DE19925159A1 - Erzeugung von Panoramavideos mittels einer modularen digitalen Panoramavideokamera - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung ist eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von digitalem Panoramavideo (Bild, Ton) entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 + 2.

Stand der Technik

Rundumvideos/filme sind seit Einführung des Bewegtbildes eine Herausforderung und seit zwei Jahrzehnten bedingt durchaus Stand der Technik.

Diese bestehenden Rundumfilme werden mit speziellen Kameras bzw. Spezialweitwinkelobjektiven gedreht, der Film wird an­ schließend mit einem Spezialprojektor wieder sichtbar gemacht.

Das IMAX-Verfahren als das bekannteste (und qualitativ beste) erfordert eine ca. 1 Mio. DM teure 70 mm Filmkamera, ein spezielles Nikon 220 Grad Weitwinkelobjektiv (das leider nicht mehr hergestellt wird) und handgefertigtes 70 mm Filmmateri­ al. Nachträgliche digitale Bearbeitung ist nur unter extrem hohem finanziellen Einsatz möglich. Weltweit gibt es nur zwei Fir­ men die ein solches Material digitalisieren können. Preise sind nur nach Absprache über den Gesamtauftrag erhältlich und lie­ gen auf jeden Fall über 40 DM pro Einzelbild, d. h. ca. 1000 DM pro Sekunde Film. Die resultierende Bildgröße von 48 Megabyte (das bedeutet 1,125 Gigabyte pro Sekunde) stellt zudem sehr hohe Anforderungen an das System mit dem das digitalisierte Ma­ terial bearbeitet werden soll.

Ein weiteres Verfahren benutzt an Stelle der 70 mm Kamera eine Altavista Kamera deren Filmmaterial und Format dem des Diafilmes gleicht. Auch hier kommt das schon erwähnte Nikon Objektiv zum Einsatz. Die Digitalisierungskosten belaufen sich hier auf ca. 50% des o. a. Betrages. Bildgroße und Anspruche an das Finishing bzw. Bearbeitungssystem bleiben gleich.

Ein Nachteil beider o. a. Systeme ist die kurze Aufnahmezeit (ca. 3 Min.) und der zusätzliche Aufwand Ton in diese Surround­ aufnahme zu integrieren. Zusätzlich erschweren Größe und hohes Gewicht den Einsatz solcher Kameras.

Die Videotechnik führte zu weiteren Lösungen.

Rotierende Kameras mit kleineren (Extrem-)Weitwinkelobjektiven arbeiten erheblich kostengünstiger, können aber Bewe­ gungen nicht in der nötigen Bildanzahl (25/50 bzw. 24 Bilder pro Sekunde) aufnehmen, zudem haben diese Systeme eine er­ heblich geringere Bildauflösung.

Andere Videosysteme arbeiten mit mehreren Kameras und Spiegelsystemen. Diese Systeme haben gegenüber den zuvor ge­ nannten den Vorteil eine bessere Auflösung und auch Bildanzahl liefern zu können, jedoch erfassen sie nur einen einge­ schränkten Bildbereich. Eine Wiedergabe der Bilder ist nur über spezielle Projektionssysteme machbar, ein nachträgliches Ver­ ändern, Bearbeiten oder eine Einbindung in ein Video oder Film kann nicht realisiert werden.

Die Einführung des Digitalen Videostandards DV(DVGAM etc.) erhöht zwar die Bildqualität der Videosysteme, löst aber die grundsätzlichen Probleme nicht. Eine nachträgliche Bearbeitung in der Postproduktion zur Erzeugung von Videos oder Ein­ bindung in interaktive Applikation ist nicht möglich.

Nachteile Stand der Technik

Sind bereits bei den Einzelsystemen auf geführt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es ein leicht zu handhabendes System zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der schon genann­ ten Systeme soweit als möglich ausschaltet und zudem flexibler eingesetzt werden kann.

