Trapezkorrektur (Keystone)

Trifft die optische Achse eines Projektors nicht senkrecht auf die Bildfläche, wird das Bild zu einem Trapez: Die weiter entfernte Seite wird breiter. Die elektronische Trapezkorrektur gleicht das aus, indem sie das Bild im Gerät entgegengesetzt vorverzerrt — nach der schrägen Projektion steht dann wieder ein Rechteck auf der Leinwand.

Ausführliche Erklärung

Es gibt zwei Wege, ein Bild an die Bildfläche anzupassen, und sie sind grundverschieden.

Der optische Weg verschiebt das Objektiv quer zur Achse. Das Gerät bleibt dabei gerade ausgerichtet, die Achse trifft weiterhin senkrecht auf die Fläche, und das Bild wandert einfach mit. Es geht kein Bildpunkt verloren und nichts wird neu gerechnet. Das ist der Lens Shift.

Der signalseitige Weg lässt die Optik unangetastet und ändert stattdessen das Bild, bevor es auf den Bildwandler kommt. Das Bild wird in ein trapezförmiges Feld innerhalb der Anzeigefläche gerechnet, das gerade so verzerrt ist, dass die schräge Projektion es wieder zum Rechteck zieht. Das ist die Trapezkorrektur, und sie kostet auf zwei Ebenen.

Erstens Fläche. Das vorverzerrte Bild muss in den Bildwandler passen, und es passt nur, wenn es kleiner ist als dessen volle Fläche. Der Randbereich bleibt ungenutzt. Je stärker korrigiert wird, desto größer der ungenutzte Anteil — und desto weniger Bildpunkte bleiben für das Bild.

Zweitens Schärfe, und zwar überall. Das ist der Teil, der in der Diskussion meist untergeht. Es werden nicht nur Bildpunkte am Rand abgeschnitten; das gesamte Bild wird auf ein neues, schräges Raster umgerechnet. Ein Bildpunkt des Quellbildes landet dabei fast nie genau auf einem Bildpunkt der Anzeige, sondern zwischen zweien, und sein Wert wird aus den Nachbarn interpoliert. Feine Strukturen — Text, Ziegel, Zäune, Filmkorn — verlieren dadurch an Definition, und zwar im ganzen Bild: Auch die Bildmitte wird auf das neue Raster umgerechnet, obwohl man ihr die Verzerrung nicht ansieht.

Angeboten wird die Korrektur als vertikale Trapezkorrektur (Gerät zu hoch oder zu tief), als horizontale (Gerät seitlich versetzt) und in erweiterter Form als Vier-Punkt- oder Eckenkorrektur, bei der jede Ecke einzeln gezogen werden kann. Wie groß der Verlust ausfällt, hängt nicht an der Art der Korrektur, sondern an ihrer Stärke: Wer vertikal und horizontal zugleich korrigiert oder einzelne Ecken weit zieht, verzerrt stärker vor und verliert entsprechend mehr Fläche und Schärfe.

Was die Korrektur nicht kann

Die Trapezkorrektur ist eine Rechnung im Signal; sie ändert nichts an der Optik und nichts an der Geometrie des Lichtwegs. Zwei Folgen der Schrägstellung bleiben deshalb bestehen, und beide wiegen schwerer als die verlorenen Bildpunkte:

• Die Schärfeebene bleibt schief. Ein Objektiv stellt auf eine Ebene scharf, die senkrecht zur Achse steht. Steht der Projektor schräg, schneidet diese Ebene die Leinwand nur entlang einer Linie — eine Bildseite liegt vor der Schärfeebene, die andere dahinter. Wie sichtbar die Unschärfe wird, hängt vom Neigungswinkel und von der Schärfentiefe des Objektivs ab; die Entzerrung ändert daran in keinem Fall etwas.
• Die Ausleuchtung bleibt ungleich. Die weiter entfernte Bildseite bekommt weniger Licht als die nähere, weil sich dieselbe Lichtmenge dort auf mehr Fläche verteilt. Das Bild ist nach der Korrektur rechteckig und trotzdem auf einer Seite dunkler.

Ein drittes Detail betrifft den ungenutzten Rand: Ein Projektor kann Schwarz nicht abschalten, und die nicht genutzte Fläche des Bildwandlers gibt weiterhin ein schwaches Restleuchten ab. Um das entzerrte Bild herum steht deshalb ein blasser Saum, der im dunklen Raum sichtbar wird — ein Argument mehr für einen dunklen Rahmen um die Bildfläche, wie er beim Schwarzwert beschrieben ist.

Warum es sie bei Ultrakurzdistanz trotzdem gibt

Bei Geräten mit sehr kurzem Projektionsabstand liegt der Fall anders. Ihr Lichtweg läuft über eine stark gekrümmte Spiegeloptik in extrem flachem Winkel auf die Fläche, und deshalb schlagen kleinste Abweichungen groß durch: ein paar Millimeter Versatz beim Aufstellen, eine leicht unebene Wand, ein Möbelstück, das nicht ganz parallel steht. Eine Geometriekorrektur ist dort keine Bequemlichkeit, sondern ein Einrichtungswerkzeug, mit dem sich die letzten Millimeter auffangen lassen. Was sie kostet, kostet sie aber auch hier — weshalb bei diesen Geräten die Planlage der Projektionsfläche und die exakte Ausrichtung wichtiger sind als bei jedem anderen Bautyp. Mehr dazu beim Laser TV.

