 |
 |
 |
|
|
  |
 Die 4. Dimension: CGI - 1  |
SonicAudio 
Mod
Dabei seit: 02.04.2009
Beiträge: 232
Spezialist: Audiotechnik, Elektroakustik
Herkunft: Liechtenstein
|
|
| Die 4. Dimension: CGI - 1 |
     |
Vorwort
Um sich erst einen Begriff über die Dynamik hinter jeder Idee, jeder Innovation und jedem kreativen Gedanken zu machen, ist es oft notwendig weit in die Vergangenheit zurückzugehen, um die eigentliche Wurzel einer Entwicklung und deren Initialzündung ausfindig zu machen. Deren Herleitung und die nachfolgenden Zusammenhänge ergeben dann meist erst das Bild, das sämtliche Facetten der Geschichte wesentlich lebendiger widerspiegelt, als bloß eine lose Aneinanderreihung bekannter Fakten.
Nicht umsonst hat sich gerade in Kalifornien unweit der in Hollywood etablierten Filmindustrie auch die hinreichend bekannte Computer- und Softwarebranche mit ihren Labors und Studios angesiedelt. Im Großraum Los Angeles, im Silicon Valley (Santa Clara Valley) und im gesamten Los Angeles County ist die Dichte an diversen Firmen für Kino-, Radio-, Fernseh- und Musikproduktionen so groß, wie sonst kaum wo auf diesem Planeten. Hinzu kommen auch noch zahlreiche Universitäten und Denkfabriken, wie z.B. Xerox PARC, die in Verbindung mit einer entsprechenden Bevölkerungsdichte den geeigneten Nährboden für die geistige Speerspitze des Landes bilden. Nun kann man sich sicher auch als Europäer gut vorstellen, daß das nicht ohne Folgen bleibt und daher schon zwangsläufig in allen Bereichen des Wirtschafts- und Kulturlebens Früchte tragen muß.
Eine der heute wohl bekanntesten Firmen Hollywoods ist die Walt Disney Company mit ihren Tochtergesellschaften und Studios. Nicht alles was dort jemals produziert wurde war dabei sofort von Erfolg gekrönt, vieles ging auch schon mal in die Hose, aber auf längere Sicht ist das unternehmen heute jedenfalls eines der erfolgreichsten der Welt. Dieser Erfolg ist dabei allerdings nicht ausschließlich dem Unternehmen und seinen Mitarbeitern selbst zu verdanken, sondern zu einem großen Teil den vielen Subunternehmen, ohne die die meisten Projekte überhaupt nicht zu realisieren gewesen wären. Eines dieser Subunternehmen, dessen Pionierleistungen zunächst für die Disney Studios und später auch für die restliche Filmindustrie schon in den 1970er-Jahren Bedeutung erlangten, sei hier herausgestellt: Robert Abel & Associates.
Die Anfänge
Gegründet wurde das Unternehmen von Robert Abel bereits 1971 zusammen mit seinem Partner Con Pederson. Pederson hatte schon vorher für Stanley Kubricks "2001: Odyssee im Weltraum" (1968) als Supervisor gearbeitet und war mit verschiedenen Tricktechniken der Filmindustrie bestens vertraut. Obwohl man sich ursprünglich nur mit der Produktion von TV-Werbespots befaßt hatte, ging man etwa Mitte der 1970-Jahre dazu über auch computeranimierte Grafiken als zusätzliches Gestaltungsmittel nicht nur für Werbespots, sondern kurz darauf auch für die Filmindustrie zu produzieren. Zu diesem Zweck mußten allerdings erst die geeigneten Geräte beschafft werden, da die bis dahin benutzte Videoausrüstung einschließlich Kameratechnik zwar die modernsten ihrer Zeit waren, aber eben nur die analoge Verarbeitung bewegter Bilder zuließen. Daher wurde ein ursprünglich für militärische Zwecke entwickeltes Computersystem für Flugsimulatoren, ein Evans & Sutherland Picture System II, angeschafft. Der Rechner dieses Systems bestand aus einer DEC PDP-11/05 mit 4 kB RAM und integriertem Lochstreifenleser u. -Stanzer. Zur Eingabe wurde neben der Tastatur noch ein Digitizer-Tablett mitgeliefert. Das wichtigste Peripheriegerät bestand allerdings aus einem Grafikmonitor mit einer Auflösung von 4096 x 4096 Pixel, der für die Visualisierung auf Film unerläßlich war. Programmiert wurde das System in FORTRAN, wobei es damals keinerlei Software welche lediglich installiert werden mußte zu kaufen gab, das kam erst viel später, diese mußte vorerst selbst programmiert werden.