Lösung der Aufgabe

Ein Kamerasteckkopf, der mit einer speziell angeordneten Reihe von Steckverbindungen versehen ist (abgestimmt auf die ver­ wendeten Objektive/Video-CCDs), nimmt eine Anzahl von Videokameraköpfen mit Mikrofon auf. Anzahl und Position weißen durch den zu erfassenden Bildwinkel bestimmt. Dadurch lassen sich Bildwinkel bis zu 360 Grad horizontal und nahezu 180 Grad vertikal erfassen.

Aufgezeichnet wird auf DV-Videorecordern, die über eine zentrale Steuerung betätigt werden. Ein zusätzliches Synch-Signal auf einer Audiospur gewährleistet die spätere Synchronität in der Weiterverarbeitung.

Ein zusätzlicher Videoswitcher erlaubt es die einzelnen Videosignale der Köpfe auf zwei LCD-Monitoren vergleichend darzustel­ len und gegebenfalls zu korrigieren.

Die aufgezeichneten Daten werden anschließend verlustfrei auf einen Rechner übertragen.

Dort werden mit einer speziellen Software die Videobilder der einzelnen Köpfe zu kompletten (Panorama)Bildern zusammen­ gefügt, aus denen dann je nach Anforderung verschiedene Arten von Videos generiert werden können.

Vorteile der Erfindung

Das vorgestellte Kamerasystem ist selbst bei der maximalen Ausstattung mit Videoköpfen nicht größer als ca. 35 cm im Durch­ messer. Die im Prototypen verwendeten DV-Recorder sind sowohl in Größe als auch im Gewicht zu sehr kompakten leicht zu transportierenden Einheiten zusammenzufassen. Die Kosten für das Bandmaterial sind mit ca. 2 DM pro Kassette bei 1 Stunde Aufnahmezeit sehr gering.

Die Verwendung vieler Standardbauteile im Kernbereich ermöglicht nicht nur ein zuverlässiges Funktionieren der Erfindung (Ersatz bei Teildefekten) sondern auch eine schnelle Anpassung an zukünftige technische Entwicklungen (höhere Auflösun­ gen bei CCDs und den digitalen Aufzeichnungsformaten, die Optik und der Bildwinkel bleiben gleich und damit auch der Ka­ merasteckkopf; oder Austausch der Digitalisier- und Finishingeinheit gegen schnellere Rechner).

Der Preis eines Basissystemes liegt nach derzeitiger Kalkulation bei einem sechstel bis einem achtel eines Filmkamerasystemes und liefert im normalerweise interessanten Bildbereich (360 Grad horizontal, 40 Grad vertikal) eine minimal schlechtere phy­ sikalische Auflösung des Bildes wie die Filmkameravariante (Filmkamera mit Scan auf 4k Auflösung ergibt eine resultierende Auflösung horizontal oben 8400 Bildpunkte, horizontal unten 12 800 Bildpunkte, vertikal 700). Die eigene Lösung erzeugt: ho­ rizontal oben/unten 8000 Bildpunkte vertikal 700 Bildpunkte. Zudem kann das System auch als 'elektronisches Weitwinkel' verwendet werden, da die Köpfe sich auch in anderen Anordnungen auf den Kamerakopf montieren lassen. (Bsp. Abb. 1, 2) Die Digitalisierungskosten liegen nahezu bei null, da prinzipiell nur die Stromkosten für die Digitalisierungszeit anfallen. Der Digitalisierungs-PC kann gleichzeitig als Finishing-Station verwendet werden und kostet selbst in extremer Ausstattung nicht mehr als 30.000 DM und ist somit mehrere Millionen D-Mark preiswerter als ein handgefertigter 70 mm Filmscanner.

Der Speicherbedarf bei dieser Art der Bearbeitung liegt lediglich bei ca. 50 Megabyte pro Sekunde bei 15 Videoköpfen (maximal 177 Megabyte pro Sekunde bei 49 Köpfen) und läßt sich damit auf jedem hochwertigen PC problemlos bearbeiten.

