CGI

CGI steht für Computer Generated Imagery und bedeutet, dass Videosequenzen am Computer modelliert, inszeniert und schlussendlich berechnet wurden, also ohne physische Modelle vorher abzufilmen. Generell meint man mit CGI komplett am Computer entstandene Motive, während CGI selbst jedoch Bestandteil einer Filmkomposition (z.B. Realmodell mit computergenerierter Explosion) sein kann.

Inhaltsverzeichnis

Entstehungsweise

Bei der Produktion von CGI wird heute unterschiedlich vorgegangen. Während für Sterne, Nebel, Rauch, Schnee und Feuer Partikelsysteme programmiert und eingesetzt werden, werden Raumschiffe dagegen teilweise oder vollständig am Computer konstruiert. Dabei entsteht zuerst die Skizze, die in eine technische Reinzeichnung aus unterschiedlichen Perspektiven umgesetzt wird. Je nach Produktion können bereits hier CAD-Programme zur Konstruktion eingesetzt werden. Anschließend erfolgt die Modellierung in einem 3D-Programm, indem das als Reinzeichnung vorliegende Modell in drei Dimensionen nachgebaut wird.

Alternativ zur Modellierung am Computer kann das Modell per Hand gebaut und anschließend mit einem Objektabtaster eingescannt werden. Der Vorteil hierbei ist, dass das Modell auf bewährte Weise per Hand entsteht und in verschiedenen Auflösungen gespeichert werden kann. Gleichwohl ist diese Methode sehr viel kostenintensiver.

Nach der Modellierung wird das Modell vollständig texturiert und in eine Bibliothek abgelegt, die im Computernetzwerk von verschiedenen Rechnern aus erreichbar ist.

Verwendung

Je nach Budget variiert die Auflösung des Computermodells und auch das Detailreichtum. In der TV-Serie wird ein mäßig aufgelöstes Modell verwendet. Wird von einem Modell eine hochaufgelöste Version benötigt, etwa weil es bei einer Explosion in seine Teile zerspringen soll, wird der benötigte Teil des Modells noch einmal hochaufgelöst nachmodelliert.

In modernen Computertrickfilmen werden höher aufgelöste Modelle aus einem Kinofilm für eine TV-Serie noch einmal in niedrigerer Auflösung nachmodelliert, um Rechenzeit zu sparen und das Budget einzuhalten.

Animation

Das Modell wird aus der Bibliothek geladen und in einer 3D-Szenenkomposition animiert. Falls die Szene komplett aus CGI bestehen soll, besteht die 3D-Szene vollständig aus den Objekten, die später im Fernsehen zu sehen sein werden. Wird die 3D-Szene mit Realbildern gemischt, enthält sie eine Reihe von Dummies, um dem Animator die Arbeit mit der 3D-Komposition zu erleichtern.

Einwirkungen auf Modelle, z.B. Explosionen, feindliche Waffensysteme oder Verformungen, werden heute mithilfe von speziellen Objekten aus dem 3D-Programm vollbracht, die einen physikalischen Impakt jeglicher Art auf ein Modell simulieren können.

Die klassische Bild-für-Bild-Animation wurde auch für CGI beibehalten, allerdings kann der Computer das Tweening, also die Berechnung von Zwischenbildern in einer Bewegung, heute weitestgehend selbst übernehmen. Beispielsweise kann ein Raumschiff einem vorgezeichneten (im Film unsichtbaren) Pfad entlangfliegen, nachdem der Animator das Schiff an diesem Pfad ausgerichtet und zwei Keyframes am Anfang und am Ende des Pfades gesetzt hat. Kameras, die in der 3D-Komposition eigene Objekte sind, werden ebenfalls bei der Animation geschwenkt, gedreht oder verschoben. Auch wenn 3D-Programme heute in der Lage sind, eine vollwertige Komposition aus nacheinander geschalteten Kameraperspektiven zu erzeugen, wird die Berechnung einzelner Szenen, die nacheinander zusammengefügt werden, vorgezogen.

