Informatiker ermöglichen fünfte Dimension für Videos

Mit ihrer unendlichen Tiefenschärfe bietet die Lichtfeld-Fotografie die Möglichkeit, den Schärfebereich des gewählten Bildausschnittes noch nach der Aufnahme zu verändern und dreidimensionale Aufnahmen zu produzieren. Die Forscher präsentieren erstmals auf der Cebit 2018, Aufnahmen und Details ihres selbst entwickelten Systems.

Bei Videos kommt Lichtfeld-Fotografie bisher nur vereinzelt zum Einsatz, auch weil die dafür notwendigen Kamerasysteme nur an einer Handvoll von Standorten existieren. Seit wenigen Tagen gehört die Universität des Saarlandes dazu.

„Es geht keine Bildinformation mehr verloren“, erklärt Thorsten Herfet, Professor für Nachrichtentechnik an der Universität des Saarlandes, den Effekt des Kamerasystems. „Wenn man beispielsweise einen Fahrradfahrer aufnimmt, der während der Aufnahme durch einen Strauch verdeckt wird und dadurch nur etwas durchscheint, kann man in der Nachbearbeitung den Strauch komplett herausrechnen“, sagt Herfet, der das System zusammen mit seinen Mitarbeitern Tobias Lange und Frank Waßmuth in den vergangenen zwölf Monaten entwickelt hat.

Damit die Lichtfeld-Aufnahmen funktionieren, ist entscheidend, dass dieselbe Szene aus mehreren Blickwinkeln aufgenommen wird. Die Saarbrücker Informatiker haben dazu 64 Kameras auf einem so genannten Array angeordnet, das auf eine Fläche von 60 mal 60 Zentimeter minimiert oder von zwei mal zwei Metern maximiert werden kann. Jede einzelne Kamera verfügt über eine volle Hochauflösung von 1920 mal 1200 Pixeln, eine 8 Bit Farbtiefe und kann bis zu 40 Bilder pro Sekunde aufnehmen.

„Wir können jede Kamera unabhängig von den anderen auf der Zeitachse ansteuern und damit gezielt einzelne Bildbereiche durch frühere oder spätere Aufnahmen ersetzen“, erklärt Herfet. „Damit sind völlig neuartige Aufnahmen von Bewegungen möglich. Wir brechen sozusagen in die fünfte Dimension auf.“ Im ersten Schritt während der Aufnahme werden die Bilddaten der jeweiligen Kamera von ihrem eigenen Mini-PC verarbeitet, der nicht größter als eine Brotdose ist. „Bei diesen Small-Office-PCs sind für uns insbesondere die schnellen Festplatten wichtig, da jede Kamera während der Aufnahme pro Sekunde 270 Megabyte an Daten schickt“, erklärt Tobias Lange, der bei Professor Herfet promoviert. Jeweils 16 Mini-Rechner sind in einem gut einen Meter hohen Gehäuse zusammengefasst, das Lange entwickelt und mit Hilfe eines 3-D-Druckers produziert hat. Von dort gehen die Bilddaten an die zentrale Speichereinheit, die mehr als 50 Terabyte umfasst.

Die Software für das Aufnahmesystem haben die Saarbrücker Informatiker so entwickelt, dass Produzenten die Bilddaten des Lichtfeldes auch mit ihren standardisierten Programmen bearbeiten können. Damit leisten die Saarbrücker Informatiker auch einen wichtigen Beitrag innerhalb des von der Europäischen Union geförderten Projektes „Smart Asset re-Use in Creative Environments” (SAUCE). „Ziel dieses Projektes sind so genannte Smart Assets, also Aufnahmen, die so viele Informationen enthalten, dass die Produzenten damit in der Nachbearbeitung alles machen können“, berichtet Herfet. Das Kamerasystem aus Saarbrücken samt der Software sei dafür ein wichtiges Puzzlestück. Die Kosten für das Kamerasystem, die sich auf rund 120.000 Euro belaufen, hat der Exzellenzcluster der Universität des Saarlandes übernommen.

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