Der vermeintliche Nachteil des Systemes, der aus der eventuell sehr hohen Anzahl von Videoköpfen ensteht, deren Einstellung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zeitaufwendiger ist, stellt aber einen erheblichen Vorteil des Systemes dar. In gleich­ mäßige Ausleuchtung innerhalb einer Panoramaszene kann schon während der Aufnahme ausgeglichen werden. Die flexible Anordnung der Videoköpfe erlauben dem Drehteam die Einstellungen in zwei Schritten zu drehen (z. B. Take Nr. 1220 Grad in eine Richtung, dann Umbau der Beleuchtung etc., dann Take Nr. 2 mit 220 Grad in die entgegengesetzte Richtung). Die An­ wendung herkömmlicher Filmkamerasysteme würden den finanziellen Aufwand verdoppeln, bei Anwendung der Erfindung er­ gibt sich nur die Mehrbearbeitungszeit, die durch die doppelt vorhandenen Filmteile entsteht (es sind im Beispiel 440 Grad er­ fasst worden).

Damit diese Möglichkeiten in dem Umfang überhaupt nutzbar sind, wurde ein Verfahren entwickelt mit dem es gelingt die so­ genannten Achsensprünge auszugleichen. Diese werden gemeinhin dadurch verursacht, daß die Bildpunkte der verschiedenen Videoköpfe nicht in einem Punkt hegen. Zudem werden hier die Bilder entzerrt, eventuell farbkorrigiert und zum gewünschten Komplettbild zusammengefügt; damit steht die Gesamtaufnahme der Nachbearbeitung bzw. Integration zur Verfügung.

Die kommerzielle Anwendung betrifft nicht nur die Erstellung von Panoramavideos/Filmen im herkömmlichen Sinne, son­ dern ermöglicht zusätzlich in der digitalen Videopostproduktion nachträglich Kameraschwenks, Zooms oder beides.

Durch die digitale Vorlage des Materiales sind weiterhin Bearbeitungen möglich, die der interaktiven Nutzung des so entstande­ nen Videos erheblich mehr Möglichkeiten einräumen (z. B. Motiontracking für sogenannte HotSpots). Zur Erklärung: Motiontracking ist ein Verfahren bestimmte gleichbleibende Bildmuster innerhalb einer Video/Filmsequenz zu identifizieren und deren Horizontal/Vertikalpositionswerte abzuspeichern.

HotSpots bezeichnen einen Begriff aus der Welt der Interaktiv/Multimediaanwendungen. Ein HotSpot ist ein Bildbereich, der innerhalb eines Bildes (oder auch eines Filmes) in einer Unterspur versteckt liegt. Kommt der Benutzer mit der Maus in diesen Bereich, führt die Anwendung eine bestimmte Funktion aus, d. h. dem Benutzer wird zum Beispiel eine Verzweigung in einen anderen Programmbereich angeboten oder er erhält detaillierte Informationen zu dem Bildbereich, der von diesem HotSpot ab­ gedeckt wird. Die Verbindung beider Verfahren ergibt einen dynamischen HotSpot.

Diese Möglichkeiten wurden bei den herkömmlichen Methoden entweder aus Kostengründen (Film) oder Qualitätsgründen (Video) bis dato nicht genutzt.

Eine Einbindung in die QTVR Technologie von Apple (derzeit meistgenutzter Standard) ist ebenfalls machbar und von mir in einem Vorab-Prototyp bereits verifiziert.

Die Einbindung in die herkömmlichen Projektionssysteme ist ebenfalls einfacher, da die zu verwendenden Bildausschnitte er­ heblich einfacher an handelsübliche Projektoren angepasst werden können.