Berechnung der Szene

Zwischenzeitlich finden während der Produktion immer wieder Berechnungen, Renderings genannt, statt, um die 3D-Szene zu testen. Dabei werden die Wirkung von Texturen, der korrekte Lichteinfall, oder Animationsfehler geprüft. Die finale Berechnung der Szene, in der vollen dafür vorgesehenen Auflösung, mit allen Texturen und Details, findet jedoch auf einer so genannten Renderfarm statt: mehrere Computer mit leistungsfähiger Hardware sind in einem Netzwerk zusammengeschaltet und können aus einer Komposition jeweils ein Einzelbild berechnen. Durch die Verteilung der Arbeitslast auf mehrere Computer entsteht das Produkt in einer für Film- oder Fernsehproduktionen angemessenen Zeit. Das Resultat wird in Vollauflösung oder verlustfrei komprimiert zwischengespeichert und ist nunmehr ein einfacher Film-Clip.

CGI in Star Trek

Der Genesiseffekt wurde mit CGI inszeniert

In Star Trek wurde diese Technik erstmals in Star Trek II: Der Zorn des Khan eingesetzt, um die Entstehung des Genesis-Planeten zu visualisieren. Der Genesis-Effekt gilt als der erste Einsatz einer komplett als CGI produzierten Szene in einem Kinofilm. Doch erst die beiden Schiffe der Whorfin-Klasse in Star Trek: Treffen der Generationen waren die ersten Schiffe in Star Trek, die auschließlich am Computer entstanden, und für die es kein Realmodell gab.

Für den Einsatz von CGI in Star Trek-Filmen haben Pioniere in diesem Gebiet teilweise hohen Aufwand getrieben. Um den Zuschauer in Star Trek II: Der Zorn des Khan durch ein computergeneriertes All fliegen zu lassen, wurden über 6.000 Sterne von Jim Veilleux per Hand programmiert, die ihre Bildposition anhand der Kameraposition veränderten. Dagegen konnten physikalisch komplexe Effekte, wie Nebel oder Feuer, noch nicht am Computer animiert werden. Auch heute ist der Einsatz von Partikelsystemen, die derartige Effekte ermöglichen, mit hohem Rechenaufwand verbunden, weshalb die mit Zufall verbundenen Effekte sorgfälig geplant werden müssen.

Auch andere Spezialeffekte, wie z.B. Phaser-Feuer, wurden lange Zeit nicht am Computer berechnet, sondern per Hand (Rotoskopie) eingefügt.

Das bemannte Shuttle-Hangar der Voyager war Digital Backlot. (Hier: Delta Flyer, Konstruktion)

Ein weiteres Beispiel für Digital Backlot

In Star Trek: Raumschiff Voyager wurde auch mit dem Digital Backlot-Verfahren experimentiert. Dabei handelt es sich um Kulissen, die digital erzeugt werden. Die Kamera der 3D-Szene im Computer und die Kamera der Realaufnahme nehmen zu jedem Zeitpunkt die gleiche Position ein, sodass z.B. glaubwürdige Kamerafahrten durch eine virtuell erzeugte Umgebung, aber mit realen Schauspielern im Vordergrund möglich sind. Nur die Requisite, die die Schauspieler während der Aufnahme benutzen, ist real. Die Technik wurde allerdings erst in Star Trek: Enterprise für längere Szenen eingesetzt.

Bis Star Trek: Enterprise wurden weiterhin im großen Maße die traditionellen Realmodelle zur Darstellung von Schiffen benutzt, erst in dieser Serie wurde erstmals komplett auf CGI-Technologie zurückgegriffen. Die Produzenten der Serien hielten Realmodelle für realistischer und die Inszenierung von realistisch wirkenden CGI-generierten Raumschiffen für zeit- und kostenintensiv.