Entscheidungshilfe und Erfahrungsbericht zur Auswahl von 360-Grad-Kameras am Beispiel Fastnachtsmuseum Narrenschopf

Entwicklung

Teure Kamerasysteme (d.h. professionelle 360-Grad-Kameras) wären im Verleih bereits zu teuer und auch nicht im Sinne des Projekts für Nachnutzbarkeit geeignet. Der Vorteil bei der ausgewählten Technik ist, dass sie in der Nachbearbeitung viel Zeit spart und qualitativ hochwertige Bilder liefert.

Zum Vergleich: Eine Nokia Ozo kostete zum Zeitpunkt 2017 ca. 50.000 € (02.2019 ca. 19.000 €, 02.2020 gebraucht 3.500 €)  Mit diesem System wären Filme mit einer Auflösung von 4k bei 25 fps möglich. Stereoskopie wäre ebenfalls eine Option, würde aber die Anforderungen an die Abspieltechnik enorm erhöhen.

Günstig < 1.000 €

Günstigere Optionen wären kleine Kamerasysteme für ca. 200 € bis 500 €, die nur zwei Linsen verwenden und somit bedeutend weniger Nachbearbeitung erfordern. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie eine viel größere Nähe zum Geschehen zulassen. Leider besitzen sie nicht annähernd Auflösungen und Bildraten für eine Kuppelprojektion oder eine Präsentation in einer VR-Brille.

Ein Vergleich hierzu: Eine Samsung Gear 360 kann ebenfalls ein 4k Video bei 25 fps aufnehmen, liefert im Vergleich jedoch kein konkurrenzfähiges Bild und liefert bei etwas schlechteren Lichtverhältnissen kein erkennbares Video mehr.
Im Laufe des Projekts erschien die nächste Generation der GoPro Kameras, wie z.B. die GoPro Fusion, die sich qualitativ von der Konkurrenz absetzen konnte. Dieses Modell wurde bei einigen Fastnachtsveranstaltungen als Zusatzkamera für besonders schwer zu erreichende Positionen verwendet.

Mittel 1.000-10.000 €

Ein GoPro Omni Rig für ca. 6.000 € wäre eine Möglichkeit gewesen. Dieses System erstellt fast fertige 360-Grad Videos mit einer Auflösung von 4k bei 25 fps. Leider war das System zu Projektbeginn technisch nicht auf dem neuesten Stand. Deshalb wurde auf die nächste Generation der GoPro Kameras gewartet und eine ähnliche Lösung wie das GoPro Omni System angestrebt.

Die Wahl fiel auf die moderaten semi-professionellen (Preis ca. 3.000 €, Stand 2017) Systeme. In diesem Fall 6x GoPro Hero6 Kameras mit einem Rig. Die Kameras wurden gewählt, weil sie im Verhältnis bedeutend günstiger als teure Systeme sind und bei höheren Bildfrequenzen (nachfolgend Framerate oder Frames per second = fps) bessere Auflösungen bieten. Bei dieser Lösung ist der Nachbearbeitungsaufwand bedeutend größer, ermöglicht aber ebenfalls die Möglichkeit, hochauflösendes Videomaterial von bis zu ca. 11k bei 25 fps und ca. 8k bei 50 fps aufzunehmen. Bei den geplanten 360-Grad Projektionen ist die Nachnutzbarkeit des Materials wichtig, weshalb wir bei unserer Wahl Kameras mit hoher Auflösung und Framerate besonders berücksichtigt haben. Der Mehrwert einer hohen Auflösung ist, dass auf größerer Fläche mehr Details erhalten bleiben.

Eine höhere Bildfrequenz von 50 fps hat den Vorteil, dass schnelle Bewegungen flüssiger erscheinen und das bei Kopfdrehungen mit der VR-Brille Unschärfen/verschwommene Bilder nicht so schnell entstehen. Bei der Präsentation in VR-Brillen, kann dies einen bedeutenden Einfluss darauf haben, ob jemandem schlecht wird oder nicht. Die Wetterfestigkeit der Kameras war ebenfalls ein ausschlaggebender Faktor: Während der Fastnacht sind Schnee, Regen oder wasseraktive Bräuche keine Seltenheit und ein aktiver Schutz kann bei den geplanten 360-Grad-Aufnahmen niemals gegeben werden.

Die Softwarekompatibilität spielte bei der Kamerawahl ebenfalls eine wichtige Rolle: GoPro war (Stand 2017) bereits auf dem Markt mit eigener Software etabliert. Diese war spezialisiert auf das Stitching von 360-Grad Videos und sogar Touren in 360-Grad. Daher bot es sich an, alles aus einem „Guss“ zu machen und auf die passende Software zurückzugreifen, die auf die Kameras zugeschnitten ist. Der Vertrieb der Software Autopano Video Pro wurde 2018 eingestellt. Für zukünftige Aufnahmen würde die Software „Mistika VR“ verwendet werden.