Selbst in der herkömmlichen Panoramafotografie kann das System hervorragend genutzt werden, da es problemlos in einem bewegten Umfeld eingesetzt werden kann und somit keine nachträgliche Bildretusche benötigt, die bei zeitversetzten Aufnah­ men mit einem einzelnen Fotoapparat oftmals nötig sind.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

1.1 Kamerasteckkopf: Der Kamerasteckkopf besteht aus einer ansatzweise kugelförmigem Halterung, die es ermöglicht modifi­ zierte handelsübliche IEEE-1394, digitale HDTV-Köpfe (oder Analogvideoköpfe im Vorprototyp) aufzunehmen. Diese Köpfe sind insofern modifiziert, als die normalerweise vorhandenen festen Kabelverbindungen gelöst und durch einen Stecker ersetzt wer­ den. Die Anzahl und Anordnung der Steckverbindung ergibt sich aus den Bildwinkeln und der Auflösung der verwendeten Ka­ meraköpfe respektive der verwendeten Objektive.
In einem Vorprototyp wurden 12 analoge Industrie-Einchipfarb-CCDs verwendet, die eine resultierende Auflösung von 6000 × 460 Bildpunkten bei einer Winkelauflösung von 360 Grad horizontal/30 Grad vertikal erzielten; die physikalische Auflö­ sung dieser Anordnung beträgt 3400 × 270 Bildpunkte. Eine weitere Testreihe (Simulation mit einem Kopf) mit einem digitalem 3-CCD-Kopf ergab eine resultierende Auflösung von 8000 × 700 Bildpunkten (bei 15 Kameraköpfen) und einen effektiven Bild­ winkel von 360 Grad horizontal/40 Grad vertikal. Die finale Verteilung der Steckverbindungen konnte bisher aus finanziellen Gründen noch nicht endgültig ermittelt werden.
Aufbau des Kopfes siehe Abb. 1 und 2. Die Objektive müssen feste Brennweiten haben (also keine Zoomobjektive) und stehen in einem festen Winkel zueinander. Die im Steckkopf vorhandenen Kontakte versorgen die Köpfe mit Strom und über­ tragen die Bild- und Toninformation an die angeschlossenen Videorecorder. Der Ton wird lediglich in den linken Audiokanal eingespielt, da die Kanäle der 'Surroundaufnahme' durch die Anzahl der Köpfe gegeben sind (optional kann auch ein festin­ stalliertes Mikrophonsystem 6 Recorder versorgen; das entspricht dem heutigen 'State-of-the-Art'). Die zusammengefaßten Ka­ bel verlassen in einer gebündelten Zentralleitung den Steckkopf. Optional ist für die Steckverbindung der Köpfe ein digitales Signal vorgesehen, das die Belegung des Steckkopfes (Kameranummern) in die Zentralleitung einspeist. Je nach verwendeten Kamaraköpfen wird über die Zentralleitung bzw. die Kontakte auch die motorische/elektronische Justierung der Kameraköpfe (Weißabgleich, Shutterangle) ermöglicht).

1.2 Zentralsteuereinheit (Abb. 3): Die Zentralsteuereinheit besteht aus einer (speziell auf die Anzahl der Recorder angepaßten) LANG-Steuerung (standardisiertes Protokoll zur synchronen Steuerung von Videorecordern), die die DV(CAM)-Recorder a) in Aufnahmebereitschaft versetzt und b) die eigentliche Aufnahme der Recorder startet. Zusätzlich speist diese Einheit in einem gewissen Takt kurze Audiosignale in den freien Kanal des Recorders; dieses gewährleistet für die spätere Nachbearbeitung, daß eventuell auftretende 'Framedelays', die durch die LANG-Steuerung oder die Recorder beim Aufnahmestart verursacht werden, ausgeglichen werden können.

1.3 Videoswitcher/LCI)-Monitore(Abb. 3): Hierbei handelt es sich um handelsübliche analoge Komponenten. Die Videoswitcher schalten wahlweise verschiedene Eingänge (einzelner Kamerakopf) auf einen von zwei möglichen Videoausgängen (LCD 1 oder LCD 2) um die Gesamtkamera optimal einzustellen. Bei steigender Anzahl von Kameraköpfen können die Switcher kaska­ diert werden. Je nach Art der Videoköpfe wird der Videoswitcher zwischen Kamerasteckkopf (bei analogen Köpfen) und den Re­ cordern eingebunden oder an den analogen Ausgang der Recorder geschaltet (digitale IEEE-1394 Köpfe oder digitale HDTV- Köpfe).
Dieser Switcher ist bezogen auf die Erfindung optional, da die Aufnahmeeinheiten (handelsübliche Digitalrecorder) in den meisten Fällen (ebenfalls optional) einen integrierten LCD-Bildschirm besitzen. Der Switcher bietet aber den Vorteil weniger Platz zu beanspruchen und beliebige Kameras direkt vergleichbar zu machen.