Das erste System
1978 stieß schließlich der Architekt Bill Kovacs zum Unternehmen, der schon vorher an einem CAD-System für Skidmore, Owings and Merrill in Chicago arbeitete. Er übernahm somit die Programmierung und schaffte es im Laufe der Zeit die bislang recht einfachen Basisfunktionen auf das dreifache ihrer ursprünglichen Funktionalität zu erweitern. Bei Robert Abel stieg er schnell zum Leiter der Entwicklungsabteilung auf und wurde später noch zum Vizepräsident der Abteilung befördert. Obwohl für die Werbung ansonsten nur fotografische und videotechnische Sequenzen verwendet wurden, gelang es mit dem neuen System nun auch animierte 3D-Modelle, die zunächst nur als Drahtgitterobjekte per Vektorgrafik in einem virtuellen dreidimensionalen Raum generiert wurden, zur Vorschau der Bewegungsabläufe zu verwenden. Der Monitor bildete dabei allerdings alles nur in schwarz-weiß ab, wodurch eine farbliche Darstellung zunächst nicht möglich war. Eines Nachts, Kovacs war gerade wieder mit einer Arbeit fertig, saß er vor dem Bildschirm und stellte erstaunt fest wie kontrastreich und scharf doch das Bild war. Ab da betrachtete er das Ergebnis als eine Art Kunstwerk, das sich auch videotechnisch weiterverarbeiten lassen sollte. Diese Erkenntnis sollte nicht nur für das Unternehmen, sondern vor allem für die gesamte Filmindustrie danach alles verändern. Zu diesem Zweck wurde eine Kamera vor dem Bildschirm aufgebaut, um die jeweiligen Bewegungstests damit festzuhalten, sodaß alles was man noch brauchte, um farbige Grafiken zu erstellen, ein computergesteuertes Farbfilterrad vor der Kamera war. Dazu schrieb Kovacs ein eigenes Script, das die Wiederholung der verschiedenen Bewegungsabläufe falls nötig auch hunderte Male durchführen konnte. Ab diesem Moment war CGI (Computer Generated Imagery) nicht mehr bloß ein Mittel zum Zweck, sondern ein eigenes Medium an sich!
Filmproduktion
Der erste große kommerzielle Einsatz des Evans & Sutherland Computers fand bei Disneys "Das schwarze Loch" 1979 statt, bei dem unter anderem animierte Gitterstrukturen verwendet wurden. Der eigentliche Fortschritt für Vektor-Grafik dabei aber war eine Technik namens "Vektor-fill", bei dem das Programm Millionen von Pixelzeilen verwendete, um 3D-Objekte als solide Körper darzustellen. Con Pederson übte hier auf Kovacs entsprechenden Einfluß aus und brachte ihn immer mehr dazu wie ein Filmemacher zu denken, indem er mit ihm seine Ideen teilte und Kovacs dazu animierte diese in wenigen Stunden am Computer in Programme umzusetzen. Es machte einfach Spaß immer mehr neue Tools nach Bedarf zu schreiben, die daraufhin als Teil eines Ganzen in einem kompletten Toolset implementiert wurden. Dies trug auch in der Werbeindustrie Früchte und kam daher auch dort vermehrt zum Einsatz.
Was man aber trotz der beeindruckenden Eleganz der animierten Grafiken damals nicht sah, waren der enorme Arbeitsaufwand, der zu deren Herstellung notwendig war. So konnte es vorkommen, daß man bis zu 36 Stunden vor dem Monitor saß und pausenlos Einzelbilder für die laufenden Sequenzen schoß, was verständlicherweise nur im Team möglich war. Robert Abel zog währenddessen immer mehr Aufträge aus der Werbeindustrie an Land, die beeindruckt von seinen Arbeiten immer mehr Firmen anzog. In der Zwischenzeit engagierte Bill Kovacs Richard Hollander als technischen Leiter seiner Abteilung, um der ständig steigenden Auftragslage Herr zu werden und ihn bei der Produktion zu entlasten.
Die Vector-fill-Technik stieß alsbald aber an ihre Grenzen, obwohl Robert Abel & Associates deren Möglichkeiten bis ans Äußerste ausreizten. Besonders unangenehm trat dies während des Produktionszeitraums 1981 bei Steven Lisbergers "Tron" in Erscheinung, bei der die Diney-Studios zwar einige Sequenzen, u.a. "Flynn's Ride" an Robert Abel vergaben, die weitaus lukrativeren Aufträge aber an Firmen wie z.B. MAGI Synthavision oder Triple I (Information International, Inc.) gingen. Für Robert Abels Team war es vor allem aufgrund der Tatsache, daß ihr System keinerlei Rastergrafiken verarbeiten konnte äußerst entmutigend, daher entschloß man sich dies umgehend zu ändern. Es war höchste Zeit neuen Code zu schreiben, andernfalls wollte man nie wieder solche Aufträge bearbeiten. Ab dem Zeitpunkt an dem sich das Unternehmen die Investitionen in ein leistungsfähigeres Computersystem leisten konnte, war man auch genötigt das dafür notwendige Personal mit den geeigneten Fachkenntnissen an Bord zu holen.
