Immer wieder stellen sich die Fragen nach der optimalen Größe der Leinwand, dem richtigen Sichtabstand und der Sichtbarkeit des Pixelrasters (Fliegengitter).
Es gibt hierzu im Forum eine ganze Reihe von Empfehlungen auf der Basis persönlicher Ansichten. Aber nirgendwo ist wirklich begründet, warum genau diese Empfehlungen gegeben werden.
Ich habe mir nun gedacht, dass alle diese Zusammenhänge eigentlich auf einen logischen Nenner zu bringen sein müssten. Schließlich steht das alles in einem klaren technischen Zusammenhang.
Die ergonomischen Gesichtspunkte
Der Mensch hat ein natürliches Gesichtsfeld in horizontaler und vertikaler Richtung.
Die Sehachse in Augenmittelstellung verläuft bei senkrechtem Kopf nicht genau horizontal, sondern ist um etwa 25-30° nach unten geneigt.
Das Gesichtsfeld um diese Sehachse wird durch den Bewegungsbereich der Augen bestimmt.
Es gibt nun eine ganze Reihe von Untersuchungen, die Gesichtsfeld, Wahrnehmungsfeld und Blickbereich definieren. Daraus entstand z.B. die Norm für ergonomische Arbeitsplätze DIN EN894.
Für unsere Betrachtungen soll aber nur entscheidend sein, welcher Blickbereich ergonomisch als angenehm empfunden wird. Denn man soll sich ja wohlfühlen im Heimkino.
Ohne den Kopf zu bewegen, kann das Auge einen horizontalen Winkelbereich von 15° rund um die zentrale Sehachse optimal erfassen. Vertikal etwas mehr. Interessant ist dabei, daß nur ein minimaler Bereich um die Sehachse (etwa 1-2°) absolut scharf gesehen wird. Daher folgen die Augen auch ständig den Objekten der Aufmerksamkeit.
Die Montagehöhe der Leinwand
In der Regel wird die Leinwand an der Wand oder Decke befestigt und hängt relativ hoch. Das liegt zum einen daran, dass man ein möglichst großes Bild möchte und die Leinwand daher möglichst groß sein soll, andererseits auch daran, dass darunter noch Geräte oder Center Speaker stehen sollen.
Rein ergonomisch ist das aber eigentlich schlecht, weil die natürlicher Blickrichtung eben nach unten geht. Daher sind Kinos und Hörsääle mit erhöhter Sitzposition auch ergonomisch viel besser.
Im Heimkino lässt sich das Problem durch ein kleines Podest für die Sitze teilweise lösen, aber den ergonomisch richtigen Blickwinkel erhält man eigentlich erst, wenn man in einer leicht liegenden Stellung den Kopf nach hinten legt. In der Praxis müssen das so etwa 30-40° Kopfneigung nach hinten sein, damit die Augen entspannt die ganze Leinwandhöhe erfassen können.
Selbst echte Kinostühle werden dieser Anforderung nicht völlig gerecht, sonst hätte ja nicht jeder das Bedürfnis sich im Kino fast liegend hinzulümmeln.
Man sollte also die Leinwand stets so tief, wie möglich, aber so hoch, wie nötig, hängen und/oder durch entsprechendes Mobiliar für eine angenehme Sitzposition sorgen.
Der Betrachtungsabstand zur Leinwand
Da der ergonomisch optimale Sichtbereich +/- 15° um die Sehachse liegt, sollte die Leinwand also idealer Weise ein horizontales Sichtfeld von insgesamt 30° genau abdecken. Das klingt zunächst nach recht wenig, ich habe es jedoch in verschiedenen Tests als optimal verifizieren können.
Ist der vom Bild abgedeckte Bereich kleiner, geht das Kinofeeling schnell verloren, weil das Blickfeld nicht ausgefüllt wird. Man hat dann also den ?großer Fernseher?-Eindruck. Ist der Bildbereich deutlich größer als das Blickfeld, wird das Sehen schnell anstrengend und die Bewegungsunschärfen werden viel störender. Vor allem, wenn man den Kopf ständig bewegen muß, wird es richtig unangenehm (Tennisplatz-Effekt). Je nach persönlichem Geschmack mögen manche Leute auch eine Abdeckung bis 36°. Alles, was darüber liegt, ist aber sicher nicht empfehlenswert, weil man dann das Bild nicht mehr gut als Ganzes erfassen kann.