Häufiges Missverständnis

„Das Bild ist wieder rechteckig, also ist es korrigiert" ist der häufigste Irrtum, und er verwechselt Geometrie mit Bildqualität. Was das Auge sofort bemerkt — die schiefe Kante —, ist der am leichtesten zu behebende Teil des Problems. Was bleibt, sind die schiefe Schärfeebene und der Helligkeitsabfall zur entfernten Seite — und beides sieht man im laufenden Film, während die gerade Kante nur beim Einrichten auffällt. Ein rechteckiges Bild aus einem schräg stehenden Gerät ist deshalb noch kein gutes Bild.

Der zweite Irrtum stellt Lens Shift und Trapezkorrektur als zwei Lösungen für dieselbe Aufgabe nebeneinander. Sie lösen verschiedene Aufgaben. Lens Shift behebt einen Versatz — das Gerät sitzt nicht auf Bildmitte, steht aber gerade. Die Trapezkorrektur kaschiert die Folgen einer Schrägstellung; die Schrägstellung selbst bleibt. Wer genug Lens Shift hat und ihn nutzt, muss das Gerät nie neigen und braucht die Trapezkorrektur nicht. Genau deshalb ist der verfügbare Shift-Bereich ein Kriterium bei der Gerätewahl und die Trapezkorrektur keines.

Der dritte Irrtum unterschätzt den Verlust: „Nur ein paar Prozent Bildpunkte, das merkt niemand." Der reine Flächenverlust ist tatsächlich oft klein. Er ist aber nicht der Punkt — entscheidend ist, dass jeder verbleibende Bildpunkt neu berechnet wurde. Ein Bild, das im Verhältnis 1:1 auf das Anzeigeraster trifft, ist an feinen Strukturen schärfer als eines, das umgerechnet wurde, und dieser Unterschied hängt nicht an der Anzahl der übrigen Punkte.

Nicht zu verwechseln mit

• Lens Shift: Der optische Bildversatz. Er verschiebt das Bild, ohne das Gerät zu neigen, und kostet weder Bildpunkte noch Schärfe — siehe Lens Shift.
• Zoom: Er ändert die Bildgröße bei gleichem Standort, nicht die Geometrie.
• Projektionsverhältnis: Das Verhältnis von Abstand zu Bildbreite. Es bestimmt, wo das Gerät stehen kann — siehe Projektionsverhältnis.
• Overscan und Bildformatanpassung: Sie beschneiden oder skalieren das Bild, korrigieren aber keine Trapezverzerrung.

In der Planung

Ein Wohnzimmer bekommt einen fest montierten Projektor. Der einzige Platz an der Decke, an dem der Kabelweg ohne Aufwand ankommt, liegt gut einen halben Meter zu hoch. Der Elektriker schlägt vor, das Gerät leicht zu neigen und den Rest per Trapezkorrektur zu erledigen.

Hier entscheidet die Geometrie, nicht das Bildmenü: Welche Montagepositionen sind für die geplante Bildbreite überhaupt zulässig? Sie ergibt sich aus dem Projektionsverhältnis für den Abstand und aus dem verfügbaren Lens Shift für den Höhen- und Seitenversatz. Zusammen ergeben die beiden einen Bereich, in dem das Gerät gerade ausgerichtet hängen darf — und das ist die Bedingung, an der sich der Montageort auszurichten hat, nicht umgekehrt.

Danach das Verfahren. Liegt der gewünschte Ort außerhalb des Bereichs, gibt es drei ehrliche Antworten: den Montageort verschieben, die Bildbreite anpassen oder ein Gerät mit größerem Shift-Bereich wählen. Die Trapezkorrektur ist keine vierte Antwort, sondern die Entscheidung, das Problem stehen zu lassen und das Bild dafür zu bezahlen — bei einer Installation, die über Jahre hängt, ein schlechtes Geschäft für ein paar Meter Kabel.

Erst zuletzt kommt das Gerät, und die Frage an das Datenblatt lautet dann nicht „hat es Keystone", sondern „wie groß ist der Shift-Bereich, und gilt er auch bei der geplanten Zoomstellung" — denn beides begrenzt sich gegenseitig.

Anders liegt der Fall, wenn nichts fest montiert wird. Für ein Gartenkino, das dreimal im Sommer aufgebaut wird, für eine Präsentation oder für ein mobiles Gerät ist die Trapezkorrektur genau richtig: Dort ist der Aufwand einer exakten Ausrichtung nicht zu rechtfertigen, und der Schärfeverlust fällt unter freiem Himmel ohnehin weniger ins Gewicht als das Restlicht. Wie ein Bild im Freien überhaupt zustande kommt, behandelt die Seite zum Outdoor-Kino.

Verknüpfte Inhalte

Der optische Gegenentwurf steht beim Lens Shift, die Aufstellgeometrie beim Projektionsverhältnis. Warum Ultrakurzdistanz-Geräte besonders empfindlich auf die Ausrichtung reagieren, erklärt der Laser TV; welcher Sitzabstand zu welcher Bildbreite passt, der Sichtwinkel. Warum ein dunkler Rahmen um die Bildfläche mehr bringt als er kostet, steht beim Schwarzwert.

Quellen

Die Beschreibung der Korrekturarten und ihrer Einschränkungen folgt Herstellerunterlagen zu Projektoren und zu Ultrakurzdistanz-Geräten.