Bewegungserfassung

optische Motion Capture Marker auf einem Gesicht für Performance Capture

Unter Motion Capture (von engl. motion, Bewegung und capture, Erfassung, also Bewegungserfassung) versteht man eine Technik, die es ermöglicht, menschliche Bewegungen so aufzuzeichnen und in ein von Computern lesbares Format umzuwandeln, dass diese die Bewegungen zum einen analysieren und zum anderen auf im Computer generierte 3D-Modelle übertragen können.

Vorläufer

Schon die ersten Reihenfotografien von Eadweard Muybridge sollten dazu dienen, menschliche oder tierische Bewegungen zu analysieren. Spätere Fotografen und Filmer brachten an ihren Modellen deutlich erkennbare Kennzeichen an, um die Analyse der Bewegungen zu vereinfachen. Diese Technik überlebte bis ins Video- und Computerzeitalter, wobei die Markierungen immer noch Bild für Bild per Hand in die Analysesoftware übertragen wurden. Anwendungsgebiete für diese Technik waren zumeist (Sport-)Medizin, Unfallforschung (Crashtests), und Rationalisierung von Bewegungsabläufen in der Arbeitswelt.

Zur Herstellung von Filmen konnte diese Technik noch wenig beitragen, obwohl Muybridges Fotos bis heute Vorbild für Animatoren in aller Welt sind. Erst Max Fleischer erfand mit der Rotoskopie ein Verfahren, das geeignet war, komplexe Bewegungen relativ einfach in Zeichentrick zu übertragen. „Der Herr der Ringe“ (1978) von Ralph Bakshi entstand auf diese Weise ebenso wie zwei neuere Filme von Richard Linklater. Dennoch werden mittels Rotoskopie keine Bewegungsdaten erzeugt, sondern nur das äußere Erscheinungsbild der Schauspieler [teilweise Software-unterstützt) in die Animation übertragen.

Verfahren

Es gibt mehrere Verfahren wie Bewegungserfassung aufgezeichnet werden kann. Grundsätzlich muss zwischen zwei Verfahren unterschieden werden.

Optische Verfahren

Bei optischen Verfahren wird mit Kameras gearbeitet, welche aktive oder passive Marker an den zu erfassenden Personen oder Gegenständen verfolgen.

Nichtoptische Verfahren

Bei den nichtoptischen Verfahren gibt es die Möglichkeit durch sogenannte Body suits (Ganzkörperanzüge) an denen Detektoren (MEMS, Gyroskop) befestigt sind, Bewegungen zu erfassen. Außerdem gibt es auch hybride Systeme, die durch Schallwellen oder magnetische Wellen Bewegungen erfassen.

Weiterverarbeitung

Nach der Digitalisierung können die Rohdaten über ein geeignetes Plugin in aktuelle 3-D-Systeme importiert und dort weiterbearbeitet werden. Sie werden dabei mit einem virtuellen Drahtgittermodell (eine Art dreidimensionales Strichmännchen) verknüpft, welches die vorher aufgezeichneten Bewegungen übernimmt.

Nach dem Rendern sieht es für den Betrachter aus, als würde die virtuelle Figur die Bewegungen des ursprünglichen Schauspielers ausführen. Diese Technik wird verstärkt in computergenerierten Filmen wie „Final Fantasy: Die Mächte in dir“ oder „Shrek“ eingesetzt. Aber auch in vielen neuen PC- und Videospielen (z.B. Tony Hawk`s Project 8 oder der FIFA Serie von EA Sports) findet diese Technik Verwendung.

Die „Bewegungsqualität“ der Computermodelle hängt von mehreren Faktoren ab:

• Anzahl der auszuwertenden, gleichartigen Bewegungen:

  Dieselbe Bewegung wird von dem Akteur mehrmals vorgenommen, die Bewegungsmuster werden verglichen und ein Mittelwert aus ihnen gebildet.

• „Gelenke des Computermodells“:

  Ein Computermodell besteht aus verschiedenen Gelenken und Knochen (ähnlich der eines Menschen). Ist die Anzahl der Gelenke im Arm und der Hand des Modells kleiner als die des Akteurs, so können nicht alle Daten der realen Bewegung verwendet werden. Es entstehen „kantige“ Bewegungen.

Vorteile

Durch Bewegungserfassung können komplexe Bewegungsabläufe (z. B. Laufen, Tanzen) mit relativ geringem (zeitlichen) Aufwand realisiert werden, die über andere Animationsmethoden (z. B. Schlüsselbildanimation bzw. engl. keyframe animation) schwer, oder nur mit hohem zeitlichen Aufwand möglich gewesen wären.

Nachteile

Die Bewegungen bei Motion Capturing können einen künstlichen Eindruck machen, obwohl die zugrundeliegenden Daten eines natürlichen Ursprungs sind. Das rührt daher, dass je nach Aufnahmetechnik teilweise Verdeckungen der Sensoren stattfinden oder die Framerate der Aufnahme nicht hoch genug ist, um kleinste Bewegungsunterschiede aufzuzeichenen. Deshalb werden in größeren Produktionen die Bewegungsdaten von erfahrenen Animatoren nachbearbeitet oder gar nur als Vorlage für Handarbeit benutzt.

Performance Capture

Als Performance Capture wird eine Weiterentwicklung der Motion-Capture-Technologie bezeichnet, bei der nicht nur die Körperbewegungen, sondern auch die Gesichtsausdrücke der Schauspieler gescannt werden.

Filme mit einzelnen Performance-Capture-Charakteren

• 2001–2003: Gollum (Andy Serkis) in Der Herr der Ringe und den beiden Fortsetzungen (Regie: Peter Jackson)
• 2004: Sonny (Alan Tudyk) in I, Robot (Regie: Alex Proyas)
• 2005: Kong (Andy Serkis) in King Kong (Regie: Peter Jackson)
• 2006/2007: Davy Jones (Bill Nighy) in Pirates of the Caribbean – Fluch der Karibik 2 und Pirates of the Caribbean – Am Ende der Welt (Regie: Gore Verbinski)
• 2009: Dr. Manhattan (Billy Crudup) in Watchmen (Regie: Zack Snyder)

Performance-Capture-Filme

Diese Filme sind vollständig computergeneriert; sämtliche Darsteller wurden durch Performance Capture digitalisiert.

• 2001: Final Fantasy (Regie: Hironobu Sakaguchi)
• 2004: Der Polarexpress (Regie: Robert Zemeckis)
• 2006: Renaissance (Regie: Christian Volckman)
• 2006: Monster House (Regie: Gil Kenan)
• 2007: Die Legende von Beowulf (Regie: Robert Zemeckis)
• 2009: A Christmas Carol (Regie: Robert Zemeckis)
• diverse Barbie-Märchenfilme

Weblinks

• Moven - System zur inertialen Erfassung menschlicher Bewegung
• Human Motion Analysis, Introduction of Biomedical signals and systems (engl.)
• MoCap-Guide - Ein Leitfaden zum Motion Capturing (Bachelorarbeit)
• How does Mocap work - Ein kurzer Quicktime-Movie, der die Grundzüge des Motion Capturing erklärt ( engl. )
• Motion Capture Service in Zentraleuropa - Österreich