Projektionstechnologie

SXRD (LCoS)

Technologie

SXRD

SXRD steht für Silicon X-tal Reflective Display — „X-tal" ist eine Kurzschreibung für Crystal. Gemeint ist ein reflektives Flüssigkristall-Panel: Die Flüssigkristallschicht liegt auf einem Siliziumchip, dessen Oberfläche aus spiegelnden Bildpunkt-Elektroden besteht. Licht läuft durch die Kristallschicht, wird an der Elektrode reflektiert und läuft zurück — und die gesamte Ansteuerung sitzt unter der Spiegelfläche statt daneben. Das Panel löst damit ein Problem, das bei großen Bildbreiten sichtbar wird: den Platz, den die Elektronik eines Bildpunkts sonst im Bild selbst verbraucht. Entwickelt und gefertigt wird das Bauteil in Sonys Halbleitergesellschaft in Atsugi.

In einfachen Worten

Bei vielen Projektoren sieht man aus der Nähe ein feines Gitter im Bild — die dunklen Fugen zwischen den Bildpunkten, dort sitzt die Elektronik. Bei diesem Panel ist die Elektronik in den Keller gezogen: Sie liegt unter einer spiegelnden Oberfläche, und fast die ganze Fläche ist Bild. Für Dich heißt das: Auch wenn Du nah an einer großen Leinwand sitzt, siehst Du eine Fläche und kein Gitter.

Das zugrunde liegende Problem

Jeder Bildpunkt eines Flüssigkristall-Panels braucht eine Schaltung, die ihn ansteuert. Bei einem durchleuchteten Panel muss diese Schaltung neben dem lichtdurchlässigen Fenster liegen — sie ist undurchsichtig und wird als dunkler Rand um jeden Bildpunkt Teil des Bildes. Je feiner die Auflösung, desto größer wird der Anteil dieser Ränder, und auf einer großen Bildfläche summiert sich das zum sichtbaren Raster. Die reflektive Bauweise dreht den Aufbau um: Wenn das Licht nicht mehr durch das Substrat muss, darf das Substrat Elektronik sein — und die Oberfläche darüber fast vollständig Spiegel.

Woher das Verfahren kommt

Vorgestellt wurde SXRD am 19. Februar 2003 in Tokio. Die Mitteilung von damals ist bis heute die genaueste öffentliche Beschreibung des Bauteils und nennt Zahlen, die den Sprung greifbar machen: 2.000.000 Bildpunkte auf 0,78 Zoll Bilddiagonale, ein Punktabstand von 9 µm und ein Abstand zwischen den Bildpunkten von 0,35 µm. Gegenüber den damaligen durchleuchteten Panels bedeutete das nach Herstellerangabe die 2,4-fache Bildpunktdichte und den zehnfach kleineren Zwischenraum.

Der Weg seither lässt sich an denselben Größen ablesen. Das heute kleinste Bauteil der Reihe bringt Full HD auf 0,37 Zoll unter; ein Bildpunkt misst dort 4,25 µm im Quadrat, der Zwischenraum liegt bei rund 0,2 µm. Für die Projektion im Kino und im dedizierten Heimkinoraum arbeitet Sony mit größeren Bausteinen — 1,5 Zoll mit 8,85 Millionen Bildpunkten, 8,5 µm Punktabstand und 0,35 µm Zwischenraum. In jedem Projektor stecken drei davon, eines je Grundfarbe.

Funktionsweise

Das Panel ist eine Ausführung des reflektiven Flüssigkristall-auf-Silizium-Prinzips, im Fachjargon LCoS (Liquid Crystal on Silicon) — eine Einordnung, die Sony selbst vornimmt und dabei SXRD als eigenen Ansatz innerhalb dieser Familie beschreibt.

Die Pixelelektrode ist der Spiegel. Auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats liegen reflektive Pixelelektroden, darunter die Schaltungen, die die Flüssigkristallschicht ansteuern. Beim 0,37-Zoll-Full-HD-Panel ist jeder Bildpunkt 4,25 µm klein — etwa ein Zwanzigstel eines Haardurchmessers — und der Zwischenraum rund 0,2 µm. Der spiegelnde Anteil der Fläche ist damit so groß, dass Sony als Bildwirkung ausdrücklich das Fehlen des Fliegengitter-Eindrucks nennt.

Der Flüssigkristall steht senkrecht und sperrt ohne Spannung. Statt des damals in der Projektion üblichen verdrillt-nematischen Materials arbeitet das Bauteil mit vertikal ausgerichtetem Flüssigkristall in einem Spalt unter 2 µm. Ein dünner Spalt schaltet schneller — 5 ms aus An- und Abschaltzeit zusammen — und erlaubt im Ruhezustand ein sehr dunkles Bild. Das Panel arbeitet damit im normally-black-Betrieb: Ohne Ansteuerung sperrt der Bildpunkt, erst das Signal macht ihn hell. Für den Kontrast ist der dunkle Grundzustand die günstigere Ausgangslage, weil Restfehler der Ansteuerung als etwas zu dunkel erscheinen und nicht als aufgehelltes Schwarz.

Die Orientierungsschicht ist anorganisch. Damit sich der Flüssigkristall überhaupt ausrichtet, braucht er eine hauchdünne Lage, die ihm seine Ruhelage vorgibt. Üblich war dafür ein Kunststofffilm aus Polyimid; Sony hat ihn durch anorganisches Material ersetzt und begründet das mit der Haltbarkeit unter Dauerlast — die Schicht sitzt im hellsten Punkt des Geräts.

Der Träger wird eingeebnet, die Zellen entstehen auf dem Wafer. Weil die Ebenheit der Spiegelfläche und die Gleichmäßigkeit des Spalts über den Kontrast entscheiden, wird der Siliziumträger planarisiert — jede Welligkeit würde Licht streuen statt richten, und Streulicht im Panel landet als Grauschleier im Schwarz. Die Flüssigkristallzellen entstehen anschließend für einen ganzen Wafer gleichzeitig, ohne die sonst nötigen Abstandshalter im Bildbereich. Dazu kommt eine Lichtschutzschicht: Bei 0,2 µm Zwischenraum dringt ohne Gegenmaßnahme Licht in die Tiefe des Substrats und in die Ansteuerschaltung ein.

