Tests im Virtual Studio von KST Moschkau

Beim Testaufbau eines virtuellen Studios in den Räumen von KST Moschkau ging es dem Unternehmen darum, ganz praxisnah folgende Fragen zu beantworten: Wie groß muss ein virtuelles Studio sein? Welche Systeme und Komponenten sind notwendig, um ein Virtual Studio zu realisieren? Wie muss ein solches Studio aufgebaut und beleuchtet werden, um optimales Keying zu gewährleisten? Welche Arbeitsstationen ergeben sich durch den Workflow in einem mit aktueller Technik ausgestatteten Virtual Studio? Außerdem wurde das konkrete Zusammenspiel verschiedener Komponenten ausprobiert.

Es ging also um die Optimierung von Workflows und Technik im Zusammenhang mit einem zeitgemäßen Virtual Set. Parallel dazu hat das Unternehmen die folgende grundlegende Beschreibung erstellt — die vielleicht auch für andere Anwender und Planer interessant ist.

Herausforderungen im Virtual Studio

Beim Arbeiten mit einem virtuellen Studiosystem wird ein Teil der real im Studio aufgenommenen Bilder durch digital erzeugte Bildelemente ersetzt. Das wird durch Stanzen (Keying) bewerkstelligt. Ein realistischer Bildeindruck entsteht nur, wenn alle Elemente — die realen und die virtuellen — tatsächlich zu jeder Zeit perspektivisch richtig kombiniert werden.

Das birgt besonders dann Herausforderungen, wenn man die Kameras im Studio bewegt, weil dann die virtuellen Bildelemente passend zur bewegten Aufnahme in Echtzeit erzeugt werden müssen.

Wie groß muss ein virtuelles Studio sein?

Da die virtuellen Bildelemente am Computer erzeugt werden, gibt es bei den Ausmaßen und der Beschaffenheit dieser Bildteile fast keine Grenzen. Das reale Studio mit Greenscreen muss mindestens so groß sein, wie die Silhouette der darin befindlichen Realobjekte und Personen.

Um gut funktionierendes Keying zu gewährleisten, muss der gesamte Umriss eines Objekts vom grünen Hintergrund umgeben sein. Die tatsächliche Minimalgröße des Studios wird also durch den Bewegungsraum der Kamera bestimmt, sowie durch den Bereich, in dem sich der Moderator frei bewegen soll. Außerdem muss es möglich sein, ein realistisches und zum Hintergrund passendes Licht zu setzen.

Welche Systeme und Komponenten sind notwendig, um ein Virtual Studio zu realisieren?

Akquisition

Grundsätzlich ist zunächst eine geeignete Studiokamera notwendig, um das Realbild aufzunehmen. Im Test verwendete KST die AK-UB300 von Panasonic, eine 4K-Kamera.

Wenn die Kamera bewegt werden soll, muss dies den Rendersystemen punktgenau und live mitgeteilt werden. Es wird also ein Tracking-System benötigt. In der Testumgebung verwendete KST für präzise Kamerabewegung einen Arcam-Roboterarm des Herstellers AR+. Dieser übernimmt auch direkt die Erfassung und Ausgabe der Tracking-Daten.

Rendering

Nun muss passend zum realen Bild dessen virtuelle Ergänzung errechnet werden. Als Render-Engine hierfür verwendete KST den HDVG+ von Avid (der mit der Übernahme von Orad zu Avid kam).

Der schneidet zunächst mittels Keying den Hintergrund aus dem realen Bild heraus. Als nächstes wird auf Basis der Tracking-Daten die genaue Position und der Blickwinkel der Kamera im virtuellen Raum errechnet.

Mit Hilfe der Grafiklösung Avid Maestro werden dann zusätzliche On-Air-Grafiken und Clips für die virtuellen Hintergrund-Screens abgespielt. Zum Abschluss gibt der Render-Engine das fertig gerenderte Bild, also die Kombination aus realen und virtuellen Elementen, an die Regie weiter.

Regie/Produktion

Im zentralen Nervensystem des Studios, der Regie, laufen alle Bildstränge und Geschehnisse zusammen und werden im Bildmischer live zugespielt und gemischt.

Hier kam im Test ein Panasonic AV-HS6000 zum Einsatz.

