Umfeldleuchtdichte

Die Umfeldleuchtdichte ist die Helligkeit der Fläche, die das Bild umgibt — Wand, Vorhang oder Blende hinter und neben Bildschirm oder Leinwand —, angegeben in Candela je Quadratmeter. Die Norm für Referenzräume fasst sie als die vom Sitzplatz aus sichtbare Fläche in der Ebene des Displays, das Display selbst ausgenommen, und legt für sie einen Wert fest.

Ausführliche Erklärung

Das Auge liefert keine absoluten Helligkeitswerte. Es stellt sich auf ein Grundniveau ein — die Fachsprache nennt das den Adaptationszustand — und beurteilt alles Weitere im Verhältnis dazu. Welche Fläche dieses Grundniveau bestimmt, entscheidet sich über den Anteil am Blickfeld, und das Bild ist darin nur ein Ausschnitt. Der Rest ist das Umfeld.

Deshalb steht in den Referenzraum-Normen ein Wert für die Wand. Die SMPTE-Norm begründet ihn ausdrücklich: Ein Umfeld definierter Leuchtdichte ist für die richtige Kontrastwahrnehmung im Bild notwendig und liefert eine feste neutrale Bezugsgröße, die das Auge daran hindert, seinen Adaptationszustand zu wechseln. Ohne definiertes Umfeld bleibt also unbestimmt, wogegen das Auge misst — und damit auch, was eine gemessene Bildleuchtdichte für den Bildeindruck bedeutet.

Was die Normen festlegen

Die Werte stammen aus SMPTE ST 2080-3 für die Beurteilung von HDTV-Bildern. Für Material mit hohem Dynamikumfang gilt dieselbe Zahl: Die HDR-Empfehlung der Internationalen Fernmeldeunion verlangt in ihrer Tabelle für die Referenzumgebung ebenfalls 5 cd/m² für das Umfeld, neutralgrau bei D65, und begrenzt zusätzlich die Peripherie — die Umgebung außerhalb des Umfelds — auf höchstens denselben Wert. Das ist ein starkes Argument gegen die verbreitete Annahme, hellere Bilder verlangten ein helleres Umfeld: Die Spitzenleuchtdichte des Displays steigt in derselben Tabelle auf mindestens 1 000 cd/m², der Umfeldwert bleibt bei 5.

Drei Angaben aus der Tabelle werden regelmäßig überlesen.

Die Ausdehnung. Der Wert gilt für einen Winkelbereich von 90 auf 60 Grad, bei üblichem Sitzabstand also für einen ganzen Raumabschnitt. Ein beleuchteter Streifen hinter dem Gerät erfüllt ihn nicht. Wer eine Umfeldleuchtdichte angibt, macht damit eine Aussage über Bildwand und Seitenwände zugleich.

Die halbe Leuchtdichte für spiegelnde Flächen. Für Flächen, die im Bild als Spiegelbild auftauchen können, halbiert die Norm den zulässigen Wert. Das ist eine zweite, strengere Bedingung, und sie trifft andere Flächen als die erste: die Rückwand, das Fenster gegenüber, die Deckenleuchte. Wie eine Bildschirmoberfläche mit diesem Licht umgeht, behandelt Entspiegelung von Displays; warum beide Bedingungen zusammengehören, führt Wie das Auge Helligkeit beurteilt aus.

Die Messvorschrift. Zur Zahl gehört, wie sie zustande kommt: Spot-Photometer oder Spektroradiometer mit der Hellempfindlichkeit des Normalbeobachters, Akzeptanzwinkel höchstens 2 Grad, Genauigkeit ± 3 Prozent, Messbereich bis 0,40 cd/m² herab. Ein Umfeldwert ohne diese Angaben ist eine Behauptung über eine Wand, keine Messung.