Man kann den persönlich angenehmen Winkelbereich übrigens mit einem kleinen Experiment ganz gut austesten:
Man nehme ein Din-A4 Blatt Papier und falte es der Länge nach, um eine Mittellinie zu erhalten. Nun nimmt man das Blatt an der kurzen Seite genau in der Mitte bis zu den Mundwinkeln in den Mund und hält es mit den Zähnen fest.
Jetzt nimmt man einen Filzstift und schließt das rechte Auge. Auf dem Blatt bewegt man nun den Stift so weit nach rechts, bis er gerade beginnt, aus dem Blickfeld des linken Auges zu verschwinden, bzw., bis die Beobachtung des Stiftes unangenehm wird. Dieser Punkt wird auf dem Blatt an der entferntesten Kante markiert.
Das gleiche tut man nun umgekehrt für das rechte Auge. Dadurch hat man nun zwei entfernte Markierungspunkte.
An der Bissstelle geht man nun jeweils um den halben Augenabstand von der Mittellinie nach rechts und links und markiert die Augenpunkte auf dem Papier. Der gesamte Augenabstand ist meist ca. 7 cm.
Verbindet man nun die Augenpunkte mit den Entfernungspunkten, hat man das persönlich angenehme Sichtfeld ermittelt. Dieser Bereich kann ohne Kopfbewegung überblickt werden.
Misst man nun den Winkel zwischen den Linien durch Parallelverschiebung, hat man den persönlichen Blickfeldwinkel. Man sollte aber diesen Winkelbereich nicht unbedingt völlig ausnutzen. Besser und angenehmer sind 1-2° weniger.
Hier eine Skizze zu dem Versuch:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild01.jpg
Wenn also die Leinwandbreite und der gewünschte Blickfeldwinkel bekannt sind, kann man daraus auch den optimalen Betrachtungsabstand berechnen.
Dazu habe ich folgende Grafik angefertigt:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild02.jpg
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild03.jpg
Oft wird das Verhältnis von Betrachtungsabstand zu Bildbreite als Maß für eine gute Aufstellungsgeometrie genommen. Man hört da immer wieder Werte von Faktor 1,5 oder etwas mehr. Das bezieht sich auf die Formel: A = 1,5 * B
Oder anders ausgedrückt:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild04.jpg
Berechnungsbeispiele für A und V bei einer 2,40 Meter breiten Leinwand:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild05.jpg
Berechnungsbeispiele für A und V bei einer 2,00 Meter breiten Leinwand:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild06.jpg
Der Wert für V hängt übrigens in erster Linie vom Blickfeldwinkel ab. Die Leinwandbreite spielt nur wegen dem Verhältnis zum Augenabstand eine gewisse Rolle.
Man sieht also klar, daß das so oft als Mindestempfehlung gegebene Abstandsverhältnis von V = 1,5 schon hart an der Grenze des Angenehmen liegt, denn für die meisten Menschen ist ein Blickfeldwinkel von 36° bereits unangenehm. Besser ist ein V-Wert von etwa 1,7 - 1,8.
Leider wird es oft für einzig Kino-like gehalten, ein möglichst großes Bild zu haben. Das ist ein Fehler, den besonders Anfänger gerne machen, weil man es oft erst mit der Zeit merkt, dass ein zu großes Bild wirklich unangenehm ist. Faktoren, wie Bildruhe, entspanntes Sehen, Bewegungen erfassen und Bildtiefe kommen wesentlich aus der richtigen Bildgröße.
Dazu kommt auch, dass der Projektor auch in der Lage sein muß, die Leinwand vernünftig auszuleuchten. Wählt man das Bild zu groß für die Leuchtkraft des Projektors verliert das Bild an Brillianz, Leuchtkraft und Kontrast.
Wenn man mit einem 1000 ANSI Lumen Gerät auf bis zu 2,50 Meter Bildbreite geht und mit einem 800 ANSI Lumen Gerät bis maximal 2,20 Meter, dann liegt man hier auf der sichern Seite. Größere Breiten sollte man mit dem jeweiligen Gerät und der gewünschten Leinwand ausprobieren.
Es gilt daher immer: Ein großes Bild ist schön, aber nicht zu viel des Guten!
Man kann somit aus dem Zusammenhang von gewünschter Bildbreite, optimalem Abstand, Abstandsverhältnis und Sichtfeldwinkel immer den fehlenden Parameter berechnen.
