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Uncanny Valley: Wenn dich computeranimierte Fratzen in deine Alpträume verfolgen

Grand Moff Tarkin sieht in «Rogue One: A Star Wars Story» aus wie ein Mensch. Aber irgendwie doch nicht. Tarkin ist am Computer animiert. Ehemaliger ETH-Doktorand Pascal Bérard hat für Disney geforscht und erklärt, woher das Unbehagen gegenüber den digitalen Menschen kommt.

Effekte, die aus dem Computer stammen (CGI), lösen Probleme, die mit echten, praktischen Effekten nicht zu lösen sind. Meistens. Eine letzte Hürde steht ihnen noch bevor: Die Darstellung von fotorealistischen Menschen.

Die Hürde hat einen Namen. Uncanny Valley. Der Begriff des japanischen Robotikers Masahiro Mori steht für das Unbehagen gegenüber Dingen, die uns zwar ähnlich, aber doch erkennbar anders sind. Roboter. Puppen. Oder eben computeranimierte Menschen im Film.

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Das unheimliche Tal der Computeranimation

«Für Programmierer ist das Uncanny Valley der grosse Gegner», sagt Pascal Bérard, ehemaliger Doktorand in Computergrafik an der ETH Zürich.

Er hat bei Disney Research Lab in Zürich gearbeitet, einem von zwei Laboren, die nach neuen Animations-Technologien für Filme und Serien forschen. Bérard und sein Team haben am ganzen Menschen geforscht, mit besonderem Fokus auf das Gesicht. Seine Arbeit jedoch konzentrierte sich hauptsächlich auf ein Organ: Dem Auge. Es soll realistischer, authentischer und weniger unheimlich werden. Dafür arbeitete Bérard an neuen Erfassungs-Technologien.

Digitale Erfassung des Auges, Pascal Bérard, 2014

Bérard selbst war unter anderem an der Erschaffung der Figur der Maz Kanata aus «Star Wars: The Force Awakens» beteiligt. Was genau er beigetragen hat, darf Bérard nicht verraten. Aber es ist gut möglich, dass es mit ihren Augen zu tun hat.

Maz Kanata aus «Star Wars: The Force Awakens»: Sehen wir hier Bérards Arbeit?

Aber warum heisst es «Uncanny Valley», also unheimliches Tal? Der Ursprung liegt in einer Grafik, die Vertrautheit und Menschenähnlichkeit ins Verhältnis bringt. Die horizontale Achse beschreibt, wie sehr etwas einem Menschen ähnelt. Die vertikale Achse beschreibt hingegen, wie vertraut dieses Etwas wirkt. Der Kurvenverlauf ist steigend. Steigend im Sinne von «je realistischer animiert, desto vertrauter wirkt die computeranimierte Figur».

Dann das unheimliche Tal: Ein sturz ins Bodenlose, kurz vor der eigentlichen Perfektion.

Das Uncanny Valley kurz vor dem perfekten Fotorealismus
Zeichnung: Luca Fontana

Schau dir zum Beispiel Homer aus «The Simpsons»» oder Mr. Incredible aus «The Incredibles» an.

Homer Simpson
Mr. Incredible

Sie sind Charaktere, die Menschen darstellen. Trotz ihrer offensichtlichen Unechtheit fallen sie nicht ins Uncanny Valley. Warum? Weil es genau diese Offensichtlichkeit ist, die das verhindert.

«Wenn der Charakter stark genug vereinfacht ist, dann denkt unser Gehirn gar nicht erst darüber nach, dass das Gezeigte ein richtiger Mensch sein soll», sagt Bérard.

Je realistischer die Animation, desto eher versucht der menschliche Verstand, Gezeigtes mit der Realität in Einklang zu bringen. Er will Unreales real machen. Ein ständiger Kampf. Laut Bérard kein Problem, solange der Kampf einseitig ist.