1.4 Zusammengefaßte Kopfsteuerung (Abb. 3): wie in 1.1 schon erwähnt besitzen die Köpfe optional motorische/elektronische Justierung und werden dann über diese Einheit eingestellt. Die Steuereinheiten gehören - wenn vorhanden - zum Lieferumfang der CCD-Kameras und werden für die Erfindung in ein gemeinsames Gehäuse mit zentraler Stromversorgung eingebaut; bei hoher Anzahl von Köpfen wird auch hier ein Switcher zwischengeschaltet, der in Verbindung mit dem Videoswitcher steht und zwischen den einzelnen Steuereinheiten umschaltet, um eine hohe Bediensicherheit bzw. Bedienkomfort zu gewährleisten.

1.5 Recorder (Abb. 3, Abb. 4): Auch hier handelt es sich um handelsübliche (portable) digitale Videorecorder, die die eingehen­ den digitalen (oder analogen) Audio-/Videosignale digital im 4 : 3 oder 16 : 9 Format aufzeichnen. Hier sind ebenfalls Varianten möglich, die sich in Betriebssicherheit, höherer Auflösung (Videoköpfe der Recorder) oder besserem Sampling (Abtastung der Farbkanäle) niederschlagen. Die Steuerung erfolgt in jedem Fall mit der in 1.2 erwähnten Steuereinheit.

1.6 Digitalisier- und Finisheinheit: Die Basis bildet auch hier ein handelsüblicher PC. Derzeit eignet sich ein Apple Macintosh neuester Bauart dafür am besten, da bei diesen Geräten die IEEE-1394 Schnittstelle sowohl hardwaremäßig als auch in das Be­ triebssystem integriert ist. Die Übertragung der Daten vom Digitalrecorder erfolgt als direkte '1-zu-1' Kopie auf die Festplatten) des PCs (Spezifikation des IEEE-1394-Übertragungsstandards). Das Digitalisieren der ausgewählten Sequenzen kann über handelsübliche Software (Adobe Premiere, Apple Final Gut etc.) im Batchbetrieb erfolgen.

