Image courtesy of Cosmo AV
Spotlight
14. Februar 2025
Mit UE5 realisierte Beleuchtung unterstützt Präsentation der großartigen Restaurierung von Notre-Dame
Im April 2019 brach in der berühmten Kathedrale Notre-Dame in Paris ein verheerendes Feuer aus. Es begann unter dem Giebel des Gebäudes und erfasste bald den Turm und einen Großteil des hölzernen Daches. Die Kathedrale brannte die ganze Nacht und den folgenden Morgen.
Daraufhin folgte ein Restaurierungsprojekt epischen Ausmaßes, bei dem mehr als 1.200 Menschen über fünf Jahre hinweg zusammenarbeiteten, um den Schaden zu beheben.
Geschickte Handwerker, darunter Steinbrucharbeiter, Zimmerleute, Mörtelmischer und Steinmetzmeister wurden angestellt, um die Kathedrale mit den gleichen Materialien und Arbeitsweisen wieder aufzubauen, mit denen sie im 12. Jahrhundert errichtet wurde.
Im Dezember 2024 stieg die Kathedrale mit einer gewaltigen Neueröffnungszeremonie aus der Asche, die zur Hauptsendezeit im Fernsehen ausgestrahlt wurde.
Um die Architektur in ihrem ganzen widerhergestellten Glanz zu präsentieren, buchte France Télévisions die Dienste des Videomapping-Unternehmens Cosmo AV, die wiederum den Projektionsmapping-Experten Antoine Bourgouin damit beauftragten, eine spektakuläre Architekturbeleuchtung für das Event zu erschaffen.
Image courtesy of Cosmo AV
Projektionsmapping mit der Unreal Engine
Antoine Bourgouin begann bereits 2010, sich für die Nutzung von Gebäuden als Leinwand für gigantische Trompe-l'oeil-Darstellungen zu interessieren.
Trompe-l'œil – französisch für "das Auge täuschen" – ist ein künstlerischer Begriff für extrem realistische optische Täuschungen, bei denen auf einer zweidimensionalen Oberfläche dreidimensionale Räume und Objekte dargestellt werden.
Dies wird meistens bei Gemälden eingesetzt, die den Betrachter dazu verleiten sollen, die dargestellten Objekte oder Räume für echt zu halten.
Früher gab es keine Werkzeuge auf dem Markt, die diese Arbeit leisten konnten. Wer Grafiken wollte, deren Größe und Layout den Umrissen eines Gebäudes entsprechen, musste sein eigenes Computerprogramm erstellen.
Heute kann Bourgouin auf Spezialisten bauen, die den Modulo Player verwenden – Software, die wie ein Videoprojektor-Controller funktioniert – und so komplexe Videoprojektionen auf Oberflächen wie Mauern oder Gebäuden abspielen kann und das Video dabei präzise verzerrt und an die jeweilige Oberfläche anpasst.
Bourgouin verschiebt die Grenzen der Projektionsmapping-Kunst nun noch weiter, indem er bei diesem Vorgang Echtzeittechnologie nutzt.
Traditionelles Videomapping projiziert vorher aufgenommene Videos, aber Bourgouin setzt oft die Unreal Engine ein, um seine Kunstwerke zu entwickeln und sie in Echtzeit auf Gebäude zu projizieren.
Diese Innovation brachte ihn dazu, sich für einen MegaGrant zu bewerben, mit der Idee gewaltige Videospiele zu produzieren, bei denen die Smartphones der Spieler als Gamepad dienen. So traf er Pierre-Yves Toulot, CEO von Cosmo Av und Mitbegründer von IntensCity.
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Das Übertragen der Beleuchtung auf ein 3D-Modell
Cosmo Av wurde von France Télévisions, dem öffentlichen nationalen Fernsehsender Frankreichs eingeladen, Projektionsmapping-Bildmaterial für die Neueröffnung von Notre-Dame zu erstellen.
Eine der Anfragen war die Erstellung einer wunderschönen Lichtinszenierung, um die Fassade der Kathedrale zu präsentieren.
Toulot und Bourgouin hatten schon bei ähnlichen Projekten zusammengearbeitet und dabei die Fähigkeiten von Jean-François Touchard – einem talentierten traditionellen Lichtdesigner für Architektur – zum Einsatz gebracht, wenn die Arbeit besonders elegant sein sollte.
Es ergab daher für Toulot Sinn, Bourgouin und Touchard auch für das Notre-Dame-Projekt an Bord zu holen.
Zuerst importierte Bourgouin ein 3D-gescanntes Modell der Notre-Dame-Kathedrale in die Unreal Engine – ein Vorgang, der nicht schwerer war, als eine FBX-Datei zu importieren.
