Auswirkungen des Raumes auf Helligkeit und Kontrast

Auswirkungen des Raumes auf Helligkeit und Kontrast

Immer wieder stellt sich die Frage, welchen Einfluss hat der Raum auf die Detaildarstellung, Plastizität und den Kontrastumfang?
In einem dunklen Heimkino mit schwarzer Decke und schwarzen Fußboden wirken Filme oftmals brillanter als in einen gut abgedunkelten Wohnzimmer mit hellen Wänden, Fußboden und Decke. Sogar dann, wenn ein und derselbe Projektor in beiden Räumlichkeiten zum Einsatz kommt und sogar kalibriert worden ist.
Warum ist das so?

Je mehr helle Flächen in einem Raum vorhanden sind, desto mehr Streulicht wird auf die Bildwand zurück reflektiert. Aus diesem Grund muss das Schwarz "aufgehellt" werden, damit die Durchzeichnung erhalten bleibt.
Hier gehen übrigens der subjektive Eindruck und die Messergebnisse Hand in Hand einher.
Ich will das mal mit einfachen Worten erklären, damit das auch die User verstehen, die mit Messtechnik und Kontrastangaben nicht viel anfangen können.


Was ist Schwarz?
Schwarz bedeutet im Idealfall "Licht aus". Das kann derzeit aber kein aktueller digitaler Projektor so darstellen. Die Lampe wird immer ein wenig Lichtoutput haben, weil sie auch bei reinen Schwarzbildern weiterbrennt.

In Zahlen bedeutet das:
Schwarz wäre 0,000 Lumen. Die JVC-Modelle haben einen Schwarzwert von etwa 0,029 Lumen (abhängig vom Modell, Einstellung und der Serienstreung). Das ist schon sehr dunkel, aber eben kein "Licht aus". Zum Vergleich kommen andere digitale Projektoren nativ kaum unter einen Wert von 0,08 Lumen, wenn die max. Helligkeit identisch ist.

Ist Schwarz in einem Heimkinoraum dunkler als im Wohnzimmer?
Egal ob optimierter Kinoraum oder gut verdunkeltes Wohnzimmer, die JVCs erhalten unter HDMI-Normal (16-235) ihren bestmöglichen Schwarzwert in der Einstellung Helligkeit 0 oder -1 (je nach Modell, Serienstreuung und den übrigen Einstellungen für die D65-Kalibrierung).
In beiden Räumlichkeiten wird ein Wert von "Helligkeit +1 das Bild schon minimal aufhellen. Helligkeit +3 macht dann aus dem Schwarzbild eher ein Mittelgrau.

Was bringen Testbilder?
Wird nun ein Testbild zugespielt, das nur Abstufungen von 0-5% darstellt, wird auch das Wohnzimmer kaum aufgehellt. In der Regel können alle Abstufen erkannt werden.
Das liegt daran, dass kein/kaum Licht zurück auf die Leinwand reflektiert wird, das die ganz dunklen Graustufen nahe 0% aufhellt. Auch subjektiv wahrnehmbar wird der Raum ebenso dunkel bleiben.

Wird allerdings ein Testbild zugespielt, dass sowohl den maximalen Schwarzwert als auch den maximalen Weißpegel darstellt, ändert sich der Bildeindruck erheblich.
Nehmen wir ein Testbild, dass 0-15% und 85-100% Bildinhalte gleichzeitig enthält. Hier ist nun etwas ganz interessantes zu beobachten. In einem gut abgedunkelten Wohnzimmer sind die 0-4% Bildinhalte meist nicht mehr auseinander zu halten, obwohl diese im "Schwarztestbild" noch gut zu erkennen waren. Das liegt daran, dass die hellen Bildinhalte des Testbildes den Raum aufhellen. So sind z.B. die Farbe der Tapete und viele Details, die beim reinen "Schwarztestbild" kaum zu sehen waren, nun gut zu erkennen. Die Wände reflektieren das Licht auch auf die Leinwand zurück und hellen diese entsprechend auf. Wir erinnern uns: "Schwarz bedeutet Licht aus". Die hellste Lichtquelle im Raum bestimmt also, wie dunkel das berstmögliche Schwarz ist. In unserem Testfall liegt das dunkelste mögliche Schwarz also bei rund 5%.

