Alles, was Sie schon immer über Drohnen-Lichtshows wissen wollten

"Erstaunlich", "Schön", "Unglaublich", "Unwirklich", "Hat mir Tränen in die Augen getrieben".

Dies sind alles Kommentare, die immer wieder als Reaktion auf ein virales Facebook-Video einer Drohnen-Lichtshow auftauchten, die Verge Aero geflogen hat, um Dankbarkeit für das Gesundheitswesen und die Beschäftigten in Philadelphia zu zeigen. Die Reaktion war überwältigend, und diese Worte zeigen, dass Drohnen-Lichtshows, wenn sie richtig ausgeführt werden, ein faszinierendes und beeindruckendes Erlebnis sind. Seitdem haben wir viele Fragen zu unserer Technologie erhalten, und wir möchten unsere Antworten mit einem breiteren Publikum teilen.

Was genau ist eine Drohnen-Lichtshow?

Drohnen-Lichtshows werden von beleuchteten, synchronisierten und choreografierten Gruppen von Drohnen aufgeführt, die sich zu verschiedenen Luftformationen anordnen. Mit einem Computerprogramm, das Grafiken in Flugbefehle umwandelt und diese an die Drohnen weitergibt, kann fast jedes Bild am Himmel nachgebildet werden.

In den letzten Jahren sind Drohnenshows aus den Labors der Universitäten herausgewandert und werden nun in großem Maßstab bei prominenten Veranstaltungen auf der ganzen Welt eingesetzt. Ursprünglich wurden wir von diesem TED-Video aus dem Jahr 2012 inspiriert, in dem der Dekan für Ingenieurwesen der University of Pennsylvania, Vijay Kumar, Drohnenflotten bei allen möglichen verblüffenden Manövern vorführte. Später wurde in Europa von der Spaxels Research Initiative, Collmot und Verity Pionierarbeit geleistet. Intel hat am meisten zur Popularisierung des Konzepts beigetragen, indem es bei großen Veranstaltungen wie der Halbzeitshow des Super Bowl und den Olympischen Winterspielen Drohnenshows vorführte.

Verge Aero fliegt die Philadelphia LOVE-Skulptur für eine Philadelphia Drone Light Show

Wie funktionieren Drohnenshows?

Um eines klarzustellen: Drohnen-Lichtshows werden nicht von Skynet, dem Netzwerk künstlicher Intelligenz aus dem Film Terminator, gesteuert! Drohnen, die in Shows eingesetzt werden, haben kein eigenes Bewusstsein, können nicht selbstständig denken und treffen keine Entscheidungen in Echtzeit. Stattdessen befolgen sie wie gehorsame Diener bestimmte Befehle, die ihnen erteilt werden, und können nicht davon abweichen!

Der Prozess zur Erstellung einer Show ist recht einfach. Zunächst erstellt das Designteam ein Storyboard mit den gewünschten Bildern und Effekten. Diese Looks werden dann in einer speziellen Software animiert, die sie in synchronisierte Flugpfade für jede Drohne umsetzt, und in der Regel wird ein Soundtrack zur Untermalung der Show erstellt. Die kompletten Shows werden per Funksignal von einer Bodenkontrollstation, die von einem Piloten bedient wird, an die Drohnen gesendet. Wenn der Pilot sich vergewissert hat, dass alles sicher und einsatzbereit ist, beginnt die Show, und die Drohnen heben ab, um das Storyboard in den Himmel zu zeichnen.

Verge Aero fliegt eine Drohnenshow in Mazatlan, Mexiko, für den Carnaval de Mazatlan im Jahr 2020

Die Entwicklung eines Systems, das sicher und wiederholt geflogen werden kann, erfordert eine Menge cleverer Ingenieursarbeit. Die Drohnen und die Software von Verge Aero wurden von unseren Ingenieuren speziell für die Durchführung von Shows entwickelt. Unseren maßgeschneiderten Drohnen fehlen einige Dinge, die normalerweise auf Drohnen zu finden sind, wie z. B. Kameras, und sie verfügen über einzigartige Funktionen, wie z. B. eine blendend helle LED-Lichtquelle.