"Dank Unreal- und Nanite-Technologie muss ich nicht mehr auf die Polygondichte eines importierten Meshs achten", sagt Bourgouin. "Das Notre-Dame-Modell war ein Mesh mit vier Millionen Dreiecken – heutzutage ist es so einfach, in Unreal mit einer so hohen Polygonzahl zu arbeiten!"
Nanite ist das virtualisierte Geometrie-System von Unreal Engine 5, mit dem enorm detaillierte 3D-Modelle mit einer enorm hohen Anzahl von Polygonen erstellt werden können, und das mit minimalen Auswirkungen auf die Leistung. Dieses System wurde eingesetzt, um ein extrem präzises Mesh der Kathedrale zu erstellen, das bis zu den kleinsten Details akkurat war.
Das Team platzierte 500 Lichter – Omni, Spot- und Rechtecklichter – auf dem 3D-Modell, um alle Details des Monuments hervorzuheben. Diese Lichter mussten in Intensität, Temperatur und Farbe aufeinander abgestimmt werden.
"Die Anzahl der Lichter, die ich bearbeiten musste, war meine größte Herausforderung in diesem Projekt", erklärt Bourgouin. "Aber indem ich nebenbei erstellte Blueprints nutzte und Licht-Actors taggte, um einzelne Gruppen zu erstellen, lief die Arbeit absolut reibungslos."
Pierre-Yves übernahm die künstlerische Leitung, Jean-François lieferte die Expertise bei der praktischen Implementierung der Beleuchtung einzelner Details der Kathedrale.
Das Team platzierte für jede Statue zwei oder drei Spotlights, um Form und Dimensionen der Skulpturen durch geschickte Manipulation der Schatten zu akzentuieren.
Sie benutzten Lichtprofile der Illuminating Engineering Society (IES) und stellten so sicher, dass ihre 3D-Beleuchtung das Licht der echten Welt originalgetreu wiedergab und die Details jedes Bogens, jedes Balkons und jedes anderen architektonischen Elements wie in der echten Welt hervorhob. Anschließend spielten sie mit der Lichttemperatur, um die Tiefe zu betonen.
Das Beleuchtungs-Setup wurde als Bild gerendert und dann mit 30 lichtstarken Panasonic-Videoprojektoren auf Notre-Dame projiziert, die mit einem Modulo-Player-System gekoppelt waren.
Die Verwendung von MegaLights und Lumen
Beim Notre-Dame-Projekt projizierte das Team zuvor aufgenommenes Bildmaterial auf die Kathedrale, aber die Nutzung von Echtzeittechnologie brachte auch viele Vorteile beim Design der Beleuchtung.
Das Team wollte testen, wie die Beleuchtung bei einem echten Gebäude aussehen würde, also aktualisierte es das 3D-Modell der Unreal Engine direkt vor Ort und konnte die Ergebnisse direkt an der Kathedrale sehen, was sofortige Anpassungen ermöglichte.
Bourgouin erinnert sich an die Leistungsfähigkeit des Beleuchtungssystems in Verbindung mit Nanite als wichtigsten Grund, aus dem die Unreal Engine perfekt für die Aufgabe geeignet war.
"Es war schlicht und einfach die Möglichkeit, problemlos mit einem High-Poly-Mesh mit einer großen Anzahl von Lichtern zu arbeiten, und man bekommt genau das, was man sieht," sagt Bourgouin. "Wir mussten uns das Renderergebnis nicht wie bei traditioneller 3D-Modelling-Software nur vorstellen."
Er erwähnt auch MegaLights ganz besonders, eine leistungsstarke neue Funktion, die kürzlich mit UE 5.5 veröffentlicht wurde.
MegaLights ist ein experimentelles Werkzeug, mit dem Künstler Hunderte dynamischer, schattenwerfender Lichter in ihre Szenen aufnehmen können. Es kann zusammen mit Lumen verwendet werden, der Funktion für dynamische globale Beleuchtung und Reflexionen der Unreal Engine, um ultrarealistische Beleuchtung zu ermöglichen.
"MegaLights war eine der nützlichsten Funktionen," sagt Bourgouin. "Ich konnte in Echtzeit mit Hunderten Lichtern arbeiten, ohne Kompromisse bei den Schatten eingehen zu müssen. Es ist eine fantastische Funktion, die Lumen unterstützt."
Die Wiederherstellung des Glanzes von Notre-Dame
Bourgouins Beleuchtungsarbeit zusammen mit Toulot und Touchard spielte eine wesentliche Rolle bei der großen Neueröffnung eines der wichtigsten Monumente von Paris.
Mithilfe der Unreal Engine setzte das Team die unglaubliche Arbeit der Restauratoren ins richtige Licht und zeigte Notre-Dame in ihrer ganzen Pracht.
"Notre-Dame de Paris ist eines der Gebäude, an denen man unbedingt arbeiten will, wenn man im Projektionsmapping tätig ist," erklärt Bourgouin. "Es war uns eine große Ehre, dabei zu helfen."