Denn wenn Homer dumme Witze reisst, wissen wir, dass er eine Figur in einer Zeichentrickserie ist. Unser Hirn stellt sich darauf ein. Wenn wir hingegen «Rogue One: A Star Wars Story» schauen, ist das anders. Dort agieren echte Schauspieler mit einer Figur, die nur vorgibt, echt zu sein: Grand Moff Tarkin. Die Animation ist zu gut, um nicht echt sein zu wollen. Aber sie ist nicht gut genug, um zu vertuschen, dass sie nicht echt ist. Unser Verstand kann diesen Konflikt nicht lösen und lehnt die Animation ab.

«Eine Kopie, die gut, aber nicht perfekt ist, wirkt abstossend», sagt Bérard, «das ständige Abgleichen mit der Realität reisst aus der Geschichte raus. Die Kopie erreicht das genaue Gegenteil von dem, was sie eigentlich sollte.»

Fotorealistische Dinge vs. fotorealistische Menschen

Manchmal sind Computereffekte nervig. Dank immer stärker werdender Rechenpower tendiert Hollywood dazu, CGI mehr als Attraktion denn als Werkzeug einzusetzen.

Dennoch: Effekteschmieden wie ILM, Weta Digital oder Digital Domain beherrschen ihr Handwerk. Es gibt eigentlich nichts, was sie nicht fotorealistisch animieren können. Wenn Tom Cruise in Steven Spielbergs «War of the Worlds» den Tripods gegenüber steht, überlegst du keine Sekunde lang, ob diese Alien-Vehikel echt sind oder nicht.

Tripods in «War of the Worlds» betreiben Terraforming für die Invasoren, sobald die Erdbevölkerung ausradiert ist
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Denn dass das Gezeigte nicht real ist, weisst du. Die Effekte sind aber gut genug, um den Konflikt, Unreales real machen zu wollen, nicht anschwellen zu lassen. So lässt sich dein Verstand gerne austricksen. Er setzt seine Ungläubigkeit gegenüber einer drohenden Alien-Invasion willentlich aus, um den Film geniessen zu können.

Das wird auch Suspension of Disbelief genannt.

Viel anspruchsvoller ist der Verstand bei der Animation von Menschen.

«Das ist evolutionsbedingt», sagt Bérard, «denn unser Verstand ist seit Millionen von Jahren darauf getrimmt, menschliche Gesichter zu lesen und zu interpretieren.»

Als die ersten Menschen sich in der Prähistorie begegnet sind, hat es noch keine Sprache gegeben, um zu kommunizieren. Das menschliche Sprachorgan war nicht weit genug entwickelt. Geschweige denn der Verstand. Dafür aber die Wahrnehmung, die gelernt hat, feinste Nuancen und Änderungen in der Mimik zu unterscheiden und in Bedürfnissen und Absichten zu extrahieren. Verhält sich das menschliche Gesicht also nicht genau so, wie es sich der Verstand gewohnt ist, zerfällt die Illusion.

Aber das Gesicht an sich ist noch gar nicht der schwierigste Part.

«Es sind die Augen», so der ehemalige Disney-Wissenschaftler. Von Geburt an nehmen wir Augenkontakt auf. Besonders wenn wir mit jemandem reden. Darum kennt unser Verstand das Auge in- und auswendig. Bérard: «Es ist das Erste, was an einem computeranimierten Charakter auffällt, wenn es nicht perfekt animiert ist.»

Es einfach besser machen zu wollen, reicht nicht

Das Uncanny Valley lässt sich nur meiden, wenn alles stimmt. Mimik. Gesichtsmuskeln. Hauttexturen. Nur schon der falsche Glanz auf der Stirn kann irritieren.

Links Prinzessin Leia in echt («Star Wars»)
Rechts Leia computeranimiert («Rogue One: A Star Wars Story»)

Oder die Geometrie der Gesichtsform aus verschiedenen Blickwinkeln.