Im Projektor arbeiten drei solcher Panels, eines je Grundfarbe, mit einer Farbteilung davor und einer Zusammenführung dahinter — das Farbkonzept entspricht dem der anderen Dreipanel-Verfahren, der Unterschied liegt im Panel selbst.

Was daraus im Bild folgt

Das Raster verschwindet. Ein Zwischenraum von zwei Zehntel Mikrometern zwischen Flächen von gut vier Mikrometern ist auf der Leinwand nicht mehr aufzulösen. Auf großer Bildbreite und bei kurzem Sitzabstand entscheidet genau das, ob ein Bild als geschlossene Fläche wirkt oder als Gitter — und es ist der Grund, warum diese Panelfamilie in Geräten für dedizierte Kinoräume sitzt. Eine Frage der Auflösung ist es nicht, sondern eine des Aufbaus.

Der Kontrast beginnt im Panel, endet aber im Gerät. Dunkler Grundzustand, plane Spiegel und Lichtschutz sind die Panel-Beiträge zum Schwarzwert. Sony nannte 2003 einen Panelkontrast über 3000:1, die heutige Produktangabe für die kleinen Bausteine lautet 2000:1 oder besser. Beide Werte sind an einem Bauteil im Messaufbau erhoben. Was davon auf der Leinwand ankommt, entscheidet der Rest der Kette: Streulichtkontrolle im Lichtweg, Optik, Blenden- oder Lichtquellenregelung, danach der Raum mit Wänden, Decke und Bildfläche. Die Einordnung von Kontrastangaben steht beim Kontrastverhältnis.

Abgrenzung

Gegen das durchleuchtete Panel. Bei 3LCD läuft das Licht durch das Panel hindurch, die Ansteuerung liegt neben dem Bildpunktfenster. Beide Bauweisen nutzen Flüssigkristalle; sie unterscheiden sich darin, wo die Elektronik sitzt und was das für Füllfaktor und Lichtweg bedeutet.

Gegen D-ILA. D-ILA ist die Ausführung desselben reflektiven Prinzips durch ein anderes Haus — gleiches Grundkonzept, eigene Fertigung und eigene Lösungen bei Spaltmaß, Orientierungsschicht und Ansteuerung. Welche Ausführung im Ergebnis vorn liegt, lässt sich am Prinzip nicht festmachen, sondern nur am konkreten Gerät im konkreten Raum — und ein Stück weit auch am Geschmack dessen, der davor sitzt.

Gegen DLP. Beim DMD kippen Aluminiumspiegel und lenken Licht um; es gibt dort keine Flüssigkristallschicht und keine Polarisation. Reflektiv sind beide — die Gemeinsamkeit endet an der Oberfläche des Chips.

Gegen die vergleichenden Herstelleraussagen. Die Produktseiten dieser Bauart stellen ihre Kontrastwerte ausdrücklich über die anderer Bauarten. Das ist eine Herstellerangabe; eine unabhängige Messreihe, die die Bauarten unter denselben Bedingungen gegeneinanderstellt, ist öffentlich nicht auffindbar.

Grenzen

Panelkontrast ist nicht Systemkontrast. Die eindrucksvollste Zahl dieser Bauart beschreibt das Bauteil im Messaufbau. Im Gerät kommen Optik und Streulicht dazu, im Raum die Wände, die Decke und die Bildfläche selbst. Wer eine Bauteilzahl neben eine Geräteangabe stellt, vergleicht zwei verschiedene Größen.

Hin- und Rückweg teilen sich den Platz. Ein reflektives Panel wird von vorn beleuchtet und von vorn abgebildet; Beleuchtung und Bild müssen im Gerät sauber getrennt werden, und jedes Streulicht auf diesem gemeinsamen Wegstück schlägt direkt auf den Kontrast durch. Der Aufwand eines SXRD-Geräts steckt deshalb zu einem erheblichen Teil in Optik und Innenaufbau.

Das Bauteil steht unter Dauerlast. Licht und Wärme wirken auf Flüssigkristall und Orientierungsschicht. Sony begründet die anorganische Schicht ausdrücklich mit dieser Belastung, sagt aber nichts dazu, wie lange ein Bauteil seine Werte hält.

Die Zahlen dieser Seite sind Bauteilzahlen. Welches Gerät welches Bauteil führt, mit welcher Auflösung und welcher Bilddiagonale, ist eine Produktfrage und wechselt mit jeder Gerätegeneration.

Verknüpfte Inhalte

Das herstellerneutrale Prinzip dahinter steht unter LCoS, die Einordnung von Kontrastangaben beim Kontrastverhältnis, die Helligkeitsplanung bei der Zielleuchtdichte. Zum Umgang mit hohen Helligkeitsumfängen siehe HDR und Tonwertabbildung. Die drei anderen Bauarten erklären DLP, 3LCD und D-ILA.

Quellen

Aufbau, Pixelmaße, Lichtschutz, Orientierungsschicht und Bildwirkung stammen von zwei Technik-Seiten der Halbleitergesellschaft, die historischen Zahlen, das Spaltmaß, die Schaltzeit und die Fertigungsbeschreibung aus der Vorstellungsmitteilung vom 19. Februar 2003; Firmierung und Sitz von der Unternehmensseite, die Einordnung in die LCoS-Familie und die Daten des 1,5-Zoll-Bausteins von der Profiseite des Herstellers. Alle Belege sind Herstellerdokumentation; unabhängige Messungen zu Panelkontrast, Streulicht oder Alterung wurden nicht gefunden. Zwei Quellen weisen automatisierte Abrufe ab und wurden über Schnappschüsse des Internet Archive gelesen. Datenstand 2026-08-08.

