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Bild-Uniformität in Helligkeit und Farbe (Performance Level Bild)
Wie gleichmäßig müssen Helligkeit und Farbe über die gesamte Bildfläche sein — und warum wird dabei der schlechteste Bereich bewertet und nicht der Durchschnitt?
Ein gleichmäßig angesteuertes Testbild sollte über die gesamte Fläche gleich aussehen. Tut es das nicht, misst diese Kategorie, wie weit es davon abweicht — einmal in der Leuchtdichte und einmal in der Farbe. Beide Fehler entstehen aus verschiedenen Ursachen, treffen aber dieselbe Fläche und werden deshalb gemeinsam geführt, im Register unter dem Kürzel BIL-UNI.
Gemessen wird am eingebauten System: bei Projektion also mit der tatsächlichen Leinwand und dem tatsächlichen Aufstellwinkel, weil ein Teil der Ungleichmäßigkeit gar nicht aus dem Gerät kommt.
Halte eine weiße Fläche auf den Bildschirm oder die Leinwand und schau in die Ecken. Bei vielen Geräten sind die Ränder etwas dunkler als die Mitte, manchmal auch leicht anders eingefärbt — ein Hauch Grün links oben, ein Hauch Rosa rechts unten. Im Filmbetrieb fällt das kaum auf, weil das Bild ständig wechselt; bei ruhigen, hellen Szenen wie Schnee, Himmel oder einer Nachrichtensendung sieht man es dagegen sofort und kann es nicht mehr ignorieren. Diese Seite legt fest, wie viel Ungleichmäßigkeit für welche Stufe erlaubt ist.
Der schlechteste Bereich zählt
Der methodisch wichtigste Punkt dieser Kategorie steckt in der Statistik: Bewertet wird der ungünstigste Teil der Fläche, ermittelt über ein Raster von Messpunkten. Gewertet wird der kleinste Wert im Raster; in größeren Rastern gilt ersatzweise, dass neun von zehn Messpunkten den Wert erfüllen müssen. Über diesen Punkt gibt es in der Bild-Domäne die wenigsten Zweifel.
Der Grund ist einfach. Ein Mittelwert über die Bildfläche verschluckt genau den Fehler, um den es geht: Eine dunkle Ecke wird von einer hellen Mitte rechnerisch ausgeglichen, und am Ende steht eine gute Zahl für ein Bild, das sichtbar ungleichmäßig ist. Das Auge mittelt eben nicht, es sucht Kanten und Verläufe.
Das Raster hat mindestens neun Punkte in drei Reihen und drei Spalten; ab drei Metern Bildbreite werden es dreizehn bis siebzehn, weil ein grobes Raster einen kleinen Fleck schlicht überspringt. Die Randmesspunkte liegen fünf Prozent der Bildbreite einwärts von der Kante, mit einer zulässigen Abweichung von einem Prozentpunkt — so verdirbt die optische Randabschattung ganz außen das Ergebnis nicht, und geschönt fällt es auch nicht heraus. Gemessen wird ein Vollfeld-Weiß zwischen achtzig und hundert Prozent, und die Messrichtung — vom Referenzsitz oder senkrecht zur Fläche — wird einmal festgelegt und dann beibehalten.
Die Leiter L1 bis L5
Bei der Helligkeit läuft die Bewertung über zwei getrennte Leitern, weil Projektion und Display physikalisch verschieden abfallen. Beim Projektor kommt der Abfall aus der Optik und aus dem Winkel, unter dem die Leinwand das Licht zurückwirft; beim Display aus der Hintergrundbeleuchtung oder aus Fertigungsstreuung des Panels.
Die Farbachse steht in derselben Tabelle: Sie gibt den Farbabstand Δu'v' zwischen dem ungünstigsten Bereich und der Bildmitte an, in Tausendsteln. Beide Bedingungen einer Zeile müssen zugleich erfüllt sein.
Reihe P — Projektion
| Stufe | schlechtestes Rastermaß zur Mitte | Farbabstand Δu'v' |
|---|---|---|
| L5 | mindestens 85 % | höchstens 1,3 · 10⁻³ ◦, dazu kein sichtbarer Farbverlauf im 50-%-Graufeld |
| L4 | mindestens 80 % | höchstens 2,5 · 10⁻³ ◦ |
| L3 | mindestens 75 % | höchstens 4 · 10⁻³ ◦ |
| L2 | mindestens 65 % ◦ | keine groben Farbflecken |
| L1 | nicht gemessen oder unter 65 % ◦ | — |
◦ Wert wird derzeit geprüft.
