Virtuelle Studios sind mittlerweile selbst technisch unbedarften Fernsehzuschauern ein Begriff: Statt in einer realen Kulisse stehen die Moderatoren inmitten einer großen Blue- oder Green-Box. Der monochrome Hintergrund dient dem Zweck, ihn mittels einer Maske, des sogenannten Keys, aus dem Videobild herauszustanzen. Wo die Kamera eine große grüne Fläche filmt, lässt sich so ein virtueller, also künstlicher Hintergrund einsetzen, der sowohl am Computer generierte Kulissen oder Grafiken wie Fotos umfassen kann.
Der NDR in Kiel hat sein Fernsehstudio 1 im Lauf des Jahres 2015 auf eine solche virtuelle Produktionsumgebung umgerüstet. Dabei wurde virtuelle Technik von Avid Technology eingesetzt. Avid, Videopost- und Audiohersteller mit Hauptsitz in Massachusetts, USA, hatte im April 2015 Orad übernommen, einen langjährigen Spezialisten für virtuelle Studiotechnik.
Die virtuelle Technik war für den NDR keinesfalls ein Selbstzweck. „Die Idee der Redaktion war“, sagt Matthias Rach, Leiter Produktion Hörfunk und Fernsehen des NDR in Kiel, „mit großen Bildern zu arbeiten, die die Zuschauer ansprechen und sofort ins Thema ziehen.“ Große Hintergrundbilder aus verschiedenen Blickwinkeln und Einstellungsgrößen zu zeigen, ist in einer realen Studiokulisse schwierig. Eine große Green-Box war daher naheliegend. „Wir haben uns dann überlegt, welche Technik wir dafür brauchen. Und da waren wir sehr, sehr schnell bei der Virtualität“, erläutert Rach.
Einen wesentlichen Unterschied zwischen einem virtuellen Studio und einer herkömmlichen Green-Box bildet dabei das Kamera-Tracking. Dies ermöglicht, die Kamerabewegungen mit einem Grafikrechner exakt zu verknüpfen, sodass die virtuell errechnete Studiokulisse sämtliche Kamerabewegungen nachvollzieht. Seien es Zooms, Schwenks oder ein Neigen der Kamera – der Grafikprozessor erhält möglichst exakte Positionsdaten und kann danach den Grafikausschnitt präzise berechnen. Doch wie werden die Kamerabewegungen erfasst? Genau dies ist ein Herzstück jedes virtuellen Studios, und dafür werden verschiedene Techniken eingesetzt – oft sogar parallel, um die Präzision zu erhöhen. Der NDR in Kiel hat sich für das Kamerarobotik- und Sensorsystem des japanischen Herstellers Shotoko entschieden, das ebenso wie die Avid-Technik oftmals für virtuelle Studios eingesetzt wird. „Die Steuerung ähnelt der, die wir vorher hatten“, erläutert Christian Graf, Kamera-Operator im Studio. „Da war allerdings die Abweichung nicht so relevant wie jetzt. Jetzt muss jede Kameraeinstellung mit dem Hintergrund verknüpft werden. Dafür werden die Werte der Kameraposition Neigung, Schwenk und Brennweite ausgelesen. Jede Kamera muss diese Werte für jede Moderations-Position genau erreichen.“
Dabei ermöglichen Doppelmoderationen an verschiedenen Studio-Positionen eine wesentlich flexiblere Sendungsgestaltung. Vier Studiokameras Sony HDC-2400 mit je drei 2/3 Zoll CCDs stehen im virtuellen Studio. Eine Kamera dient jedoch allein als Reserve, sollte eine der drei anderen unerwartet ausfallen. „Da wir ein relativ kleines Studio haben, müssen wir hier eher weitwinklig arbeiten“, erläutert Bildingenieur Norbert Sieben. Die Kameras sind mit Box-Objektiven Fujinon DigiPower 6,5 – 180 mm, 1:1,5, bestückt.