Aus Bildbreite und Alpha kann man A und V berechnen.
Aus Bildbreite und A kann man Alpha und V berechnen.
Aus Bildbreite und V kann man A und Alpha berechnen.
Aus A und Alpha kann man die Bildbreite und V berechnen.
Ich habe für diese Berechnungen eine komfortable Excel Tabelle am Schluß der Untersuchungen angehängt.
Auflösung und Fliegengitter
Das Fliegengitter und der Fill-Factor
Ein ganz anderes Kriterium für Bildgröße und Betrachtungsabstand ist die Technik des Projektors. Hier sind Auflösung und das sogenannte ?Fliegengitter? ganz entscheidend.
Jeder digitale Projektor hat ja ein festes Pixelraster, welches durch die horizontale und vertikale Auflösung bestimmt wird. Diese Pixel sind quadratisch. Gängige Auflösungen sind z.B. SVGA (800x600) und XGA (1024x768).
Diese Pixel liegen im Bild nahtlos aneinander. Untersucht man sie jedoch näher, so stellt man fest, daß von jedem Pixel nur ein gewisser Teil tatsächlich bildaktiv ist. Jeder Pixel hat einen sichtbaren Rand, wie ein kleiner Rahmen, der schwarz, bzw. dunkelgrau bleibt. Diese Rahmen der Pixel bilden zusammen eine sichtbare Gitterstruktur, die man auch ?Fliegengitter? nennt. Das Verhältnis von aktiv genutzter Pixelfläche zu Gesamtfläche des Pixels nennt man Fill-Factor (Füllungsfaktor).
Nachstehende Grafik gibt einen Überblick über die Fill-Faktoren der verschiedenen Projektortechnologien.
mitglied.lycos.de/cybergent/do…wand/Fill-Factor-View.gif
Der Wert von 88% für die DLPs gilt allerdings heute nicht mehr uneingeschränkt für alle neuen DMD-Chips. Ich habe zwar keine genauen Quellen, aber verschiedene Hinweise und Angaben lassen den Schluß zu, dass die Fill-Faktoren der neueren DLPs je nach Type bis auf 85% herunter gehen.
Der Infocus X1 ist da so ein Beispiel, was auch die wiederholten Berichte über dessen Fliegengitter erklärt. Grundsätzlich gilt, dass die Fill-Faktoren kleinerer DMD-Chips schlechter sind, weil ein gewisser Mindestabstand zwischen den Spiegeln einfach immer bleibt. Somit wird das Verhältnis zur genutzten Fläche bei kleineren Chips mit kleineren Spiegeln natürlich schlechter.
Trotz alledem bietet jeder DLP immer noch ein sehr großen Unterschied zu den wesentlich schlechten Werten der LCDs.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild07.jpg
Der Fill-Factor ist genau genommen ein Wert für die optische Effektivität des Chips/Panels.
Erst wenn man die tatsächliche Breite der sichtbaren Gitterlinien im Verhältnis zur Pixelbreite ausrechnet, bekommt man eine Vorstellung von deren Bedeutung und Auswirkung.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild08.jpg
Hier einige Beispiele für den prozentualen Anteil der Gitterlinien an der Pixelbreite:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild09.jpg
Die typischen Werte sind fett angegeben. Man sieht, dass in Bezug auf einen typischen DLP der D-ILA fast nur die halbe Gitterlinienbreite hat. Der LCD hat dagegen typischerweise ein fast 5 Mal breiteres Fliegengitter als ein DLP.
Die Auflösung des Auges
Nachdem wir nun wissen, woher das Fliegengitter kommt, und wie man dessen Struktur berechnet, stellt sich die Frage, unter welchen Bedingungen es sichtbar wird.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Auge.jpg
Das menschliche Auge ist, ähnlich einem CCD-Chip, auch aus diskreten Sensoren aufgebaut, die ihm somit eine begrenzte Auflösung geben.
Die Auflösung des Auges kann man aber nicht so einfach in Form von Pixeln pro Fläche angeben, weil sie einerseits in Relation zur Seh-Entfernung steht, andererseits nicht für die ganze Fläche der Netzhaut identisch ist.
