschwert wird der Prozess, wenn z.B. mit der Kamera auch gezoomt wird, da die Software dann nicht genau berechnen kann, ob sich der Kameramann scheinbar bewegt hat oder nicht. Diesen Algorythmen sind allerdings Grenzen gesetzt und es kommt immer wieder zu Szenen, bei denen ein Tracking unmöglich ist.

Glossar:
Tracker (Marker):
- Eine Markierung die ein eindeutiges Muster hat. Im besten Fall ein Kreuz oder ähnliche sich schneidende Linien.
- (Software) Ein Bereich in der Trackingsoftware in dem nach einem eindeutigen Muster gesucht wird.
wikipedia - link

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HD Rendering

Wie bereits im Bericht "HD Formate" erwähnt, sind die Rechenzeiten im HD Bereich nicht zu unterschätzen.
Wir haben dafür eine kleine Szene in den folgenden Formaten gerendert :

SD 720x576
HD720 1280x720
HD1080 1920x1080

Alle Szenen wurden mit den gleichen Settings in den unterschiedlichen Größen in 3ds Max9 mit Vray 1.5 Advanced gerendert.

Beim Vergleich der Renderzeiten (oben) der einzelnen Bilder kann festgestellt werden, dass eine Steigerung um ca. 360 - 397 % bei HD 1080 auftritt.
Bei Szenen mit weniger Raytracing Berechnung (Anfangsbilder der Animation 0-5) ist dieser Faktor geringer als bei Szenen mit mehr Raytracing Objekten. (Bilder 45 - 55)

Glossar:
SD:
Standard Definition Video
(720x576 Pixel PAL)
Fernsehstandard in Deutschland

HD:
High Definition Video
Hochauflösendes Fernsehen

in zwei verschiedenen Größen
720 = 1280x720 Pixel
1080 = 1920x1080 Pixel

wikipedia - link

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HD Formate

Neben den jetzigen Bildformaten im Fernsehstandard, dem SD (Standard Definition) Standard (720x576 Pixel PAL in Deutschland) kommen im HD (High Definition) Bereich noch zwei weitere Formate hinzu. Die sogenannten 720p (p für progressive) und 1080 i(interlaced) Formate.
Als Aufnahmeformate kommen oben in der Tabelle aufgezeigte Arten zum Einsatz.

HDV ist aufgrund der hohen Komprimierung des Materials eher dem Consumerbereich zuzuordnen.
Vor allem wenn es an eine stärkere Nachbearbeitung (Postproduktion) oder um Blue Box Aufnahmen geht.
Sehr stark kann die Komprimierung von HDV bei Farbflächen/-verläufen und Animationen wahrgenommen werden.
Bei der Bearbeitung des, um bis zu fünfmal höher aufgelösten HD Videos, ist die Datenrate um ein Vielfaches höher. Ein großes Problem bei der Bearbeitung von HD Material ist nicht so sehr das gedrehte Video, sondern die Animationen die in den diversen Programmen erstellt werden.
Im 3D Bereich steigen die Renderzeiten erheblich an! (siehe "HD Rendering")

Glossar:
interlaced:
Technik des Übereinanderlegens zweier Halbbilder, um ein Videobild zu erzeugen.
Es wurde in den Anfängen des Fernsehens mit der Absicht entwickelt, die Signale mit einer möglichst geringen Bildwiederholungsfrequenz – und damit geringer Übertragungsbandbreite – flimmerfrei auf dem Darstellungsgerät anzuzeigen.

progressive:
(auch non-interlaced)
Verfahren, bei dem die Bilder vollständig nacheinander verarbeitet werden.

Verwandte Begriffe:

1080i mit 25, 29.97fps, 1080p mit 23.98, 24, 25 fps, 720p mit 23.98, 25, 29.97, 50, 59.94 fps

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