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Digital Lighting und Media-Server
Traditionell wurden Beleuchtungs- und Effektaufgaben mit Moving-Light-Scheinwerfern durchgeführt, die den Lichtstrahl mit mechanischen Methoden verändern, wie z. B. das Einfahren eines Gobos in den Strahlengang. In den letzten Jahren ist jedoch verstärkt der Wunsch aufgekommen, auch bewegte Videobilder direkt ins Bühnenbild zu integrieren. Dadurch ist eine neue Methode der Lichtgestaltung entstanden: die Verwendung eines Media-Servers, der vorgefertigte Videoclips (den Inhalt, oder auch engl. = Content) in beliebiger Reihenfolge und mit verschiedenen Effekten versehen in Echtzeit als Videosignal auf z. B. einen Videoprojektor oder großflächige LED-Paneele ausgibt.
Die Steuerung eines Media-Servers kann per Ethernet oder DMX über eine dafür geeignete Lichtkonsole (wie z. B. grandMA von MA Lighting) erfolgen. Durch den Einsatz von Media-Servern sind die Grenzen zwischen Videotechnik und Lichttechnik fließend und verschwimmen zusehends. So muss bei der Planung sowohl ein videotechnischer wie auch ein lichttechnischer Ansatz verfolgt werden. Durch den Einsatz von Media-Servern können Videoinhalte ebenso spontan und flexibel manipuliert, verändert und angepasst werden wie klassische Lichtbühnenbilder mit Moving-Light-Scheinwerfern, es entstehen vollkommen neue Perspektiven der Kreativität.
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Digital Lighting
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Digital Lighting mit Videoprojektoren
Durch den Einsatz eines Media-Servers und eines oder mehrerer Videoprojektoren entsteht ein „digitaler Schweinwerfer“, mit dem sich, im Gegensatz zu einem normalen Moving-Light- Scheinwerfer, beliebige Bilder und Texturen projizieren lassen. Mit speziellen Motorbügeln für Videoprojektoren kann dieser ebenfalls im Raum bewegt werden und funktioniert damit ähnlich wie ein Moving-Light-Scheinwerfer.
Ein Nachteil von Videoprojektoren ist die vergleichsweise geringe Helligkeit, da es bei Videoprojektoren durch den Einsatz der LCD- oder DLP-Technik (siehe dazu Kapitel 22) technische Grenzen bei der Lichtausbeute gibt. Zurzeit verfügen die größten und leistungsfähigsten (und auch teuersten) Videobeamer über eine Lichtausbeute von ca. 20.000 ANSI-Lumen, Standardgeräte liegen bei ca. 7.000 ANSI-Lumen. Damit verglichen hat ein wesentlich preiswerteres und technisch weniger komplexes Moving Light mit einem 575 W Leuchtmittel eine Lichtausbeute von ca. 9.000 ANSI-Lumen.
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Digital Lighting mit LED-Paneelen
Neben Videoprojektoren zur Projektion von Bildern und Filmen können selbstleuchtende Elemente wie LED’s zur Ausgabe von Medieninhalten verwendet werden. Mittlerweile gibt es eine Fülle von LED-Panneelen und LED-Strips, deren LED’s sich einzeln oder als Gruppe per DMX oder direkt über ein Videosignal ansteuern lassen. Die Helligkeit von LED-Paneelen ist deutlich größer als die Helligkeit eines Videoprojektors. Dagegen sind LED-Paneele oft gröber gerastert, sodass bei einem geringen Betrachtungsabstand die Abstände zwischen einzelnen LED’s (bzw. Pixeln) deutlich sichtbar sind.
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Media-Server
Ein Media-Server ist ein spezialisierter Computer, auf dem verschiedene Videoinhalte gespeichert sind. Der Inhalt (Content) kann über eine dafür geeignete Lichtkonsole (wie z. B. grandMA von MA Lighting) per Ethernet (z. B. über das Art-NET-Protokoll) oder DMX programmiert, manipuliert und abgerufen werden. Mittlerweile bieten einige Media-Server aber auch eine eigene interne Ansteuerung an, die ohne ein weiteres Pult oder Steuergerät auskommt. Ebenso gibt es externe Steuerpulte für Media-Server, deren Bedienung sich eher am Videobereich orientiert.