Links Grossmoff Tarkin in echt («Star Wars»)
Rechts Tarkin computeranimiert («Rogue One: A Star Wars Story»)

Dabei interpretiert jeder digitale Künstler – die Menschen, welche die Computereffekte programmieren – die Realität anders. Das fliesst in die Animation ein. So hat ein digitaler Künstler immer eine Theorie, die er in die Praxis umsetzt. Sieht das Ergebnis nicht gut genug aus, geht er über die Bücher.

«Herauszufinden, was genau nicht stimmt, ist schwierig», sagt Bérard.

Manchmal ist es das Licht, das durch die Haut dringt und von den verschiedenen virtuellen Hautschichten falsch reflektiert wird. Paradebeispiel hierfür: Anthony Hopkins in «Beowulf».

Anthony Hopkins in «Beowulf»

Manchmal das Fehlen von leichtem Flaum, den wir alle haben, was die Haut so gummig wirken lässt. Siehe «Polar Express».

Tom Hanks in «Polar Express»

Oder falsch reagierende Gesichtsmuskeln um Mundwinkel und Augenbrauen. In
«A Christmas Carol» gut zu sehen.

Jim Carrey in «Eine Weihnachtsgeschichte»

Bei so vielen Parametern kann die Suche nach der Nadel im Heuhaufen dauern. Aber Deadlines für Trailer und Premieren müssen eingehalten werden. Dazu kommt das Budget: Je länger das Programmieren einer Szene dauert, desto mehr kostet sie. Zeit wird zur kritischen Ressource. Effekte kommen unfertig in den Film.

Wie kann das vermieden werden? Laut Pascal Bérard arbeite die Branche meist mit Motion-Capturing und Referenzbildern.

Zunächst werden Bewegungen und grobe Gesichtszüge mittels Markierungen am Körper und Punkten im Gesicht auf ein Computermodell übertragen. Maz Kanata aus «Star Wars: The Force Awakens» war in Wirklichkeit Schauspielerin Lupita Nyong'o mit Punkten und Kamera im Gesicht.

Lupita Nyong'o als Maz Kanata in «Star Wars: The Force Awakens»

Dann werden in ähnlichem Licht und aus verschiedenen Perspektiven Fotos geschossen. Oft am Filmset selbst. So können Programmierer ihre Computermodelle mit der Realität vergleichen. Etwa Hugh Jackman am «Logan»-Set.

Links das Referenzfoto vom Set
Rechts das CGI-Rendering für den Film

Sieht das Endresultat so aus wie bei Andy Serkis und der «Planet of the Apes»-Trilogie, redet niemand vom Uncanny Valley. Stattdessen gibt’s dann Oscar-Nominationen.

Andy Serkis als Caesar in «War for the Planet of the Apes»

Bereits verstorbene Schauspieler sind schwieriger zu digitalisieren. Peter Cushing, der Grand Moff Tarkin anno 1977 in «Star Wars» gespielt hat, lebt seit 24 Jahren nicht mehr. Ein Double mit ähnlichen Gesichtszügen – Guy Henry – übernahm das Schauspielern. Dieselbe Technik führte zur unheimlichen Leia Organa im gleichen Film. Dort gespielt von der Norwegerin Ingvild Deila.

Guy Henry als Grand Moff Tarkin in «Rogue One: A Star Wars Story»

Das Ergebnis sieht gut, aber irgendwie auch gruselig aus.

CGI-Tarkin in «Rogue One: A Star Wars Story»

«Referenzfotos mit Cushing in ähnlichem Licht konnten offensichtlich keine gemacht werden», so Bérard. Dies stellte eine zusätzliche Hürde in der Animation von Grand Moff Tarkin dar.

Das Problem: Programmierer können sehen, dass «etwas» nicht stimmt. Aber ohne Referenzfoto, in dem Realität und Nachbildung 1:1 verglichen werden kann, ist es schwierig zu sagen, «was» nicht stimmt.

Werden wir das unheimliche Tal je durchschreiten?