Reihe D — Display und LED-Wand
| Stufe | Abweichung vom Sollwert | Farbabstand Δu'v' |
|---|---|---|
| L5 | höchstens ±3 % ◦ | höchstens 1,3 · 10⁻³ ◦, dazu höchstens 20 % Helligkeitsabfall am seitlichsten bewerteten Sitz |
| L4 | höchstens ±5 % ◦ | höchstens 2,5 · 10⁻³ ◦ |
| L3 | höchstens ±10 % ◦ | höchstens 4 · 10⁻³ ◦ |
| L2 | höchstens ±15 % ◦ | keine groben Farbflecken |
| L1 | nicht gemessen oder über ±15 % ◦ | — |
◦ Wert wird derzeit geprüft.
Die Farbachse greift erst ab L3, weil unterhalb davon kein belegter Farbwert existiert. Auf L2 bleibt sie eine Sichtprüfung.
Auffällig ist der Abstand zwischen den beiden Techniken auf derselben Stufe. Ein Projektor darf auf L3 auf ein Viertel Helligkeitsverlust zum Rand kommen, ein Display auf L3 nur auf ein Zehntel Abweichung. Dahinter steht der Stand der jeweiligen Technik: Eine Optik, die über die volle Fläche gleichmäßig ausleuchtet, ist wesentlich schwerer zu bauen als ein gleichmäßiges Panel.
Ein Kennwert, zwei Achsen
Helligkeit und Farbe laufen als eine Kategorie mit zwei Achsen, nicht als zwei eigenständig gewichtete Kategorien. Mit 8 von 100 Punkten der Bild-Domäne liegt sie damit im unteren Mittelfeld. Wie fest diese acht Punkte sind, klärt sich an den ersten Projekten.
Der Grund für den Zuschnitt liegt in der Messung. Helligkeits- und Farbungleichmäßigkeit haben dieselben Ursachen — Optik, Panel, Leinwandgeometrie — und werden im selben Raster erhoben; zwei Kategorien würden dieselbe Messung zweimal gewichten. Aufwiegen lässt sich der eine Fehler mit dem anderen trotzdem nicht: Beide Bedingungen einer Stufe müssen zugleich erfüllt sein, ein Farbfleck kostet die Stufe auch bei völlig gleichmäßiger Helligkeit.
Wie sicher die Zahlen sind
Beim Verfahren ist die Kategorie gut abgesichert: Dass der schlechteste Bereich zählt, ist unstrittig.
Die Helligkeitswerte der Projektion stehen seit Kurzem auf einer Norm. SMPTE ST 431-1 liegt im Original vor und legt für die Seiten der Bildfläche eine Theater-Spanne von 75 bis 90 Prozent und eine Review-Room-Spanne von 80 bis 90 Prozent fest, mit 85 Prozent als Referenzwert. L3 folgt dem unteren Rand der Theater-Spanne, L4 dem unteren Rand der Review-Room-Spanne, L5 dem Referenzwert. L2 liegt mit 65 Prozent unterhalb der Theater-Klasse; dieser Wert wird derzeit geprüft. Gemessen wird an Punkten, die 5 Prozent der Bildbreite von der Kante eingerückt liegen; die Ecken zählt die Norm erst ab der Review-Room-Klasse, deshalb bewertet die Leiter sie erst ab L4.
An einer Norm hängt auch die Farbachse: EBU Tech 3320 nennt die Werte für L3 und L5, L4 liegt als Zwischenstufe dazwischen. In der Display-Reihe stützt dieselbe Norm den Helligkeitswert auf L4 — die Abweichung von höchstens fünf Prozent des Mittelwerts steht dort für Flachbildschirme wörtlich so. Beim Nachschlagen im Normtext sind drei Dinge aufgefallen.
Ergänzend nennt SMPTE ST 431-1 in einem informativen Anhang eine Weißpunkt-Toleranz für die Ecken — ±0,015 x/y in der Theater-Klasse, ±0,008 in der Review-Room-Klasse —, die die bestehende Δu'v'-Bedingung stützt, ohne sie zu ersetzen.