Was ist die Folge?
Der Helligkeitsregler muss angehoben werden, damit wieder alle Abstufungen in den dunklen Bildbereichen zu erkennen sind. Also stellen wir diesen z.B. auf Helligkeit +3.
Wird nun ein dunkles Bild projiziert (z.B. Sternenhimmel in Star Wars) stellt der Projektor nicht mehr den maximal möglichen Schwarzwert dar (Helligkeit steht ja auf +3). Dadurch wirkt das Schwarz leicht "milchig".
Wird der Helligkeitsregler aber wieder auf Helligkeit 0 zurückgedreht, wird der Sternenhimmel viel plastischer. Leider saufen dann aber wieder in hellen Szenen dunkle Bildinhalte ab und sind nicht mehr gut zu differenzieren (z.B. Nadelstreifen des Anzugs von James Bond in Casino Royale).

Was passiert mit hellen Szenen?
Hier ist es ganz ähnlich - nur umgekehrt. Zuviel Streulicht im Raum lässt helle Bildinhalte nahe 100% überstrahlen (sie verschwinden). Als Folge daraus muss der Kontrastregler reduziert werden, damit alle hellen Bildinhalte gut zu erkennen bleiben.

Helligkeit und Kontrast beeinflussen sich also gegenseitig?
Ja. Wird der Helligkeitsregler angehoben, werden nicht nur dunkle Bildinhalte aufgehellt, sondern auch alle anderen. Um ein Überstrahlen nahe 100%-Luminanz zu vermeiden, muss also gleichzeitig der Kontrastregler im gleichen Verhältnis zurück gedreht werden, damit auch die hellen Inhalte weiterhin sichtbar bleiben. Auf diese Art und Weise sind alle Inhalte zwischen 0-100% zu erkennen.

Welchen Einfluss hat das auf den Kontrastumfang?
Der native Kontrastumfang stellt das rechnerische/messtechnische Verhältnis zwischen Schwarz und Weiß dar. Nehen wir mal an, der JVC-Projektor hat ein Kontrastverhältnis von max. 25.000:1. In diesem Fall ist das Weiß 25.000x heller als das Schwarz.
Ein Beispiel:
Schwarzwert: 0,03 Lumen
Weiß: 750 Lumen
Kontrastverhältnis: 25.000:1

Wird nun das Schwarz aufgehellt, damit alle Helligkeitsabstufungen in einem Wohnzimmer mit hellen Wänden zu erkennen sind (z.B. Helligkeit +3/Kontrast -3), verändert sich auch das Kontrastverhältnis.
Zum Beispiel sind nun folgende Werte vorhanden:
Schwarzwert: 0,10 Lumen
Weiß: 750 Lumen
Kontrastverhältnis: 7500:1

Durch den niedrigeren nativen Kontrastumfang verliert das Bild nun in allen Szenen deutlich an Plastizität.

Was ist zu tun?
Je dunkler ein Raum eingerichtet ist (ideal ist ein komplett schwarzer Raum inkl. Fußboden und Zimmerdecke), desto weniger Kompromisse müssen eingegangen werden. Nur werden die wenigsten aus optischen und geschmacklichen Gründen einen Raum komplett in Schwarz einrichten (wollen).
In einem dediziertes Heimkino mit dunklen Wänden (Dunkelblau, Dunkelrot, Grau), schwarzen Fußboden und schwarzer Decke sind kaum abweichende Einstellungen von den "optimalen" Werten am JVC (Helligkeit 0, Kontrast +1) nötig.
In einem Wohnzimmer, das für gemütliche Kinoabende genutzt wird, muss der User sich schon entscheiden, ob er den optimalen Schwarzwert zu gunsten der optimalen Durchzeichnung "opfert".