Das Kamera Rig

Mit Festlegung auf GoPro Kameras und dem Ziel, der Ausstattung eines GoPro Omni Systems nahe zukommen, wurden zunächst an der Hochschule Furtwangen zu Testzwecken zwei Rigs für GoPro Hero4 Kameras mit einem 3D- Drucker hergestellt. Mit Blick auf die technische Entwicklung wurden Hero4 Kameras zu Testzwecken nur geliehen, um erste Erfahrungen mit der Nachbearbeitung machen zu können. Dazu wurde im Internet nach kostenlosen, fertigen 3D-Meshes bzw. aufbereiteten CAD-Daten gesucht, die ein 3D-Drucker lesen und drucken kann.

Zu Beginn gab es die Überlegung, den Boden nicht zu filmen, weil das Stativ retuschiert werden müsste und es auch auf dem Boden nichts Interessantes zu sehen gäbe. Dafür käme ein Rig wie das im Bild (siehe oben in der Mitte) in Frage kommen, welches für die Blickrichtung nach oben eine Kamera und für das Hauptgeschehen in der Rundumansicht fünf Kameras verwendet. Weil der Himmel meistens nicht viel wechselnden Bildinhalt hat, wäre diese Lösung durchaus geeignet. Weil aber das Rig keine Halterung für die zusätzliche Kamera oben hatte, wurde dieses nicht weiterverwendet.

Ein weiteres, geneigtes Rig ist oben im Bild rechts zu sehen. Es bot die Möglichkeit, eine komplette 360-Grad horizontal x 180-Grad Vertikale Aufnahme zu filmen. Die Erkenntnisse mit diesem Rig zeigten, dass solch ein System, welches alles aufnimmt, ein besseres Endprodukt abliefert als nur Teilausschnitte eines 360-Grad Videos. Ebenfalls würde sich die Anschaffung von mehr Kameras nicht lohnen, da die Qualität stets besser wird und die Ausgabemedien die Details nicht wiedergeben können.

Mit Verfügbarkeit der nächsten Generation der GoPro Actioncams wurde nach entsprechenden Rigs gesucht. Dabei fiel die Wahl auf zwei unterschiedliche Rigs: Die sehr stabile Variante Freedom-360 Rig (siehe Bild links), welche einen meterhohen Sturz problemlos übersteht. Der Nachteil dieser Stabilität ist, dass die Kameras sehr fest sitzend eingespannt werden und eine schnelle Bedienung nicht möglich ist. Zudem haben die Kameras einen großen Abstand und Versatz zueinander. Weil die Kameras nicht auf gleicher Linie sind, muss der Mindestabstand zum zu filmenden Ereignis (gleicher Abstand wie das GoPro Omni System) mit ca. 3m relativ groß sein.

Als Alternative bot sich eine weitaus weniger stabile, 3D-gedruckte Variante an, die lediglich einen Einschub der Kameras erfordert. Diese hat den Vorteil, dass der Mindestabstand zum zu filmenden Geschehen durch die Kompaktheit (weniger Abstand der Kameras zueinander) und Ausrichtung (Kameras ohne Versatz, auf gleicher Linie) auf teilweise unter 1,5m reduziert werden konnte. Die Handhabung ist durch den einfachen Einschub und damit verbundene verbesserte Erreichbarkeit der Kameras wesentlich besser.

Vergleich der beiden Kamera-Rigs

Nachfolgend ein Vergleich der Kamera-Rigs, um unsere Entscheidungen zu visualisieren: Beide Rigs wurden an verschiedenen Orten und (nicht fastnächtlichen) Veranstaltungen getestet. Die Mindestabstände wurden abgemessen und wie bereits erwähnt festgehalten.

Schnell wurde klar, dass ein Mindestabstand von 3 Metern schwer – und während der Fastnacht nahezu unmöglich – einzuhalten ist. Zusätzlich würde sich dieser auf die Aufnahmen auswirken und das Ereignis weit weg vom Betrachter erscheinen lassen. Ein weiterer Faktor ist der Zeitvorteil durch die Erreichbarkeit der Kameras, was bei teilweise nur minutenlangen Bräuchen wichtig ist. Folglich fiel die Wahl auf das instabilere Rig, von dem gleich mehrere Modelle als Ersatz erworben wurden. Zwischen der zweiten und dritten Achse ist ein deutlicher Versatz sichtbar, der in den Abstand zwischen den Kameras vergrößert.