Die Display-Reihe läuft über eine Prozentabweichung vom Sollwert, weil das für ein Panel die passendere Größe ist als ein Eckenverhältnis. Ihre Stufen stehen sämtlich unter Prüfung. Als kritisch gilt die Kategorie nicht — eine ungleichmäßige Fläche stört das Bild, sie macht es aber nicht unbrauchbar.
Nachjustiert wird die Leiter, sobald genug Anlagen mit demselben Raster durchgemessen sind.
Was daraus für die Planung folgt
Bei der Projektion entscheidet sich die Uniformität überwiegend vor dem Gerätekauf. Der Abfall zum Rand hängt an der Optik, an der Bildgröße im Verhältnis zum Objektiv und am Rückstrahlverhalten der Leinwand: Eine Leinwand mit hohem Gain bündelt das Licht zum Betrachter zurück und verstärkt dabei den Helligkeitsabfall zu den Seiten. Wer die oberen Stufen anstrebt, wählt deshalb eine Leinwand nahe am neutralen Rückstrahlverhalten und stellt den Projektor möglichst mittig auf, statt mit großem Versatz zu arbeiten.
Beim Display ist der Spielraum kleiner. Ungleichmäßigkeiten sind Fertigungsstreuung, und was ab Werk nicht gleichmäßig ist, wird es auch nicht mehr — abgesehen von Geräten mit werkseitigem Flächenabgleich, den hochwertige Modelle mitbringen. Für große Flächen in hellen, gleichmäßigen Bildinhalten ist das ein Auswahlkriterium, das sich vor dem Kauf klären lässt und danach gar nicht mehr.
So lässt sich das planen
Was am Reißbrett feststeht, ist wenig — und das offen zu sagen ist ehrlicher als eine Zahl mit Nachkommastelle. Vier Angaben sind es: Gerätetyp, Objektiv samt geplanter Zoomstellung, der Gain der Leinwand und der Blickwinkel des seitlichsten bewerteten Sitzes. Daraus entsteht eine Einordnung und keine Rechnung:
- Gain bis 1,0 und Objektiv in mittlerer Zoomstellung: L3 bis L4.
- Gain über 1,3 oder Objektiv am Weitwinkel-Ende: L2 bis L3.
- LED-Wand mit werkseitigem Flächenabgleich: L4.
Diese Kategorie zählt zu den schwer planbaren, und der Grund ist einfach: Kein Datenblatt beschreibt, wie gleichmäßig ein Objektiv in genau der Zoomstellung ausleuchtet, die dieser Raum verlangt. Deshalb steht im Profil eine Spanne über zwei Stufen. Für das Bild-Level zählt allein ihre Untergrenze, und über L4 führt kein Planungsweg — L5 verlangt das gemessene Raster. Steht die Leinwand noch nicht fest oder ist das Objektiv offen, gibt es auch die Spanne nicht; die Kategorie bleibt dann im Profil ohne Prognose, mit Nennung der fehlenden Angabe.
Der Nachweis ist Routine mit Aufwand: neun bis siebzehn Punkte mit dem Spotmeter, eine gute halbe Stunde. Er ist im Messpaket der Bild-Domäne enthalten. Im Profil steht darum meist „geplant" hinter der Spanne; „gemessen" setzt eine beauftragte Abnahme voraus.
Verknüpfte Inhalte
Die Messgröße hinter der Helligkeitsangabe steht im Eintrag zur Leuchtdichte, das Rückstrahlverhalten der Projektionsfläche beim Leinwand-Gain. Der Farbabstand Δu'v' taucht auch bei der EOTF-Treue auf, dort für die Neutralität der Graustufen.
Welchen Anteil diese Kategorie an der Bildwertung hat, steht auf Performance Level: Bild & Licht; warum AVITECT je Kategorie eine eigene Leiter führt statt einer Note für das ganze Bild, erklärt Performance Level.
Quellen
Verfahren, Leitern und Gewichtung stammen von AVITECT. Sie werden derzeit geprüft. SMPTE ST 431-1, EBU Tech 3320, EBU Tech 3325 und ITU-R BT.2035 sind für diese Seite am Original gelesen.