Mit der Design-Software von Verge Aero können die Benutzer Grafiken und Spezialeffekte auswählen und sie in einer Zeitleiste platzieren, ähnlich wie in einer Videobearbeitungssoftware. Die Software berechnet die Flugwege der einzelnen Drohnen, um sicherzustellen, dass sie in der Luft nicht miteinander kollidieren, und generiert ein vollständiges 3D-Rendering der Show, um sicherzustellen, dass sie genau so aussieht, wie geplant. Jede Drohne erhält ein eigenes Programm, und die Bodenkontrollstation überwacht jede Drohne über ein lokales, verschlüsseltes Netzwerk, um maximale Sicherheit zu gewährleisten.

Die Flugbesatzung verwendet ein detailliertes Dashboard-Display in der Bodenstation, um die Drohnen für den Flug vorzubereiten und den Status kontinuierlich zu überwachen. Die Drohnen selbst sind mit mehreren Funkgeräten ausgestattet, die gleichzeitig arbeiten, fernab von stark frequentierten WiFi-Frequenzen, um die Kommunikation auch in stark frequentierten und verrauschten Funkumgebungen aufrechtzuerhalten.

Die Vorführungen werden von zertifizierten Piloten geflogen, die sich mit den relevanten Themen der Luftfahrt, einschließlich Vorschriften und Wetter, auskennen. Vor jeder Show wird anhand von Checklisten überprüft, ob alles in Ordnung ist: Die Drohnen sind voll funktionsfähig, die Batterien sind aufgeladen und das Fluggebiet ist frei. Sobald diese Kontrollen abgeschlossen sind, drückt der Pilot auf GO und die Drohnen heben zu ihrer Mission ab!

Verge Aero fliegt eine Gitarre aus Lichtshow-Drohnen in Leon, Mexiko, beim Festival Internacional del Globo 2019

Werden Drohnen das Feuerwerk ersetzen?

Feuerwerksshows werden zunehmend wegen ihrer negativen Auswirkungen auf die Umwelt kritisiert - sie sind laut, umweltschädlich und verschwenderisch. Regelmäßig werden Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf empfindliche Wildtierpopulationen sowie auf Militärveteranen mit PTBS geäußert. Darüber hinaus wurden Feuerwerke vielerorts wegen der erhöhten Gefahr von Waldbränden gänzlich verboten.

Diese und andere Faktoren haben dazu geführt, dass viele Menschen darüber nachdenken, Feuerwerke durch Alternativen zu ersetzen - und Drohnen-Lichtshows sind perfekt geeignet, diese Lücke zu schließen.

Verge Aero fliegt 2020 ein Stethoskop für das Personal im Krankenhaus der Universität von Pennsylvania und im Kinderkrankenhaus von Philadelphia

In vielen Fällen wurden Drohnenshows erfolgreich als Ergänzung zu Feuerwerken eingesetzt. Als neue und aufregende Form der Unterhaltung haben Drohnen jedoch viel mehr zu bieten. Sie sind zu einer weitaus größeren Bandbreite an Effekten fähig als Feuerwerkskörper, und ihre Fähigkeit zu ausgefeilten Choreografien gibt ihnen ein weitaus größeres Potenzial für das Geschichtenerzählen am Himmel. Drohnen können auch in engeren Umgebungen eingesetzt werden, in denen Feuerwerkskörper niemals erlaubt wären.

Wenn man darüber nachdenkt, haben Feuerwerke eigentlich ein recht begrenztes Repertoire. In der Regel wird eine Handvoll Effekte immer und immer wieder wiederholt, nur in unterschiedlichen Kombinationen, Größen, Farben und Intensitäten. Warum sollten Sie sich damit zufrieden geben, wenn Sie dynamische, neu positionierbare 3D-Pixel haben, die praktisch unbegrenzte Bilder erzeugen können? Drohnen bieten weitaus mehr kreative Möglichkeiten als Feuerwerkskörper. Es ist sogar leicht vorstellbar, dass mit der zunehmenden Verbreitung von Drohnenshows die Menschen eines Tages auf Feuerwerke zurückblicken werden, die im Vergleich dazu ziemlich banal sind.

Unabhängig davon wird der Übergang von Feuerwerk zu Drohnen schrittweise erfolgen. Feuerwerksshows wird es noch einige Zeit geben, schon allein deshalb, weil sie relativ kostengünstig zu veranstalten sind. Aber je erschwinglicher Drohnenshows werden, desto häufiger werden sie bei Veranstaltungen zum Einsatz kommen.

Warum habe ich nicht mehr Sendungen gesehen?