1.7 Das für die Erfindung relevante Verfahren geht davon aus, daß beim visuellen Erfassen minimale Fehler innerhalb einer Bildinformation vom menschlichen Gehirn automatisch korrigiert werden, solange sie nicht im Widerspruch zur Erfahrung stehen. Weiterhin müssen sich die Bildwinkel der einzelnen Linsen/Kameraeinheiten überschneiden. Zahlreiche Versuchsrei- hen haben gezeigt, daß diese Überlappung mindestens 6 Grad betragen muß. Abb. 5 verdeutlicht zum einen, daß im Nahbereich von ca. 30 Zentimeter die Kamera nicht funktioniert, da manche Bereiche nicht erfaßt werden. Im Überlappungs­ bereich, der darauf folgt, zeigen die Strahlen durch die stilisierten Objekte (Kreise a, b), die Problematik des Achsensprunges. Zudem wird durch Abbildung (klar, daß alle Objekte auf einer Achse (Abb. 6a) ausgehend vom 'optischen' Mittelpunkt der Konstruktion, in allen räumlichen Tiefen auf den resultierenden Bildebenen nahezu deckungsgleich sind und der Achsen­ sprung nur in einem minimalen Bildbereich auftritt. Aufgrund dieser Eigenschaft wird diese Achse ersteinmal als spätere 'Stoß­ kante' der Einzelbilder angenommen. Da jeweils eine Linse im vorgegebenen Versuchsaufbau etwas erfassen kann, was die da­ neben liegende Linse nicht mehr erfasst, stellt das 'Abschneiden' von bestimmten Bildbereichen in der Überlappung (Abb. 6 c, d) auf den ersten Blick eine willkürliche Vereinfachung des späteren Gesamtbildes dar. Da aber auch von einer idealen Linse genau diese Punkte nicht wahrgenommen werden ist dieses Verfahren folgerichtig. Wichtig ist der Bildbereich neben der Stoß­ kante, der in kleinen Bereichen Einblicke zuläßt, die mit der Ideallinse nicht erfaßbar sind und somit nicht der Realität ent­ sprechen; diese Überinformation wird aber vom Betrachter nicht als falsch oder störend empfunden, da sie im Bildkontext durchaus richtig erscheinen (weiter entfernte Objekte erscheinen etwas breiter als in der Wirklichkeit).
Da leider für fast kein Linsensystem exakte Wette als Daten vorliegen, muß in einem einfachen Versuchsaufbau der Erfassungs­ winkel bestimmt oder verifiziert werden (Abb. 7). Dieser Versuchsaufbau liefert neben dem optisch verwertbaren Bereich (Licht­ abfall, Unschärfe an den äusseren Kanten Abb. 7c) gleichzeitig die Daten für das Verzerrungsmuster der verwendeten Linse. Aus diesem Muster läßt sich ein Entzerrungsgitter generieren. Diese Basisdaten plus die Baumaße des Kamerakopfes dienen als erste Grundlage für die Basiskonfiguration eines Rechnermodelles. Je nach Linsen/Kamerasystem müssen in diesen virtuellen Versuchsaufbau 5 bis 7 Kameraköpfe einbezogen werden (Abb. 8).
Im Rechner wird der spätere Kamerasteckkopf vorkonstruiert und in einen virtuellen Versuchsaufbau gesetzt. Die räumlich in die Tiefe versetzten Gitter geben optische Informationen über die auftretenden Achsensprünge. Da 'Rechnerlinsen' nicht mit den optischen Verzerrungen echter Linsen behaftet sind (einfache Fluchtpunktberechnung), ergibt sich nach Zusammenfügen der Einzelbilder an den vorher bestimmten Stoßkanten ein bestimmtes 'eckiges' Muster (Abb. 9). Die Schnittpunkte der Gitter (Abb. 9a) bilden Stützpunkte einer Schar von Bezierkurven, die in der vertikalen Bildachse zentriert übereinander liegen (Abb. 10). Der zentrale Teil dieses Gitters wird als Verzerrungsraster auf alle Einzelbilder angewendet (Abb. 11) und ergibt angewen­ det auf die Einzelbilder eine homogene virtuelle Weitwinkelaufnahme, die die vertikalen Achsen der Objekte weiterhin verti­ kal läßt (Abb. 12).
Fügt man nun beide Verzerrungsmuster zu einem zusammen, resultiert daraus ein Vorgang, der aus dem einzelnen Videobild zuerst ein 'Idealbild' macht, und dieses dann in das zweite Pattern (Muster) einpasst.
Nun muß jedoch einschränkend gesehen werden, daß reale Bilder sich nicht einfach an den Stoßkanten zusammensetzen las­ sen, sondern einen Übergangsbereich (weiche Blende) benötigen (Abbildung (13 und) 14). Damit kommt auch wieder die Proble­ matik des Achsensprunges in diesem Übergangsbereich ins Spiel. Um die Bildfehler in diesem Bereich auszugleichen wird das Bild im Randbereich sozusagen 'räumlich nach hinten gebogen'. Die Mittelung der Werte, die aus dem virtuellen Versuchs­ aufbau gewonnen werden (bzw. durch Fluchtpunktberechnungen) führen zu einer minimalen Verzerrung (zur Verdeutli­ chung Abb. 15) im Überlappungsbereich. Diese Verzerrung ist abhängig von der verwendeten Linse und dem Überlap­ pungsbereich, ist aber visuell nicht mehr wahrnehmbar (bei großer Überlappung sogar nicht mehr nötig). Im folgenden wird die Mittelung der Werte für mehrere Tiefengitter durchgeführt, dadurch ergibt sich abhängig von der zunehmenden räumli­ chen Entfernung der Gitter ein immer kleiner werdender Abstand zur Stoßkante und aus der iterativen Anwendung der Verzer­ rung eine Kurvenfunktion. Damit ist die Problematik für den Kameraring der im Äquator des Steckkopfes liegt gelöst.
Die Bilder eines zweiten/dritten Ringes ober- oder unterhalb des ersten montiert, lassen sich prinzipiell nach gleichem Ver­ fahren zusammenfügen. Es muß jedoch ein weiterer Entzerrvorgang eingefügt werden. Da alle Köpfe einen Teil einer Kugel er­ fassen, deren Zentrum im Mittelpunkt des Kopfes liegt, ist das resultierende Bild Teil einer Kugelabwicklung. Damit liegen die Mittelpunkte der Bilder auf einem Kreissegment dessen Radius sich aus Linsengeometrie (und damit vertikaler Winkelanord­ nung der Reihe) sowie Auflösung des CCD-Chips ergibt. Das so zusammengesetzte Bild wird dann von einem Polarkoordina­ ten- auf ein Standardkoordinatensystem umgerechnet und der ersten Reihe hinzugefügt.