Die Erfahrung mit dem instabileren Rig hat gezeigt, dass die Verschraubungen regelmäßig nachgezogen werden mussten, da der günstige Preis sich in der Qualität widergespiegelte. Das Kameragewinde in diesem Modell hat sich nach einiger Zeit ebenfalls weiter eingedreht und war nach einigen Einsätzen unerreichbar, was das Rig unbrauchbar gemacht hat. Während der Fastnachtsveranstaltungen 2018-2020 wurden insgesamt 3 dieser Rigs durch Aufprall zerstört. Bewährt haben sie sich allerdings trotzdem, da der Kosten-Nutzen-Faktor bei einem Preis von nur 50 € pro Stück sehr gut ist.

Bei der GoPro Fusion wird noch einmal deutlich, wieso kompakte Systeme einen entscheidenden Vorteil haben: Durch ihre Bauweise ist der Abstand der Linsen zueinander sehr gering, was filmen aus nächster Nähe (ca. 0,5m) möglich macht. 

Audioequipment

Jede GoPro Kamera ist mit einem internen Mikrofon ausgestattet, welches eine mäßige Tonqualität aufnimmt. Erschwerend kommt hinzu, dass die Kamera in einem Rig eingespannt ist und dadurch der Ton gedämpft wird und nicht aus optimaler Richtung aufgenommen werden kann. Glücklicherweise spielt die Qualität des Tons in der Postproduktion eine nebensächliche Rolle. Er muss vorhanden sein, um eine Synchronisation in der Nachbearbeitung zu ermöglichen. Um die beste Qualität aus den Aufnahmen zu gewinnen, wurde auf externe Mikrofone zurückgegriffen.

Um die Immersion zu fördern, nehmen wir das Audio – genau wie das Video – in 360-Grad auf. Das hat zur Folge, dass man bspw. im Video vor einem Trommler steht und bei einer Kopfdrehung nach links das Trommeln im rechten Ohr deutlicher hört. Dafür verwenden wir das Mikrofon mit integriertem Recorder Zoom H2n, welches den Ton wie gewünscht in 360-Grad aufnehmen kann. Allerdings kann es keine Unterschiede in räumlichen Höhen wahrnehmen. Würde bspw. ein Flugzeug über das Mikrofon fliegen, so würde man, wenn man in der VR-Brille dabei nach oben schaut, keinen Unterschied hören können. Für solche Fälle wird ein Mikrofon Sennheiser VR Mic eingesetzt, welches mit der Hilfe eines Zoom H6 Recorders den fehlenden Kanal aufnehmen kann. Ein Sonderfall ist die GoPro Fusion, die eine 360-Grad Audioaufnahme automatisch erstellt. Mit dieser kann direkt gearbeitet werden, da qualitative Unterschiede zu den verwendeten Mikrofonen kaum wahrnehmbar sind.

Stative

Um ein besonders immersives Erlebnis zu schaffen, sollten die Aufnahmen aus nächster Nähe und zentral im Geschehen stattfinden. Um die eingesetzten Stative für viele Settings benutzen zu können, müssen sie zuverlässig, leicht transportabel, widerstandsfähig/robust und schnell anpassungsfähig sein.

Zur Beginn wurden Manfrotto Stative benutzt, die groß und sehr stabil sind. Die langen, im Bild präsenten Beine, stellten allerdings eine Gefahr dar: Sie konnten von Maskenträgern, die häufig ein eingeschränktes Sichtfeld haben, übersehen, angerempelt oder gar umgestoßen werden.

Einhergehend mit der technischen Entwicklung von Kameras wurden neue, spezielle VR-Stative eingeführt. Ein solches „VR-Stativ“ ist deutlich handlicher und durch eine einzelne Teleskopstange leicht anpassbar. Die Stativbeine sind deutlich kürzer, dadurch weniger stabil, aber dafür bedeutend unauffälliger im Nadirpunkt (Boden) des Bildes zu sehen. Eine komplette Neuausrichtung der Stativbeine und ein damit verbundenes schrägeres Bild in einer neuen Aufnahme ließ sich dadurch ebenfalls vermeiden.

Um die Kamera auszurichten, wird ein verstellbarer Kugelkopf zusätzlich an das Stativ befestigt, auf dem das Rig sitzt. Es gibt Aufnahmen, wie die der Handwerker, bei denen die Aufnahmen am statischen Hintergrund/Umgebung angepasst werden können. Durch Ausrichtung des Kugelkopfes ist es möglich, den Aufwand in der Nachbearbeitung zu verringern. Dabei wird dieser so gedreht, dass eine Kamera möglichst alles erfasst und die Schnittkanten so liegen, dass wichtige Bildinhalte nicht abgeschnitten werden.

