Zeitlupeneffekt Programme - Frame Interpolation

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Es muss nicht immer eine Zeitlupenkamera sein, auch mit verschiedenen Programmen können sehr gute Zeitlupeneffekte erzielt werden. Solche Programme werden meist mit den Begriffen: Frame Interpolation, Motion Interpolation, Motion Flow, Frame Blending, Optical Flow, Fake Slowmotion, Ultra Slomo oder Timewarp gemeinsam erwähnt. Doch worum handelt es sich bei den genannten Begriffen? Dieser Beitrag soll diese Frage klären und gängige Softwarepakete vorstellen.

Auf Wikipedia findet man den Begriff unter Motion Interpolation mit folgender Definition:
Motion-Interpolation (engl. für „Bewegungsinterpolation“) ist eine Form der Videoverarbeitung, bei der mit Hilfe von mathematischen Algorithmen wie Motion Kompensation Zwischenbilder berechnet und zwischen die existierenden Bilder eingefügt werden. Motion Interpolation wird eingesetzt, um die Bildfrequenz eines Filmes oder einer Videoaufzeichnung nachträglich zu erhöhen und Bewegungen dadurch flüssiger und natürlicher erscheinen zu lassen.

Es werden also Zwischenbilder vom Computer (Programm) berechnet und eingefügt, um höhere
Bildwiderholungsraten zu erreichen. Meist wird diese Technik eingesetzt um Kinofilme (werden üblicherweise in 24fps gefilmt) in andere gängige Frameraten zu konvertieren. Als Beispiel kann hier der PAL Standard mit 25fps herangezogen werden. In diesem konkreten Beispiel ändert sich die Framerate also nur um 1 Bild pro Sekunde. Von 24fps auf 25fps. Meist fällt das dem Betrachter nicht auf, da 1 Bild mehr pro Sekunde nicht so stark wahrgenommen wird. Gehen wir jetzt in den Zeitlupenbereich wird das ganze maßgeblich für eine flüssige Wiedergabe:

Um das zu verdeutlichen hier ein Video: Links ohne Frame Interpolation und rechts mit Frame Interpolation:



Es ist sehr gut zu erkennen, dass links wo keine Frame Interpolation durchgeführt wurde, ein Standbild herrscht und nach einiger Zeit (abhängig wie viel man das Video verlangsamt) es sprunghaft zum nächsten Bild weiterspringt. Währenddessen rechts eine flüssige Bewegung zu sehen ist, da das Frame Interpolationsprogramm die Zwischenbilder berechnet und eingefügt hat.


Solch eine Software bietet unglaubliches Potential, um Videos mit professionellen Zeitlupeneffekten
zu versehen. Es müssen jedoch einige Kriterien beachtet werden, um professionelle und gute Ergebnisse zu erhalten. Doch bevor genauer auf mögliche Fehler aufmerksam gemacht wird, sollen zunächst einige Programme vorgestellt werden.

Interpolationsprogramme

Bis vor einigen Jahren gab es nur ein paar wenige Softwarehersteller die sich die Frame Interpolation gut bezahlen ließen. Doch es hat sich viel geändert und mittlerweile gibt es heute sehr gute Freeware Alternativen. In der Tabelle werden einige gängige Programme vorgestellt:


Name Bemerkung Preis
Twixtor
Eines der bekanntesten Programme bei Frame Interpolationen – sehr gute Ergebnisse erzielbar. Als Plugin für alle bekannten Videoschnittprogramme erhältlich.
$330 | $595 Pro Version
ReSpeedr Gute Twixtor Alternative – sehr gute Ergebnisse erzielbar €62
TimeWarp Plugin für Vegas PRO €10

Freeware

Name Bemerkung Preis
Studio Flux In GoPro Studio integriert kostenlos
slomoVideo Ergebnis einer Bachelorarbeit eines Studenten auf der ETH Zürich kostenlos

Integriert in der Videoschnittsoftware


Name Bemerkung Preis
Adobe After Effects Sehr bekannte Special Effect FX Software €24 monatlich
Final Cut Pro Apples bekanntestes Schnittprogramm €300

Empfehlung


Alle diese Programme führen zu ähnlichen Ergebnissen, wobei die kostenpflichtigen Softwarepakete einige Vorteile aufweisen wenn man ins Detail geht. Die beste Lösung und auch der klare Preis/ Leistungssieger ist ReSpeedr von ProDAD. Mit relativ wenig Budget erreicht man sehr professionelle Ergebnisse. Ein weiterer Vorteil ist, dass es sich um ein Einzelprogramm handelt, und somit kein spezielles Videoschnittprogramm vorausgesetzt wird. Auch ganz ohne Videoschnittprogramm können damit Zeitlupenvideos erstellt und geschnitten werden. Wer sie später in sein Projekt miteinbauen möchte, exportiert einfach das erstellte Zeitlupenvideo und fügt es als Einzelfilm im Videoschnittprogramm ein.


Hier noch ein Beispielvideo welche Zeitlupeneffekte mit solch einer Software möglich sind. Alle Sequenzen in diesem Video wurden mit 60fps aufgenommen und dann verlangsamt.


