Fraunhofer Digital Cinema Projekte am IIS das Digitale Kino der Zukunft

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1 Fraunhofer Digital Cinema Projekte am IIS das Digitale Kino der Zukunft Heiko Sparenberg, Volker Bruns

2 Arbeiten und Kooperationen am IIS für das Digitale Kino Erstellung des internationalen Spezifikationen und Testplans für das Digitale Kino mit den Hollywood Studios in der DCI (Digital Cinema Initiatives) Zusammenarbeit in der Standardisierung für Digitales Kino in der SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers Mitarbeit im Europäischen Digital Cinema Forum EDCF Partner der deutschen Filmförderanstalt FFA Projektpartner für digitale Kinowerbung Standardisierung Digitales Kino in der International Standardization Organization ISO Projektpartner für die deutschen und europäischen Filmarchive Kooperation mit dem Hauptverband deutscher Filmverleiher und Filmtheater HDF Kooperation mit europäischen Film- und Kinoverbänden CST, CNC (F), British Film Council (GB), Nordic Project (Scandinavien) Zusammenarbeit mit den amerikanischen Hollywood Studios Partner des technischen Komitees der amerikanischen Kameraleute ASC Zusammenarbeit mit der Bavaria Film CPP München Projekte mit deutschen und internationalen Kinotechnikunternehmen Folie 3

3 Projekte am IIS: Übersicht Digitale Film-Style Kamera ARRI D21 Fieldrecorder Megacine WMP Werkzeuge für die Medienproduktion GPU-Echtzeitdecodierung JPEG2000 EDCine Entwicklung digitale Kinoarchive 3D-Projekte: Contenterstellung und Postproduktion FFA Empfehlungen und Konzepte für die Migration zum digitalen Kino in Deutschland easydcp - intuitive DCP-Erzeugung DCP-Analyzer Validierung erzeugter DCPs Folie 4

4 ARRI D21 Digitale Film-Style - Kamera entwickelt am IIS Kombination von analoger and digitaler Technik Weiterverwendung einer rotierenden Spiegelblende Optischer Sucher Verwendung eines CMOS Bildsensors im 35mm-film Format erlaubt die Nutzung von 35mm Objektiven und ermöglicht einen Film Look Auflösung von 2880 x 2160 Pixeln Digitale Bildverarbeitung in der Kamera, HDTV output Variable Ausgabeformate, variable Geschwindigkeit ARRI D21 Elektronik entwickelt für ARRI Cinetechnik GmbH Folie 5

5 Megacine Mobiler Recorder entwickelt am IIS Mobiler Speicher und Recorder für D-Cinema und HDTV Unkomprimierte Aufzeichnung (bis 3GBit/s) für höchste Qualitätsansprüche Verwendung von 16 Notebook-Platten bzw. 8 SolidStateDrives im RAID-Verbund Klein, Tragbar 8kg, Batteriebetrieb möglich Speicherkapazität bis 2 TByte Speicherung und Wiedergabe von Sequenzen bis zu D- Cinema 2048x1080 Pixel, XYZ 12Bit und HTDV 1920x1080, RGB 10 Bit IT Interfaces: 2 GBit Fibrechannel, Firewire 3D Unterstützung Folie 6

6 Aufsetzen neuer Workflows Fraunhofer IIS Digital Cinema Werkzeuge für die Medienproduktion (WMP) Erstellung eines verteilten Produktionssystems für Kino und TV Laufzeit: April 04 Oktober 08 6 Partner (4/2) Kompletter digitaler Pfad der Daten keine Ausbelichtung mehr auf Band Mehrere Zielsysteme sollen von gleichen Quellmaterial bedient werden Vermeidung von Proxieerstellung Folie 7

7 Encoding Scalable Bitstream Folie 8

8 Content Storage 4K Content 2K Content Folie 9

9 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Storage System Folie 10

10 Content Acquisition Creation Different formats from filmset - Scanned film - Digital data Not in scope of this project - We expect digital data Folie 11

11 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Storage System Folie 12

12 Ingest & Administration Convert material from set to lossless JPEG2000 Extract metadata from material header Store metadata in database Administrate Automatic metadata enrichment Folie 13

13 Ingest & Administration Detect faces inside video content Detect mood - Angry, happy, sad, surprised Detect gender Use this information to find certain content in production system later Folie 14

14 Ingest & Administration Folie 15

15 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Storage System Folie 16

16 Postproduction Create sequences from source material Non destructive color grading for different purposes Add masks and filters Enrich descriptive metadata Combine audio and video Folie 17

17 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Storage System Folie 18

18 Metadata & Transcoding Gateway to other applications Deliver metadata in certain formats Transcode content to different destination formats Automatic audio downmix from 5.1 to stereo Wrap video, audio and metadata into destination packet format like DCP or MXF Folie 19

19 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Content Storage Metadata Storage System Folie 20

20 Content Acquisition Creation RAW Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding DPX D20 JPEG2000 Content Storage Metadata Storage System Folie 21

21 Content Acquisition Creation RAW Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding DPX D20 JPEG2000 Connect Storage System Folie 22

22 Content Acquisition Creation RAW Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding DPX D20 JPEG2000 JPEG2000 Storage System Folie 23