Dies kann anhand von einem Beispiel bei einer Aufnahme des Maskenschnitzers Willi Bucher gesehen werden. Dort wurde die Kameraausrichtung so gewählt, dass Hauptakteur und Reporter/Fragenstellender möglichst nicht in Schnittkanten stehen. Die Kamera wurde bewusst näher an das Fenster gestellt, weil sich in diesem Bereich des Bildes keine (zumindest auffälligen) Bewegungen abspielen. Dadurch kann dieser Bereich im Video leichter retuschiert werden, und der Aufwand in der Nachbearbeitung wird erleichtert.

Zubehör

Akkus und Power-Banks

Zubehör zur externen Stromversorgung ist notwendig, weil Fastnachtsveranstaltungen weit länger als eine Akkulaufzeit (Kamera ca. 45-90 Minuten) andauern können. Die Erfahrung zeigte, dass ein Aufladen der Kameras während des Betriebs leider schnell zu einer Überhitzung und dem Stillstand der Aufnahme führte. Zusätzlich geht der wichtige Wasserschutz verloren (was im Frühling und bei Bräuchen im Wasser oder bei Schnee und Regen von Nachteil ist). Deshalb wurden zusätzliche Akku-Sets beschafft, die während der Aufnahme mit Power-Banks geladen werden. Bei durchgehenden Aufnahmen ist dadurch stets ein voller Akkusatz vorhanden.
Um die Ladezeiten kurz zu halten, gibt es die zweite Power-Bank. Die Kapazität der Power-Banks mit 20000mAh reicht aus, um einen einzelnen GoPro Akku mit einer Kapazität von 1600mAh ca. 12x zu laden. Bei 6 Kameras lässt sich somit eine Akkukapazität (bei vollgeladenem Equipment) von bis zu 4 Akkusätzen und somit ca. 160-320 Minuten erreichen. Die Laufzeit kann verlängert werden, indem die Kameras nur eingeschalten werden, wenn es auch etwas zu filmen gibt. Somit sind zu den zwei vollen Akku-Sets (2 Stunden) bis zu ca. 8-10 Stunden Akku-Laufzeit gegeben. Neben den zusätzlichen GoPro-Akkus wurden zusätzlich Akkus für die Mikrofone organisiert.

SD-Karten

Aufgrund der großen Datenmengen wurden mit den den Kameras kompatiblen Speicherkarten mit größtmöglichen Speicherkapazitäten ausgesucht. Sobald eine GoPro Hero 6 in 4k mit höchster Auflösung in 4:3 aufnimmt, fallen dabei ca. 4GB Daten alle 6 Minuten an. Bei einer unterstützen SD-Karten Speicherkapazität von 128GB ist es somit möglich bis zu ca. 200 Minuten Filmmaterial aufzunehmen. Bei Audioaufnahmen ist der Speicherbedarf vergleichsweise gering, weshalb 16-64GB ausreichend sind.

Fernbedienung

Eine Fernbedienung ermöglicht das Pairing und Ansteuern aller 6 GoPro Kameras gleichzeitig. Diese war ein wichtiger Bestandteil der Aufnahmen, da nicht zu jedem Zeitpunkt das Aufnahmeset in Reichweite sein konnte. Leider eröffnete sich dadurch eine Fehlerquelle, da bei der Ansteuerung unter Umständen 1-2 von 6 Kameras nicht reagierten. Um zuverlässige Aufnahmen zu erhalten mussten bei jeder Bedienung alle Kameras geprüft werden. Eine Folge von fehlenden Aufnahmen war, dass dadurch – im schlimmsten Fall – unterschiedliche Datenstruktur auf jeder Kamera entsteht, die in der Nachbearbeitung aufwändig sortiert werden musste. Dies ließ sich eindämmen, indem händisch die fehlenden Aufnahmen durch Platzhalter ersetzt wurden (kurze Aufnahme von 1 Sekunde anfertigen). Die sicherste Variante war es, alle Kameras aus unmittelbarer Nähe mit der Fernbedienung einzuschalten und zu prüfen. Ein Ladekabel für die Fernbedienung war ebenfalls stets vorhanden, da auch diese empfindlich auf Temperaturen reagierten.

Kabelbinder

Als sehr praktisch erwiesen sich wiederverwendbare Klettverschluss-Kabelbinder. Davon wurden immer mindestens 30 Stück mitgeführt und eingesetzt, baumelnde Kabel zu fixieren.

Reinigungstücher

Brillenputztücher, Mikrofasertücher waren ebenfalls immer Bestandteil des Equipments, um Schmierflecken oder Wassertropfen auf den Linsen zu entfernen. Um letzteres zu reduzieren, wurde regelmäßig wasserabweisendes Mittel auf die Kameralinsen aufgetragen.

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