VR meets Science – Aspekteins inszeniert den König der Luftschiffe auf einer Forschungsexpedition in einem 360-Grad-Video. Erstellt wurde das 360-Grad-Video von einem bemannten Helikopter aus, über dem offenen Meer.

360-Grad-Video im Dienst der Wissenschaft

Nur wenigen ist es heute noch vergönnt, einen in luftiger Höhe schwebenden Zeppelin zu entdecken. Noch seltener kommt es vor, dass man mitfliegen oder gar auf ihn herunterschauen kann. Einen ganzen Tag lang durfte das Team von Aspekteins den König der Luftschiffe in Aktion begleiten und, als wäre das nicht Sensation genug, auch noch einen 360-Grad-Film erstellen – von einem Helikopter aus, über dem offenen Meer.

Hintergrund ist die wissenschaftliche Forschungsexpedition „Uhrwerk Ozean“ des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) unter Leitung von Prof. Dr. Burkard Baschek, welche im Juni 2016 stattfand. Im Rahmen dieser Expedition spürte ein internationales Forschungsteam aus Ozeanografen Meeresverwirbelungen in der Ostsee auf, um an ihnen anschließend wissenschaftliche Messungen durchzuführen. Dabei kamen eine Flotte aus Forschungsschiffen, ein Motorsegler sowie ein Zeppelin mit je einer Vielzahl an Bord befindlichen Messinstrumenten zum Einsatz. Die gesammelten Daten sollen unter anderem Aufschluss über die Ozeanzirkulation und den Einfluss der Meereswirbel auf den Energiehaushalt und den Mikroalgenwachstum der Meere sowie das globale Klima geben.

Herausforderungen von 360-Grad-Luftaufnahmen: Wie filmt man 360-Grad aus einem fliegenden Helikopter?

Neben Wissenschaftlern waren im Rahmen der medialen Kampagne rund um das Projekt „Uhrwerk Ozean“ auch crossmediale Produzenten und Entwickler von Fulldome- und VR-Produktionen involviert. Dazu gehörte auch die Aspekteins GmbH, die maßgeblich an der Planung und Durchführung der 360-Grad-Filmaufnahmen aus der Luft während der Forschungsexpedition beteiligt war.

Unsere Aufgabe bestand konkret darin, von einem Helikopter aus 360-Grad-Videos von der Forschungsflotte (Zeppelin, Motorsegler, Schiffe) sowie dem Auswerfen der Messinstrumente zu generieren. Die finalen Filme sollten anschließend für den Einsatz in einer Virtual-Reality Anwendung und für die Wiedergabe in Fulldome-Kinos geeignet sein.

Gedreht wurde ganztägig über der Ostsee, südwestlich der dänischen Insel Bornholm. Dabei kam ein  360-Grad-Kamerasetup mit wasserdichtem 360-Grad-Housing-Case zum Einsatz. Dieses wurde an der Aufnahme einer fünf Meter langen Teleskop-Tonangel aus stabiler Carbonfaser angebracht, die während der Aufnahmen vom entsprechenden Camera-Operator kontrolliert und stabil aus dem seitlich geöffneten Helikopter gehalten wurde. Das 360-Grad-Kamerasetup wurde dabei mehrfach mit Hilfe von Drahtseilen und Verankerungen gesichert. Bei der Wiedergabe des 360-Grad-Films via VR-Headset bekommt der Zuschauer anschließend das Gefühl frei neben dem Helikopter über dem offenen Meer zu schweben.

Warum flexibles Rigging per Tonangel Mittel der Wahl gewesen ist.

Die Vorteile einer teleskopartig aus- und einfahrbaren Tonangel gegenüber einem festen Alu- oder Carbon-Außengerüst, welches am Helikopter-Chassis montiert wird, sind vielfältig.

Sie ermöglicht beispielsweise das Einholen des 360-Grad-Kamera-Setups während des Fluges, wodurch Kamera-, Akku- und Speicherkartenwechsel noch in der Luft vollzogen werden können. Bei einer Spezialanfertigung in Form eines fixierten Außenrigs ist der Zugriff auf das 360-Kamera-Setup während des Fluges wenn überhaupt nur bedingt möglich. Im Regelfall müsste für derartige Austauschvorgänge gelandet werden, was den Treibstoff- und Drehzeitbedarf erhöhen würde.

Des Weiteren ist dank der Parallaxe-Verschiebungen zwischen den Einzelkameras des 360-Grad-Kamerasetups die verhältnismäßig unkomplizierte Entfernung der Tonangel aus dem finalen Panoramavideo möglich. Ein äußeres, mehrbeiniges Aufnahmegerüst wäre stattdessen stets im Bild, würde zudem einen Großteil des Bildausschnitts dominieren und dabei den Frei-Schwebe-Effekt über offenem Meer während der VR-Erfahrung mindern.

Darüber hinaus kann die 360-Grad-Kamera aus Gründen der visuellen Synchronisierung während des Fluges per Hand entlang der Tonangel-Achse rotiert werden. Das Setzen eines visuellen Snychronpunkts von einem Gerüst aus wäre hingegen unmöglich. Das Setzen eines auditiven Synchronpunktes während des Fluges ist aufgrund der Rotorenlärms hingegen keine Alternative.

360-Grad-Video Luftaufnahmen: Dos & Don´ts

Natürlich bringt das Drehen in 360-Grad aus einem Helikopter über dem offenen Meer via Tonangel auch gewisse Herausforderungen mit sich.

