Sechs Striche genügen der Software aus Saarbrücken, um aus einem Videobild ein dreidimensionales Tiermodell zu erstellen.
Max-Planck-Institut für Informatik / MPI
Der junge Schauspieler Neel Sethi muss sich vor der Kamera einsam gefühlt haben. Er ist der einzige Darsteller in dem Kinofilm "The Jungle Book“, obschon es im Film nur so von wilden Tieren wimmelt. Die aber sind alle per Computeranimation ins Bild gebracht worden. Ebenso die faszinierenden Landschaften. Von all dem hat Sethi, der den Mogli spielt, während der Dreharbeiten nichts mitbekommen. Die fanden nämlich ausschließlich in den Los Angeles Center Studios statt. Zudem wurden sämtliche Filmeffekte mittels Motion Capturing und CGI umgesetzt. Auch die insgesamt 54 verschiedenen Tierarten wie auch die 224 unterschiedlichen Figuren wurden so generiert.
Die enorme Bedeutung digitaler 3D-Darstellungen wie sie nicht nur in zahlreichen Industriesparten, sondern vor allem im Medienbereich wie der Computerspiele-Industrie und der Filmbranche zum Einsatz kommen, zeigt laut Professor Eberhard Hasche die Fortschritte der virtuellen Computertechnik der vergangenen Jahre. Er beobachtet schon lange die Entwicklung der Branche und hat in "Generieren von 3D-Inhalt zum Einfügen in Live-Action-Footage“ die wesentlichen Eckpunkte analysiert.
Tiere digital dreidimensional nachbauen und lebensecht animieren
Ob nun aber große Bären für Hollywoods Traumfabrik oder Affen im Computerspiel: Wer Tiere digital dreidimensional nachbauen und diese lebensecht animieren will, muss erheblichen Aufwand betreiben. Oft übernehmen dies Experten, die mit speziellen Computerprogrammen arbeiten. Selbst sie brauchen meist mehrere Tage. Nun aber haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Informatik eine Software entwickelt, mit dem selbst Laien solche 3D-Figuren in wenigen Minuten erschaffen können – sofern vorab ein entsprechendes Video das Tier in Bewegung zeigt. Die Anwender müssen nur Kopf, Körper und Gliedmaßen per Strich andeuten, alles Weitere übernimmt die Software aus Saarbrücken.
Das Programm, das Bernhard Reinert und Professor Hans-Peter Seidel vom Max-Planck-Institut zusammen mit Tobias Ritschel vom University College in London entwickelt haben, benötigt lediglich ein Video, welches das Tier in Bewegung zeigt. Um beispielsweise den Gepard als 3D-Kreatur zum Leben zu erwecken, muss der jeweilige Nutzer auf einem Einzelbild des Videos ein Gliedmaßen-Skelett einzeichnen, wie man es vom Strichmännchen kennt. Die Forscher haben dafür eine Benutzeroberfläche entwickelt, die einem einfachen Malprogramm gleicht. Mit dessen Hilfe braucht es nur wenige Mausklicks, bis der Schwanz des Gepards mit einer orangen Linie übermalt und Rückgrat, Kopf, Vorder- und Hinterbeine durch weitere farbige Linien markiert sind.
Rechenverfahren beruht auf sogenannten Markow-Ketten
Die Software überträgt diese Markierungen auf alle Einzelbilder der Videosequenz, so dass die Linien immer auf den Gliedmaßen liegen, auch wenn sich deren Position auf den folgenden Bildern ändert. Ob das Programm die Gliedmaßen korrekt erfasst, überprüft der Anwender, indem er fünf Einzelbilder kontrolliert und gegebenenfalls per Hand korrigiert. "Alle bisherigen Ansätze, das Erkennen der Gliedmaßen zu automatisieren, haben hier versagt. Deswegen haben wir ein neues Rechenverfahren entwickelt, das auf speziellen Zufallsprozessen, sogenannten Markow-Ketten beruht“, erklärt Reinert, der erst vor wenigen Wochen seine Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Informatik fertiggestellt hat.
Hat der Anwender bestätigt, dass die Software die Gliedmaßen des Gepards auf den entscheidenden fünf Einzelbildern korrekt erkannt hat, erstellt sie automatisch das dreidimensionale, digitale Gittermodell des Tieres. Dazu separiert sie das zweidimensionale Abbild des Gepards von Vorder- und Hintergrund und ersetzt die eingezeichneten Gliedmaßen solange durch in Höhe und Durchmesser variable Zylinder, bis diese für jedes Einzelbild passen. Im letzten Schritt wird das Fell des Gepards aus dem Bild kopiert, auf dem auch das komplette Gliedmaßen-Skelett markiert wurde, und wird dann als sogenannte Textur über das 3D-Gittermodell gezogen. Schon fertig ist das dreidimensionale Gepard-Modell.