100 Hz Technik in der Praxis
Inhaltsangabe:
Teil 1: Darum ist die Bewegung nicht scharf
Teil 2: So sieht die 100 Hertz Technik in der Praxis aus - Screenshots
Teil 3: Lösungen im Vergleich – Messergebnisse - Alternative Möglichkeiten für Laien und Industrie
Einleitung:
Im ersten Teil erkläre ich, weshalb die meisten Projektoren bewegte Bildinhalte oftmals unscharf darstellen.
Im zweiten Teil gehe ich näher auf die unterschiedlichen Techniken ein, welche bewegte Bildinhalte schärfer darstellen. Um die Arbeitsweise mal zu verdeutlichen, werde ich ein paar Screenshots mit einfügen.
Im dritten Teil widme ich mich alternativen Techniken, deren Arbeitsweisen über die derzeitigen 100 Hertz-Techniken hinausgehen. Mit Hilfe von Messungen stelle ich Vor- und Nachteile der Techniken heraus.
Teil 1 – Darum ist die Bewegung unscharf
Die 100 Hertz Technik ist derzeit in aller Munde.
Einige Projektorenhersteller (zum Beispiel Epson, Sanyo, Sony und Panasonic) haben in ihren aktuellen Modellen eine Technik eingeführt, um die Bewegungsschärfe zu verbessern. Hinter dem Namen „100-Hertz-Technik“ verbergen sich allerdings unterschiedliche Arbeitsweisen die alle ein Ziel verfolgen – die Schärfe von sich im Bild bewegenden Objekten zu verbessern.
Wovon ist die Bewegungsschärfe abhängig?
Die Bewegungsunschärfe bei LCD und D-ILA Projektoren macht sich wie folgt bemerkbar.
Ein stehendes Objekt wird scharf und detailreich abgebildet. Bewegt es sich jetzt zum Beispiel von links nach rechts, "verschmiert" es leicht während der Hintergrund weiterhin scharf abgebildet wird. Das sieht so ähnlich aus wie ein verwackeltes Foto. Kommt es dann rechts zum stehen wird es wieder detailreich und scharf abgebildet.
Allerdings muss unterschieden werden ob es sich bei der "Bewegungsunschärfe" um Bildinhalte handelt, die bereits "unscharf" aufgenommen wurden (z.B. Fahrzeuge die durchs Bild rasen) und so auf der Blu-ray so abgelegt wurden, oder um Bildinhalte, die vom Projektor aufgrund der Technik nicht schärfer dargestellt werden können, obwohl diese auf der Blu-ray scharf vorliegen.
Verschiedene Projektorentechniken stellen „Fehler“ von sich bewegenden Objekten unterschiedlich dar.
So stören sich viele an farbigen Blitzen bei sich schnell bewegenden Objekten innerhalb eines nahezu bewegungslosen Bildausschnittes von 1-Chip DLP-Projektoren. Diese farbigen kurz aufblitzenden Saumkanten werden als Rainbow-Effect oder kurz RBE bezeichnet.
Da der RBE durch ein Farbrad entsteht, welches die Primär- und oftmals auch die Sekundärfarben nacheinander darstellt und nicht zu einer abnehmenden Schärfe im Bild führt, gehe ich auf diese Technik nicht weiter ein.
Bleiben die LCD-, LCOS- und D-ILA- Techniken
Weshalb ist die Bewegung bei LCD-Projektoren oftmals unscharf?
Die Bewegungsunschärfen bei LCD-Projektoren, ebenso bei den verwandten LCOS und D-ILA Techniken (die auch gerne mal als Spiegel LCDs bezeichnet werden), haben eine ganz einfache Ursache.
Für die Dauer einer Bildperiode bleibt der Zustand eines Pixels bestehen. Erst wenn die Spannung beim Bildaufbau eines neuen Bildes geändert wird, verändert sich auch der Zustand des Pixels.