Pascal Bérard ist sich sicher: «In Zukunft wird es möglich sein, das Uncanny Valley zu überwinden. Teilweise gelingt es jetzt schon». Er spielt auf Beispiele wie Thanos in «Avengers: Infinity War» oder Caesar in «War of the Planet of the Apes» an.

Josh Brolin als Thanos in «Avengers: Infinity War»

Dabei komme es schwer darauf an, wie computeranimiertes Material eingesetzt wird. In grossen Totalen, wo nicht die Animation im Mittelpunkt steht, sondern das Szenenbild, sei es viel einfacher, das Gehirn und die Wahrnehmung auszutricksen. «Sobald die Zuschauer Gelegenheit haben, ein computeranimiertes Gesicht länger und genauer zu betrachten, fällt der Trick viel schneller auf», sagt Bérard.

Eins ist klar: Das Uncanny Valley ist ein Biest, dass es noch zu zähmen gilt. Aber gemessen an den Fortschritten, die in den vergangenen Jahren gemacht wurden, kein Ding der Unmöglichkeit.

Im Film «The Congress» aus dem Jahr 2013 sehen wir, wie Hollywood sich das vorstellt: Das fiktionale Studio Miramount will die Figur und das Filmstar-Image von Schauspielerin Robin Wright kaufen und einscannen, um einen digitalen Star zu erschaffen. 20 Jahre lang gilt der Vertrag. Wright wird in ihren Filmen ewig jung bleiben. Im Gegenzug darf sie nie wieder eine Bühne oder ein Filmset betreten, bis der Vertrag abgelaufen ist.

Es wird immer verreckter. Mir stellen sich die Nackenhaare auf.

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Luca Fontana, Zürich

  • Editor
Abenteuer in der Natur zu erleben und mit Sport an meine Grenzen zu gehen, bis der eigene Puls zum Beat wird — das ist meine Komfortzone. Zum Ausgleich geniesse ich auch die ruhigen Momente mit einem guten Buch über gefährliche Intrigen und finstere Königsmörder. Manchmal schwärme ich für Filmmusik, minutenlang. Hängt wohl mit meiner ausgeprägten Leidenschaft fürs Kino zusammen. Was ich immer schon sagen wollte: «Ich bin Groot.»

19 Kommentare

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User EMkaEL

ich habe keine alpträume, fühle kein unbehagen und finde es auch nicht gruseli oder was weiss ich noch alles. ich war einfach nur sehr verblüfft, wie gut Tarkin umgesetzt wurde. (ganz im gegensatz zu Leia)

18.12.2018
User bkeleanor

Geht mir genauso. Ich finde es aber höchst interessant worüber sich die Leute den Kopf zerbrechen.

19.12.2018
User Anonymous

Mir auch. Man erkennt immer noch den Unterschied. Denke es liegt vielleicht daran, dass der Computer zu genau sein will oder ist und bei den Menschen halt alles nicht synchron und genau ist :-)

20.12.2018
User Luca Fontana

Rein technologisch ist Tarkin verdammt beeindruckend. Genauso wie Leia.

Das Problem ist nicht, dass die Effekte «schlecht» wären – im Gegenteil –, sondern gerade so nicht gut genug, um «perfekt» zu sein. Bei mir ist's jedenfalls so, dass ich in ihren Szenen immer wieder aus der Geschichte gerissen werde, weil ich zu sehr damit beschäftigt bin, das CGI zu bewundern oder «mh, hier sah's etwas komisch aus» zu denken. Meistens sind es die Lippenbewegungen oder die Augen, die das CGI verraten.

Und das ist halt, was «Uncanny Valley» bedeutet. Diese Grenze kurz vor der Perfektion, die einen immer wieder aus der Geschichte reisst. :-)

Und dann gibt's natürlich so Dinge wie «Polar Express» oder «A Christmas Carol», wo ich wirklich Albträume kriege...