Das Eigengewicht des Setups (inkl. Tonangel und Kameras) ist bei einer Fluggeschwindigkeit von über 60 Knoten durch menschliche Muskelkraft nicht mehr tragbar. Abweichungen je nach Anzahl der ausgefahrenen Segmente der Tonangel sind möglich. Als Richtwert dient hier eine vollständig ausgefahrene Länge von maximal drei Metern. Bei größeren Reichweiten läuft die Angel Gefahr, beim seitlichen Abdrehen des Helikopters in dessen Rotorblätter zu geraten.

Ein Szenario, dass wir an dieser Stelle zu den Don´ts zählen wollen.

Weitere Herausforderungen können beim anschließenden Synchronisieren (Rotorenlärm – siehe oben) und Stitching auftreten. Für den Fall, dass die Aufnahmen wie in dem vorliegenden Falle über dem offenem Meer und darüber hinaus bei strahlend blauem Himmel generiert werden, kann letzteres etwas Zeit in Anspruch nehmen. Damit ist vor allem die adäquate Ausrichtung der bildlichen Überlappungsbereiche sowie die Ausarbeitung eines zufriedenstellenden Parallaxe-Verhältnisses zwischen Vordergrund (Helikopter) und Hintergrund (Horizontlinie auf offenem Meer) gemeint.

Zudem können in den einzelnen Gopros Rolling-Shutter-Probleme auftreten. Das ist dann der Fall, wenn sich die Rotorblätter in regelmäßigen Abständen vor die Kamera-Linsen schieben und so für Sekundenbruchteile die Sonne verdecken. Im Zusammenwirken mit der Auto-Belichtungskorrektur der Gopros kann die unregelmäßige Belichtung der Sensoren zur Folge haben, dass sich rollende, unterbelichtete Bildstreifen durch das Video ziehen. Das gestitchte Bild mehrerer betroffener Kameras sieht dann ohne Nachbearbeitung so aus, dass die ‚Dark Stripes‘ gemäß ihrer Ausrichtung und equirectangulären Verkrümmung ungleichmäßig kreuz und quer über das gesamte Panorama laufen. Ein Deflicker-Plugin kann hier je nach Grad des unerwünschten Effekts Abhilfe schaffen.

Für den gesamten Drehtag benötigten wir drei komplette Akkusätze (also drei mal sechs Akkus,  um das 360-Grad-Kamerasetup mit Energie zu versorgen), zwei 64Gb-Micro-SD-Kartensätze (daraus resultierend 500 GB Datenmaterial), zwei Tankstops auf der Insel Bornholm (spektakulärer als die Batterien und die SD Karten!) und viel Muskelkraftkraft zum stabilen Halten des Setups. Doch wer durchhält wird mit einem tollen Ausblick und bildschönen 360-Grad-Videoaufnahmen belohnt.

Dahingehend als Do an dieser Stelle – Batterien vorhalten, Speicher vorhalten und vor allem durchhalten und grandiose 360-Grad-Videoaufnahmen erschaffen.

Mehr zum Projekt „Uhrwerk Ozean“

Der Weltozean ist durchzogen von Meereswirbeln (100 Meter bis 10 Kilometer Durchmesser), die in ihrem Zusammenwirken den Energiehaushalt und das Mikroalgenwachstum der Meere beeinflusen. Dabei befördern sie nährstoffreiches, kaltes Wasser aus dem Wirbelzentrum an die Meeresoberfläche wobei eine Vermischung von kalten und warmen Wasserschichten sowie Turbulenzen und Reibung erzeugt wird. Das System aus großen und kleinen Wirbeln funktioniert dabei wie ein Uhrwerk im Ozean.

Da diese Wirbel oft nur wenige Stunden lang leben und Satellitenaufnahmen für nähere Untersuchungen zu ungenau sind, machte die Expedition „Uhrwerk Ozean“ es sich zur Aufgabe auf kürzeren Wegen von der Erde aus nach kleineren Wirbeln und Antworten auf bisher ungeklärte Fragen zu suchen. Diese lauten wie folgt:

1 – Wie wichtig sind die kleinen Wirbel für den Energietransport in den Meeren?
2 – Welcher Zusammenhang besteht zwischen den kleinen Wirbeln und der Phytoplanktonproduktion, die die Grundlage der Nahrungskette im Meer darstellt?
3 – Wie wichtig sind die kleinen Wirbel für das globale Klima?
4 – Wie können sich Fische anhand der Temperatur über große Distanzen orientieren, wenn zahlreiche Wirbel auf ihrem Weg liegen?

Die Expedition bestand aus einem Team von bis zu 40 internationalen Ozeanologen sowie einer technischen Forschungsflotte mit hochsensiblen Messinstrumenten an Bord. Zum Einsatz kamen dabei unter anderem Glider, Schwarmroboter, Drifter, Radare, Infrarotkameras und Hyperspektralkameras.

Die wissenschaftlichen Untersuchungen fanden vom 18. bis 27. Juni in einem Areal von etwa 150 Quadratkilometern südwestlich der Insel Bornholm in der Ostsee statt.
Wann und wie der besagte 360-Grad-Film in seiner finalen Fassung und die Ergebnisse der Forschungsexpedition veröffentlicht werden steht bislang noch nicht fest. Sobald hier Genaueres bekannt wird, informieren wir Sie selbstverständlich.

Gerne beraten wir Sie bei der Entscheidung welche Variante die für Ihr Vorhaben passendste ist und freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.

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