EOTF-Treue und Graustufen-Neutralität (Performance Level Bild)

Diese Kategorie stellt zwei Fragen an dasselbe Testbild: Bekommt jeder Grauton genau die Helligkeit, die das Signal ihm zuweist? Und bleibt er dabei farblich neutral, von der dunkelsten Abstufung bis zum Weiß? Was eine EOTF technisch beschreibt und wie sie mit dem älteren Begriff Gamma zusammenhängt, klären die Glossareinträge. Auf dieser Seite steht, wie weit ein Gerät von der Vorgabe abweichen darf, bevor es eine Stufe verliert.

Gemessen wird am aufgebauten System im fertigen Raum, mit der Bildeinstellung, in der später auch geschaut wird. Ein Projektor, der im Kinomodus stimmt und im Sportmodus nicht, wird im Kinomodus bewertet.

Warum diese Kategorie schwer wiegt

Die EOTF-Treue, im Register BIL-EOTF, gilt als kritische Kategorie und zählt mit 12 von 100 Punkten der Bild-Domäne. Ob es bei zwölf Punkten bleibt, ist noch nicht abschließend geklärt. Kritisch heißt hier: Ein Fehler auf dieser Skala verteilt sich über jedes einzelne Bild, und keine andere Kategorie holt ihn wieder auf. Eine hohe Spitzenhelligkeit hilft nichts, wenn der Verlauf dorthin falsch verläuft, und ein weiter Farbraum nützt wenig, wenn die Basis darunter einen Farbstich hat.

Zusammen mit der SDR-Luminanz und dem Raumkontrast ist die EOTF-Treue eine der drei Kategorien, die in der Bild-Domäne als kritisch gelten — sie legen den Grundeindruck eines Bildes fest, bevor Detailfragen überhaupt zählen. Ein höheres Gewicht als die EOTF-Treue haben in der Domäne nur zwei Kategorien: der Raumkontrast mit 15 Punkten und der Sehwinkel am Referenzsitz mit 14. Kritisch ist der Sehwinkel trotz seines Gewichts nicht, weil ein zu kleines Bild zwar weniger einnimmt, die Nutzung aber nicht verhindert.

In der Praxis merkst Du zwei verschiedene Fehlerbilder. Eine zu steile Kurve lässt Schattendetails zulaufen: Der Kellergang im Film wird zur schwarzen Fläche, obwohl im Signal noch Struktur steckt. Eine zu flache Kurve macht das Bild flau, weil Dunkles nie richtig dunkel wird. Ein Neutralitätsfehler wirkt anders — er fällt beim Umschalten kaum auf, weil sich das Auge nach kurzer Zeit daran gewöhnt, kostet aber jede Hauttonbeurteilung ihre Verlässlichkeit.

Was gemessen wird

Zwei Größen werden getrennt erhoben und einzeln bewertet. Die erste ist die Abweichung des gemessenen Gamma von der Zielkurve — im normalen Kontrastumfang ist das ITU-R BT.1886 mit dem gemessenen Weiß- und Schwarzwert, bei HDR die PQ-Kurve oder HLG je nach Signalweg. Die zweite ist die Neutralität der Graustufen, angegeben als größter Farbortabstand Δu'v' zum Zielweiß.

Gemessen wird an einer Graustufe mit elf oder einundzwanzig Stützstellen, im Film- oder Referenzmodus, mit derselben Warmlaufzeit und demselben Lichtzustand wie bei der Grundhelligkeit. Ab L4 reicht ein Colorimeter allein nicht mehr, dann gehört ein Spektroradiometer an die Bildfläche. Ausgewertet werden Mittelwert und schlechtester Einzelschritt — über die Stufe entscheidet der schlechteste Schritt, damit ein einzelner Schattenfehler nicht im Durchschnitt verschwindet.

Für den HDR-Pfad gilt eine zusätzliche Bedingung: Die EOTF wird nur bewertet, wenn die Tonwertabbildung des Geräts abgeschaltet ist oder zumindest statisch arbeitet. Eine dynamische Tonwertabbildung verändert die Kurve von Bild zu Bild; gegen eine bewegliche Zielkurve lässt sich keine Abweichung angeben, und die Kategorie wird dann als nicht verifizierbar geführt.

Der Farbabstand Δu'v' steht auf dieser Seite durchgängig in Tausendsteln: 3 bedeutet 0,003.

Bei Projektion kommt der Zielweißpunkt selbst als Messgröße hinzu: SMPTE ST 431-1 § 5.3 legt ihn auf x 0,314 / y 0,351 fest, mit einer Toleranz von ±0,006 für die Theater-Klasse und ±0,002 für die Review-Room-Klasse. Diese Toleranz gehört zur Messvorschrift, nicht zur Leiter selbst — sie sagt, wie genau der Bezugspunkt sitzen muss, gegen den die Δu'v'-Abweichung überhaupt gerechnet wird.