Die Zehn-Prozent-Regel und ihr Widerruf

In der Fachwelt kursiert seit Jahrzehnten die Regel, das Umfeld solle zehn Prozent des Referenzweiß betragen — bei 100 cd/m² Referenzweiß also rund 10 cd/m². Sie stammt aus SMPTE RP 167 von 1995, und die ITU-Empfehlung BT.2035 führt sie 2013 unverändert weiter, als Verhältnis von etwa 10 Prozent ± 2 Prozent.

Die SMPTE-Norm von 2017 hat sie verworfen. Ihr informativer Anhang legt die Herkunft der Zahl offen — kanadische Rundfunkarbeiten der 1960er und 1970er Jahre, geprägt von Bildröhren mit einem wirksamen Kontrastumfang von höchstens 100:1 — und rechnet vor, dass sie bei den weit größeren Kontrastumfängen heutiger Referenzdisplays zu hoch liegt. Diese Rechnung führt Wie das Auge Helligkeit beurteilt Schritt für Schritt vor.

Für den Begriff selbst zählt das Ergebnis: Zwei Dokumente nennen für denselben Raum verschiedene Werte, und beide sind in Kraft. Wer zehn Prozent verlangt, beruft sich auf die ITU-Empfehlung; wer 5 cd/m² verlangt, auf die SMPTE-Norm, die zehn Prozent ausdrücklich für zu hoch hält. Der Streit läuft dabei nicht zwischen Kino und Fernsehen — beide Dokumente beschreiben Sehräume für HDTV-Material —, sondern zwischen zwei Gremien. Beim höheren Referenzweiß moderner Displays wächst der Abstand zwischen ihren Auslegungen weiter.

Häufiges Missverständnis

„Umfeldleuchtdichte ist die Raumhelligkeit in Lux." Das sind zwei verschiedene Größen, und sie stehen in den Normen sogar nebeneinander: Die ITU-Empfehlung nennt 10 Lux Raumbeleuchtung, die SMPTE-Norm 5 cd/m² Umfeldleuchtdichte. Lux beschreibt das Licht, das auf eine Fläche fällt; Candela je Quadratmeter beschreibt, wie hell die Fläche dem Auge dadurch erscheint. Dieselbe Beleuchtungsstärke ergibt auf einer weißen Wand ein Vielfaches der Leuchtdichte einer dunkelgrauen. Wer nur die Lux kennt, kennt den Umfeldwert nicht — die Größenkette dazu steht bei Leuchtdichte und der photometrischen Größenkette.

„Je dunkler das Umfeld, desto besser." Die Norm verlangt eine definierte Leuchtdichte, und das mit erklärter Absicht: Das Umfeld soll dem Auge einen festen Bezugspunkt geben. Ein völlig schwarzes Umfeld nimmt ihm diesen Bezugspunkt, das Auge adaptiert dann auf das Bild selbst und wechselt seinen Zustand mit jeder Szene. Aus derselben Überlegung lebt das Bias Light. Schwarz bleibt die richtige Antwort dort, wo Flächen Bildlicht zurückwerfen könnten — im vorderen Raumdrittel und rings um die Bildfläche.

„Ein helleres Bild verlangt ein helleres Umfeld." Für die Wohnraumpraxis mag der Reflex naheliegen, die Normen gehen den anderen Weg: Beim Sprung von 100 cd/m² Referenzweiß auf mindestens 1 000 cd/m² Spitzenleuchtdichte bleibt der Umfeldwert unverändert bei 5 cd/m². Was mit der Bildhelligkeit steigt, ist nicht der Bedarf an Umfeldlicht, sondern der Aufwand, das Umfeld frei von Bildlicht zu halten.