Für unsere Betrachtungen ist aber die maximale Auflösung des Auges im Zentrum der Netzhaut (fovealer Bereich) entscheidend, der etwa 1 ? 2° rund um die Sehachse liegt. Dort kommt das Auge auf eine Auflösung von bis zu 30 Bogensekunden, was etwa 0,00833° sind. Die Auflösung des Auges wird also Entfernungs-unabhängig in Form eines minimal auflösbaren Winkelunterschiedes angegeben. Dieser Wert lässt sich dann für eine bestimmte Entfernung auch in eine sichtbare Strukturgröße umrechnen.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild10.jpg
In der Entfernung A kann das Auge in Abhängigkeit des Winkels Alpha Strukturen der Größe R auflösen.
Was bedeutet klares Sehen?
Um einen Gegenstand oder eine Struktur klar zu erkennen, muß das Auge eine gewisse Auflösung haben, mit der das Objekt abgetastet wird. Diese Abtastung unterliegt, wie auch z.B. alle elektronischen Sampling-Verfahren, dem Abtast-Theorem nach Nyquist.
Das besagt, daß eine genaue Abtastung wenigstens die doppelte Auflösung der abzutastenden Struktur haben muß. In unserem Fall muß also die Auflösung des Auges halb so fein sein, wie die zu sehende Struktur, um ein klares, scharfes Bild des Fliegengitters zu erhalten.
Die Auflösung R darf also für ein scharfes Bild des Fliegengitters die halbe Gitterbreite G nicht überschreiten.
Unter Einführung des Nyquist-Faktors N gilt somit:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild11.jpg
Je nach Faktor N wird die Gitterstruktur mehr oder weniger gut erkannt:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild12.jpg
Da es im Heimkino ja darum geht, möglichst kein Fliegengitter zu sehen, arbeiten wir vorzugsweise mit N = 0,5 weiter.
Wenn wir nun die bisher erarbeiteten Formeln zusammenführen?
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild13.jpg
?erhalten wir also eine Formel für den Mindestabstand zur Leinwand, damit die Gitterstruktur je nach Nyquist-Faktor entsprechend (nicht) sichtbar wird.
Setzt man hier nun reale Werte ein, erhält man recht interessante Ergebnisse:
Geht man wieder von einer Leinwandbreite von 2,40 Meter aus, so ergibt sich für?
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild14.jpg
Bei einer Leinwandbreite von 2,00 Meter ergibt sich:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild15.jpg
Man beachte die immensen Unterschiede der einzelnen Projektor-Technologien.
Der Abstand A wäre hier also jeweils der Mindestabstand, um auf der 2,4/2,0 Meter Leinwand kein Fliegengitter mehr zu sehen. Das Verhältnis Vmin ist das mindeste Abstandsverhältnis, das sich daraus ergibt.
Interessant dabei ist nun eigentlich Folgendes:
Beim LCD ergeben sich immer sehr große Mindestabstände. Selbst für N=1 sind die Werte immer noch sehr groß und vor allem weitaus großer, als ein ergonomisch sinnvoller Betrachtungsabstand. Man wird also beim LCD immer ein Fliegengitter sehen. Nur wenn durch bestimmte optische Tricks im Projektor das Fliegengitter unterdrückt wird, hat man da eine Chance. Der Panasonic PT-AE300 wendet z.B. eine solche Technik zur Verringerung des Fliegengitters an.
Beim DLP und D-ILA ergeben sich immer Mindestabstände, die noch deutlich unter den ergonomisch sinnvollen Betrachtungsabständen liegen. Somit hat man beim DLP eigentlich kaum ernste Probleme mit dem Fliegengitter. Und beim D-ILA schon erst recht nicht. Nur bei den DLP-Geräten mit kleinen 0,7? DMDs (X1) und relativ starkem Fliegengitter kommt man etwas in die Nähe kritischer Werte, wenn man sehr nahe an der Leinwand sitzt. Daher sollte man gerade bei diesen Einsteigergeräten lieber etwas weiter weg sitzen (V= 1,6 bis 1,8).
Mein persönliches Fazit
Meine Empfehlungen aufgrund von Erfahrungen und dieser Untersuchung sind:
Es gibt hierzu im Forum eine ganze Reihe von Empfehlungen auf der Basis persönlicher Ansichten. Aber nirgendwo ist wirklich begründet, warum genau diese Empfehlungen gegeben werden.
Ich habe mir nun gedacht, dass alle diese Zusammenhänge eigentlich auf einen logischen Nenner zu bringen sein müssten. Schließlich steht das alles in einem klaren technischen Zusammenhang.
