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So entstehen Störeffekte auf Bildschirmen
Autor/en: Roland Seibt 08.01.2014
Bewegungen stellen eine Herausforderung für die Film- und TV-Wiedergabe dar. Aber nicht die Bewegungen im Bild, sondern die im Auge des Betrachters rufen die bösesten Effekte hervor.
Alles ist eine Frage des Timings. Es geht darum, wie viele Bilder pro Sekunde aufgenommen und wie sie dann vom TV-Gerät oder Projektor wiedergegeben werden. Und hier unterscheiden sich die TV-Technologien stärker als gemeinhin gedacht. Wurde bei der Bildröhre noch jeder Bildpunkt sehr kurz, aber absolut gleichzeitig in allen Farbnuancen belichtet, steht bei LCD-Schirmen das ganze Bild längere Zeit fest, bei Plasmas wird es in vielen Intensitätsstufen gepulst, und DLP-Beamer erzeugen die Farben dazu noch nacheinander. Während der Nachteil der Bildröhre nur ihr allgegenwärtiges starkes Flimmern war, liefern alle neuen Technologien ein sehr ruhiges, messerscharfes Bild ab, jedenfalls solange sich nichts bewegt.
Die Aufnahme
Bei der Übertragung von Kinofilmen hat sich in den letzten Jahrzehnten beim Timing kaum etwas getan. Kino wird mit 24 Vollbildern pro Sekunde gefilmt und gelangt als 24 Vollbilder auf Blu-ray oder um vier Prozent beschleunigt (PAL Speedup) auf DVD bzw. Digital-TV. Für die analoge Kabel-TV-Ausstrahlung wird es verteilt auf 50 Halbbilder.
TV-Kameras fingen an mit einer analogen Video-Abtastung, die zeitlich genau dem Bildaufbau der Bildröhre entsprach. Zeile für Zeile (zwei Halbbilder je 288 Zeilen, 25-mal pro Sekunde) wurde das Objekt von rechts nach links gescannt. Digitale Kameras tasten nicht mehr eine Zeile nach der anderen ab, sondern fotografieren 50 oder 25 Bilder pro Sekunde. 50 Fotos werden entweder für PAL-TV als Halbbilder gesendet oder in HDTV als 720p50 mit verbesserter Bewegungswiedergabe ausgestrahlt.
Vorverarbeitung im TV
All diese Quellen werden im TV-Gerät oder Beamer so aufbereitet, dass sie genau auf das Display passen. Es müssen immer die 1.920 x 1.080 Pixel eines Full-HD-Panels angesteuert werden, egal ob Blu-ray oder ein You-Tube-Film abgespielt wird. Und erlaubt ein Gerät statt 50 Bildern pro Sekunde 100 oder gar 200, wird deinterlaced (Halbbilder zusammengefügt) und es werden Zwischenbilder berechnet, in denen die Positionen einzelner bewegter Objekte in komplexen Algorithmen neu bestimmt werden.
So erscheinen Bewegungen deutlich ruckelfreier und sehen fließender und schärfer aus. Das ist allerdings nur nötig, da moderne Displays anders arbeiten als die Bildröhre. Anstelle des Flimmerns treten Ruckeln und Bewegungsunschärfe auf, weil die Bilder auf der Mattscheibe länger belichtet werden.
Ruckeln: Bei LCD-TVs steht ein Bild so lange, bis das nächste angezeigt wird. Bewegt sich das Auge, verwischt das Abbild auf der Netzhaut und Bewegungsschärfe geht verloren.
Es liegt am Betrachter
Die menschlichen Sehzellen reagieren recht zäh, aber nur so kann etwa das Bild der Röhre überhaupt wahrgenommen werden. Es wird ja nur kurz an jeder Stelle belichtet, Auge und Hirn setzen es zum Vollbild zusammen. Besser noch: Wenn sich ein Objekt zum nächsten Filmbild bewegt hat, während es in der Zwischenzeit unbelichtet war, registriert das Gehirn das als natürliche, scharfe Bewegung, allerdings mit Flimmern.
Digitale Displays nutzen grundsätzlich die gesamte Zeit eines Filmbildes (Frame) zur Bildanzeige. Bei LCDs bleibt es ständig aktiv und geht dann schnell ins nächste Filmbild über. Ein fliegender Ball bleibt auf diese Weise lange an einer Stelle stehen, bevor er sofort danach an einer anderen wieder auftaucht. Bleibt das Auge des Betrachters stehen, ergibt sich ein Ruckeln. Folgt es jedoch der erkannten Bewegung des Objekts, entsteht zusätzlich eine Unschärfe, weil das Abbild ja auf dem Bildschirm fest steht und so andere Sehzellen im Auge anregt. Moderne Geräte wirken diesem Effekt wirkungsvoll entgegen, indem sie die Positionen der Objekte vervielfachen (Zwischenbildberechnung) oder sie an der richtigen Stelle die Hintergrundbeleuchtung kurz ausschalten (Backlight Scanning).
Bei Plasma-TVs kommt ein anderer Effekt zum Tragen. Man sagt ihnen als Impuls-Displays eine per se bessere Bewegungswiedergabe nach, doch das ist so nicht mehr immer richtig. Sie nutzen auch die gesamte Zeit zur Bildanzeige; statt eine konstante Farbe zu zeigen, blitzen sie aber bis zu zwölfmal auf, um unterschiedliche Helligkeiten zu erzeugen, die sich zum gewünschten Farbton addieren.
Bewegt sich hier das Auge mit einem Objekt, nimmt es die Teilblitze verschiedener Bildpunkte wahr und addiert diese zur falschen Helligkeit. Vor allem bewegte Farbübergänge bekommen so unschöne Abstufungen. Diesen ?False Contour?-Effekt zu verdecken ist die höchste Kunst im Plasma-TV-Bau. Die Topmodelle, etwa von Panasonic, beherrschen sie.
DLP-Projektoren
Noch schwerer haben es die DLP-Projektoren. Ihre Kippspiegel arbeiten vom Timing her ähnlich wie Plasmazellen und addieren jede Helligkeit aus mehreren zeitlich versetzten Belichtungsphasen. Hinzu kommt jedoch, dass die Grundfarben Rot, Grün und Blau (bei Ein-Chip-Geräten) nacheinander erzeugt werden. Das Licht der Projektionslampe strahlt über ein mechanisches Farbrad eingefärbt auf den DLP-Chip.
Erste Modelle hatten nur drei Farbsegmente, das Rad drehte langsam und daher kam es zu unerträglichen Regenbogen-Effekten. Das Bild färbte sich beim Blinzeln komplett ein, und wenn man bewegten Objekten mit dem Auge folgte oder man gar auf der Leinwand hin- und her sah, ergaben sich bunte Farbkränze. Moderne, schneller drehende Farbräder mit mehreren Segmenten (etwa RGBRGB) wechseln die Farben häufiger, was den Effekt drastisch mindert.
Da die Übergänge zwischen den Farbflächen jedoch nur schwer nutzbar sind, werden die Beamer so etwas dunkler. Die ultimative Lösung stellen LEDs als Lichtquelle dar. Drei echte RGB-LEDs lassen sich beliebig schnell schalten. Wir haben in unserem Labor mehrere Tausend Farbzyklen pro Sekunde gemessen. In Kombination mit den neuesten DLP-Chips, deren Spiegel immer schneller kippen können, fällt der Regenbogen-Effekt bei guten Geräten fast nur noch Eingeweihten auf, die ihn stärker von früher kennen.
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