__________________
"By the end of today, another day is gone forever. You will never get it back. We must never let up for a second. Work harder at every single thing." - Terry Manning
|
|
19.05.2015 15:12 |
|
| |
|
|
SonicAudio
Mod
Dabei seit: 02.04.2009
Beiträge: 232
Spezialist: Audiotechnik, Elektroakustik
Herkunft: Liechtenstein
Themenstarter 
|
|
| Die 4. Dimension: CGI - 2 |
|
Noch im selben Jahr stieß Michael Wahrman zu Robert Abels Team, indem Hollander diesen Bill Kovacs vorstellte. Bis dahin konnte man das alte System von Evans & Sutherland zwar immer noch zur Vorschau der Bewegungsabläufe verwenden, aber zur Verarbeitung von Rastergrafiken in Verbindung mit Polygonen konnte man es eben nicht gebrauchen. Dazu benötigte man Software, die solide Oberflächen an 3D-Objekten samt Schattierungen rendern konnte und die sollte Michael Wahrman schreiben. Zu dieser Zeit wurde C als Programmiersprache immer populärer, wobei es FORTRAN nun ablöste. Wahrman entpuppte sich dabei als UNIX-Experte, während Hollander nun die Lichtmodelle schrieb. Die Ideen und einzelnen Konzepte, die diese vier Männer nun zusammentrugen und zu einem komplexen Grafiksystem zur 3D-Animation entwickelten, war gleichzeitig auch der Grundstein für Programme, wie sie z.B. später von Wavefront Technologies entwickelt wurden.
Trotz der nun deutlich größeren Mannschaft und einer Reihe neuer Geräte war die Produktionsarbeit nach wie vor überaus mühselig und zeitraubend. Es gab keinerlei Bildscanner und selbst die Aufnahme einzelner Frames erforderte teure Ausrüstung und knifflige Programmierung. Die maßgeschneiderte Software war dabei in einem Stadium permanenter Entwicklung und das ohne jegliche Benutzeroberfläche. Das Unternehmen konnte es sich einfach nicht leisten Entwicklungszeit an ein benutzerfreundliches Interface zu vergeuden. Mit der Anschaffung einer Silicon Graphics IRIS-Workstation 1982 stiegen die Grafikfähigkeiten des Unternehmens erheblich an. Ab nun konnten vollständig gerenderte Grafiken am Bildschirm generiert werden. Dazu wurden weitere Programmierer benötigt und Kovacs heuerte Roy Hall und Kim Shelley für die Programmierung des neuen Systems an. Shelley schrieb Choreographie-Software, die die Manipulation von mehreren Objekten erlauben würde. Halls Aufgabe war es Rendering und Compositing-Software zu schreiben. Als Wissenschaftler der Cornell Universität erfuhr er bald, was es heißt, für Filmschaffende zu programmieren. Die Software wurde dabei ständig mit neuen Tools und Features erweitert, wodurch sie bald ein entsprechend mächtiges Entwicklungswerkzeug wurde, sodaß sich deren Vermarktung für Robert Abel & Associates zu rechnen begann. Allerdings mußte der Umgang mit ihr erstmal erlernt werden, um zu vermeiden, daß alles zu sehr synthetisch wirkte.
Für Bill Kovacs war dies der Wendepunkt in seiner Karriere bei Robert Abel und er entschied sich 1984 zu kündigen, um mit Larry Barels einem Geschäftsmann aus Santa Barbara und Mark Sylvester die Softwarefirma Wavefront Technologies zu gründen. Für Kovacs war klar, daß Abel die Produktion immer über Entwicklung und Forschung stellen würde und damit das Schreiben professioneller Programme, die man auch verkaufen konnte, fast unmöglich wäre. Dies war allerdings auch gleichbedeutend damit, daß praktisch der gesamte Code nocheinmal neu geschrieben werden mußte. Einige Zeit später konnte er die Rechte an seinem alten Code von Abel zurückkaufen.