Das menschliche Auge ist relativ träge. Bei der Verfolgung eines sich bewegenden Objektes innerhalb eines nahezu unbewegten Bildausschnittes, "übernimmt" das Auge eine Bildperiode. Während der Bildinhalt aber fixiert bleibt (z.B. bei 24 Hertz), kommt es zum subjektiv wahrgenommenen Verwischen auf der Netzhaut des Betrachters.
Im Kino führten frühe Projektionen mit 24 Bilder/sek. dazu, dass die Bilder auf der Leinwand flimmerten und ruckelten. Erst die Einführung der Flügelblende und des Malteserkreuz-Getriebes beseitigten dieses Problem weitgehend. Ein und dasselbe Bild wird heute standardmäßig zweimal dargestellt - sehr gute 35mm-Projektoren stellen dasselbe Bild sogar dreimal auf der Leinwand dar.
Diese Erfahrung haben die Ingenieure einiger Elektronikkonzerne übernommen.
Der wahrgenommenen Bewegungsunschärfe versucht man nun bei der 24 Hertz Wiedergabe dadurch entgegenzuwirken in dem mehr als 24 Bilder in der Sekunde vom Projektor wiedergegeben werden. Entweder es werden Zwischenbilder berechnet, die so nicht auf dem Original existieren oder es werden "Blackframes" hinzugefügt.
Beides führt dazu, dass sich die Spannung beim "neuen" Bildaufbau des Pixels öfter verändert und damit einhergehend der Zustand des Pixels.
Vereinfacht formuliert sehen wir nun "mehr" Bilder. Unser Auge nimmt diese wahr und auf der Netzhaut des Betrachters kommt es nun zu einer "scharfen" Abbildung des sich bewegenden Objektes.
Was sind die Vor- und Nachteile der aktuellen 100 Hertz Techniken?
Egal welche 100 Hertz Technik eingesetzt wird (z.B. Blackframes, Frame-Insertion), das Ergebnis auf der Leinwand führt zunächst bei allen Betrachtern zu einer deutlich verbesserten Detailwahrnehmung von sich bewegenden Objekten. Sony kombiniert als erster Projektorhersteller sogar mehrere Techniken miteinander. So stellt der VPL-VW 80 derzeit bewegte Bildinhalte konkurrenzlos scharf dar, leider aber auch mit erheblichem Lichtverlust aufgrund der „Blackframes“. So ist der VPL-VW 80 kaum für Leinwandbreiten über 2 Meter zu empfehlen wenn die 100 Hertz-Technik ausgeschöpft wird.
Frame-Insertion:
Pro
+ flüssigere Bewegung
+ mehr Details erkennbar, umso mehr je mehr Zwischenbilder berechnet werden
Contra:
- die Originalbilder werden verändert
- je mehr Zwischenbilder berechnet und eingefügt werden, desto künstlicher sehen Bewegungsabläufe aus
- Artefakte
Blackframes:
Pro
+ bewegte Objekte sehen schärfer aus
Contra:
- flackern
- Lichtverlust, der sogar erheblich zunimmt, je mehr schwarze Frames eingesetzt werden
Was bringt die Zukunft und gibt es alternative Lösungen?
Es gibt Lösungen um die Bewegungsdarstellung erheblich zu verbessern, ohne dass die Nachteile der derzeit verwendeten 100 Hertz Techniken dabei auftreten.
Was dafür nötig wird, erfahrt ihr im Teil 2: So sieht die 100 Hertz Technik in der Praxis aus – Screenshots
So sieht eine Selfmade-Lösung zum Nachbauen aus:
Fortsetzung folgt...
Inhaltsangabe:
Teil 1: Darum ist die Bewegung nicht scharf
Teil 2: So sieht die 100 Hertz Technik in der Praxis aus - Screenshots
Teil 3: Lösungen im Vergleich – Messergebnisse - Alternative Möglichkeiten für Laien und Industrie
Einleitung:
Im ersten Teil erkläre ich, weshalb die meisten Projektoren bewegte Bildinhalte oftmals unscharf darstellen.