Sogar Wal-Mart verkauft jetzt Drohnen, warum sehen wir dann nicht mehr Lichtshows? Das Problem ist, dass die erfolgreiche Durchführung von Shows verschiedene Technologien erfordert, die erst jetzt ausgereift sind. Innovationen brauchen in der Regel Zeit, um sich zu verbreiten, und bei Drohnenshows ist das nicht anders. Eine Reihe von Faktoren hat die Verbreitung von Drohnenshows bisher eingeschränkt:

• Hohe Kosten
• Notwendigkeit einer behördlichen Genehmigung
• Teure und begrenzte Versicherungsmöglichkeiten
• Arbeitsintensive Tätigkeiten
• Mangel an effizienten Werkzeugen für die Gestaltung von Ausstellungen
• Sicherheitsanforderungen

Der Einsatz von Spezialdrohnen mit hochpräziser Avionik treibt die Kosten in die Höhe. Auch arbeitsintensive Vorgänge tragen dazu bei, sei es das Hantieren mit rudimentärer Steuerungssoftware oder die Vorbereitung heikler Drohnen für den Flug.

Hohe Betriebskosten sind vielleicht für den Super Bowl oder die Olympischen Spiele akzeptabel, aber für die meisten Veranstaltungen nicht realisierbar. Dennoch ändern sich die Dinge, und die Innovationen von Verge Aero tragen dazu bei, dass Drohnen-Lichtshows für ein viel breiteres Spektrum von Budgets zugänglich werden.

Verge Aero X1 Lichtshow-Drohnen bereit zum Flug vor einer Lichtshow

Wie viel kosten Drohnen-Lichtshows?

Wie viele neue Technologien waren auch Drohnen-Lichtshows anfangs extrem teuer, und sie sind immer noch teurer als gewünscht. Aber wie bei Computern und Flachbildfernsehern sinken die Preise mit der Zeit. Drohnen-Lichtshows werden sich durchsetzen, sobald die Technologie ausgereift ist. Mit den von VergeAero entwickelten Tools ist es bereits jetzt möglich, mehr für weniger Geld zu tun!

Der wichtigste Kostenfaktor ist die Anzahl der geflogenen Drohnen. Es kostet eindeutig mehr, eine Show mit 500 Drohnen zu veranstalten als eine Show mit 50 Drohnen. Neben den Drohnen selbst verursachen auch Arbeit, Fracht und Logistik zusätzliche Kosten.

Eine kleine, einfach zu realisierende Show kostet nicht mehr als 20.000 $. Größere und kompliziertere Shows können jedoch leicht ein Vielfaches dieses Betrags kosten. Hier ist eine Liste von Faktoren, die den Preis beeinflussen:

• Anzahl der Drohnen
• Komplexität des Designs anzeigen
• Koordinierung der Aufführung und Probenzeit
• Luftraumgenehmigung und Einhaltung von Vorschriften
• Versand und Logistik
• Reise und Unterkunft der Besatzung

Was macht Verge Aero anders?

Um Drohnenshows erschwinglicher zu machen, haben wir einige Innovationen eingeführt, um den Prozess zu rationalisieren und den Arbeitsaufwand zu verringern.

Verge Aero X1 Lichtshow-Drohnen schwärmen für PNAUs Musikvideo All of Us 2019 aus

Vereinfachtes Show-Design

In der Vergangenheit wurden Drohnen-Lichtshows manuell mit einer Reihe von Anwendungen, darunter auch Animationssoftware wie Blender, erstellt - ein äußerst mühsamer und einschränkender Prozess. Schlimmer noch: Der Programmierer musste darauf achten, dass sich die Eckpunkte in Blender während der Animation nicht überschneiden, denn das würde bedeuten, dass die Drohnen in der Luft zusammenstoßen. Die Ausgabe musste dann an mindestens ein weiteres Programm übertragen werden, um sie für den Flug vorzubereiten. All dies ist ein extrem unsicherer Prozess, weil er anfällig für menschliche Fehler ist.

Ein weitaus besserer Weg ist die Verwendung einer einheitlichen Softwareanwendung mit einer benutzerfreundlichen Oberfläche wie Verge Aero Design Studio, die automatisch die Antikollisionsberechnungen durchführt. Die Cues werden in der integrierten Animationssoftware erstellt und können leicht bearbeitet werden. Sobald der Entwurfsprozess abgeschlossen ist, beseitigt die Software die Möglichkeit menschlicher Fehler, indem sie Flugbahnen dekonfliktiert, potenzielle Probleme oder Fehler im Showdesign identifiziert und die Leistung über eine Rendering-Pipeline simuliert - alles ohne menschliches Zutun.