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Native Auflösung

3840 × 2160

Helligkeit

2.200 lm

Throw Ratio

Glossar

Projektionsverhältnis

Das Projektionsverhältnis — englisch throw ratio — ist der Abstand zwischen Objektiv und Bildfläche, geteilt durch die Bildbreite. Ein Wert von 1,5 bedeutet: Für ein zwei Meter breites Bild steht der Projektor drei Meter entfernt.

In einfachen Worten

Je weiter ein Projektor von der Wand weg steht, desto größer wird sein Bild. Wie schnell es größer wird, hängt am Objektiv, und genau dafür gibt es eine Zahl. Sie sagt Dir, wie viele Meter Abstand Du für einen Meter Bildbreite brauchst. Das klingt nach einer Nebensache, entscheidet aber darüber, ob das Gerät an der Decke hängt, hinten im Regal steht oder direkt unter der Bildfläche — und damit über einen großen Teil der Planung.

Ausführliche Erklärung

Bezugsgröße ist immer die Bildbreite, nicht die Diagonale. Das ist die häufigste Fehlerquelle beim Nachrechnen, weil Leinwände über die Diagonale verkauft werden — im Format 16:9 stellt man das Gerät damit rund 15 Prozent zu weit weg. Bei breiteren Kinoformaten fällt der Fehler kleiner aus, weil die Breite näher an der Diagonale liegt, ganz verschwindet er aber nie. Was er in Zentimetern kostet, welcher Faktor zu welchem Seitenverhältnis gehört und wie er sich in der Rückrechnung umdreht, rechnet der Projektionsabstand vor.

Die meisten Projektoren nennen keinen festen Wert, sondern eine Spanne, weil ihr Objektiv einen Zoombereich hat — etwa 1,3 bis 2,1. Diese Spanne ist der eigentliche Planungsspielraum: Sie sagt, in welchem Abstandsbereich ein bestimmtes Bild überhaupt darstellbar ist. Ein großer Zoombereich macht die Aufstellung unkritisch, kostet aber am langen Ende Licht — bei maximalem Zoom verlieren viele Objektive spürbar an Helligkeit — und an den Enden des Bereichs Randschärfe, weshalb die Mitte des Bereichs die bessere Auslegung ist. Welche Anforderungen dabei an derselben Objektivstellung gegeneinander ziehen, führt Wurfweite, Lens Shift und Einfallswinkel aus.

Aus dem Zahlenwert folgen die geläufigen Gerätekategorien. Klassische Projektoren liegen deutlich über 1,0 und stehen entsprechend weit hinten, meist an der Decke über den Sitzplätzen. Kurzdistanzgeräte liegen darunter und kommen mit wenigen Metern aus. Die Ultrakurzdistanz beginnt bei sehr kleinen Werten und erlaubt eine Aufstellung dicht unter der Bildfläche — das ist die Bauform, auf der der Laser TV aufsetzt.

Wo die Grenzen zwischen diesen drei Kategorien liegen, legt keine Norm fest, und die Hersteller ziehen die Linie an verschiedenen Stellen: Christie gibt für die eigene Reihe 0,5 bis 1,0 als Kurzdistanz an, BenQ definiert sie über die Distanz statt über das Verhältnis, und Epson führt ein Objektiv namens „Short Throw“, das je nach Gehäuse bei 0,46 landet. AVITECT legt die Einteilung deshalb selbst fest: Werte unter 0,35 sind Ultrakurzdistanz, Werte von 0,35 bis 1,0 Kurzdistanz. Diese beiden Zahlenpaare sind eine Festlegung dieses Hauses und keine Branchenangabe. Was aus der Einordnung für Aufstellung, Montage und Leinwand folgt — samt der Faustregel in Metern, die an die Bildgröße gebunden ist —, steht beim Kurzdistanz-Projektor.

Wichtig für die Praxis ist, was das Projektionsverhältnis nicht regelt: die Höhe des Bildes gegenüber dem Gerät. Dafür ist der Lens-Shift-Bereich zuständig, der das Bild optisch verschiebt, ohne den Abstand zu ändern. Fehlt dieser Spielraum, muss das Gerät genau in der Höhe montiert werden, die sein Objektiv zur Bildfläche vorgibt — oder das Bild wird elektronisch entzerrt, was Auflösung kostet und im Heimkino nichts zu suchen hat.

Häufiges Missverständnis

Am häufigsten wird das Verhältnis auf die Bilddiagonale bezogen. Weil die Diagonale größer ist als die Breite, ergibt das zu große Abstände — und im Ergebnis ein Bild, das größer wird als geplant, oder einen Projektor, der nicht mehr in den Raum passt. Wer mit Herstellerrechnern arbeitet, sollte deshalb prüfen, welche Größe dort eingetragen wird.

Weniger offensichtlich ist der zweite Fehlschluss, und er betrifft die Ultrakurzdistanz. Weil das Gerät dicht an der Fläche steht, wird angenommen, die Aufstellung sei besonders unkritisch. Das Gegenteil ist der Fall: Bei sehr kleinen Werten verändern wenige Zentimeter Abstand die Bildgröße erheblich, und schon eine leichte Schrägstellung oder eine nicht ganz plane Bildfläche wird als Verzeichnung sichtbar. Ein Laser TV verlangt deshalb einen festen, justierbaren Standort und eine sehr gerade Leinwand.

Nicht zu verwechseln mit

• Lens Shift: Verschiebt das Bild nach oben, unten oder zur Seite, ohne den Abstand zu verändern. Beantwortet die Frage „wo darf das Gerät hängen", nicht „wie weit weg".
• Bilddiagonale: Die Verkaufsgröße einer Leinwand. Für das Projektionsverhältnis zählt die Breite.
• Sitzabstand: Ergibt sich aus Bildgröße und gewünschtem Sichtwinkel und hat mit der Optik des Projektors nichts zu tun.