Warum zwei Größen statt einer? Der Farbabstand ΔE00 fasst Helligkeits- und Farbfehler eines Grautons in einer Zahl zusammen und verrechnet damit genau das gegeneinander, was diese Kategorie auseinanderhalten soll — ein Gerät mit richtiger Kurve und Blaustich braucht eine andere Korrektur als eines mit neutralem Grau und falscher Kurve. Als Zusatzausweis bleibt der ΔE00-Wert trotzdem im Prüfbericht stehen, damit Messberichte fremder Kalibrierer anschlussfähig bleiben; eine Stufe bestimmt er nicht. Eine einheitliche ΔE00-Staffelung für Graustufen gibt es dabei nicht: In der Kalibrierpraxis kursieren für L2 bis L5 sowohl 5 / 3 / 2 / 1,5 als auch 4 / 3 / 1,5 / 1.

Die Leiter L1 bis L5

Beide Bedingungen einer Zeile müssen zugleich erfüllt sein.

◦ Wert wird derzeit geprüft.

L5 verlangt zusätzlich, dass kein Einzelschritt der Graustufe die Schwelle reißt und dass eine Zweitmessung mit Spektroradiometer den Befund bestätigt. Der Grund ist die Messtechnik: Zwischen L4 und L5 liegen bei der Neutralität nur fünf Zehntausendstel, und ein Colorimeter löst das im Feld kaum auf.

Für L2 gibt es keinen belegten Wert; die Stufe setzt das Muster der darüberliegenden nach unten fort und steht unter Prüfung. Ihre Höhe ist so gewählt, dass eine ordentlich eingestellte Werksvoreinstellung sie erreichen kann.

Wie sicher die Zahlen sind

Dass die Kategorie kritisch ist und schwer wiegt, steht fest. Bei den Zahlen selbst ist die Lage gemischt — die Metrik ist entschieden, die Höhe der einzelnen Stufen wird noch geprüft.

Die mittleren Stufen dieser Leiter hängen an Normen. Wer EBU Tech 3320 aufschlägt, findet dort ein gemischtes Bild. Auf der Gamma-Achse nennt die Norm genau einen Wert: eine Abweichung von höchstens 0,10 vom Sollgamma, gültig für die beiden oberen Monitorklassen. Das ist der Wert auf L4. Für die 0,15 auf L3 findet sich in der Norm keine Entsprechung; diese Stufe ist damit eine Zwischenstufe ohne eigene Fundstelle.

Auf der Neutralitäts-Achse liegt der Anker an einer anderen Stelle des Normtextes als bisher angenommen: bei der Weißpunkt-Toleranz, die die Norm in beiden gebräuchlichen Einheiten zugleich angibt. Danach ist 0,001 der Wert für die oberste Monitorklasse und 0,003 der für die beiden darunter — die Werte auf L4 und auf L2. Beide Stufen stehen damit belegt da.

ITU-R BT.1886 liefert die Zielkurve, gegen die das Gamma gerechnet wird. Dass es diese Kurve ist, steht am Original in EBU Tech 3320 und in ITU-R BT.2035; der Wortlaut der Kurve selbst ist hier weiterhin nicht eingesehen. Die Gamma-Toleranz auf L5 und die beiden untersten Stufen sind gesetzt und noch nicht bestätigt.

Der Neutralitätswert auf L4 — Δu'v' höchstens 0,001 — ist inzwischen dreifach unabhängig belegt: durch EBU Tech 3320, durch SMPTE ST 2080-1 § 4.4.2 (die Referenzweiß-Toleranz für HDTV-Displays) und durch SMPTE RP 2080-2 § 4.5.3 (dieselbe Toleranzformel in der zugehörigen Messvorschrift, am Original gelesen). Drei voneinander unabhängige Normen kommen auf denselben Zahlenwert — das stärkt den bestehenden Wert, es ändert ihn nicht. Für den HDR-Pfad liefert SMPTE ST 2084 dagegen nur die PQ-Kurve selbst; eine eigene Toleranz für die Abweichung von dieser Kurve nennt die Norm nicht, weshalb die Gamma-Toleranz auch bei HDR-Material weiterhin an BT.1886 orientiert bleibt.

Der Beleg für die dE00-Reihe ist schwächer; sie stammt aus Kalibrierpraxis und nicht aus einem Normtext. Genau das hat die Metrikwahl entschieden.