Die ergonomischen Gesichtspunkte
Der Mensch hat ein natürliches Gesichtsfeld in horizontaler und vertikaler Richtung.
Die Sehachse in Augenmittelstellung verläuft bei senkrechtem Kopf nicht genau horizontal, sondern ist um etwa 25-30° nach unten geneigt.
Das Gesichtsfeld um diese Sehachse wird durch den Bewegungsbereich der Augen bestimmt.
Es gibt nun eine ganze Reihe von Untersuchungen, die Gesichtsfeld, Wahrnehmungsfeld und Blickbereich definieren. Daraus entstand z.B. die Norm für ergonomische Arbeitsplätze DIN EN894.
Für unsere Betrachtungen soll aber nur entscheidend sein, welcher Blickbereich ergonomisch als angenehm empfunden wird. Denn man soll sich ja wohlfühlen im Heimkino.
Ohne den Kopf zu bewegen, kann das Auge einen horizontalen Winkelbereich von 15° rund um die zentrale Sehachse optimal erfassen. Vertikal etwas mehr. Interessant ist dabei, daß nur ein minimaler Bereich um die Sehachse (etwa 1-2°) absolut scharf gesehen wird. Daher folgen die Augen auch ständig den Objekten der Aufmerksamkeit.
Die Montagehöhe der Leinwand
In der Regel wird die Leinwand an der Wand oder Decke befestigt und hängt relativ hoch. Das liegt zum einen daran, dass man ein möglichst großes Bild möchte und die Leinwand daher möglichst groß sein soll, andererseits auch daran, dass darunter noch Geräte oder Center Speaker stehen sollen.
Rein ergonomisch ist das aber eigentlich schlecht, weil die natürlicher Blickrichtung eben nach unten geht. Daher sind Kinos und Hörsääle mit erhöhter Sitzposition auch ergonomisch viel besser.
Im Heimkino lässt sich das Problem durch ein kleines Podest für die Sitze teilweise lösen, aber den ergonomisch richtigen Blickwinkel erhält man eigentlich erst, wenn man in einer leicht liegenden Stellung den Kopf nach hinten legt. In der Praxis müssen das so etwa 30-40° Kopfneigung nach hinten sein, damit die Augen entspannt die ganze Leinwandhöhe erfassen können.
Selbst echte Kinostühle werden dieser Anforderung nicht völlig gerecht, sonst hätte ja nicht jeder das Bedürfnis sich im Kino fast liegend hinzulümmeln.
Man sollte also die Leinwand stets so tief, wie möglich, aber so hoch, wie nötig, hängen und/oder durch entsprechendes Mobiliar für eine angenehme Sitzposition sorgen.
Der Betrachtungsabstand zur Leinwand
Da der ergonomisch optimale Sichtbereich +/- 15° um die Sehachse liegt, sollte die Leinwand also idealer Weise ein horizontales Sichtfeld von insgesamt 30° genau abdecken. Das klingt zunächst nach recht wenig, ich habe es jedoch in verschiedenen Tests als optimal verifizieren können.
Ist der vom Bild abgedeckte Bereich kleiner, geht das Kinofeeling schnell verloren, weil das Blickfeld nicht ausgefüllt wird. Man hat dann also den ?großer Fernseher?-Eindruck. Ist der Bildbereich deutlich größer als das Blickfeld, wird das Sehen schnell anstrengend und die Bewegungsunschärfen werden viel störender. Vor allem, wenn man den Kopf ständig bewegen muß, wird es richtig unangenehm (Tennisplatz-Effekt). Je nach persönlichem Geschmack mögen manche Leute auch eine Abdeckung bis 36°. Alles, was darüber liegt, ist aber sicher nicht empfehlenswert, weil man dann das Bild nicht mehr gut als Ganzes erfassen kann.
Man kann den persönlich angenehmen Winkelbereich übrigens mit einem kleinen Experiment ganz gut austesten:
Man nehme ein Din-A4 Blatt Papier und falte es der Länge nach, um eine Mittellinie zu erhalten. Nun nimmt man das Blatt an der kurzen Seite genau in der Mitte bis zu den Mundwinkeln in den Mund und hält es mit den Zähnen fest.
Jetzt nimmt man einen Filzstift und schließt das rechte Auge. Auf dem Blatt bewegt man nun den Stift so weit nach rechts, bis er gerade beginnt, aus dem Blickfeld des linken Auges zu verschwinden, bzw., bis die Beobachtung des Stiftes unangenehm wird. Dieser Punkt wird auf dem Blatt an der entferntesten Kante markiert.