Diese Software ermöglicht es Designern, Inhalte mit ein paar Tastendrücken zu erstellen, anstatt mühsam Animationswerkzeuge zu verwenden oder Code zu schreiben. Effekte wie komplexe Beflockungen, wie sie in diesem All of Us-Musikvideo von PNAU zu sehen sind, werden automatisch von einem Effektgenerator im Verge Aero Design Studio erstellt. Von einem Designer erstellte Effekte können problemlos mit anderen geteilt werden. So können sich die Designer darauf konzentrieren, die Shows gut aussehen zu lassen, anstatt sich mit unnötiger Plackerei zu beschäftigen.

Screenshot der Verge Aero-Drohnenshow-Software Design Studio

Vereinfachter Showbetrieb

Früher dauerte es viele Stunden, um eine Show einzurichten, weil jede Drohne mit ihrer eigenen Flugbahn geladen und am richtigen Startort platziert werden musste. Auch dieser Prozess war mühsam und anfällig für menschliche Fehler. Der Betrieb fließt viel besser, wenn:

• Jede Drohne hat eine vollständige Kopie der Sendung, so dass sie an jedem beliebigen Startplatz platziert werden kann.
• Die Drohnen zeigen bei der Platzierung im Netz an, wenn sie sich an einem geeigneten Ort befinden.
• Die Software der Flugkontrollkonsole prüft automatisch die Flugbereitschaft und Platzierung der Drohne.
• Eine nicht flugbereite Drohne kann schnell und einfach ausgetauscht werden.

Diese einfachen operativen Verbesserungen führen zu einer nahtlosen Erfahrung und beseitigen Langeweile. Stattdessen können sich die Piloten auf missionskritische Punkte wie die Lufttüchtigkeit der Drohne und die Sicherheit im Luftraum konzentrieren.

Vereinfachte Wartung

Alle Drohnen müssen sich mit der globalen Datenbank von Verge Aero koordinieren, um Wartungspläne zu synchronisieren und Software-Updates durchzuführen. Die Wartung (z. B. der Austausch von Motoren und Batterien) ist unkompliziert und Software-Updates erfolgen drahtlos. Der Betreiber kann alle Drohnen seiner Flotte mit einem Minimum an Aufwand effizient verwalten.

Zusammengenommen reduzieren diese Innovationen den Zeit- und Personalaufwand für die Einrichtung einer Drohnenvorführung drastisch. So benötigen zwei Mitarbeiter von Verge Aero normalerweise nicht mehr als 45 Minuten, um 100 Drohnen aufzustellen und zu fliegen. Das hält die Kosten niedrig, beschleunigt die Verbreitung der Technologie und ermöglicht es mehr Menschen, Shows zu erleben.

Wie viele Drohnen werden für eine Show benötigt?

Nicht so viele, wie Sie vielleicht denken!

In der Presse wurde viel über Guinness-Weltrekorde berichtet, die für eine immer größere Anzahl von Drohnen aufgestellt wurden. Den Rekord hält derzeit Intel mit 2.066 gleichzeitig in der Luft befindlichen Drohnen. Dies ist eine unglaubliche technische Leistung mit verblüffenden Ergebnissen. Aber man braucht nicht Tausende von Drohnen, um fesselnde Inhalte zu erstellen.

Ein Grund, warum sich frühe Drohnenshows auf große Zahlen konzentrierten, ist, dass die Drohnen nicht sehr hell waren und ihre Position nicht genau halten konnten. Daher wurden die Inhalte so gestaltet, dass die Drohnen ein ganzes Volumen ausfüllten, um es zu beleuchten, und dazu waren viele Drohnen erforderlich. Mit anderen Worten: Anstatt eine gerade Linie mit einzelnen Drohnen zu zeichnen, wurde ein Rechteck gezeichnet und mit Drohnen gefüllt. Ein gutes Beispiel dafür ist das von Intel geflogene Cover des Time Magazine.

Im Gegensatz dazu sind die Verge Aero-Drohnen viel heller und halten ihre Position präzise, indem sie das GPS mit zusätzlichen Positionsdaten ergänzen, die von der Bodenstation gesendet werden. Dies ermöglicht mehr kreative Flexibilität und erlaubt es, den gleichen Effekt mit weniger Drohnen zu erzielen. Wir können jetzt mit Drohnen präzise Linien in 3D zeichnen.

