TU Wien / qinematiq, Wien

Forschungserfolg
BRIDGE-Programm
BRIDGE: Forschungserfolg durch Kooperation Wissenschaft und
Wirtschaft – Film- und Fernsehwelt
Stabilisierte Plattform für Film- und Fernsehkameras
Bewegte Szenen erschütterungsfrei und zugleich dynamisch zu filmen, ist eine große
Herausforderung im Film- und Fernsehbereich. In diesem BRIDGE-Forschungsprojekt
wurde nun ein tragbares System entwickelt, das eine stabile Kameraführung bei der
Aufnahme von bewegten Objekten ermöglicht.
Um dynamische Szenen mitreißend zu
filmen, muss die Kamera nahe an das
bewegte Motiv herangeführt und mitbewegt
werden. Bei einem Tanzpaar, das von den
Beinen bis zu den Gesichtern gefilmt werden
soll, muss die Kamera von Bodennähe bis
Augenhöhe in einer bewegten Situation
stabil geführt werden. Vorhandene Systeme
schränken entweder die Bewegungsfreiheit
stark ein (Stative, Kräne, Dolly- oder
Seilsysteme) oder weisen ein hohes Gewicht
auf (SteadyCam-Systeme).
Im Rahmen dieses BRIDGE-Projektes wurde
eine neuartige tragbare Stabilisierungsplattform entwickelt, die sich durch ein
geringes Gewicht, eine geringe Baugröße
und geringere Kosten auszeichnet. Damit
lässt sie im Vergleich zu existierenden
Systemen einen breiteren künstlerischen
Gestaltungsspielraum zu. Die von qinematiq
GmbH entwickelte Plattform besteht aus
einer kardanischen Aufhängung, die mit Hilfe von elektrischen Direktantrieben bewegt
wird. Zur Bestimmung der Lage der Kamera
bzw. des Handgriffes der Plattform werden
inertiale Messeinheiten (IMU) eingesetzt.
2015 / TU Wien + KU / Wien
Im praktischen Betrieb wirken sich bereits
kleine Vibrationen störend im Kamerabild
aus. Daher stellt die genaue Bestimmung
und Regelung der Orientierung der Kamera
eine besondere Schwierigkeit dar, welche
nur mit modernen (nichtlinearen) Beobachter- und Regelungskonzepten gelöst werden
kann.
Abb.:
Prototyp der Kamerastabilisierungsplattform
In diesem Projekt wurden vom Institut für
Automatisierungs- und Regelungstechnik
(ACIN) der TU Wien Erweiterungen von
nichtlinearen Kalmanfiltern zur Ermittlung
der Kameraorientierung entwickelt, die die
Messinformation der verbauten redundanten IMUs am Handgriff und an der Kamera zu
einer gemeinsamen Lageinformation fusionieren. Die darauf aufbauende Strategie zur
Regelung der Orientierung der Kamera
beruht auf einer nichtlinearen 2-Freiheitsgradreglerstruktur. Dabei werden die geschätzten Bewegungen des Handgriffes im
Sinne einer Vorsteuerung durch eine geeignete Ansteuerung der Motoren der Plattform
so kompensiert, sodass die Orientierung der
Kamera einer gewünschten Sollorientierung
entspricht.
Um verbleibende kleine Vibrationen zufolge
der nichtidealen Kinematik der Plattform
und der Ansteuerung der Motoren zu
unterdrücken, wurde diese Vorsteuerung um
eine nichtlineare Regelung für die Kameraorientierung ergänzt.
Kontakt und Information:
Österreichische
Forschungsförderungsgesellschaft (GmbH)
E [email protected]
Fotos: TU Wien
Univ.Prof. Dr. Andreas Kugi
Gruppe für komplexe dynamische Systeme
Institut für Automatisierungs- und
Regelungstechnik (ACIN)
Technische Universität Wien
Gusshausstrasse 27-29 / E376, 1040 Wien
T +43 (1) 588 01-37615
E [email protected]
W www.acin.tuwien.ac.at
DI Martin Waitz
qinematiq GmbH
Mechatronikentwicklung und -handel
Millergasse 21/5, 1060 Wien
T +43 (0) 1 595 11 21 11
E [email protected]
W www.qinematiq.com
Wissen für die Fertigung umsetzen
Das gesamte Konzept der stabilisierten
Plattform wurde an einem Prototyp umgesetzt. In zahlreichen Experimenten konnte
damit die gewünschte hohe Genauigkeit der
Orientierung im dynamischen Betrieb von
unter ±0.5° nachgewiesen und damit die
praktische Funktionalität gezeigt werden.
Auf Basis der Erkenntnisse des Forschungsprojekts entwickelt qinematiq GmbH aktuell
eine Serienversion der Plattform.
2015 / TU Wien + KU / Wien
Wenn auch Sie ein ähnliches Projekt
umsetzen möchten, nutzen Sie die
Förderungsmöglichkeiten für
Kooperationsprojekte im
BRIDGE-Programm.
www.ffg.at/bridge
www.ffg.at/kooperation

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