Das gleiche tut man nun umgekehrt für das rechte Auge. Dadurch hat man nun zwei entfernte Markierungspunkte.
An der Bissstelle geht man nun jeweils um den halben Augenabstand von der Mittellinie nach rechts und links und markiert die Augenpunkte auf dem Papier. Der gesamte Augenabstand ist meist ca. 7 cm.
Verbindet man nun die Augenpunkte mit den Entfernungspunkten, hat man das persönlich angenehme Sichtfeld ermittelt. Dieser Bereich kann ohne Kopfbewegung überblickt werden.
Misst man nun den Winkel zwischen den Linien durch Parallelverschiebung, hat man den persönlichen Blickfeldwinkel. Man sollte aber diesen Winkelbereich nicht unbedingt völlig ausnutzen. Besser und angenehmer sind 1-2° weniger.
Hier eine Skizze zu dem Versuch:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild01.jpg
Wenn also die Leinwandbreite und der gewünschte Blickfeldwinkel bekannt sind, kann man daraus auch den optimalen Betrachtungsabstand berechnen.
Dazu habe ich folgende Grafik angefertigt:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild02.jpg
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild03.jpg
Oft wird das Verhältnis von Betrachtungsabstand zu Bildbreite als Maß für eine gute Aufstellungsgeometrie genommen. Man hört da immer wieder Werte von Faktor 1,5 oder etwas mehr. Das bezieht sich auf die Formel: A = 1,5 * B
Oder anders ausgedrückt:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild04.jpg
Berechnungsbeispiele für A und V bei einer 2,40 Meter breiten Leinwand:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild05.jpg
Berechnungsbeispiele für A und V bei einer 2,00 Meter breiten Leinwand:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild06.jpg
Der Wert für V hängt übrigens in erster Linie vom Blickfeldwinkel ab. Die Leinwandbreite spielt nur wegen dem Verhältnis zum Augenabstand eine gewisse Rolle.
Man sieht also klar, daß das so oft als Mindestempfehlung gegebene Abstandsverhältnis von V = 1,5 schon hart an der Grenze des Angenehmen liegt, denn für die meisten Menschen ist ein Blickfeldwinkel von 36° bereits unangenehm. Besser ist ein V-Wert von etwa 1,7 - 1,8.
Leider wird es oft für einzig Kino-like gehalten, ein möglichst großes Bild zu haben. Das ist ein Fehler, den besonders Anfänger gerne machen, weil man es oft erst mit der Zeit merkt, dass ein zu großes Bild wirklich unangenehm ist. Faktoren, wie Bildruhe, entspanntes Sehen, Bewegungen erfassen und Bildtiefe kommen wesentlich aus der richtigen Bildgröße.
Dazu kommt auch, dass der Projektor auch in der Lage sein muß, die Leinwand vernünftig auszuleuchten. Wählt man das Bild zu groß für die Leuchtkraft des Projektors verliert das Bild an Brillianz, Leuchtkraft und Kontrast.
Wenn man mit einem 1000 ANSI Lumen Gerät auf bis zu 2,50 Meter Bildbreite geht und mit einem 800 ANSI Lumen Gerät bis maximal 2,20 Meter, dann liegt man hier auf der sichern Seite. Größere Breiten sollte man mit dem jeweiligen Gerät und der gewünschten Leinwand ausprobieren.
Es gilt daher immer: Ein großes Bild ist schön, aber nicht zu viel des Guten!
Man kann somit aus dem Zusammenhang von gewünschter Bildbreite, optimalem Abstand, Abstandsverhältnis und Sichtfeldwinkel immer den fehlenden Parameter berechnen.
Aus Bildbreite und Alpha kann man A und V berechnen.
Aus Bildbreite und A kann man Alpha und V berechnen.
Aus Bildbreite und V kann man A und Alpha berechnen.
Aus A und Alpha kann man die Bildbreite und V berechnen.
Ich habe für diese Berechnungen eine komfortable Excel Tabelle am Schluß der Untersuchungen angehängt.
Auflösung und Fliegengitter
Das Fliegengitter und der Fill-Factor
Ein ganz anderes Kriterium für Bildgröße und Betrachtungsabstand ist die Technik des Projektors. Hier sind Auflösung und das sogenannte ?Fliegengitter? ganz entscheidend.