Die Messverfahren zu den Tech-3320-Werten stehen in einem eigenen Dokument derselben Reihe, EBU Tech 3325, und liegen inzwischen ebenfalls am Original vor. Sie schreiben eine Graustufenreihe von neunzehn Stufen vor, ein Messfeld in der Bildmitte von einem Siebtel der Bildhöhe, einen verdunkelten Raum und ein Spektroradiometer als bevorzugtes Gerät — Letzteres deckt sich mit der Vorgabe dieser Kategorie, ab L4 kein Kolorimeter allein zu verwenden.

Für den HDR-Pfad liegt jetzt auch ITU-R BT.2100 am Original vor. Sie legt beide HDR-Kurven fest, PQ und HLG, nennt aber wie SMPTE ST 2084 keine Toleranz für die Abweichung von ihnen. Eine solche Toleranz nennt EBU Tech 3320 in ihrem HDR-Teil: 0,025 für die beiden oberen Monitorklassen. Ob die Leiter diesen Wert für den HDR-Pfad übernimmt oder bei der Orientierung an BT.1886 bleibt, ist offen und liegt bei Bene.

Was daraus für die Planung folgt

Die Reihenfolge ist in dieser Kategorie besonders eindeutig, weil das Ergebnis zum großen Teil aus der Kalibrierung kommt und nicht aus dem Gerätepreis. Zuerst steht die Frage, ob das Gerät überhaupt genug Stellschrauben hat: ein mehrpunktiger Graustufenabgleich, idealerweise eine Farbraumtabelle. Ohne diese Eingriffsmöglichkeiten ist die Stufe durch die Werkseinstellung gedeckelt, egal wie sorgfältig gearbeitet wird. Dann folgt die Bildkalibrierung selbst, und erst danach lohnt der Blick auf Geräte-Alternativen.

Zwei Randbedingungen entscheiden mit. Der Raum darf während der Messung nicht in die dunklen Stufen hineinleuchten, sonst misst das Gerät Streulicht statt Grau. Und die Einstellung altert: Projektorlampen und Laserquellen verschieben ihren Weißpunkt über die Betriebsstunden, was eine einmal erreichte Stufe nach ein paar Jahren wieder kostet.

Einen förmlichen Alterungsnachweis verlangt diese Kategorie dennoch nicht, anders als die beiden Helligkeitskategorien, in denen L5 eine Wiederholungsmessung fordert. Die Zweitmessung auf L5 hat hier einen anderen Zweck: Sie zeigt, dass das Messgerät die engen Werte überhaupt auflöst.

So lässt sich das planen

Der Eingang für die Vorhersage steht in dieser Kategorie ausnahmsweise im Angebot und nicht im Grundriss. Zwei Häkchen genügen: Ist eine professionelle Bildkalibrierung beauftragt, und hat das gewählte Gerät einen mehrpunktigen Graustufenabgleich? Beides zusammen ergibt L4. Ohne Kalibriertermin bleibt es bei der Werkseinstellung im Filmmodus und damit bei L2 — dazwischen liegt wenig.

Weil beide Angaben vor der Unterschrift feststehen, ist diese Kategorie leicht planbar, und die Vorhersage braucht keine künstliche Obergrenze. Die Leiter setzt ihre eigene: L5 verlangt eine Zweitmessung, und die kann kein Angebot vorwegnehmen. Schweigt das Datenblatt zu den Regelmöglichkeiten des Geräts, bleibt die Stufe offen, und das Profil sagt, welche Auskunft dafür fehlt.

Der Abstand zwischen Planung und Nachweis ist hier größer als anderswo: Die Vorhersage kostet zwei Minuten, die Bestätigung ein Spektroradiometer und einen halben Tag. Diese Kategorie wird deshalb einzeln angeboten und läuft in keinem Domänenpaket mit. Standard ist der geplante Ausweis; der gemessene entsteht nur, wenn die Abnahme dieser Kategorie bestellt ist.

Verknüpfte Inhalte

Die physikalische Grundlage steht im Eintrag zur EOTF, die ältere und einfachere Beschreibung derselben Sache bei Gamma. Wie die Werte in der Praxis eingestellt werden, klärt die Bildkalibrierung.

Die zwölf Punkte dieser Kategorie und die übrigen Bild-Kennwerte stellt Performance Level: Bild & Licht nebeneinander; wie aus einzelnen Messwerten eine Stufe wird, erklärt Performance Level.

Quellen

Gewichtung, Einstufung als kritisch und die Schwellenwerte stammen von AVITECT. Sie werden derzeit geprüft. SMPTE ST 2080-1, SMPTE RP 2080-2, SMPTE ST 431-1, EBU Tech 3320, EBU Tech 3325, ITU-R BT.2100 und ITU-R BT.2035 sind für diese Seite am Original gelesen; ITU-R BT.1886 ist es nicht.