In der Planung

Ein Wohnzimmer, in dem die Bildbreite mit 2,60 Metern feststeht, weil mehr nicht zwischen die Fenster passt. Zu entscheiden ist zuerst, wo das Gerät sitzen darf — an der Decke, im Sideboard oder gar nicht sichtbar.

Steht die Antwort fest, ergibt sich daraus der zulässige Bereich für das Projektionsverhältnis, und der grenzt die Gerätekategorie ein. Soll der Projektor im Sideboard unter der Bildfläche stehen, ist es ein Ultrakurzdistanz-Gerät, und diese Entscheidung zieht die Leinwandwahl nach sich, weil zur Ultrakurzdistanz eine passend ausgelegte Oberfläche gehört. Hängt er dagegen an der Decke, ist der Zoombereich das entscheidende Kriterium: Er muss den vorhandenen Abstand in seiner Mitte abdecken, nicht an seinem Rand. Über konkrete Modelle wird zuletzt gesprochen — und dann mit einer Zahl aus der Planung im Blick, nicht mit der Angabe auf dem Karton.

Verknüpfte Inhalte

Die Rechnung dazu — Abstand aus Verhältnis und Bildbreite, beide Umstellungen, das Abstandsfenster eines Zoomobjektivs und die Empfindlichkeit kleiner Verhältnisse — steht beim Projektionsabstand. Warum die Ultrakurzdistanz eine eigene Gerätefamilie hervorgebracht hat, steht beim Laser TV; welche Leinwandoberfläche dazu passt, bei der ALR-Leinwand. Wie groß das Bild für einen gegebenen Sitzabstand überhaupt sein soll, klärt der Sichtwinkel. Wo das Gerät bei festliegender Bildlage montiert werden darf, beantwortet der Lens Shift.

Quellen

Die Definition und die Angaben zu Zoom- und Lens-Shift-Bereichen folgen Herstellerunterlagen. Die drei zitierten Einteilungen stammen aus den Technologie- und Produktseiten von Christie, BenQ und Epson; die AVITECT-Grenzwerte sind eine eigene Festlegung ohne Fremdquelle.

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1,38 – 2,21

Optischer Zoom

Glossar

Zoom und Overscan

Beide Begriffe beantworten dieselbe Frage — wie das Bild auf die Fläche passt —, aber auf verschiedenen Ebenen. Zoom verändert die Bildgröße optisch, durch Verstellen des Objektivs. Overscan vergrößert das Bild im Signalweg und schneidet dabei die Ränder ab.

In einfachen Worten

Wenn ein Bild nicht genau auf die Fläche passt, gibt es zwei ganz verschiedene Wege. Der eine verstellt das Objektiv, so wie bei einer Kamera — das Bild wird größer oder kleiner, und es bleibt alles drauf. Der andere vergrößert das Bild elektronisch und lässt die Ränder einfach wegfallen. Der zweite Weg stammt aus der Zeit der Röhrenfernseher, wo die Bildränder nicht sauber waren. Heute nimmt er Dir nur noch Schärfe und ein paar Prozent Bildinhalt weg — und trotzdem ist er bei vielen Geräten ab Werk eingeschaltet.

Zoom: die optische Seite

Ein Zoomobjektiv verändert seine Brennweite und damit die Bildgröße bei gleichbleibendem Abstand. Angegeben wird der Bereich meist als Spanne des Projektionsverhältnisses, etwa 1,3 bis 2,1 — die Zahlen sagen, das Wievielfache der Bildbreite der Abstand betragen darf.

Ein großer Zoombereich macht die Aufstellung unkritisch und ist deshalb im Wohnraum wertvoll, wo der Projektorplatz oft feststeht. Er hat aber zwei Preise, und beide werden bei der Planung gern übersehen.

Am langen Ende kostet Zoom Licht. Bei maximaler Auszugsweite geben viele Objektive spürbar weniger Lichtstrom ab als in der Mittelstellung. Wer den Projektor weit hinten platziert und das Objektiv ans Ende fährt, verliert damit Leuchtdichte auf der Leinwand — dieselbe Größe, um die es bei der Auslegung ohnehin geht. Warum die beiden Enden des Zoomwegs optisch ungleich sind und welche Zoomstellung die Lumenzahl des Datenblatts beschreibt, führt der Eintrag zum Weitwinkel- und Tele-Ende aus.

Die Zoomstellung begrenzt den Lens Shift. Objektiv und Verschiebemechanik arbeiten zusammen, und am Rand des Zoombereichs schrumpft der nutzbare Verstellbereich für den Bildversatz. Beide Angaben im Datenblatt gelten also nicht gleichzeitig in voller Höhe; wer beide ausreizen will, stellt fest, dass sie sich gegenseitig einschränken. Die Einzelheiten dazu stehen beim Lens Shift; wie sich Lichtstrom, Verstellbereich und Einfallswinkel auf der Leinwand um dieselbe Objektivstellung streiten, führt Wurfweite, Lens Shift und Einfallswinkel aus.

Ein praktischer Anwendungsfall verdient eigene Erwähnung: Manche Projektoren speichern Objektivstellungen und fahren sie auf Knopfdruck an. Damit lässt sich zwischen einem 16:9-Bild und einem breiteren Kinoformat umschalten, ohne ein Vorsatzobjektiv zu verwenden — das Bild wird auf die volle Leinwandbreite gezoomt, und die schwarzen Balken wandern über den Leinwandrand hinaus. Der Nachteil bleibt: Die Bildpunkte der Balken werden weiterhin angesteuert, ihr Restlicht landet oberhalb und unterhalb der Leinwand.

Overscan: die Signalseite

Overscan vergrößert das ankommende Bild um einige Prozent und stellt nur den mittleren Ausschnitt dar. Der Rest fällt über den Bildrand hinaus.