Ausgabegeräte für das im Media-Server erzeugte Videosignal können Videobeamer, Plasmabildschirme, LED-Elemente jeglicher Bauform, Computermonitore oder ähnliche Geräte zur Ausgabe von Videosignalen sein. Neben Bild- und Videoquellen können in der Regel auch Audioquellen gespeichert und abgespielt werden. Manche Systeme bieten eine Steuerung über RS232/422, Midi oder DMX-IN und DMX-OUT an, um externe Geräte zu synchronisieren oder zu steuern.
Eine wesentliche Eigenschaft von Media-Servern ist die Ausgabe des Videosignals in Echtzeit, d. h. jegliche Manipulation des Medieninhalts wird ohne Zeitverzögerung am Ausgang angezeigt. Die Leistung eines Media-Server-Systems ist dabei direkt abhängig von der eingesetzten Computer-Hardware. Demzufolge unterliegen diese Systeme auch den aktuellen Beschränkungen der Computer-Hardware und sind auf die Weiterentwicklung in der Computerindustrie angewiesen.
Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Media-Server-Systemen mit den unterschiedlichsten Eigenschaften am Markt. Alle Hersteller arbeiten mit Hochdruck an Weiterentwicklungen der bestehenden Systeme, sodass sich die Eigenschaften der verschiedenen Systeme in kurzen Abständen ändern.
Grundsätzlich sollte man ein System nach der zu erledigenden Aufgabe und nach dem zur Verfügung stehenden Budget und sonstigen technischen und organisatorischen Voraussetzungen beurteilen und auswählen. Jedes System hat spezielle Eigenschaften und Stärken in verschiedenen Aufgabenbereichen.
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Medieninhalte (Content)
Durch den Ursprung der Technik im Videobereich wird bei Verwendung eines Media-Servers eine andere Terminologie als im Lichtbereich benutzt. Anstelle von Gobos, Prismas oder anderen Effekten spricht man hier von Inhalt. Unter Inhalt kann man alles verstehen, was in Computerdateien abgelegt werden kann. Dazu zählen z. B. Filme, Bilder, Formen, Farben, Animationen usw. Erst die richtige Auswahl von Inhalten macht den Einsatz von Media-Servern so wertvoll. Inhalte müssen aber entweder hergestellt oder gekauft werden. Einige Hersteller von Media-Servern bieten zusätzliche Inhalte zum Kauf, es gibt jedoch auch ein breites Angebot an Spezialfirmen, die weitere Inhalte produzieren und vertreiben. Programmierer von Media-Servern sollten zumindest grundlegende Fähigkeiten und Kenntnisse im Umgang und mit der Erzeugung und Manipulation von Inhalten haben (wie z. B. den Umgang mit Adobe Photoshop).
Bei der Erstellung von Inhalten werden in der Regel verschiedenen Kompressionsverfahren zur Datenreduktion verwendet. Alle zu verwendenden Inhalte sollten vor dem Einsatz auf Nutzbarkeit und Qualität überprüft werden. Ebenso muss vor der Auswahl eines bestimmten Media-Servers darauf geachtet werden, welche Datei- und Videoformate der jeweilige Media-Server unterstützt. Nicht alle Inhalte sind für alle Media-Server gleichermaßen geeignet. Ungeeignete Inhalte machen sich z. B. durch ein Ruckeln im Bild bemerkbar.
Inhalte sind in den meisten Fällen urheberrechtlich geschützt. Auch vom Hersteller mitgelieferte Inhalte sind urheberrechtlich geschützt, für diese gibt es für den Anwender ein Nutzungsrecht, welches aber mit Einschränkungen belegt sein kann. Jeder Anwender sollte sich vergewissern, dass nur Inhalte verwendet werden, die das Urheberrecht nicht missbrauchen. Zur Sortierung und besseren Übersicht kann es sinnvoll sein, ein Content-Management-System für Inhalte zu verwenden.