Jeder digitale Projektor hat ja ein festes Pixelraster, welches durch die horizontale und vertikale Auflösung bestimmt wird. Diese Pixel sind quadratisch. Gängige Auflösungen sind z.B. SVGA (800x600) und XGA (1024x768).
Diese Pixel liegen im Bild nahtlos aneinander. Untersucht man sie jedoch näher, so stellt man fest, daß von jedem Pixel nur ein gewisser Teil tatsächlich bildaktiv ist. Jeder Pixel hat einen sichtbaren Rand, wie ein kleiner Rahmen, der schwarz, bzw. dunkelgrau bleibt. Diese Rahmen der Pixel bilden zusammen eine sichtbare Gitterstruktur, die man auch ?Fliegengitter? nennt. Das Verhältnis von aktiv genutzter Pixelfläche zu Gesamtfläche des Pixels nennt man Fill-Factor (Füllungsfaktor).
Nachstehende Grafik gibt einen Überblick über die Fill-Faktoren der verschiedenen Projektortechnologien.
mitglied.lycos.de/cybergent/do…wand/Fill-Factor-View.gif
Der Wert von 88% für die DLPs gilt allerdings heute nicht mehr uneingeschränkt für alle neuen DMD-Chips. Ich habe zwar keine genauen Quellen, aber verschiedene Hinweise und Angaben lassen den Schluß zu, dass die Fill-Faktoren der neueren DLPs je nach Type bis auf 85% herunter gehen.
Der Infocus X1 ist da so ein Beispiel, was auch die wiederholten Berichte über dessen Fliegengitter erklärt. Grundsätzlich gilt, dass die Fill-Faktoren kleinerer DMD-Chips schlechter sind, weil ein gewisser Mindestabstand zwischen den Spiegeln einfach immer bleibt. Somit wird das Verhältnis zur genutzten Fläche bei kleineren Chips mit kleineren Spiegeln natürlich schlechter.
Trotz alledem bietet jeder DLP immer noch ein sehr großen Unterschied zu den wesentlich schlechten Werten der LCDs.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild07.jpg
Der Fill-Factor ist genau genommen ein Wert für die optische Effektivität des Chips/Panels.
Erst wenn man die tatsächliche Breite der sichtbaren Gitterlinien im Verhältnis zur Pixelbreite ausrechnet, bekommt man eine Vorstellung von deren Bedeutung und Auswirkung.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild08.jpg
Hier einige Beispiele für den prozentualen Anteil der Gitterlinien an der Pixelbreite:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild09.jpg
Die typischen Werte sind fett angegeben. Man sieht, dass in Bezug auf einen typischen DLP der D-ILA fast nur die halbe Gitterlinienbreite hat. Der LCD hat dagegen typischerweise ein fast 5 Mal breiteres Fliegengitter als ein DLP.
Die Auflösung des Auges
Nachdem wir nun wissen, woher das Fliegengitter kommt, und wie man dessen Struktur berechnet, stellt sich die Frage, unter welchen Bedingungen es sichtbar wird.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Auge.jpg
Das menschliche Auge ist, ähnlich einem CCD-Chip, auch aus diskreten Sensoren aufgebaut, die ihm somit eine begrenzte Auflösung geben.
Die Auflösung des Auges kann man aber nicht so einfach in Form von Pixeln pro Fläche angeben, weil sie einerseits in Relation zur Seh-Entfernung steht, andererseits nicht für die ganze Fläche der Netzhaut identisch ist.
Für unsere Betrachtungen ist aber die maximale Auflösung des Auges im Zentrum der Netzhaut (fovealer Bereich) entscheidend, der etwa 1 ? 2° rund um die Sehachse liegt. Dort kommt das Auge auf eine Auflösung von bis zu 30 Bogensekunden, was etwa 0,00833° sind. Die Auflösung des Auges wird also Entfernungs-unabhängig in Form eines minimal auflösbaren Winkelunterschiedes angegeben. Dieser Wert lässt sich dann für eine bestimmte Entfernung auch in eine sichtbare Strukturgröße umrechnen.
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild10.jpg
In der Entfernung A kann das Auge in Abhängigkeit des Winkels Alpha Strukturen der Größe R auflösen.
Was bedeutet klares Sehen?