Gibt es einen Kompromiss?
Ja. Wem es gelingt, dass auf einem Graustufentestbild zwischen 2%-98% alle Stufen erkennbar sind, ohne dass die Helligkeit- und Kontrastregler von ihrem Optimalwerten verändert werden müssen, kann es so lassen. In nur ganz wenigen Fällen (z.B. AvP2) werden in der Praxis wichtige Handlungsteile in diesen absoluten Grenzbereichen dargestellt.

Auch wenn Bildinhalte von 0-2% absaufen sollten, bringt der bessere Schwarzwert auch in Mischlichtszenen Vorteile, weil dunkle Inhalte subjektiv einfach mehr Plastizität besitzen.

Bieten aktuelle Projektoren Alternativen?
Inzwischen besitzen aktuelle Projektoren einstellbare Gammakurven. Mit Gamma werden die Helligkeitspegel zwischen Schwarz und Weiß eingestellt, ohne das Schwarz und Weiß verändert werden. Damit ist es nun möglich die Durchzeichnung dunkler und heller Bildinhalte zu verbessern.
Als Standard wird für TV, DVD und Blu-ray das Gamma 2.2 empfohlen. Wenn Bilddetails nun im Wohnzimmer in den Grenzbereichen zu Schwarz und Weiß nicht mehr erkennbar sind, kann der Gammawert beispielsweise auf 1,9 gestellt werden. Dadurch verbessert sich die Durchzeichnung dunkler Bildinhalte. Allerdings wirken Farben damit weniger brillant.
Eine weitere Möglichkeit bieten Gamma Equalizer. Damit können gezielt Helligkeitspegel und die Primärfarben RGB zwischen Schwarz und Weiß verändert werden. Mit dem Gamma Equalizer ist es daher möglich, Helligkeit und Kontrast maximal auszuschöpfen in einem abgedunkelten Wohnraum und alle Details nahe Schwarz und Weiß darzustellen, in dem die Pegel bei 5 % und 10 % sowie 90 % und 95 % angepasst werden. Dadurch bleiben Farben und Brillanz in den Mitteltönen erhalten, außerdem sind nun alle Details nahe Schwarz/Weiß wieder erkennbar.

Weitere Alternative: Leinwände, die Streulicht absorbieren
Wer eine graue Leinwand (Gain 0,6) oder eine High-Contrast-Screen (wie Draper 2.1) nutzt, kann ebenfalls den Kontrastumfang des Films vergrößern, wenn der Raum suboptimal ist. Seitlich einfallendes Streulicht wird von den Hoch-Kontrast-Leinwänden absorbiert. Dadurch werden dunkle Bildinhalte weniger stark aufgehellt. Der Nachteil dieser Bildwände ist aber, dass der Projektor und die Zuschauer eine ganz bestimmte Position einhalten müssen, um den Vorteil dieser Leinwand auszuschöpfen. Je mehr von der optimalen Position abgewichen wird, desto geringer fällt die Wirkung dieser High-Contrast-Screen aus - im schlimmsten Fall sieht das Bild sogar schlechter aus als mit einer weißen Leinwand.
Graue Leinwände "reduzieren" praktisch die gesamte Leuchtdichte gleichermaßen. Da die Leinwand aber insgesamt dunkler ist, bleibt das Schwarz auch immer dunkler, ebenso das Spitzenweiß. Der Vorteil ist hier auch, dass vor allem dunkle Bildinhalte weniger aufgehellt werden, wodurch sich der Kontrast erhöhen kann. Bei größeren Bildbreiten ist ein sehr lichtstarker Projektor erforderlich, weil bis zum 50 % des Lichtstroms von der Leinwand geschluckt wird.

Dann viel Spaß beim Filmeschauen ! Tue ich auch seit ein paar Tagen mit meinem neuen 65VTW60