Der Ursprung liegt bei der Bildröhre. Deren Geometrie war nicht stabil — sie änderte sich mit der Betriebsspannung, der Temperatur und dem Alter des Geräts —, und die äußersten Zeilen enthielten oft Steuerinformationen oder waren schlicht unsauber. Man strahlte deshalb absichtlich über den sichtbaren Bereich hinaus, damit unter keinen Umständen ein unbeschriebener Rand zu sehen war.

Bei einem Gerät mit fester Bildpunktmatrix ist diese Begründung entfallen, die Voreinstellung aber vielerorts geblieben. Zwei Nachteile folgen daraus.

Bildinhalt geht verloren. Fünf Prozent Overscan bedeuten, dass rundum je rund zweieinhalb Prozent der Bildbreite und -höhe fehlen. Bei Film fällt das selten auf; bei Untertiteln am Bildrand, bei eingeblendeten Anzeigen und bei allem, was von einem Rechner oder einer Spielkonsole kommt, sehr wohl.

Die Schärfe leidet. Damit ein vergrößerter Ausschnitt auf die Bildpunktmatrix passt, muss das Bild neu berechnet werden. Ein Signal, das exakt zur Auflösung des Geräts passt und ohne Overscan eins zu eins abgebildet würde, wird dadurch skaliert — jeder Bildpunkt entsteht neu aus Nachbarwerten. Der Verlust ist gering und bei feinen Strukturen sichtbar.

Wie die Kette es aushandelt

Auch hier verständigen sich die Geräte über den AVI-InfoFrame. Ein Feld im ersten Datenbyte sagt, ob das Bild bereits überabgetastet vorliegt oder vollständig übertragen wird.

Ist das Feld nicht gesetzt, greift dieselbe Fallunterscheidung wie beim Signalwertebereich: Bei einem CE-Videoformat — den Fernseh- und Filmauflösungen — soll der Empfänger overscannen, bei einem IT-Videoformat, also den PC-Auflösungen, nicht. Das erklärt eine Beobachtung, die sonst rätselhaft wirkt: Derselbe Projektor schneidet bei der einen Quelle Ränder ab und bei der anderen nicht, ohne dass jemand etwas umgestellt hätte.

Die Menübezeichnungen sind so vielfältig wie beim Wertebereich. „Just Scan", „Pixel-für-Pixel", „1:1", „Vollbild", „Bildgröße" und schlicht „Overscan" meinen dieselbe Einstellung, und welcher Wert davon Overscan abschaltet, ist ohne Testbild nicht zu erraten.

So findet man es

Ein Testbild mit einem Rahmen genau auf dem äußersten Bildpunkt zeigt es sofort: Ist der Rahmen vollständig und an allen vier Seiten sichtbar, läuft das Gerät ohne Overscan. Fehlt er ganz oder teilweise, wird beschnitten. Testbilder mit einer Skala am Rand zeigen zusätzlich, wie viel Prozent fehlen.

Die Prüfung gehört je Eingang und je Quelle einzeln gemacht, weil die Einstellung oft eingangsbezogen gespeichert wird und die Vorgabe je nach Bildformat wechselt.

Häufiges Missverständnis

„Overscan brauche ich, damit das Bild die Leinwand ganz ausfüllt." Dafür ist die Aufstellung zuständig — Abstand, Zoom und Lens Shift. Das Bild an die Fläche anzupassen und Bildinhalt wegzuschneiden sind zwei verschiedene Vorgänge, die nur zufällig ähnlich aussehen. Wer Overscan dafür einsetzt, verliert Auflösung und Bildinhalt, ohne das eigentliche Problem — eine nicht passende Aufstellung — zu lösen.

„Am Projektor ist etwas Überstrahl doch gut, dann ist die Leinwand ganz gefüllt." Das ist die teuerste Variante dieses Irrtums, und sie kostet Schwarzwert. Licht, das über die Leinwandkante hinaus auf die Wand fällt, macht die Wand ringsum zu einer großflächigen Lichtquelle direkt neben der Bildfläche — sie strahlt auf die Leinwand zurück und hebt Schwarz an. Ein Projektor gehört so eingerichtet, dass er innerhalb der Leinwand bleibt; die Einzelheiten stehen beim Schwarzwert.

„Digitaler Zoom ist auch Zoom." Er skaliert das Signal, statt das Objektiv zu verstellen. Damit kostet er Auflösung wie Overscan und gewinnt keinen Lichtstrom — die Lichtmenge verteilt sich weiterhin auf dieselbe Fläche. Als Notbehelf bei ungünstiger Aufstellung ist er brauchbar, als Ersatz für ein passendes Objektiv nicht.

„Zoom kostet nichts." Optischer Zoom kostet keine Auflösung, aber am langen Ende Lichtstrom und Verstellbereich beim Lens Shift. Bei der Auslegung eines Projektors ist das kein Nebeneffekt, sondern eine der Größen, die über die Bildbreite mitentscheiden.

Nicht zu verwechseln mit

• Trapezkorrektur: Eine Geometriekorrektur für schräge Aufstellung, die ebenfalls Bildpunkte kostet, siehe Trapezkorrektur.
• Lens Shift: Verschiebt das Bild, ohne seine Größe zu ändern, siehe Lens Shift.
• Projektionsverhältnis: Das Verhältnis von Abstand zu Bildbreite; der Zoombereich ist die Spanne, in der es einstellbar ist, siehe Projektionsverhältnis.
• Bildformatanpassung: Schwarze Balken bei abweichendem Seitenverhältnis sind kein Overscan — dort geht kein Bildinhalt verloren.

Bei der Einrichtung

Bei der Spielkonsole ist die Anzeige am oberen Bildrand angeschnitten, während Filme von der Disc einwandfrei aussehen. Der erste Verdacht fällt auf die Konsole.

Beide Beobachtungen passen zu einem eingeschalteten Overscan, der je nach Bildformat unterschiedlich greift. Filme bringen ihre wichtigen Inhalte nicht bis an den Rand, eine Spieloberfläche schon — derselbe Beschnitt fällt deshalb nur bei der einen Quelle auf.