23 Content Acquisition Creation RAW Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding DPX D20 JPEG2000 e.g. Titel, Faces Storage System Folie 24

24 Content Acquisition Creation RAW Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding DPX D20 JPEG2000 permit/deny access to content Storage System Folie 25

25 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Content Storage Metadata Storage System Folie 26

26 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Connect Storage System Folie 27

27 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Search Content Storage System Folie 28

28 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Non destructive work on content Storage System Folie 29

29 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Add metadata Storage System Folie 30

30 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata Client & Transcoding Distributor Archives Editor Content Storage Metadata Storage System Folie 31

31 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Metadata & Transcoding Connect Client Distributor Archives Editor Postproduction Connect Storage System Folie 32

32 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Metadata & Transcoding Search Metadata Content Client Distributor Archives Editor Postproduction Storage System Folie 33

33 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Postproduction Metadata & Transcoding Client Distributor Archives Editor Preview Storage System Folie 34

34 Content Acquisition Creation Ingest & Administration Metadata & Transcoding Request Content Generated Content Client Distributor Archives Editor Postproduction Storage System Folie 35

35 EDCine EU-Projekt Enhanced Digital Cinema Thema am IIS: digitale Filmarchive - Konzepte zur Langzeitarchivierung von digitalem Filmmaterial auf Basis des JPEG2000 Codecs - Entwicklung eines digitalen Filmarchivsystems mit User-Interface - Implementierung eines Transcoding Frameworks zum Handling verschiedenster Formate und Qualitätsstufen Folie 36

36 3D Projekte PRoduktions- und Projektionstechniken für Immersive Medien Spezifikation von Datenformaten und 3D Workflows Erstellung von 3D Content Algorithmen zur Kamerakalibrierung und Vorverarbeitung Folie 37

37 3D Projekte 3D Projekt in Zusammenarbeit mit Hollywoodstudio - Dreh mit zwei D21 Kameras als Stereosetup und zwei Megacine Recorders - Dreh mit einer D21 und vier MicroHD Satellitenkameras (Erstellung von Tiefenkarten, Test eines Mehrkameraworkflows) Folie 38

38 3D Projekte 3D TV Projekt - Entwicklung eines 3D TV-Workflows Kooperation mit weiteren Partnern - Produktion eines 360 Panoramavideo zur Erstellung eines virtuellen 3D Rundgangs - Erstellung einer 3D Computeranimation - Erstellung von 3D Content mit 2 MicroHD Kameras und Megacine Recorder Folie 39

39 FFA IIS entwickelt Konzepte für das digitale Kino in Deutschland Interessensvertretung Deutschlands in internationalen Gremien und Mitwirkung in der Standardisierung Entwurf von Systemspezifikation in Zusammenarbeit mit Verbänden wie dem HdF Vorbereitung des digitalen Rollout in Deutschland - Konzepte zur Distribution digitaler Kinoinhalte - Konzepte zur Umrüstung auf die digitale Kinotechnik Folie 40

40 Softwareentwicklung Fraunhofer IIS Digital Cinema easydcp DCP Validator u.v.m. Folie 41

41 JPEG2000 Kodierung auf der Grafikkarte Im Bereich der GPUs sind im Gegensatz zu CPUs stetige Leistungsverbesserungen zu erwarten GPUs sind für arithmetisch aufwendige Operationen mit Paralellismus besser geeignet 1000 GFLOPS GT G80 G80 Ultra G NV30 NV35 NV40 G70 G GHz Intel Core2 Duo 3.2 GHz Intel Harpertown Jan Jun Apr Jun Mar Nov May Jun CPU GPU Folie 42

42 JPEG2000 Kodierung auf der Grafikkarte NVIDIA CUDA Preisgünstig, da Consumer Hardware Verwendung findet 240 parallel Processing Units (GTX-280) Programmcode wird durch jede neue Grafikkartengeneration beschleunigt Folie 43

43 JPEG2000 Decodierung auf der Grafikkarte DCP Jpeg2000 Decoding Folie 44

44 JPEG2000 Echtzeitdecodierung auf der Grafikkarte Towards DCP Jpeg2000 Decoding Folie 45

45 JPEG2000 Encodierung auf der Grafikkarte Jpeg2000 Encoding DCP Folie 46

46 2K JPEG2000 Video Player Fraunhofer IIS Digital Cinema Asynchrone Pipeline 1. 1 I/O Thread 2. <num_cpus> EBCOT Tier-2 Threads 3. 1 CUDA Decoder Thread 4. OpenGL Rendering im Main Thread 4 Kernel Funktionen - EBCOT Tier-1 (~85%) - IDWT (cdf9/7) (~14%) _ Vertikal _ Horizontal - IMCT, Level-Shift, Clipping, Renormalisierung, Formatierung (~1%) Folie 47

47 Schwierigkeiten im 2K JPEG2000 Video Player OpenGL und CUDA laufen in unterschiedlichen Threads 2K Frame hat nur ca Code- Blöcke OpenGL und CUDA konkurrieren um GPU Zeit Slots Folie 48

48 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Heiko Sparenberg, Volker Bruns Fraunhofer IIS, Erlangen {sbg, Folie 49

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