Nicht zu verwechseln mit

• Beleuchtungsstärke (Lux): Das Licht, das im Raum auf Flächen fällt. Eine Ursache der Umfeldleuchtdichte, nicht sie selbst.
• Zielleuchtdichte: Der Sollwert für die weiße Bildfläche. Die Zielleuchtdichte ist die Größe, die man gegen das Umfeld ins Verhältnis setzt.
• Schwarzwert: Die dunkelste Stelle im Bild. Restlicht hebt ihn an, und das ist ein anderer Schaden als ein falsches Umfeld — beides passiert oft zugleich, siehe Schwarzwert.
• Peripherie: In der HDR-Empfehlung die Umgebung außerhalb des Umfelds, mit eigenem Grenzwert. Das Umfeld ist die Fläche, die für die Adaptation wirksam ist.

In der Planung

Ein Wohnzimmer bekommt einen großen Fernseher an einer weißen Wand, gegenüber eine Fensterfront mit Vorhängen. Der Kunde ist unzufrieden: Das Bild wirke abends „platt", obwohl das Gerät kalibriert ist.

Der Bildmodus ist hier nicht der Anfang. Der Anfang ist die Frage, was das Auge außer dem Bild überhaupt sieht. Zwei Flächen sind hier im Spiel, und sie machen Verschiedenes: Die weiße Wand hinter dem Gerät ist das Umfeld und wird von Bildlicht angehoben — sie schwankt also mit dem Bildinhalt, statt einen festen Bezugspunkt zu geben. Die Fensterfront hinter dem Sitzplatz ist die Fläche, die sich im Bild spiegelt, und für sie gilt die strengere Hälfte des Umfeldwerts.

Das Verfahren ordnet sich danach von selbst. Zuerst kommen die Flächen: die Wand um das Gerät herum matt und im Reflexionsgrad herunter, die Fensterfront abends verschließbar. Erst wenn das steht, lohnt die Frage nach einem definierten Umfeld — nach einer gerichteten, dimmbaren Lichtquelle also, die die Wand gleichmäßig anhebt und kein Licht auf die Bildfläche wirft.

Am Gerät ist in diesem Fall nichts zu tun. Die Kalibrierung war richtig; sie wurde nur gegen ein Umfeld gemessen, das mit jeder Szene mitwandert. Was am Ende vor Ort herauskommt, entscheidet eine Messung und keine Ableitung.

Verknüpfte Inhalte

Warum das Auge Verhältnisse und keine absoluten Werte beurteilt, führt Wie das Auge Helligkeit beurteilt aus; die örtliche Wechselwirkung benachbarter Flächen steht beim Simultankontrast. Die physikalische Größe und ihre Einheit erklärt Leuchtdichte und die photometrische Größenkette, den Sollwert für die Bildfläche die Zielleuchtdichte, das untere Ende der Bildskala der Schwarzwert und das Kontrastverhältnis.

Die praktische Umsetzung eines definierten Umfelds beschreibt das Bias Light; was eine Messung des Bildes überhaupt vergleichbar macht, die Bildkalibrierung. Für Räume mit dauerhaftem Restlicht ist der Media Room der passende Rahmen, für Leinwände in solchen Räumen die ALR-Leinwand.

Quellen

Definition, Zahlenwert, Ausdehnung, Farbort, Oberflächenverhalten, die halbe Umfeldleuchtdichte für spiegelnde Flächen, Messvorschrift und Adaptationszeit stammen aus SMPTE ST 2080-3:2017, das für diese Seite im Volltext gelesen wurde; ebenso die Herleitung und Verwerfung der Zehn-Prozent-Regel aus seinem informativen Anhang. Der Umfeldwert für Material mit hohem Dynamikumfang samt der Unterscheidung von Umfeld und Peripherie stammt aus der Tabelle für die Referenzumgebung in Recommendation ITU-R BT.2100-3 von 2025. Raumbeleuchtung, Farbort des Hintergrunds, Referenzweiß und Referenzschwarz sowie die noch gültige Zehn-Prozent-Angabe stammen aus Recommendation ITU-R BT.2035 von 2013. Beide Empfehlungen wurden im Volltext gelesen. Die Begriffe Adaptation und Adaptationszustand folgen dem Internationalen Wörterbuch der Lichttechnik der CIE.