Eine Besonderheit des virtuellen Studios in Kiel: Die Kameras sind auf fahrbaren Vinten-Pumpen montiert, die jedoch arretiert sind. Die Pumpen werden nicht bewegt, die Kamerapositionen werden lediglich in Höhe, Schwenk, Neigung und Zoom verändert. Dabei müssen Kameras und Grafiksystem präzise zusammenarbeiten, die Positionsdaten der Kameras also akkurat übermittelt werden. „Wenn die Werte nicht mehr übereinstimmen, sieht man das auf den Bildern“, erklärt Sieben. „Der Hintergrund beginnt dann hinter dem Vordergrund zu schwimmen.“ Bei der Installation des Systems wurde dafür ein Grundabgleich durchgeführt. „Dieser Abgleich ist sehr aufwändig, sagt Philip Schwenzer, Projektmanager auf Seiten von Avid. „Dabei werden die Kameras auf fest ausgemessene Punkte ausgerichtet, rund zehn verschiedene Positionen, um den genauen Standort der Kameras zu ermitteln.“ Sensoren des Robotik-Herstellers Shotoko erfassen dabei die Positionsdaten, die an das Avid-System übermittelt werden. Denn die Rendering- und Grafikplattformen von Avid bilden ein weiteres Herzstück des virtuellen Studios. Vier HDVG+-Render-Engines setzen reale und virtuelle Bildinhalte letztendlich zusammen, sie sind jeweils für eine der vier Kameras zuständig. Die HDRV+ basieren auf Server-Komponenten, die Avid mit speziellen Grafikkarten und selbstentwickelten Videoboards bestückt. Die Grafikrechner im drei HE hohen 19-Zoll-Gehäuse arbeiten mit einem Linux-Betriebssystem. Ein sogenanntes Tracking Set verarbeitet die Positionsdaten der jeweiligen Kamera, die das Shotoko-System via Netzwerk übermittelt. Eine Renderengine berechnet daraus den Bildausschnitt und setzt den realen Vordergrund und den virtuellen Hintergrund zusammen. Damit dies gelingt, ist zudem der bereits erwähnte Key, also die Stanzmaske vonnöten.
Herausforderung Für die Bildtechnik
Der NDR in Kiel verwendet hierfür einen im HDVG+-System integrierten Infuse-Keyer. Dessen Parameter sollten für eine saubere Stanzmaske präzise justiert sein – eine der Kernaufgaben des Bildingenieurs. „Der Keyer muss immer genau stimmen“, erläutert Sieben. „Beispielsweise sieht man hier auf dem Bild Schattierungen, wenn der Key nicht perfekt eingestellt ist.“ Grünes Streulicht des Studiohintergrunds stellt dabei eine Herausforderung für den Bildtechniker dar. „Durch die vergleichsweise geringen Abstände zur Green-Box wird relativ viel grünes Licht vom Hintergrund auf den Tisch und die Moderatoren reflektiert“, erklärt Sieben.
Die großflächigen Wände der Studiokulisse grün zu streichen, ist dabei für einen sauberen Chroma-Key lange nicht ausreichend. Zudem ist eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Fläche für den Key notwendig, denn die Stanzmaske wird für einen bestimmten Farbton bei einer definierten Helligkeit generiert. „Wir leuchten den Studiohintergrund mit etwa zwanzig Flächenstrahlern mit jeweils drei Kammern aus“, erläutert Maria Lindinger, Lichttechnikerin im Studio. Der NDR verwendet hier Integra-Flächenleuchten des Lichtspezialisten Despar. Kleinere Flächenleuchten von Nesys dienen zur Ausleuchtung der Moderatorinnen und Moderatoren sowie der Realkulisse aus Studiopult und Bodenelementen. Die klassischen Stufenlinsen von Desisti setzt Lindinger dagegen sparsam ein: „Die Stufenlinsen verwenden wir als Hinterlichter und teils als Zusatzlicht. Die werfen aber zu scharfe Schatten. Deshalb arbeiten wir im virtuellen Studio lieber mit Flächenlicht.“ Für die einzelnen Moderations-Positionen im Studio wurden jeweils Lichtstimmungen im Studio eingeleuchtet und am Lichtpult abgespeichert. Das Landesstudio arbeitet mit einem Lichtpult Grand MA2. „Die Lichtstimmungen rufen wir über das Lichtpult ab, je nach redaktionellem Ablauf“, erläutert Lindinger.