1.8 Unter Anwendung dieses Verfahrens ordnet eine Software also jeder Kamera entsprechend ihrer Position ein bestimmtes Muster zu. Die so ent- bzw. verzerrten Bilder können dann übergangslos aneinandergesetzt, zusammengerechnet und als Ein­ zelbilder ausgegeben werden. Die Ausgabe als Einzelbilder im TGA- oder TIFF-Format ist derzeit nötig, da kein Rechnerformat derartig große Filme abspielen kann. Für die Weiterverarbeitung in der Videopostproduktion müssen die Bilder in vielen Fällen ebenfalls gesplittet werden.

1.8.1 Rechnerbasierte Interaktivapplikationen können jedoch in Standardvideoauflösungen oder kleineren Auflösungen direkt abspielbare Filme nutzen. Dazu wird gewissermaßen ein Sichtfenster in kleinen Schritten von links nach rechts (oder umge­ kehrt) über die Panoramabildsequenz geführt. Jeder Schritt an sich erzeugt eine Videosequenz. Alle so entstandenen Sequen­ zen werden zu einer fortlaufenden Gesamtsequenz zusammengefügt. Dadurch entsteht eine Bildmatrix aus X × Y Einzelbildern, wobei X die Anzahl der Schritte der Fensterverschiebung und Y die Anzahl der Bilder innerhalb der Panoramavideosequenz an­ gibt. Diese Matrix kann unter Apple QuickTime® als sogenanntes VR-Object definiert werden. Diese Anwendung kehrt zwar den Sinn dieser QuickTimeanwendung völlig um, ermöglicht aber die interaktive Betrachtung des Panoramafilmes (Diese spe­ ziellen Ausgabe wurde bereits unter QuickTime® von mir realisiert).
Die vorherige Anwendung von Standardsoftwareapplikationen (die Motiontracking erlauben) auf die entstandene Panoramavi­ deosequenz ermöglicht es HotSpotdaten in einen oder mehrere Alphakanäle zu übertragen. Wird nun das zuvor beschriebene Verfahren angewendet, werden diese Informationen ebenfalls in die Matrix übertragen und erlauben damit zusätzliche Inter­ aktivität beim Betrachten des Panoramas.
Eventuell noch nötige Farb-, Helligkeitskorrekturen sowie Passerverschiebungen (verursacht durch Spiel der Kamerasteckköp­ fe) und Synchronisierung der Einzelvideosequenzen zueinander können ebenfalls innerhalb der Software mit bekannten Algo­ rithmen eingestellt werden.

