Warum drei Saar-Forscher einen Oscar bekommen
Der Oscar zählt in der Welt des Kinos zu den Preisen mit dem höchsten Prestige. Doch nicht nur Schauspieler können ihn erhalten. Zu den Preisträgern gehören jetzt auch drei Informatiker aus dem Saarland.
Filmfans müssen sich in diesem Jahr mit viel Geduld wappnen. Coronabedingt will die Akademie für Filmkunst und Filmwissenschaften der USA ihre begehrten „Academy Awards of Merit“, besser bekannt als Oscars, erst im April unter den Filmschaffenden verteilen – mit einer Ausnahme allerdings. Die Auszeichnungen für technische Verdienste ums Kino werden in einer separaten Online-Zeremonie bereits an diesem Samstag um 21 Uhr verliehen. Und das bedeutet: Während die Stars der Leinwand in diesem Jahr ein wenig länger bangen müssen, haben die drei saarländischen Informatiker Carsten Benthin, Sven Woop und Ingo Wald ihren Oscar schon in der Tasche.
Die drei Absolventen der Saar-Universität erhalten am Samstag von der US-Academy of Motion Picture Arts and Sciences ihre Auszeichnungen für technische Verdienste um die Filmkunst. Die drei Informatiker haben am Lehrstuhl für Computergrafik der Saar-Universität promoviert. Sie werden zusammen mit zwei weiteren IT-Spezialisten für die Entwicklung eines Verfahrens der Computeranimation ausgezeichnet. Die Begründung des Preiskomitees liest sich aus diesem Grund recht technisch. Die Auszeichnung gibt es für die Entwicklung der „Embree Ray Tracing Library“des IT-Konzerns Intel.
Der Oscar ist für die technische Umsetzung eines Animationsverfahrens bestimmt, das heute aus dem Kino nicht mehr wegzudenken ist. Embree ist eine Software-Sammlung, die fotorealistisch wirkende Filmszenen am Computer erzeugt. Ihre Algorithmen stecken in den wichtigen Programmen, mit denen Animationssequenzen fürs Kino berechnet werden und die die Welt des Films und des Computerspiels umgekrempelt haben. Der Ausgangspunkt
dieser Entwicklung liegt an der Saar-Universität am Lehrstuhl für Computergrafik von Professor Philipp Slusallek, an dem die drei ausgezeichneten IT-Spezialisten promoviert haben. Das Darstellungsverfahren, das die jetzt preisgekrönte Arbeit nutzt, ist das Raytracing.
Damit ein menschlicher Betrachter vom Computer erzeugte Animationen
im Kino und in Computerspielen als „echt“akzeptiert, ist es außerordentlich wichtig, nicht nur Oberflächen detailliert abzubilden, sondern auch das natürliche Spiel von Licht und Schatten präzise zu treffen. Dabei spielen Reflexionen des Lichts in der gesamten Szenerie eine Schlüsselrolle. „Auch muss in jeder Szene neu berechnet werden, welche Objekte für den Betrachter sichtbar sind und wie sich der Lichteinfall bei einer Bewegung verändert“, erläutert Philipp Slusallek. In der digitalen Welt gibt es zwei Verfahren, um dreidimensional wirkende Bilder auf einen flachen Monitor zu bringen: Rasterisierung und Raytracing. Beide setzen die am Monitor dargestellten Objekte aus Millionen winziger Dreiecke zusammen. Sie können dabei so weit verkleinert werden, dass das menschliche Auge ihre Struktur nicht mehr wahrnimmt. Das Rasterisierungsverfahren ist ungemein schnell, aber ungenau und für fotorealistische Darstellungen deshalb weniger geeignet. Raytracing („Strahlen verfolgen“) bildet dagegen das menschliche Sehen mit so genannten Sehstrahlen nach, die aus der Sicht des Betrachters in die Szene hineinlaufen und deren Reflexionen berechnet werden. Weil die Berechnungen für jeden einzelnen
Punkt des Bildes angestellt werden müssen, sind sie ungeheuer aufwändig. Die besondere Leistung des Informatiker-Teams der Saar-Uni liegt darin, das Rechenverfahren des Raytracings an die moderne Computerhardware angepasst und massiv beschleunigt zu haben.
Bis vor wenigen Jahren sei Embree eine reine Software-Bibliothek gewesen, erklärt der Doktorvater der drei
Preisträger. Seit dem Jahr 2018 gebe es die Raytracing-Verfahren aber auch in Grafikkarten großer Hardwarehersteller, berichtet Philipp Slusallek, der heute geschäftsführender Direktor des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken ist.
Carsten Benthin, Ingo Wald und Sven Woop wechselten nach ihrer Promotion zum IT-Konzern Intel. Benthin und Woop arbeiten heute in Völklingen für das US-Unternehmen. Ingo Wald, der 2005 für Arbeiten zum Raytracing den Wissenschaftspreis der SaarLB erhielt, wechselte später zum Grafikkartenhersteller Nvidia in die USA.
Die über 100 000 Zeilen Code umfassende Softwaresammlung Embree sei seit zehn Jahren als Open-Source-Projekt freigegeben, erklären Carsten Benthin und Sven Woop. Adressaten seien vor allem große Filmstudios und Unternehmen, die sich um Simulationen und Spezialeffekte auf der Leinwand kümmern, aber auch die Wissenschaft. Bis zum heutigen Tag werde die Softwarebibliothek gemeinsam mit den großen Unternehmen der Filmbranche weiterentwickelt. Der Intel-Konzern listet auf seinen Internetseiten ein Dutzend Filme auf, bei denen die Computertechnik zum Einsatz kam, darunter „Bumblebee“, „Next Gen“und das Computerspiel „Cyberpunk 2077“.
„Die Forschungsergebnisse der Saarbrücker Computergrafiker werden mittlerweile über die Filmund Computerspielbranche hinaus auch in einer Reihe anderer IT-Anwendungen eingesetzt“, sagt Philipp Slusallek. Dazu gehören Beleuchtungssimulationen
wie auch KI-Anwendungen. So spielt Raytracing bei der Entwicklung des autonomen Autos der nächsten Generation am DFKI in Saarbrücken eine Rolle. Bevor vollständig autonome Fahrzeuge aus den Labors auf die Straßen entlassen werden, muss deren Steuerelektronik zeigen, dass sie den rollenden Roboter unter allen Umständen unfallfrei ans Ziel lotsen kann. Dafür müssen die Programme in einer „Fahrschule“trainieren, genauso wie ein Pilot vor seinem ersten wirklichen Start hunderte Flugstunden im Simulator absolviert hat.
Ein Flugsimulator muss dabei nur Start- und Landebahn und den Himmel wirklichkeitsgetreu darstellen können, auf einen Fahrsimulator kommt die ungleich komplexere Aufgabe der Darstellung natürlicher Straßenszenen zu. Dabei sollen Videoverfahren helfen, deren Schlüsselelement wiederum das Raytracing ist, erklärt Philipp Slusallek.
Die Vergabe des Technik-Oscars der US-Academy of Motion Picture Arts and Sciences wird am Samstag, 13. Februar, von 21 bis 22 Uhr auf der Internetseite der US-Filmakademie übertragen.
www.oscars.org