Twixtor, ReSpeedr, TimeWarp und wie sie alle heißen, können beeindruckende Ultra-Slowmo Aufnahmen liefern wenn man auf einige sehr wichtige Grundvoraussetzungen achtet. Jedoch können diese Programme auch nicht zaubern. Die Frames können interpoliert, jedoch nicht ersetzt werden und somit kann es zu folgenden unerwünschten Ergebnissen kommen: CLICK

Um das zu vermeiden sollten unbedingt folgende Punkte beachtet werden:

  • Niedrige Verschlusszeit & Offenblende

Bietet die Kamera manuelle Einstellungsmöglichkeiten, sollte das genutzt werden. Je nach
vorherrschenden Lichtverhältnissen sollte die minimale Verschlusszeit eingestellt werden. Ein Richtwert dabei ist 1/1000s – wenn es sehr hell ist kann man auch 1/2000s oder 1/4000s verwenden. Um solche niedrigen Verschlusszeiten bei gleichzeitig niedrigen ISO Wert zu gewährleisten, ist ein Objektiv mit großer Blendenöffnung von Vorteil. Sehr gut eignen sich Festbrennweiten, da diese meist sehr preiswert, große Offenblenden anbieten. Als Richtwert kann hier f1,8 herangezogen werden. Je nach Kamera sollte der ISO Wert wie erwähnt möglichst niedrig gehalten werden und wenn möglich nicht über ISO 800 liegen. Zu hohe ISO Werte führen zu Bildrauschen und somit zu störenden Bildartefakten, wodurch die Frameblending Software Probleme hat.
Bemerkung: Bei einer großen Offenblende wird der Fokusbereich sehr klein und muss genau eingestellt werden, da sonst bei falschen Fokuspunkt das Motiv sehr schnell unscharf erscheint, darum auch wenn möglich manuell fokussieren um auf nochmal sicher zu gehen. Besitzt die Kamera keine manuellen Einstellungsmöglichkeiten, achtet auf gute Lichtverhältnisse und genügend Umgebungslicht. Die Kamera wird dann von selbst die bestmöglichen Einstellungen vornehmen. Oft ist es auch möglich sogenannte Halbautomatik Einstellungen vorzunehmen. Dann wählt die Blendenautomatik und fixiert die Verschlusszeit mit z.B 1/1000s.

  • Stativ verwenden

Um unnötige Kamerabewegungen zu vermeiden, sollte die Kamera wo fixiert werden. Falls Bewegungen nötig sind, am besten eine Glidecam oder ein Gimbal verwenden. Es sollten so viele unnötige Bewegungen vermieden werden wie nur irgendwie möglich. Das Programm interpoliert nur das Hauptmotiv und die Umgebungsbewegung wird somit nicht mit interpoliert. Das führt zu deutlich besseren, professionellen wirkenden Ergebnissen.

  • Neutraler Hintergrund

Ein neutraler, am besten einfarbiger Hintergrund ist maßgeblich für gute Ergebnisse. Somit erkennt das Programm sofort das sich bewegende Hauptmotiv. Verwendet man keinen neutralen Hintergrund, kann es passieren das unerwünschte Effekte auftreten. Zwischen Motiv und Hintergrund sollte auch ein hoher Kontrast herrschen. Zum Beispiel kann als Hintergrund ein blauer Himmel dienen.


  • Hohe Framerate einstellen

Je mehr Bilder pro Sekunde das Programm zu Verfügung hat, desto besser werden die Ergebnisse. Das hat einen einfachen Grund: Es müssen weniger Bilder vom Programm interpoliert werden, somit ist die Fehleranfälligkeit geringer. Am besten eignen sich Aufnahmen mit mehr als 60fps. Optimal wären 120fps oder mehr.
Achtung: [Beispiel mit 60fps] Zuerst muss die Aufnahme in Originalgeschwindigkeit (verlangsamt) abgespielt werden (z.B.: mit 24fps abspielen). Werden 24fps verwendet ergibt sich somit eine 2.5 fache Verlangsamung (60fps/24fps = 2.5). Erst dann das Interpolationsprogramm anwenden, ansonsten hat die Framerate von 60fps keinen Sinn.

  • Das Verzerrungsproblem eliminieren

Interpolationsprogramme können keine Wunder vollbringen! Je besser die Vorarbeit, desto besser wird das Ergebnis ausfallen. Es gehört auch ein bisschen Glück dazu um das gewünschte Ergebnis zu erhalten. Es ist möglich dass ihr alle beschriebenen Punkte nahezu perfekt beachtet und trotzdem ein schlechtes Zeitlupenvideo das Ergebnis ist. Darum ist es wichtig etwas zu experimentieren. Manchmal ist im Video zu einem Zeitpunkt das Ergebnis perfekt und in der nächsten Sekunde vollkommen verzerrt, stockt oder verschwommen. Also einfach ausprobieren. Am besten im Rohmaterial jene Sequenz finden, wo sich nur das Slowmotion Motiv bewegt, möglichst wenig Bildrotation und Umgebungsbewegung herrscht.

Ich hoffe dieser Beitrag hilft zu verstehen, auf was bei Zeitlupenprogrammen geachtet werden muss. Sollten noch Fragen offen sein, bitte einfach kommentieren!

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