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Ein- und Ausgabe
Das im Media-Server erzeugte Videosignal wird analog über einen 15-poligen Sub-D-Ausgang, RGBHV mit BNC oder digital über DVI ausgegeben. Die Qualität des Ausgangsbildes hängt dabei entscheidend von der Auflösung des Ausgangssignals ab. Die Ausgangsauflösung und Bildwiederholfrequenz sollte aber auf jeden Fall mit der Auflösung und Bildwiederholfrequenz des angeschlossenen Wiedergabemediums abgestimmt sein. Oft wird in PAL/NTSC mit 800 x 600 Pixeln bzw. 1.024 x 768 Pixeln gearbeitet. HD-Inhalte (High Definition) haben eine Auflösung von 1.280 x 720 Pixeln (720p) oder 1.920 x 1.080 Pixeln (1.080p).
Das Ausgangssignal wird von der Grafikkarte des Media-Servers in der Regel mit 60 Hz oder 75 Hz Bildwiederholfrequenz als Vollbild ausgegeben. Da Inhalte üblicherweise mit 25 oder 30 Bildern pro Sekunde (fps = frames per second) aufgenommen werden, wird das Ausgangsbild zweimal (bei 60 Hz und 30 fps) oder dreimal (bei 75 Hz und 25 fps) angezeigt, bevor es zu einer Veränderung im Bild kommt. Dies kann vom Auge als Ruckeln im Bild wahrgenommen werden. Idealerweise werden Inhalte mit der gleichen Bildwiederholfrequenz produziert wie mit der des Ausgabemediums. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Inhalte aus animiertem Material bestehen oder mit einer Kamera aufgenommen werden, die diese Bildrate unterstützt. Abhilfe kann aber auch geschaffen werden, indem mit einem Bildkonverter die Vollbilder in Halbbilder aufgeteilt werden. Je nach Format des Inhalts ist auch die Wahl des verwendeten Video-Codecs*1 entscheidend für die Qualität der Ausgabe.
Zum Einspielen von Inhalten auf Media-Server können USB- oder Netzwerkanschlüsse verwendet werden. Einige Media-Server verfügen zusätzlich über einen RGBHV-Eingang zum Einbinden von externen Videosignalen. Je nach Leistungsfähigkeit des Systems kann es aber bei der Verarbeitung eines externen Videosignals zu einer Verzögerung des Ausgangsbildes kommen.
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Datensicherheit
Ein Media-Server ist trotz der Spezialisierung auf die Wiedergabe von Medieninhalten ein mehr oder weniger handelsüblicher Computer, der für den harten Road- und Touringbetrieb nicht ausgelegt ist. Deswegen sind Media-Server üblicherweise in speziellen Gehäusen eingebaut und/oder mit zusätzlichen Transportverpackungen versehen, um die empfindliche Technik zu schützen. Grundsätzlich sollten Media-Server beim Transport wie rohe Eier behandelt werden, um das Gerät und damit die gespeicherten Daten vor Beschädigung zu bewahren.
Einige Media-Server sind mit mehreren Festplatten ausgestattet, sodass von allen Daten automatisch Sicherungskopien angefertigt werden (RAID-Festplattensysteme*2). Beim Ausfall von einer Festplatte durch einen Transportschaden können durch die Sicherheitskopie die Daten trotzdem gelesen und verwendet werden. Der Einsatz von weiteren Festplatten bewirkt ebenfalls eine Performance- und Kapazitätssteigerung. Es wird sehr davon abgeraten, „betriebsfremden“ Anwendungen (wie z. B. Videoschnittprogramme, Bürosoftware oder Spiele) auf Media-Server zu installieren. Durch diese Programme können Funktionsstörungen und Leistungsverluste auftreten.
*1 Video-Codecs sind für die Berechnung und Kompression der Videodaten zuständig.
*2 RAID = Redundant Array of Independent Disks
Dies sind zwei oder mehrere Festplatten, wobei die erste Festplatte den Inhalt der zweiten Festplatte „spiegelt“ und damit eine Redundanz des laufenden Systems sicherstellt. Redundanz heißt in diesem Fall, dass eine Festplatten ausfallen kann, ohne das Gesamtsystem negativ zu beeinflussen
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Pixel-Mapping
Pixel-Mapping bedeutet die direkte Umwandlung von Bildpunkten in DMX-Signale. So wird es mit dem Pixel-Mapping möglich, einen farbigen Pixel in DMX-Werte umzuwandeln, mit denen z. B. jegliche DMX-LED-Systeme angesteuert werden können. Ebenso können reine Helligkeits-werte ausgelesen und als DMX-Wert einem beliebigen Verbraucher gesendet werden. So lässt sich z. B. eine Matrix aus LED-Elementen oder anderen Scheinwerfern mit einem Media-Server ansprechen und mit Videoinhalten bespielen.