Der Weg dorthin ist ein Testbild mit Randmarkierung, an jedem Eingang einzeln. Zeigt es fehlende Ränder, wird die Bildgrößeneinstellung des Projektors auf die Stellung ohne Skalierung gebracht — wie sie heißt, verrät erst das Testbild. Bleibt danach ein Rest, lohnt der Blick auf die Quelle: Auch Zuspieler und Konsolen haben eigene Einstellungen dafür, und zwei aufeinanderfolgende Beschnitte addieren sich.

Erst wenn das Bild ungeschnitten ankommt, wird die optische Seite eingerichtet — Abstand, Zoom, Lens Shift —, und zwar so, dass die Bildkante innerhalb der Leinwand bleibt. Diese Reihenfolge lohnt sich, weil eine optische Einrichtung, die auf ein beschnittenes Bild ausgelegt wurde, nach dem Abschalten des Overscans erneut gemacht werden muss.

Verknüpfte Inhalte

Wie weit ein Projektor von der Leinwand entfernt stehen muss, klärt das Projektionsverhältnis; wie sich das Bild ohne Größenänderung versetzen lässt, der Lens Shift. Warum eine schräge Aufstellung Bildpunkte kostet, führt die Trapezkorrektur aus. Wie die Kette ihre Betriebsart aushandelt, steht beim InfoFrame, die Parallele beim Signalwertebereich. Warum Überstrahl über die Leinwandkante den Schwarzwert kostet, gehört zum Schwarzwert.

Quellen

Die Signalisierung der Abtastung im AVI-InfoFrame, die Bedeutung der Feldwerte und die Vorgabe je Formatart stammen aus CTA-861-G, das für diese Seite in einer texterkannten Volltextfassung am Objekt gelesen wurde. Die optischen Zusammenhänge — Zoombereich als Spanne des Projektionsverhältnisses, Lichtverlust am langen Ende, Abhängigkeit des Lens-Shift-Bereichs von der Zoomstellung — sind im Bestand bereits auf den Einträgen zum Projektionsverhältnis und zum Lens Shift geführt und dort an Herstellerunterlagen gebunden.

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1,6

HDR-Formate

• HDR10

  Glossar

  HDR10 und HDR10+

  HDR10 ist das HDR-Format, das jedes Gerät beherrscht: eine feste Kombination aus der PQ-Kurve, zehn Bit Farbtiefe, dem Farbraum-Container BT.2020 und einem Satz Metadaten, der für den ganzen Film gilt. HDR10+ benutzt dieselbe Kombination und legt Angaben je Szene daneben, mit denen ein Wiedergabegerät seine Umrechnung feiner steuern kann.

  In einfachen Worten

  Filme mit hohem Helligkeitsumfang bringen eine Notiz mit, wie hell das Bild gemeint ist. Bei HDR10 gibt es genau eine solche Notiz für den ganzen Film — sie gilt für die Kellerszene genauso wie für die Wüstenszene, und Dein Fernseher oder Beamer muss selbst entscheiden, was er daraus macht. HDR10+ schreibt zusätzlich für jede Szene auf, wie hell sie tatsächlich ist. Das Gerät weiß dadurch mehr, muss die Angaben aber nicht benutzen. Und heller wird das Bild dadurch nirgends: Es geht nur darum, das vorhandene Licht besser zu verteilen.

  Ausführliche Erklärung

  HDR10: fünf Angaben, kein Verfahren

  Der Name klingt nach einer Norm, gemeint ist ein Medienprofil. Die Consumer Technology Association — der US-Branchenverband der Unterhaltungselektronik, dessen Spezifikation CTA-861 festlegt, wie Bildsignale über schnelle digitale Schnittstellen wie HDMI angekündigt werden — beschreibt das HDR10 Media Profile in ihren Gerätedefinitionen über genau fünf Angaben:

  Angabe	Wert
  Übertragungsfunktion	SMPTE ST 2084 (PQ)
  Farbunterabtastung	4:2:0 bei komprimierten Quellen
  Bittiefe	10 Bit
  Primärvalenzen	ITU-R BT.2020
  Metadaten	SMPTE ST 2086 sowie MaxFALL und MaxCLL

  Mehr steht dort nicht. Kein Abbildungsverfahren, keine Prüfstelle, keine Mindesthelligkeit — HDR10 sagt, wie das Signal aussieht, und schweigt darüber, was das Gerät damit anstellt. Genau daraus folgt seine Verbreitung: Wer die fünf Angaben erfüllt, erfüllt das Profil, und niemand muss dafür um Erlaubnis fragen.

  Verbindlich wird HDR10 in derselben Definition, eine Zeile weiter. Ein Fernseher, Monitor oder Projektor darf sich nach dieser Festlegung nur dann HDR-tauglich nennen, wenn er das HDR10-Profil aus dem Netz, über HDMI oder aus anderen Quellen annimmt und verarbeitet. Weitere Profile sind ausdrücklich erlaubt, gefordert ist keines. Deshalb steht HDR10 auf praktisch jedem Datenblatt — es ist der einzige Weg, auf dem sich zwei beliebige HDR-Geräte sicher verstehen.

  Was die statischen Metadaten leisten

  Die beiden Metadatenteile beantworten zwei verschiedene Fragen. SMPTE ST 2086 beschreibt das Mastering-Display, also den Monitor, an dem der Film abgenommen wurde: seine Primärvalenzen und seine kleinste und größte Leuchtdichte. MaxCLL und MaxFALL beschreiben den Inhalt — den hellsten Bildpunkt, der im Film vorkommt, und die höchste mittlere Bildhelligkeit.

