Zielleuchtdichte

Welche Bildhelligkeit soll eine Projektion erreichen — und woher kommt der Wert?

Die Zielleuchtdichte ist der Sollwert für die Helligkeit der weißen Bildfläche, angegeben in Candela je Quadratmeter. Sie ist keine Messgröße, sondern eine Festlegung — der Wert, den eine Planung erreichen will und an dem sich das Ergebnis später messen lässt.

Bevor jemand über Projektoren redet, muss eine Frage beantwortet sein: Wie hell soll das Bild eigentlich werden? Das klingt banal, ist aber der Anfang der ganzen Planung — denn erst wenn die Zielhelligkeit und die Bildgröße feststehen, lässt sich sagen, wie viel Licht das Gerät liefern muss. Und die Antwort ist fast immer weniger, als man denkt. Im Kino ist das Bild erstaunlich dunkel; es wirkt nur hell, weil ringsum alles schwarz ist. Kannst Du Dein Wohnzimmer nicht so weit abdunkeln, brauchst Du mehr Licht — und bekommst trotzdem nicht dasselbe Bild, weil das Restlicht im Raum an anderer Stelle etwas kaputt macht.

Ausführliche Erklärung

Die Zielleuchtdichte steht am Anfang der Bildplanung, weil alles Weitere aus ihr folgt. Zusammen mit der Bildfläche und dem Leinwand-Gain ergibt sie den Lichtstrom, den das Gerät liefern muss; die Rechnung dazu steht auf der Formelseite zum Projektor-Lichtstrom. Fehlt der Zielwert, wird die Reihenfolge umgedreht: Man kauft ein Gerät, misst nach, was herauskommt, und erklärt das Ergebnis nachträglich zum Ziel.

Als Anhaltspunkt dient die Referenz aus dem Kinosaal. Für die digitale Projektion ist ein Weißwert von rund 48 cd/m² auf der optischen Achse der Bezugswert, entsprechend etwa 14 Footlambert (fL) in der älteren kinotechnischen Einheit; für die Filmprojektion galt mit 16 fL, also rund 55 cd/m², ein leicht höherer Wert. Diese Zahlen wirken niedrig, und sie sind es auch — sie gelten für einen vollständig abgedunkelten Saal mit schwarzen Wänden, in dem sich das Auge auf ein niedriges Gesamtniveau einstellt. Helligkeit ist eine relative Empfindung: Dieselben 48 cd/m² wirken im dunklen Saal strahlend und im hellen Wohnzimmer flau.

Warum ein Zielwert ohne Messbedingung wertlos ist

Eine Zahl allein ist keine Anforderung. Zu einer prüfbaren Zielleuchtdichte gehören vier Angaben:

Welches Testbild. Ein Vollweißbild und ein weißes Fenster in schwarzer Umgebung liefern bei Geräten mit geregelter Lichtquelle verschiedene Werte.
Welcher Bildmodus. Gemeint ist immer der kalibrierte Modus, nicht der hellste. Zwischen beiden liegt ein erheblicher Abstand, und Katalogangaben stammen in aller Regel aus dem hellsten. Was einen kalibrierten Modus ausmacht und warum der hellste für Film nicht taugt, steht bei der Bildkalibrierung.
Welche Stelle im Bild. Die Mitte ist heller als die Ecken. Ein Zielwert für die Mitte ohne zulässige Abweichung zu den Ecken lässt die Gleichmäßigkeit unbestimmt.
Welcher Zeitpunkt. Eine Lichtquelle lässt über die Betriebsdauer nach. Ein Wert am Abnahmetag und ein Wert nach Jahren sind zwei verschiedene Anforderungen, und nur eine davon beschreibt den Normalbetrieb.

Wer diese vier Angaben weglässt, hat keinen Zielwert vereinbart, sondern eine Zahl genannt.

Höher ist nicht besser

Im Wohnraum liegen die üblichen Zielwerte über der Kino-Referenz, und dafür gibt es gute Gründe: Es bleibt Restlicht im Raum, die Bildflächen sind kleiner, und das Auge ist nicht auf Saaldunkelheit adaptiert. Daraus folgt aber nicht, dass mehr immer besser wäre.

Der erste Grund ist das Auge. In einem dunklen Raum über längere Zeit auf eine sehr helle Fläche zu schauen, ermüdet. Die Adaptation stellt sich dabei auf das helle Bild ein, und der Bereich, in dem das Auge Helligkeitsstufen noch unterscheidet, rückt mit nach oben — die dunklen Bildanteile fallen darunter und wirken nur noch einheitlich dunkel.

Der zweite Grund wiegt schwerer und wird regelmäßig übersehen: Mehr Licht auf der Leinwand bedeutet mehr Licht im Raum. Es verlässt die Bildfläche, trifft Wände, Decke und Boden, und ein Teil davon kommt zurück auf die Leinwand. Dort hebt es das Schwarz an. Eine höhere Zielleuchtdichte erkauft die hellere Weißfläche also mit einem schlechteren Schwarzwert — in einem hellen, hell möblierten Raum kann das Bild dadurch flacher wirken, obwohl es heller geworden ist. Wie sich das auf den Kontrast auswirkt, führt das Kontrastverhältnis aus.