Um einen Gegenstand oder eine Struktur klar zu erkennen, muß das Auge eine gewisse Auflösung haben, mit der das Objekt abgetastet wird. Diese Abtastung unterliegt, wie auch z.B. alle elektronischen Sampling-Verfahren, dem Abtast-Theorem nach Nyquist.
Das besagt, daß eine genaue Abtastung wenigstens die doppelte Auflösung der abzutastenden Struktur haben muß. In unserem Fall muß also die Auflösung des Auges halb so fein sein, wie die zu sehende Struktur, um ein klares, scharfes Bild des Fliegengitters zu erhalten.
Die Auflösung R darf also für ein scharfes Bild des Fliegengitters die halbe Gitterbreite G nicht überschreiten.
Unter Einführung des Nyquist-Faktors N gilt somit:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild11.jpg
Je nach Faktor N wird die Gitterstruktur mehr oder weniger gut erkannt:
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Da es im Heimkino ja darum geht, möglichst kein Fliegengitter zu sehen, arbeiten wir vorzugsweise mit N = 0,5 weiter.
Wenn wir nun die bisher erarbeiteten Formeln zusammenführen?
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild13.jpg
?erhalten wir also eine Formel für den Mindestabstand zur Leinwand, damit die Gitterstruktur je nach Nyquist-Faktor entsprechend (nicht) sichtbar wird.
Setzt man hier nun reale Werte ein, erhält man recht interessante Ergebnisse:
Geht man wieder von einer Leinwandbreite von 2,40 Meter aus, so ergibt sich für?
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild14.jpg
Bei einer Leinwandbreite von 2,00 Meter ergibt sich:
mitglied.lycos.de/cybergent/download/Leinwand/Bild15.jpg
Man beachte die immensen Unterschiede der einzelnen Projektor-Technologien.
Der Abstand A wäre hier also jeweils der Mindestabstand, um auf der 2,4/2,0 Meter Leinwand kein Fliegengitter mehr zu sehen. Das Verhältnis Vmin ist das mindeste Abstandsverhältnis, das sich daraus ergibt.
Interessant dabei ist nun eigentlich Folgendes:
Beim LCD ergeben sich immer sehr große Mindestabstände. Selbst für N=1 sind die Werte immer noch sehr groß und vor allem weitaus großer, als ein ergonomisch sinnvoller Betrachtungsabstand. Man wird also beim LCD immer ein Fliegengitter sehen. Nur wenn durch bestimmte optische Tricks im Projektor das Fliegengitter unterdrückt wird, hat man da eine Chance. Der Panasonic PT-AE300 wendet z.B. eine solche Technik zur Verringerung des Fliegengitters an.
Beim DLP und D-ILA ergeben sich immer Mindestabstände, die noch deutlich unter den ergonomisch sinnvollen Betrachtungsabständen liegen. Somit hat man beim DLP eigentlich kaum ernste Probleme mit dem Fliegengitter. Und beim D-ILA schon erst recht nicht. Nur bei den DLP-Geräten mit kleinen 0,7? DMDs (X1) und relativ starkem Fliegengitter kommt man etwas in die Nähe kritischer Werte, wenn man sehr nahe an der Leinwand sitzt. Daher sollte man gerade bei diesen Einsteigergeräten lieber etwas weiter weg sitzen (V= 1,6 bis 1,8).
Mein persönliches Fazit
Meine Empfehlungen aufgrund von Erfahrungen und dieser Untersuchung sind:
- Leinwände, wenn möglich, tief hängen.
- Bei LCD-Projektoren einen möglichst großen Betrachtungsabstand einhalten (V = 1,7-1,9)
- Bei DLP-Projektoren mit SVGA Auflösung sollte V nicht unter 1,6 liegen, bei höher auflösenden Geräten kann man bis 1,5 runter gehen.
- Werte von V unter 1,5 sind sicher extrem und sollten vermieden werden, außer man hat eine ganz spezielle Vorliebe (ich sage jetzt nicht Perversion) dafür.
- Der ergonomisch ideale Wert für V liegt, je nach Leinwandgröße, bei etwa 1,8. Das entspricht einem Blickfeldwinkel von 30°.
- Der Projektor muß lichtstark genug sein, um die Leinwand auch auszuleuchten.
- Also die Leinwand nicht zu groß wählen. Etwas weniger ist hier oft mehr.
Freundliche Grüße,
Cybergent © ....(ohne "a")
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Cybergent © ....(ohne "a")
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