Der Regie obliegt es auch, Anweisungen an die Crew zu übermitteln um den Ablauf ordnungsgemäß zu steuern. Zusätzlich können von hier die virtuellen Hintergrund-Screens live mit Beiträgen bespielt werden.

Wie muss ein Studio aufgebaut und beleuchtet sein, um optimales Keying zu gewährleisten?

Grundsätzlich muss der gesamte Hintergrund und Boden einfarbig gestaltet und gleichmäßig beleuchtet sein. Damit es nicht zu Fehlern, wie ausgeschnittener Kleidung oder weggestanzten Haaren kommt, wird als Hintergrundfarbe meist ein spezieller »Media«-Grünton gewählt. Es handelt sich hierbei um eine der am wenigsten in der Natur vorkommenden Farben, mit dem Ziel Fehlstanzungen zu vermeiden.

Der gesamte Greenscreen-Bereich muss möglichst gleichmäßig und durchgehend beleuchtet sein, zusätzliche Spots helfen, ungünstigen Schattenwurf im Gesicht des Moderators zu vermeiden. Der Greenscreen an sich sollte keinerlei Kanten aufweisen, die einen Schattenwurf begünstigen würden — er wurde deshalb als Hohlkehle gestaltet.

Welche Arbeitsstationen ergeben sich durch den Workflow im Virtual Studio?

Aus dem Workflow in einem modernen Virtual Studio ergeben sich vier, teils neuartige Arbeitsbereiche.

Greenscreen-Studio

Hier spielt sich die eigentliche, reale Handlung vor der Kamera ab. Der Moderator und eventuell zusätzliche Gäste agieren hier. Anders als in einem realen Set wird hierbei den agierenden Personen einiges an Vorstellungskraft und Einfühlungsvermögen abverlangt.

Die Virtual- oder Augmented-Reality-Elemente im Bild sind für die Handelnden im Greenscreen-Studio real nicht sichtbar — allenfalls ein Monitor mit dem Sendesignal kann helfen, sich das gesamte Setup vorzustellen. Oft ist es sinnvoll, einige Dummy-Elemente, wie einen Tisch in der realen Umgebung zu positionieren, selbst wenn später virtuell ein anderer darüber positioniert wird. Auch können im Hybrid-Betrieb nach Belieben reale und virtuelle Elemente kombiniert werden.

Robotics Operator

Von einem Arbeitsplatz in der Regie oder im Studio aus steuert ein Operator die Kameras.

Der Bediener hat beim getesteten System die Möglichkeit, bis zu 16 Roboter mit seiner Konsole oder seinem Touch-Display manuell oder per Sequenz zu steuern. Dabei sieht er nicht das Kamerabild, sondern das bereits fertig gerenderte Bild. Er kann sich also in der fertigen Umgebung umsehen und muss sich überhaupt nicht mit der realen Hintergrundsituation beschäftigen.

Mittels Touch-Eingaben können live Bewegungssequenzen erstellt werden, die saubere und reproduzierbare Kamerafahrten gewährleisten.

Graphics Operator

Die Hauptarbeit der Grafiker findet vor dem Live-Betrieb bei der Gestaltung des Sets statt. Hier wird ein großer Vorteil des Virtual Studios klar: Zwischen den Sets kann per Knopfdruck sehr schnell gewechselt werden, ohne kosten- und zeitaufwändigen, klassischen Bühnenbau zu erfordern.

Während der Sendung ist es dann mittels Avid Maestro möglich, die Hintergrund-Clips im virtuellen Bereich zu steuern und sowohl Animationen, als auch On-Air-Grafiken vorzubereiten, live zu editieren und abzuspielen. Der Operator kann dann zum Beispiel Inhalte wie Statistiken oder Bauchbinden auch noch während des laufenden Betriebes erstellen oder editieren, um sie dann einzublenden.

Control Room

In der Regie läuft das gesamte Geschehen im Studio zusammen. Von hier werden der Crew die nötigen Anweisungen erteilt und sämtliche Kamerasignale und Beiträge überwacht. Hier ist die  Live-Mischung des Materials möglich, außerdem können von hier aus auch die virtuellen Hintergrund-Screens via Render-Engine bespielt werden. Somit hat der Regisseur absolute Kontrolle, sowohl über die Beitragszuspielung, als auch über das fertig produzierte Ausgabebild.

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