  Entscheidend ist die Reichweite dieser Angaben: Sie gelten für den gesamten Titel. Eine Nachtszene und eine Schneelandschaft bekommen dieselbe Auskunft, und was ein Gerät daraus für die konkrete Szene ableitet, bleibt ihm überlassen. Was dabei passiert und warum derselbe Film auf zwei Projektoren verschieden aussieht, steht bei der Tonwertabbildung.

  HDR10+: Beschreibung je Szene

  HDR10+ ändert an den fünf Angaben nichts und legt einen zweiten Metadatenstrom daneben. Dessen Aufbau steht in SMPTE ST 2094-40, im Normtitel „Application #4", genehmigt im April 2020 als Überarbeitung der Fassung von 2016. Die Norm beschreibt eine von mehreren Ausprägungen desselben Grundmodells für dynamische Metadaten — Nummer 40 ist die, auf der HDR10+ aufsetzt. Deshalb steht auf manchen Datenblättern die Normnummer statt des Formatnamens.

  Was mitreist, gehört zu zwei verschiedenen Gattungen, und dieser Unterschied ist der Kern des Formats.

  Beschreibende Statistik. Für jedes Zeitintervall — praktisch: für jede Szene — nennt der Datensatz das Maximum der Farbkomponenten, den Mittelwert der hellsten Komponente je Bildpunkt und eine Häufigkeitsverteilung dieser Werte. In der aktuellen Ausprägung sind das neun Stützstellen: die Werte, unter denen 1, 5, 10, 25, 50, 75, 90, 95 und 99 Prozent aller Bildpunkte der Szene liegen. Dazu kommt der Anteil der wirklich hellen Bildpunkte. Ein Gerät erfährt damit mehr als den Höchstwert der Szene: Es sieht, ob die Helligkeit auf wenigen Spitzlichtern sitzt oder über die halbe Bildfläche geht.

  Eine festgelegte Kurve. Zusätzlich kann eine Tonkurve mitgegeben werden: ein linearer Anfang, ein Knickpunkt und die Stützpunkte einer Bézier-Kurve darüber. Das ist die Fassung, die im Farbabgleich bewusst gesetzt wurde. Die Norm sagt dazu ausdrücklich, dass die Verteilungsangaben als Ersatzmetadaten dienen, wenn diese Kurve fehlt.

  Die Kurve gilt dabei nie im luftleeren Raum: Der Datensatz nennt die Spitzenhelligkeit des Zielgeräts, für die sie gedacht ist. Ein Gerät mit anderer Spitzenhelligkeit muss also weiterhin selbst rechnen — es hat dafür aber die Verteilung der laufenden Szene und eine gesetzte Kurve statt eines einzigen Werts für den ganzen Film.

  Warum ein HDR10+-Film auf jedem HDR10-Gerät läuft

  Die dynamischen Angaben stecken in einer Zusatznachricht des Videostroms, wie sie der HEVC-Codec für herstellerregistrierte Daten vorsieht; ihren Aufbau legt dieselbe CTA-Schnittstellenspezifikation fest, die auch die HDR-Ankündigung auf der HDMI-Verbindung regelt. Je Einzelbild wird höchstens eine solche Nachricht mitgeschickt.

  Diese Bauart erklärt die Abwärtskompatibilität besser als jede Zusage: Ein Decoder, der die Nachricht nicht kennt, überspringt sie — genau dafür ist die Nachrichtenart gemacht. Übrig bleibt ein gewöhnlicher HDR10-Strom, weil das Bild selbst nie etwas anderes war. Die Rundfunk-Spezifikation, die diesen Weg festschreibt, formuliert das als Erwartung, dass keine Kompatibilitätsprobleme auftreten; die Formatorganisation sagt dasselbe kürzer und stellt fest, dass ein reines HDR10-Gerät ein HDR10+-Signal ohne Weiteres als HDR10 abspielt.

  Ein HDR10+-Titel braucht deshalb keine eigene Rückfallebene: Der HDR10-Strom darunter ist bereits eine.

  Wo der Unterschied zu Dolby Vision liegt

  Beide Formate ergänzen HDR10 um Metadaten je Szene. Verschieden ist, wer über die Abbildung entscheidet:

  	HDR10	HDR10+	Dolby Vision
  Metadaten	ein Satz für den Titel	je Szene, in einer Zusatznachricht	je Szene, teils in einer zweiten Bildschicht
  Abbildungsverfahren	Sache des Geräts	Sache des Geräts	von Dolby vorgeschrieben
  Gerätezulassung	keine	Prüfung für das Kennzeichen	Zulassung für die Wiedergabe
  ohne Unterstützung im Gerät	—	bleibt HDR10	je nach Profil HDR10, SDR oder nichts

  Die entscheidende Zeile ist die zweite. HDR10+ liefert einem Gerät bessere Informationen und schreibt ihm nicht vor, was es daraus macht; Dolby Vision schreibt beides vor und bindet die Wiedergabe an zugelassene Geräte. Das ist derselbe Zielkonflikt wie überall zwischen offener und geschlossener Festlegung: Verbindlichkeit kostet Reichweite, Offenheit kostet Vorhersagbarkeit.

  Am Gerät schließen die beiden Formate einander nicht aus. Viele Fernseher werten beide aus, andere nur eines — welches, ist eine Frage der Produktdaten und des Firmwarestands.

  Häufiges Missverständnis

  „Die Zehn ist eine Versionsnummer." Sie steht für die Bittiefe — zehn Bit je Farbkanal statt der acht des gewohnten SDR-Materials. Auch das Pluszeichen zählt nichts hoch: Die fünf Angaben bleiben Wort für Wort dieselben, es kommt ein Metadatenstrom dazu.

  „HDR10+ macht das Bild heller." Es verteilt vorhandenes Licht anders. Die PQ-Kurve schreibt weiterhin absolute Leuchtdichten vor, die kaum ein Wiedergabegerät erreicht; die Metadaten verbessern nur die Auskunft darüber, welche Stellen im Bild diese Vorgabe überhaupt ausreizen. Wie viel das ausmacht, hängt vom Abstand zwischen Master und Gerät ab — und der ist bei Projektion am größten.

