Bildstrecke Cinematic Rendering

09.08.2016

Ins rechte Licht gerückt

Längst sind Computer- und Magnetresonanztomografie (CT und MRT) zu unentbehrlichen Werkzeugen für Ärzte und Mediziner geworden. Allerdings bilden die Aufnahmen den menschlichen Körper noch nicht optimal ab. Der Grund: Die CT-Bilder sind nicht ausreichend gut ausgeleuchtet. Nun haben Forscher von Siemens eine Software entwickelt, die Bilddaten fotorealistisch und dreidimensional visualisiert. Die Technologie dazu haben sich die IT-Spezialisten aus der Filmindustrie geborgt.

Es war das Sonnenlicht Italiens, das Goethe zum Schwärmen brachte. Vor allem beeindruckte ihn, wie das "gewaltige Licht" auf Farben wirkte. Als Goethe auf seiner Italienischen Reise im Mai 1787 nach Neapel kommt, bleiben ihm die knallroten Kutschen, die bunte Kleidung der Menschen, die vielfarbigen Zierblumen auf Hüten, Möbeln und an Häusern in Erinnerung. Eigentlich wird dem Dichter das intensive Farbenspiel zu bunt, aber gegen das starke Sonnenlicht könnten sanfte Farben nicht bestehen: "Die lebhafteste Farbe wird durch das gewaltige Licht gedämpft, und weil alle Farben, jedes Grün der Bäume und Pflanzen, das gelbe, braune, rote Erdreich in völliger Kraft auf das Auge wirken, so treten dadurch selbst die farbigen Blumen und Kleider in die allgemeine Harmonie."

Was Goethe einst ins Staunen geraten ließ, machen sich heute Ärzte zunutze, wenn sie CT-Aufnahmen begutachten. Denn ins rechte Licht gerückt geben medizinische Bilddaten Informationen preis, die Diagnosen fundierter machen können. Dafür ist allerdings eine entsprechende Software nötig. Die haben Entwickler von Siemens erstellt – und sich dafür bei den Filmemachern in Hollywood bedient. Genauer bei Firmen wie Pixar, die auf computergenerierte Animationen spezialisiert sind. Bei der Entstehung von Filmen wie "Monster Uni" oder "Toy Story" übernehmen Licht-Spezialisten eine wichtige Rolle. Sie sorgen dafür, dass in den animierten Szenen das Licht möglichst natürlich einfällt, reflektiert oder absorbiert wird. "Cinematic Rendering" nennt sich das Können der Hollywood-Nerds.

Die größte Herausforderung

Doch Licht ist nicht gleich Licht. Die Sonne lässt Objekte anders erstrahlen als eine Lampe und – wie es auch Goethe beschrieb – unterscheiden sich Lichteinfall und -intensität je nach geografischer Lage. Das birgt auch eine besondere Schwierigkeit für die Macher von Animationsfilmen, vor allem wenn sie animierte Figuren und echte Schauspieler gemeinsam in einer Szene zeigen wollen – etwa im "Herrn der Ringe", wenn sich der Hobbit Frodo und der computergenerierte Gollum gegenüberstehen.

"Das ist sehr anspruchsvoll und eine der größten Herausforderungen in unserem Bereich", erklärt Mark Sawicki von der Animationsabteilung der New York Film Academy in Los Angeles. "Das liegt daran, dass natürliches Licht und mathematisch simuliertes Licht keineswegs dasselbe sind." Aus diesem Grund versuchen Fotografen während der Dreharbeiten das Umgebungslicht mit einer Panorama-Kamera einzufangen. Dazu nimmt ein Fotograf die Filmkulisse aus allen denkbaren Winkeln und mit unterschiedlichen Blenden und Verschlusszeiten auf. Zu guter Letzt verarbeitet ein Computerprogramm die Lichtdaten und überträgt sie auf die animierten Figuren.

Der Licht-Jäger

Diese Software ist auch für die IT-Spezialisten von Siemens interessant. Allerdings wollten sie nicht ein spezielles Licht von einem bestimmten Ort nachahmen, sondern mit der Kamera möglichst viele Lichtarten von zahlreichen Orten sammeln. Ihr Ziel: mehr Informationen aus CT- und MRT-Daten zu gewinnen. Der Weg: Knochen, Sehnen oder Muskeln werden mit verschiedenen Lichtarten und aus unterschiedlichen Einfallswinkeln ausgeleuchtet – und geben so mehr Details für eine fundierte Diagnose zu erkennen.

Um verschiedene Lichtarten zusammenzutragen, haben die Computerforscher den Münchner Fotograf Volker Steger angeheuert. Im Namen der Medizin geht er weltweit auf Licht-Jagd und fängt diverse natürliche und künstliche Licht-Situationen ein. Seine Panorama-Fotos bilden am Computer den Hintergrund, in den dann die Tomografie-Aufnahmen eines Menschen eingebettet werden. "Lightmap", also Licht-Karte, tauften die Siemens-Programmierer die Szenerien. Volker Steger lichtete dazu Seen ab, U-Bahnstationen oder fotografierte Schweißarbeiten in einem Tunnel.

Was die Art und Zahl möglicher Szenen und Orte angeht, sind Volker Steger im Grunde keine Grenzen gesetzt. Goethe würde ihm aber vermutlich empfehlen, auf jeden Fall das "gewaltige Licht" Italiens einzufangen. 

Die ganze Geschiche zu den "Jägern des virtuellen Lichts" finden Sie in der Juli-Ausgabe von bild der wissenschaft.

 

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