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Effekte*1
Neben dem Darstellen und Abspielen von Bild- und Videomaterial bietet die Software der verschiedensten Media-Server-Systeme eine Vielfalt von Effektmöglichkeiten. Ein wichtiger Effekt von Media-Servern ist die Darstellung von verschiedenen Inhalten simultan auf mehreren Ebenen (Layern). Die Layer befinden sich in einem virtuellen 3D-Raum und lassen sich in diesem auf allen drei Achsen (X, Y, Z) skalieren, rotieren und bewegen. Umblenden oder Umschalten von Inhalten oder auch Änderungen der Abspielgeschwindigkeit sind auf jedem einzelnen Layer möglich. Bei manchen Systemen können Überblendungen mit Effekten verknüpft werden, wie sie auch mit Videomischpulten erzeugt werden können. Durch Kippen des Bildes lassen sich Perspektiven herstellen, die mit einer Keystone-Korrektur (Trapez-Korrektur) in der X- und Y-Achse entsprechend entzerrt werden können. Zur Entzerrung für schräg projizierte Bilder kann eine Mittelpunktsentzerrung auf der X- und Y-Achse angewendet werden. Durch Bilddrehung lassen sich digitale Goboeffekte erzeugen, die an ein Moving Light erinnern. Neben Kaleidoskop- und Split-Effekten stehen oft auch weitere Filterfunktionen zur Bildmanipulationen zur Verfügung.
Bei Projektion auf dreidimensionale Objekte wird eine 3D-Entzerrung angewendet. Die geschieht durch das 3D-Mapping von Inhalten auf ein 3D-Objekt. Bei einigen Herstellern lassen sich 3D-Objekte als Animation zum 3D-Mapping verwenden, die ebenfalls mit verschiedenen Parametern verändert werden können.
Zur Farbkorrektur von Inhalten gibt es je nach Hersteller bis zu 50 verschiedene Kombinationen, die Farbe zu beeinflussen. Der Standard ist dabei die RGB- und CMY-Farbmischung, wie Sie auch bei einer Vielzahl von Moving Lights angewendet wird. Es sind aber auch Additionen, Subtraktionen und Multiplikationen von Farben sowie Verschiebungen im Farbraum und Schwarz-Weiß-Einstellungen möglich. Neben dem normalen Umblenden lassen sich auch Transparenzen zur Bildverknüpfung nutzen. Auch hier stehen Effekte wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und das Keying*2 zur Verfügung. Beim Keying kann durch die Vielfalt der digitalen Bildbearbeitung mit Media-Servern eine unbegrenzte Anzahl von Transparenzbereichen definiert werden.
Mit einer Softedge-Funktion werden einzelne Bilder zu einem großen Bild zusammengefügt, ohne dass ein Übergang zwischen einzelnen Bildern sichtbar ist. Dies kann in vielen Fällen auch in allen Achsen erfolgen. Vielfach lassen sich Bildinhalte auch frei auf der zur Verfügung stehenden Fläche bewegen, wobei jedoch oft mehr als ein Media-Server notwendig ist.
Einige Media-Server haben einen eingebauten Schriftgenerator, mit dem bereits im Gerät Bildunterschriften oder ähnliche Dinge erstellt werden können.
*1 Nicht alle der hier beschriebenen Effekte werden von allen auf dem Markt erhältlichen Media-Server-Systemen unterstützt.
*2 Keying = Erzeugen von Transparenzen anhand von Helligkeiten oder Farben
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Parameter von Media-Servern
Die grundlegenden Parameter der meisten auf dem Markt erhältlichen Media-Server haben einen ähnlichen Aufbau. Das System muss dem Programmierer eine Funktion zur Verfügung stellen, mit der Inhalt aus der Datenbank zur Wiedergabe ausgewählt werden kann. Dabei sind Inhalte üblicherweise in Ordnern (Folders), Bänken (Banks) oder Bibliotheken (Libraries) gespeichert. In diesen Speicherorten können dann Dateien (Files), Bilder (Images) oder Datenquellen (Sources) zur Wiedergabe ausgewählt werden.