  „Steht HDR10 auf dem Karton, kann das Gerät HDR." Die Geräteanforderung verlangt vier Dinge: eine Schnittstelle mit HDR-Kennung, die Verarbeitung der statischen Metadaten, die Annahme des HDR10-Profils und das Anwenden einer passenden Übertragungsfunktion. Eine Mindesthelligkeit ist nicht darunter. Ein Gerät kann die Angabe also vollständig erfüllen und trotzdem so wenig Licht haben, dass von der HDR-Wirkung fast nichts übrig bleibt.

  Nicht zu verwechseln mit

  • PQ und HLG: Übertragungsfunktionen, die Codewerte in Helligkeit umrechnen. HDR10 benutzt PQ, aber eine Kurve allein ist noch kein Format — es fehlen Bittiefe, Farbraum und Metadaten. Beide Kurven klärt die Übertragungsfunktion.
  • Tonwertabbildung: Was das Gerät mit den Metadaten macht. Beide Formate legen sie nicht fest — deshalb sagen Formatangaben allein wenig über das Bild.
  • Dolby Vision: Ebenfalls dynamische Metadaten, aber mit vorgeschriebenem Verfahren und Gerätezulassung.
  • BT.2020: Der Farbraum-Container, eine der fünf Angaben des Profils. Kein Gerät stellt ihn vollständig dar.
  • Ultra HD und 4K: Bildauflösung. Sie hat mit dem Helligkeitsumfang nichts zu tun, wird auf Verpackungen aber im selben Atemzug genannt.

  In der Planung

  Ein Kunde bringt einen Fernseher mit HDR10+-Kennzeichen und einen Projektor ohne mit, dazu einen AV-Receiver und eine Matrix im Signalweg. Die Frage lautet, ob die Kette HDR10+ „kann".

  Sie ist in dieser Form nicht beantwortbar, und die Reihenfolge der Klärung entscheidet mehr als die Antwort:

  1. Was liefert die Quelle? Erst hier entscheidet sich, ob überhaupt dynamische Metadaten anliegen — je nach Titel, Dienst und Datenträger.
  2. Was reicht die Kette durch? Ein Zwischengerät, das die Kennung verwirft, lässt die Kette stillschweigend auf HDR10 zurückfallen. Der Mechanismus dahinter steht beim InfoFrame; das Bild ist dann nicht gestört, sondern schlicht anders abgebildet.
  3. Was wertet das Anzeigegerät aus? Die Kennung im Menü und die tatsächliche Verarbeitung sind zweierlei.
  4. Wie groß ist der Abstand zum Master? Auf einem lichtstarken Fernseher im abgedunkelten Raum bleibt für die Metadaten wenig zu tun. Auf drei Meter Bildbreite ist der Abstand riesig — dort wäre der Gewinn am größten, und dort ist die Formatunterstützung am dünnsten.

  Der vierte Punkt ist der, der die Kaufentscheidung dreht. Raumverdunklung und Bildgröße wirken bei HDR um ein Vielfaches stärker als jede Formatliste auf dem Datenblatt; die Rechnung dazu steht bei der Tonwertabbildung.

  Verknüpfte Inhalte

  Warum jedes Gerät die HDR-Vorgabe umrechnen muss und was dabei verloren geht, führt die Wissensseite zu HDR im Heimkino und Tonwertabbildung aus — sie ist die Voraussetzung dieser Seite. Die PQ-Kurve selbst und die Abgrenzung zwischen Kurve und Format gehören zur Übertragungsfunktion; dort steht auch, was HLG anders macht. Das konkurrierende dynamische Format beschreibt Dolby Vision. Zwei der fünf Angaben des HDR10-Profils haben eigene Einträge: Bittiefe und Farbraum. Die Größe, auf die am Ende alles zusammenläuft, klärt die Zielleuchtdichte. Woran die Kennung eines Formats in der Kette scheitert, klärt der InfoFrame.

  Quellen

  Die fünf Angaben des HDR10 Media Profile und die vier Bedingungen, unter denen ein Anzeigegerät HDR-tauglich heißen darf, stammen aus den Gerätedefinitionen der Consumer Technology Association, die für diese Seite am Objekt gelesen wurden; das Merkblatt selbst führt kein aufgedrucktes Datum. Der Aufbau der dynamischen Metadaten — die Verteilungsangaben mit ihren neun Stützstellen, die Kurve aus Knickpunkt und Bézier-Ankern, die Zielhelligkeit und der Vorrang der Kurve vor den Verteilungsangaben — ist an SMPTE ST 2094-40 in der Fassung von 2020 belegt, ebenfalls am Objekt gelesen. Die Übertragung als herstellerregistrierte Zusatznachricht im HEVC-Strom und die Feststellung, dass uninteressierte Empfänger sie überspringen, stehen in der ATSC-Ergänzung vom September 2021, die dafür auf die CTA-Schnittstellenspezifikation von Dezember 2020 verweist; deren Normtext ist kostenpflichtig und wurde nicht eingesehen.

  Dass HDR10+ genau diese Norm benutzt, ist an einer Spezifikation der Alliance for Open Media vom Oktober 2023 gegengelesen, die HDR10+ als Metadaten nach ST 2094-40 und CTA-861 beschreibt — also unabhängig von der Formatorganisation. Deren eigene Darstellung deckt Herkunft, Prüfprogramm und Lizenzbedingungen; diese Angaben sind nirgends gegenlesbar, weil die Systemspezifikation nur angemeldeten Unternehmen offensteht. Öffentlich ist allein die Metadatennorm. Die Angaben zur Ultra HD Blu-ray sind nicht belegt; die maßgebliche Fundstelle war nicht abrufbar und die Aussage steht entsprechend gekennzeichnet.

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• HLG

nur Korpus

Höhe

200 mm

Breite

460 mm

Tiefe

472 mm