20.12.2018
User EMkaEL

dir fällt es nur auf, weil du weisst, dass es CGI ist. ich hatte den film zwei mal im kino gesehen, mit zwei verschiedenen kollegen, die nicht so bei diesem thema sind. beiden ist nichts aufgefallen und konnten es kaum glauben, als ich ihnen nach dem film die sache erklärt hatte.

20.12.2018
User Luca Fontana

Ich hab ihn mit meiner Freundin geguckt, die zum damaligen Zeitpunkt SW nicht gross kannte und auch nicht wusste, wer Peter Cushing ist, geschweige denn, dass er nicht mehr lebt. Und sie hat's sofort bemerkt :-).

20.12.2018
Antworten
User carcharoth

Damals im Kino fiel mir an Tarkins Gesicht eigentlich nichts ungewöhnliches auf. Dass es CGI war, hat man nur an dem Material der Uniform erkannt, das war etwas zu steif und hat komisch "geflimmert".

19.12.2018
User Thirith13

Die Uniform war höchstwahrscheinlich echt; auf dem Set wurde Tarkin meines Wissens vom Schauspieler Guy Henry gespielt und sein Kopf/Gesicht wurde per CGI ersetzt.

20.12.2018
User carcharoth

Die sieht aus als wär da nochmal mit CGI drübergepinselt worden. Wenn du Krennics Uniform ansiehst, siehst du überall kleine Unsauberkeiten und Rümpfe an den Nähten. Tarkin hat sowas nicht. Die ist viel zu glatt und fehlerfrei.

20.12.2018
Antworten
User Anecthor2

gut recherchierter ausführlicher Artikel. Danke dafür!

19.12.2018
User Captcha

Danke für den guten Artikel. Für mich, die beste Umsetzung eines Menschen in CGI war Rachael aus Blade Runner 2049. Gemacht von MPC. Auch im wissen das es CGI sein musste, konnte ich es nicht erkennen. Gibt ein cooles Making Of davon.

20.12.2018
User Luca Fontana

Danke dir!

Jup, das Video kenne ich: youtube.com/watch?v=fV34mT5...

Sieht wirklich fantastisch gut aus. Im Video ist auch eindrücklich zu sehen, wie mit Referenzfotos gearbeitet wird (Minute 0:28). Da haben sich die Jungs und Mädels hinter den Effekten ein dickes Lob verdient.

20.12.2018
Antworten
User Anonymous

Noch nie Alpträume wegen CGI Animationen gehabt

20.12.2018
User Anonymous

Vielen Dank für den Artikel.
Eine Bemerkung zu den Sprachen: Die Menschen von früher haben zuerst komplizierte Sprachen gesprochen, beispielsweise Akkadisch (de.wikipedia.org/wiki/Akkad...).
Erst im Laufe der Zeit wurden die Sprachen immer einfacher.
Die Fähigkeit, Gesichter zu erkennen, ist ohne Zweifel sehr wichtig für Menschen.

22.12.2018
User s.lutz1988

Mir ist es während dem Film gar nicht so aufgrfallen, dass Tarkin und Leia animiert waren. Nebenbei, Tarkin darf ruhig etwas gruselig sein, immerhin ist er ja ein Obermotz des Imperium.

25.12.2018
User s.lutz1988

Ich denke eher, dass CGI nicht deswegen auffällt, weil es zu unperfekt ist, sondern das es auffält, weil es eben zu perfekt und symetrisch ist.

25.12.2018
User tkitv

Das Problem ist wohl eher, dass jeder weiss, dass Tarkin und Leia computeranimiert sind und dann die Nadel im Heuhaufen sucht. Da sich der Mensch nichts besser merken kann, als Gesichtszüge und ihm kleinste Veränderungen der Mimik sofort auffallen, ist es ungleich schwerer bekannte Personen zu animieren. Wäre Tarkin gänzlich unbekannt, wäre es wohl den wenigsten aufgefallen, dass die Figur computeranimiert ist.

28.12.2018