Im zweiten Teil gehe ich näher auf die unterschiedlichen Techniken ein, welche bewegte Bildinhalte schärfer darstellen. Um die Arbeitsweise mal zu verdeutlichen, werde ich ein paar Screenshots mit einfügen.
Im dritten Teil widme ich mich alternativen Techniken, deren Arbeitsweisen über die derzeitigen 100 Hertz-Techniken hinausgehen. Mit Hilfe von Messungen stelle ich Vor- und Nachteile der Techniken heraus.
Teil 1 – Darum ist die Bewegung unscharf
Die 100 Hertz Technik ist derzeit in aller Munde.
Einige Projektorenhersteller (zum Beispiel Epson, Sanyo, Sony und Panasonic) haben in ihren aktuellen Modellen eine Technik eingeführt, um die Bewegungsschärfe zu verbessern. Hinter dem Namen „100-Hertz-Technik“ verbergen sich allerdings unterschiedliche Arbeitsweisen die alle ein Ziel verfolgen – die Schärfe von sich im Bild bewegenden Objekten zu verbessern.
Wovon ist die Bewegungsschärfe abhängig?
Die Bewegungsunschärfe bei LCD und D-ILA Projektoren macht sich wie folgt bemerkbar.
Ein stehendes Objekt wird scharf und detailreich abgebildet. Bewegt es sich jetzt zum Beispiel von links nach rechts, "verschmiert" es leicht während der Hintergrund weiterhin scharf abgebildet wird. Das sieht so ähnlich aus wie ein verwackeltes Foto. Kommt es dann rechts zum stehen wird es wieder detailreich und scharf abgebildet.
Allerdings muss unterschieden werden ob es sich bei der "Bewegungsunschärfe" um Bildinhalte handelt, die bereits "unscharf" aufgenommen wurden (z.B. Fahrzeuge die durchs Bild rasen) und so auf der Blu-ray so abgelegt wurden, oder um Bildinhalte, die vom Projektor aufgrund der Technik nicht schärfer dargestellt werden können, obwohl diese auf der Blu-ray scharf vorliegen.
Verschiedene Projektorentechniken stellen „Fehler“ von sich bewegenden Objekten unterschiedlich dar.
So stören sich viele an farbigen Blitzen bei sich schnell bewegenden Objekten innerhalb eines nahezu bewegungslosen Bildausschnittes von 1-Chip DLP-Projektoren. Diese farbigen kurz aufblitzenden Saumkanten werden als Rainbow-Effect oder kurz RBE bezeichnet.
Da der RBE durch ein Farbrad entsteht, welches die Primär- und oftmals auch die Sekundärfarben nacheinander darstellt und nicht zu einer abnehmenden Schärfe im Bild führt, gehe ich auf diese Technik nicht weiter ein.
Bleiben die LCD-, LCOS- und D-ILA- Techniken
Weshalb ist die Bewegung bei LCD-Projektoren oftmals unscharf?
Die Bewegungsunschärfen bei LCD-Projektoren, ebenso bei den verwandten LCOS und D-ILA Techniken (die auch gerne mal als Spiegel LCDs bezeichnet werden), haben eine ganz einfache Ursache.
Für die Dauer einer Bildperiode bleibt der Zustand eines Pixels bestehen. Erst wenn die Spannung beim Bildaufbau eines neuen Bildes geändert wird, verändert sich auch der Zustand des Pixels.
Das menschliche Auge ist relativ träge. Bei der Verfolgung eines sich bewegenden Objektes innerhalb eines nahezu unbewegten Bildausschnittes, "übernimmt" das Auge eine Bildperiode. Während der Bildinhalt aber fixiert bleibt (z.B. bei 24 Hertz), kommt es zum subjektiv wahrgenommenen Verwischen auf der Netzhaut des Betrachters.
Im Kino führten frühe Projektionen mit 24 Bilder/sek. dazu, dass die Bilder auf der Leinwand flimmerten und ruckelten. Erst die Einführung der Flügelblende und des Malteserkreuz-Getriebes beseitigten dieses Problem weitgehend. Ein und dasselbe Bild wird heute standardmäßig zweimal dargestellt - sehr gute 35mm-Projektoren stellen dasselbe Bild sogar dreimal auf der Leinwand dar.
