Att producera realistiska animerade filmfigurer är en mycket komplex teknisk strävan. ETH-forskare har nu visat hur drönare kan användas för att kraftigt minska den ansträngning som krävs i processen.

Drönare kommer att förändra filmbranschen på ett stort sätt. Tobias Nägeli, för en, är säker på det. Datavetaren, som nyligen avslutade sin doktorsavhandling med Otmar Hilliges, en professor i datavetenskap och chef för Advanced Interactive Technologies Lab, kunde visa för ungefär ett år sedan det spektakulära, mycket tekniska filmscener skulle kunna spelas in på ett mycket enklare sätt genom att använda dessa miniflygplan. I ett ytterligare projekt, som han presenterade vid en konferens i Tokyo i början av december, han visade att drönare också har stor potential för animerad film.

Drönare för att ersätta dussintals kameror

"Det är en mycket tidskrävande uppgift att få figurer att se realistiska ut i en animerad film, " förklarar Nägeli. "För att figurerna ska se naturliga ut, det första steget är att filma en skådespelare som utför rörelserna. Det andra steget är sedan att bygga den animerade figuren runt detta." För att rekonstruera skådespelarens rörelser för 3D-animationen, de måste först spelas in med minst två kameror samtidigt. Rörelsesekvenser som täcker mycket utrymme skapar en enorm mängd tekniskt arbete, så två välplacerade kameror borde kunna täcka hela scenen. Detta kräver antingen installation av flera kameror på olika platser, av vilka endast ett fåtal kan användas samtidigt, eller andra knepiga installationer.

Denna komplicerade teknik kan snart bli föråldrad. Nägeli och hans kollegor vid ETH Zürich och Delft University of Technology har utvecklat ett system som i sin enklaste konfiguration, består av två kommersiellt tillgängliga drönare och en bärbar dator. Drönarna följer skådespelarens varje rörelse och justerar automatiskt sin position så att målet alltid kan skjutas från två vinklar. Detta minskar mängden kameraarbete som krävs, eftersom kamerorna bara behöver vara på de ställen där de faktiskt behövs. Imponerande nog, systemet förutser skådespelarens rörelser i realtid och beräknar sedan var drönarna behöver flyga för att hålla skådespelaren i ramen.

För att minimera mängden genererad data, infraröda diodmarkörer är fästa på skådespelarens leder. Drönarna, som är utrustade med ett riktigt ljusfilter, registrera bara ljuset från markörerna, avsevärt förenkla databehandlingen. Systemet ser bara några få punkter, från vilken den sedan bestämmer kroppens position och riktningsrörelse.

"Det som gör vårt system så unikt är att det också på ett tillförlitligt sätt kan fånga plötsliga och snabba rörelser, " förklarar Nägeli. "Självklart, den här typen av demosystem är inte tillräckligt bra för att uppfylla filmindustrins krav ännu. Men det erbjuder ett lovande tillvägagångssätt." Som den unga forskaren förklarar, systemet kan också utökas med ytterligare drönare för att fånga rörelser i ännu större detalj. Det är också tänkbart att det nuvarande tillvägagångssättet med ljusmarkörer skulle kunna ersättas av automatisk bildanalys, vilket minskar filmproduktionens tekniska komplexitet ytterligare.

Sportrörelseanalys med drönare?

Teamet genomförde olika tester för att visa hur systemet kan användas för att spåra mänskliga rörelser över längre avstånd – något som gör tillvägagångssättet intressant för sportrörelseanalys. "Tills nu, det har varit omöjligt att utföra en heltäckande rörelseanalys på löpare, till exempel, för det är alldeles för komplicerat, " förklarar Nägeli. "Med vårt system, det är mycket lätt nu att undersöka hur en löpares kinetik förändras över en tidsperiod."

För närvarande, detta är fortfarande bara en vision. Nu, utmaningen är att fortsätta utveckla systemet för praktiska tillämpningar. Tillsammans med två kollegor, Nägeli planerar att ta sig an denna uppgift på det nystartade företaget Tinamu Labs. Och vem vet – kanske han och hans drönare snart landar i Hollywood.