Das ist der Grund, warum die Zielleuchtdichte keine Zahl ist, die man einfach hochsetzt, wenn ein Raum Restlicht hat. Sie ist eine Entscheidung im Zusammenhang mit der Lichtkontrolle — und in aller Regel ist es wirksamer, das Restlicht zu beseitigen, als es zu überstrahlen.

Häufiges Missverständnis

„Ein Projektor mit 3.000 Lumen bringt auf meine Leinwand schon genug" verwechselt die Katalogangabe mit dem, was tatsächlich ankommt. Zwischen beiden liegen zwei Abschläge: der Wechsel vom hellsten in den kalibrierten Bildmodus und die Alterung der Lichtquelle. Beide Abschläge sind gerätespezifisch und stehen selten im Datenblatt. Eine Zielleuchtdichte wird deshalb nie gegen den Katalogwert gerechnet, sondern gegen den kalibrierten Lichtstrom.

Der zweite Irrtum betrifft Material mit hohem Dynamikumfang (HDR, High Dynamic Range). Dafür kursieren Zahlen von 1.000 cd/m² und mehr, und sie stammen aus der Displaywelt — dort beschreiben sie die Spitzenhelligkeit kleiner heller Bildbereiche, nicht das Referenzweiß der ganzen Fläche. Beides in eine Zielleuchtdichte für die Projektion zu übertragen, geht schief: Kein Heimkino-Projektor stellt vierstellige Werte über die volle Bildfläche dar, und HDR-Material wird stattdessen über eine Tonwertabbildung an das angepasst, was das Gerät kann. Eine einzelne Zielleuchtdichte beschreibt das Referenzweiß und nicht die Spitzlichter.

Der dritte Irrtum ist der Vergleich mit dem Fernseher. Ein Fernseher mit 600 cd/m² und eine Projektion mit 60 cd/m² unterscheiden sich um den Faktor zehn und sehen trotzdem beide richtig aus, weil sie für verschiedene Umgebungshelligkeiten gemacht sind. Entscheidend ist deshalb nicht die Zahl für sich, sondern das Verhältnis zwischen Bild und Umgebung.

Nicht zu verwechseln mit

Leuchtdichte: Die physikalische Größe und ihre Einheit. Die Zielleuchtdichte ist ein Sollwert in dieser Größe — die Größe selbst und ihr Platz in der Kette Lumen–Lux–cd/m² stehen bei Leuchtdichte und der photometrischen Größenkette.
Lichtstrom: Was der Projektor abgibt, in Lumen. Er ist das Ergebnis der Rechnung, nicht ihr Ausgangspunkt.
Spitzenhelligkeit: Was ein Gerät in einem kleinen Bildbereich kurzzeitig erreicht. Eine Displayangabe, kein Planungsziel für die Projektion.
Beleuchtungsstärke: Das Licht, das im Raum auf Flächen fällt, in Lux. Sie beschreibt die Lichtverhältnisse im Raum und ist genau die Größe, die man senken will, statt die Zielleuchtdichte anzuheben.

In der Planung

Ein Wohnzimmer soll ein 3,00 m breites Bild bekommen. Geschaut wird abends bei geschlossenen Rollos, gelegentlich auch nachmittags. Der Kunde fragt, welcher Projektor reicht.

Zuerst geht es um das Bild und noch nicht um das Gerät. Zwei Nutzungen stehen nebeneinander, und sie führen zu zwei verschiedenen Zielwerten: Der abendliche, gut abgedunkelte Betrieb kommt der Kino-Referenz nahe; der nachmittägliche verlangt deutlich mehr. Eine Anlage, die beide Fälle abdecken soll, muss für den helleren ausgelegt sein — und ist im dunklen dann zu hell, wenn sich ihr Licht nicht herunterregeln lässt.

Zu treffen sind dann zwei Entscheidungen, die zusammengehören: die Zielleuchtdichte für den maßgeblichen Betriebsfall und die Lichtkontrolle, mit der der Raum diesen Fall überhaupt zulässt. Zuerst so viel Restlicht beseitigen, wie mit vertretbarem Aufwand geht — Verdunkelung, dunkle Flächen im Umfeld der Bildwand —, und erst danach den Zielwert festlegen. Wer die Reihenfolge umdreht, landet bei einem hohen Zielwert, der das eigentliche Problem überstrahlt statt es zu lösen.

Erst zuletzt kommt das Gerät. Die Rechnung dorthin steht auf der Formelseite zum Projektor-Lichtstrom; die Frage an das Datenblatt lautet dann nicht „wie viele Lumen", sondern „wie viele Lumen im kalibrierten Bildmodus, und mit welcher Reserve für die Alterung".

Verknüpfte Inhalte

Was Leuchtdichte physikalisch ist und wie sie mit Lumen und Lux zusammenhängt, steht bei Leuchtdichte und der photometrischen Größenkette; die Rechnung von der Zielleuchtdichte zum Lichtstrom auf der Formelseite zum Projektor-Lichtstrom. Was am unteren Ende des Bildes passiert, behandeln der Schwarzwert und das Kontrastverhältnis. Was die Leinwand beiträgt, erklären Leinwand-Gain und ALR-Leinwand; für Räume mit dauerhaftem Restlicht ist der Media Room der passende Rahmen.

Quellen

Die Bezugswerte für die Bildleuchtdichte stammen aus den SMPTE-Festlegungen für die Kinoprojektion und der DCI-Spezifikation für die digitale Projektion.