1.9 Der Prototyp dieser Software wurde durch Scripting und Verbindung von Einzelkomponenten handelsüblicher Softwarepa­ kete von mir realisiert. So wurden für den realen Versuchsaufbau mit Adobe Premiere Bildsequenzen digitalisiert (diese Sequen­ zen wurden zur Steigerung der Bildqualität in jeweils ein Standbild zusammengerechnet). Die aufgenommenen Bilder wurden in Adobe Illustrator nachgezeichnet und gemittelt. Aus den so entstandenen Bezierkurven wurde ausgehend von deren Mittel­ punkt ein gleichmäßiges Raster entwickelt. Diese beiden Raster bildeten Ausgang und Ende eines 'Morphingprozesses' in Avid ElasticReality. Konstruktion des 'virtuellen' Modelles (und auch des ersten Vorprototyps) erfolgte in Yonowat Amapi und Play ElectricImage zur Umsetzung der 3d-Kameras. In letzerem wurden dann auch die 'Gitterversuchsreihen' erzeugt. Die so er­ zeugten Einzelbilder wurden in Adobe AfterEffects zusammengesetzt und maskiert (temporäres Abschneiden der Überlappungs­ bereiche), die daraus resultierenden Einzelbilder dienten wiederum als Vorlage innerhalb von Adobe Illustrator zur Erzeugung der Bezierkurven zur Verzerrung der Rechnerbilder, auch aus diesen Bezierkurven wurde eine gemittelte Kurvenschar (zur hö­ heren Genauigkeit) erstellt. Diese Kurvenschar wurde wiederum in Adobe AfterEffects importiert und mit den unverzerrten und unmaskierten Mittelbild maskiert, sodaß sich das allgemeine Verzerrungsmuster ergab. Das Verzerrungsmuster diente als Hin­ tergrund zur Erzeugung eines 'Meshwarps' auf ein leeres Bild mit der identischen Größe des berechneten 3d Bildes. Dieser Warp wurde nun auf alle maskierten Bilder kopiert, dadurch ergab sich das 'orthogonale Weitwinkel'. Der Austausch der Rech­ ner-3d-Bilder mit solchen Rechnerbildern die weiter entfernte Raumgitter besitzen ergibt die Geradenschar (innerhalb des Überlappungs/Überblendbereiches), die wiederum für die Erzeugung eines zweiten 'MeshWarp' Grundlage war. Dieser zweite Warp wurde über den ersten kopiert. Die anfangs in ElasticReality vorgenommene Entzerrung wurde nun auf ein unverzerrtes Rasterbild angewendet. Dieses verzerrte Muster diente innerhalb von AfterEffects wiederum als Vorlage für einen weiteren 'MeshWarp', der auf die später folgenden Videosequenzen angewendet wurde. Alle Verzerrungen wurden in einer wesentlich höheren Auflösung als der Videoauflösung generiert um hier eine hohe Genauigkeit zu erzielen. Die späteren Farb-, Hellig­ keits- und Passerkorrekturen wurden ebenfalls in AfterEffects ausgeführt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erfassen eines Panoramavideos mit mehreren Kameraköpfen Abb. 3(a), dadurch gekennzeichnet, daß ein Steckkopf Abb. 3(a) mehrere Videokameraköpfe Abb. 3(b) hält.

2. Verfahren aus einer Summe von Einzelvideos, die mit der Vorrichtung aus Anspruch 1 oder 3 erstellt sind, ein Gesamtvideo oder -bild zu erstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehenden Achsensprünge, Verzerrungen, Farbunterschiede ausge­ glichen werden und diese Bilder ohne sichtbare Übergänge ineinander verschmolzen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Anzahl und Ausrichtung der Videokameraköpfe ab­ hängiges Gesichtsfeld in einer Ebene bis 360 Grad in X-Y-Richtung abgebildet werden kann. Aufgrund ihrer digitalen Abspei­ cherung kann diese Ebene nicht sichtbare Unterebenen mit Informationen zur Steuerung des resultierenden Filmes oder An­ steuerung anderer Programme enthalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraköpfe ein 'elektronisches Weitwinkel' bilden können Abb. 1.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Einstellung der Kameraköpfe vorgesehen ist Abb. 3(f).

6. Vorrichtung und Verfahren zum Steuern und Synchronisieren von Videorecordern, mit denen Bildsequenzen nach Anspruch 1 oder 3 aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine freie Audiospur des Bandes ein zusätzliches absolutes Synchsignal aufnimmt.