Eine besondere Herausforderung ist die Eingangssequenz des Schleswig-Holstein-Magazins: Dabei steht das Moderatoren-Duo im Halbdunkel vor dem eingestanzten Hintergrund. Die Kamera zoomt auf die Moderatoren zu, während das Personenlicht langsam hochgezogen wird. „Das Personenlicht besteht hauptsächlich aus Flächenleuchten“, erläutert Beleuchterin Lindinger. „Wenn wir die in der Heranfahrt hochziehen, macht das auf dem Hintergrund einen Unterschied von gut 150 Lux aus. Selbst wenn die Flächenleuchten Tore haben, lässt sich das Licht nicht so genau richten, dass der Hintergrund nichts abbekommen würde.“ Bildingenieur Sieben ergänzt: „Die Anfangssequenz ist für den Keyer am schwierigsten.“ Er hat daher einige Presets in den Keyer eingespeichert. „Für die Eingangssequenz ist der Key etwas hart eingestellt. Für die anderen Positionen verwenden wir eine weichere Einstellung“, erläutert Sieben.
Auch wenn es sich bei der HDVG+ um sogenannte Real-Time-Grafikplattformen handelt: Ganz in Echtzeit gelingen die aufwändigen Berechnungen nicht. Eine Verzögerung von mehreren Frames ist daher die Folge. Dies muss im Audiosignalweg berücksichtigt werden. Andernfalls wäre der Ton nicht mehr Bildsynchron. Die Toningenieure stellen daher eine Verzögerung von vier Videoframes (160 Millisekunden) an der Audio-Konsole Stagetec Aurus ein.Die Hintergrund- oder Studiografiken werden indes über die Maestro Media Engine von Avid zugespielt, die ein Grafik-Operator steuert. Der komplette Sendungsablauf wird dazu vom OpenMedia-Redaktionssystem des Herstellers Annova über eine eigens konfigurierte Software-Schnittstelle in das Maestro-Grafiksystem übertragen. Denn die Redakteure erarbeiten den gesamten Sendungsablauf am OpenMedia-System, in das sie mittels eines Avid-Plugins die Sendungsgrafiken einfügen können. Diese werden dann mitsamt deren exakten Positionsdaten an das Maestro-System übermittelt. Die dafür erforderliche MOS-Softwareschnittstelle zu implementieren, war eine der Aufgaben von Avid-Projektmanager Schwenzer.
Die Maestro-Software läuft auf einem Steuerungsrechner, der zwei weitere Avid-Grafikplattformen HDVG2 steuert. Die verfügen jeweils über zwei Ausspielkanäle, insgesamt also vier Kanäle. „Ich habe zwei Insertkanäle und zwei Vollbildkanäle, die ich unabhängig bespielen kann“, erläutert Grafik-Operator Jannis Redmer. Hintergrundgrafiken und Schriftinserts für die Studiomoderationen werden dabei in den HDVG+-Systemen zusammengesetzt.
Die Schriftgrafiken für die vorproduzierten Beiträge werden indessen am Bildmischpult Sony MVS-7000X im Down-Stream-Keyer zugesetzt. Dabei hat sich für Bildmischerin Ronja Reinke durch die virtuelle Produktion weniger geändert, als für andere Kolleginnen und Kollegen der Studiomannschaft. Die Crew ist sich einig, dass für die virtuelle Produktion eine höhere Konzentration und eine noch bessere Kommunikation notwendig seien. Doch konnte der Neubau die Erwartungen des NDR erfüllen? Martin Bechert, redaktioneller Projektkoordinator, zeigt sich mit dem Ergebnis sehr zufrieden. „Alles, was wir journalistisch vorhatten, was wir uns im Vorwege überlegt haben, ist mit diesem Studio möglich. Jetzt können wir große Bilder einblenden, und wir haben eine Doppelmoderation.“ Die Doppelmoderation war ein Teil des neuen Sendungskonzepts. „Damit können wir verschiedene Blickwinkel auf ein Thema unter den Moderatorinnen und Moderatoren aufteilen“ erläutert Bechert.
NDR Kiel Produktionschef Matthias Rach resümiert: „Mit den großformatigen Bildern tragen wir auch den veränderten Sehgewohnheiten Rechnung, die sich durch Tablets und Smartphones entwickelt haben. Es war eine Zielsetzung, die Sendung auf diesen mobilen Endgeräten besser sichtbar zu machen.“ Dies scheint sich auch in der Einschaltquote niederzuschlagen: „Die Resonanz können wir noch nicht abschließend beurteilen“, sagt Bechert. „In der Tendenz haben wir im Vergleich zum Vorjahr jedoch ungefähr drei Prozent Zuschaueranteil hinzugewonnen.“
Jan Fleischmann
MB 4/2016
© NDR