Über einen Wiedergabeparameter (Play-Mode, Playback) kann dabei die Anordnung der einzelnen Einzelbilder (Frames) verändert werden. Dabei kann die Wiedergabe mit folgenden Optionen gestartet werden: Schleife vorwärts (Loop forward), Schleife rückwärts (Loop backward), Zufallswiedergabe (Random Play), Einzelwiedergabe (Play once forward) sowie Pause und Stop.
Einige Parameter von Media-Servern können vergleichbar sein mit Parametern von automatisierten Scheinwerfern. Es gibt jedoch auch Parameter, die nur bei Media-Servern anzutreffen sind. Dazu gehören:
- Bild/Seitenverhältnis (Aspect)
Verändert das Verhältnis zwischen der Höhe und der Breite eines Bildes. - Ebene (Layer)
Verschiedene Inhalte und/oder Effekte können in Ebenen übereinander gelegt werden. Jede Ebene hat dabei Eigenschaften und Optionen, die bei einer Veränderung dieser nur die entsprechende Ebene betreffen. Diese Funktion ist vergleichbar mit den verschiedenen Goborädern eines automatisierten Scheinwerfers. Je mehr Layer ein System verarbeiten kann, desto höher ist die Anzahl der Darstellungen, die man gleichzeitig miteinander kombinieren kann. Je mehr Layer verwendet werden, desto höher wird aber auch die Anforderung an Rechenleistung, da gleichzeitig datentransferintensive Daten zusammengefügt werden müssen. Reicht die Rechenleistung nicht aus, kann sich das durch Ruckeln im Bild bemerkbar machen. Alleine die Anzahl der verwendbaren Layer kann ein Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Media-Servers sein. - Bildrate (Frame Rate)
Die Geschwindigkeit, mit der die Einzelbilder wiedergegeben werden. Die Bildrate wird üblicherweise in frames per second (fps) angegeben. - Keystone
Dieser Parameter verändert die Geometrie und damit die Form eines Bildes. Diese Funktion ist sehr nützlich, um Bildverzerrungen bei Projektion aus einem extremen Winkel zu entfernen. Üblicherweise hat diese Funktion vier bis sechs Parameter für eine umfassende Geometriekorrektur. - Maske (Mask, Framing)
Als Maske wird Inhalt bezeichnet, der eine andere Ebene blockiert und damit ausblendet. Die Maske befindet sich üblicherweise auf einer separaten Ebene, die unabhängig ist von der Hauptebene. Diese Funktion wird oft verwendet, um Ergebnisse zu erzielen, die einer Goboprojektion ähneln. - Softedge
Fließender Übergang von zwei Projektionsbildern durch Abblenden der Bildinformation am Rand des Bildes. - Position
Die Anordnung des Inhalts in einem Raster, welches aus einer horizontalen (X) Achse und einer vertikalen (Y) Achse besteht. Der Inhalt kann beliebig im Raster verschoben werden. - Raster
Der aktive Bildbereich des Videoausgangs vom Media-Server. Die Grenze ist durch die Auflösung des hinter dem Media-Server stehenden Computers festgelegt. - Skalierung (Scale)
Ist ähnlich der Zoom-Funktion von automatisierten Scheinwerfern. Dieser Parameter verändert die Größe des Videobildes innerhalb des Rasters. Bei proportionaler Skalierung wird das Seitenverhältnis bei Größenordnung beibehalten. - Form (Shape)
Mit diesem Parameter kann das Bild um eine 2D-Form oder ein 3D-Objekt gelegt werden. - Pfad (Trails)
Dieser Parameter bewirkt ein Ausblenden eines Bildes. - X-Rotation
Erlaubt eine Rotation des Bildinhalts um die horizontale Achse in einem 3D-Raum. - Y-Rotation
Erlaubt eine Rotation des Bildinhalts um die vertikale Achse in einem 3D-Raum. - Z-Rotation
Erlaubt eine Rotation des Bildinhalts um eine flache 2D-Ebene. Ähnlich wie die Gobodrehung bei automatisierten Scheinwerfern.