Diese Erfahrung haben die Ingenieure einiger Elektronikkonzerne übernommen.
Der wahrgenommenen Bewegungsunschärfe versucht man nun bei der 24 Hertz Wiedergabe dadurch entgegenzuwirken in dem mehr als 24 Bilder in der Sekunde vom Projektor wiedergegeben werden. Entweder es werden Zwischenbilder berechnet, die so nicht auf dem Original existieren oder es werden "Blackframes" hinzugefügt.
Beides führt dazu, dass sich die Spannung beim "neuen" Bildaufbau des Pixels öfter verändert und damit einhergehend der Zustand des Pixels.
Vereinfacht formuliert sehen wir nun "mehr" Bilder. Unser Auge nimmt diese wahr und auf der Netzhaut des Betrachters kommt es nun zu einer "scharfen" Abbildung des sich bewegenden Objektes.
Was sind die Vor- und Nachteile der aktuellen 100 Hertz Techniken?
Egal welche 100 Hertz Technik eingesetzt wird (z.B. Blackframes, Frame-Insertion), das Ergebnis auf der Leinwand führt zunächst bei allen Betrachtern zu einer deutlich verbesserten Detailwahrnehmung von sich bewegenden Objekten. Sony kombiniert als erster Projektorhersteller sogar mehrere Techniken miteinander. So stellt der VPL-VW 80 derzeit bewegte Bildinhalte konkurrenzlos scharf dar, leider aber auch mit erheblichem Lichtverlust aufgrund der „Blackframes“. So ist der VPL-VW 80 kaum für Leinwandbreiten über 2 Meter zu empfehlen wenn die 100 Hertz-Technik ausgeschöpft wird.
Frame-Insertion:
Pro
+ flüssigere Bewegung
+ mehr Details erkennbar, umso mehr je mehr Zwischenbilder berechnet werden
Contra:
- die Originalbilder werden verändert
- je mehr Zwischenbilder berechnet und eingefügt werden, desto künstlicher sehen Bewegungsabläufe aus
- Artefakte
Blackframes:
Pro
+ bewegte Objekte sehen schärfer aus
Contra:
- flackern
- Lichtverlust, der sogar erheblich zunimmt, je mehr schwarze Frames eingesetzt werden
Was bringt die Zukunft und gibt es alternative Lösungen?
Es gibt Lösungen um die Bewegungsdarstellung erheblich zu verbessern, ohne dass die Nachteile der derzeit verwendeten 100 Hertz Techniken dabei auftreten.
Was dafür nötig wird, erfahrt ihr im Teil 2: So sieht die 100 Hertz Technik in der Praxis aus – Screenshots
So sieht eine Selfmade-Lösung zum Nachbauen aus:
Fortsetzung folgt...
Gruß
George Lucas
Mein HEIMKINO
Lumière, 12 Plätze, 60 m³, Projektor: JVC DLA-NZ8, Leinwand: Screen Research ClearPix Ultimate Weiß, Lautsprecher: JBL 3678 (Front), KCS SR-10A (Surrounds/Top), KCS C -218-A THX (SUB), Receiver: Marantz SR7011, 4K-Player: Sony UBP-X800, Panasonic DP-UB824, Endstufen: 4x Crown XLS 402D, 1x Liker BST 930,
George Lucas
Mein HEIMKINO
Lumière, 12 Plätze, 60 m³, Projektor: JVC DLA-NZ8, Leinwand: Screen Research ClearPix Ultimate Weiß, Lautsprecher: JBL 3678 (Front), KCS SR-10A (Surrounds/Top), KCS C -218-A THX (SUB), Receiver: Marantz SR7011, 4K-Player: Sony UBP-X800, Panasonic DP-UB824, Endstufen: 4x Crown XLS 402D, 1x Liker BST 930,
Ich weiß schlicht und ergreifend nicht, wie ich meine Neugier in den Griff bekommen soll. 