Natürlich hängt die Anzahl der benötigten Drohnen davon ab, was genau Sie erreichen wollen. Komplexe Logos erfordern immer mehr Drohnen, um sie in der Luft genau darzustellen. Je komplizierter die Form, desto mehr Drohnen werden benötigt, um sie zu erstellen. Ebenso beeinflussen die Größe des Publikums und der Betrachtungsabstand, wie viele Drohnen benötigt werden, um die gewünschte visuelle Wirkung zu erzielen.

Es bedarf jedoch keiner großen Anzahl von Drohnen, um eine beeindruckende Show zu veranstalten. Bei einer kleinen Veranstaltung können schon 50 Drohnen viel bewirken; mit so kleinen Flotten wurden schon erstaunliche Leistungen erzielt. Wie bei jedem künstlerischen Unterfangen kommt es darauf an, wie die Werkzeuge eingesetzt werden.

Verge Aero fliegt #lightitblue über Franklin Field in Philadelphia im Jahr 2020 für die Thank You Heroes Drohnenshow

Sind Drohnenshows sicher?

Wenn sie von professionellen Teams ordnungsgemäß durchgeführt werden, sind Drohnenshows extrem sicher, wie Intel mit seiner perfekten Sicherheitsbilanz in den letzten vier Jahren bewiesen hat. Leider arbeitet nicht jeder mit Drohnen auf demselben hohen Niveau. Bei Verge Aero steht die Sicherheit bei allen unseren Aktivitäten an erster Stelle. Hier sind einige unserer wichtigsten Sicherheitsmaßnahmen:

Flugort

Zwischen den Drohnen und dem Publikum muss ein Sicherheitsabstand eingehalten werden. Mehrere Barrieren, sogenannte Geofences, sind in die Shows eingebaut, um zu verhindern, dass die Drohnen die Sicherheitszone verlassen.

Hochwertige Drohnen

Vollständig integrierte Hardware, die für das Fliegen von Drohnenshows optimiert ist, bietet die beste Leistung und ist die sicherste Option. Jede Drohnenkomponente ist optimiert und nach höchstem Standard gebaut. Die Wiederverwendung von billigen Drohnen von Drittanbietern wird nie die besten Ergebnisse liefern.

Verge Aero X1 Light Show Drohne vor Ort in Mexiko für eine Drohnen-Lichtshow

Redundanz

Mehrere Funkgeräte, die in verschiedenen Frequenzbändern arbeiten, sorgen dafür, dass die Kommunikation während des Flugs stets aufrechterhalten wird. Auch die Autopilot-Software läuft auf einem anderen Prozessor als die Missionskontrollsoftware, so dass die Drohne auch bei einem Ausfall eines Prozessors sicher nach Hause zurückkehren kann.

Sicherheit der Flugroute

Unsere einheitliche Softwareanwendung garantiert, dass sich die Flugwege nicht kreuzen und die Drohnen nicht miteinander kollidieren. Bei der Übergabe von einer Anwendung an eine andere gibt es keine Möglichkeit für Softwarefehler.

Prozess

Die Einhaltung der FAA-Vorschriften, der Einsatz von Berufspiloten und Checklisten sowie eine Sicherheitskultur tragen zu einer sicheren und erfolgreichen Durchführung der Veranstaltung bei.

Was kommt als Nächstes?

Frühe Drohnenshows bestanden aus einer Reihe einfacher Grafiken, die von einer zur anderen übergingen, ähnlich wie eine Marschkapelle auf dem Spielfeld von einem Look zum anderen wechseln konnte. Dank verbesserter Design-Tools und Steuerungstechnik kann Verge Aero nun über diese Grenzen hinausgehen. Drohnenshows werden immer beeindruckender werden, da die Designer die Grenzen des Möglichen mit innovativen Showdesigns erweitern. Die Drohnen selbst werden sich weiterentwickeln, da verschiedene Beleuchtungselemente und Effekte angebracht werden, um immer beeindruckendere Shows zu kreieren.

Wir stehen noch am Anfang eines neuen und aufregenden Mediums der Live-Unterhaltung. Bleiben Sie dran! Es wird eine fantastische Reise werden.

Dieser Artikel wurde von Nils Thorjussen und Tony Samaritano von Verge Aero verfasst.