Ein neues Verfahren
Bei Robert Abel & Associates ging indes die Arbeit in gewohnter Weise weiter. Ende 1984 bekam er den Auftrag, für das Canned Food Information Council, einer Konzerngruppe die sich auf Dosennahrung spezialisiert hatte, einen 30 Sek. Werbespot ("Brilliance") zu produzieren, in dem ein erotischer, weiblicher humanoider Roboter aus Chrom dargestellt werden sollte. Der Werbespot sollte zur besten Sendezeit während der Super Bowl 1985 ausgestrahlt werden. Abel hatte, wie schon oft zuvor, den Auftrag angenommen, ohne daß seiner Firma alle für die Produktion notwendigen Techniken zur Verfügung standen. Unter den vielen mit dem Projekt verbundenen Herausforderungen, darunter die Simulation realistischer Gesichtszüge, den Haaren und dem Chromeffekt, stellte die Simulation realistischer menschlicher Bewegung vorerst das größte ungelöste Problem dar. Daher setzten sich Abel und sein Team wie üblich selbst eine Frist. Er und sieben seiner Mitarbeiter entschlossen sich, sich in die Produktionsräume einzuschließen und das Firmen-Gebäude nicht vor Montag morgens zu verlassen (Abel hatte den Auftrag am Freitag angenommen). Wenn bis zu dieser Frist keine Lösung gefunden sein sollte, würden sie das lukrative Projekt aufgeben. Auf Grundlage ihrer früheren analogen Arbeit mit physischen Modellen und der Motion-Control-Kamera aufbauend kam das Team zu dem Schluß, daß die Lösung ihres Problems in der Erfassung der Bewegungen liegen müsse, in diesem Fall der Bewegungen eines menschlichen Körpers. Eine Schauspielerin sollte von verschiedenen Blickwickeln aufgenommen und auf Basis dieses Bildmaterials Bewegungsalgorithmen erstellt werden.
An der Realisierung des Verfahrens wurde das ganze Wochenende hindurch gearbeitet. Einige Mitarbeiter zogen sich bis auf die Unterwäsche aus und befestigen schwarze aufklebbare Punkte im Bereich der Gelenke an ihrem Körper, die sie sich vorher organisiert hatten. Sie fotografierten sich gegenseitig mit Polaroid-Kameras und legten die Bilder nebeneinander aus, sodaß man sehen konnte wie sie sich von Winkel zu Winkel veränderten. Anhand dieses Konzepts wurde die Software an die nunmehr gestellte Aufgabe angepaßt und erweitert.
Für das letztendlich angewendete Verfahren engagierten Abel und sein Team eine Schauspielerin, die als Tänzerin und Modell gearbeitet hatte und sich daher grazil bewegen konnte. Auf dem Körper der Schauspielerin wurden 18 Gelenk-Punkte befestigt und ihre Bewegungen aus verschiedenen Kamerawinkeln fotografiert. Die Positionsdaten der Gelenkpunkte wurden in die IRIS-Workstations eingegeben. Mithilfe der Grafikterminals konnte dann die Differenz zwischen einem Paar von Gelenkpunkten für jeden der Kamerawinkel berechnet werden und aus diesen Differenz-Daten eine Reihe von Bewegungsalgorithmen für eine dreidimensionale Figur berechnet werden. Das Verfahren mußte für jedes Einzelbild neu durchgeführt werden und war daher sehr zeitintensiv. Insgesamt nahm die Realisierung des Bewegungsablaufs alleine einen Zeitraum von 4½ Wochen in Anspruch.
Nachwort
Was Robert Abel & Associates damit geschaffen hatten, war die Entwicklung und zugleich auch die erste kommerzielle Anwendung des digitalen Motion-Capture-Verfahrens. Ohne seine Vorreiterrolle wären Filme wie "Toy Story" 1995 oder James Cameron's "Avatar" 2009, in dem das Motion-Capture-Verfahren noch weiter perfektioniert wurde, nie möglich gewesen. Das war der Beginn einer epochalen Entwicklung, die bis heute anhält und ständig mit atemberaubender Geschwindigkeit vorangetrieben wird.
Durch eine unglückliche Fusion mit der damals in Toronto situierten kanadischen Firma Omnibus Computer Graphics, Inc., 1987 mußte Robert Abel & Associates schließlich nach 16 Jahren seines Bestehens für immer schließen. Die bahnbrechenden Leistungen und Erfindungen des Unternehmens aber haben überlebt und sind bis heute noch immer in Verwendung.
Ein Querschnitt über Robert Abels Arbeiten für die Werbung:
__________________
"By the end of today, another day is gone forever. You will never get it back. We must never let up for a second. Work harder at every single thing." - Terry Manning
|
|
|
19.05.2015 15:28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
