Heimkinoprojektoren mit voller HD-Auflösung (1920x1080) versprechen vor allem eine feine Detailauflösung und hohe Bildschärfe, mit ihnen soll die Projektion daheim der Wirklichkeit ein Stück näher kommen. Bei adäquatem Bildmaterial gelingt dies auch: Gut produzierte Blu-rays nutzen die zur Verfügung stehenden 2 Megapixel angemessen und bewirken einen sehr fein aufgelösten aber dennoch natürlichen Seheindruck, der dem herkömmlichen PAL-Fernsehsystem deutlich überlegen ist.

Doch leider nehmen nach wie vor nicht alle Software-Studios das Thema Bildqualität ernst und produzieren auch zu FullHD-Zeiten Silberscheiben, die vor Artefakten und Unschärfen nur so strotzen. Noch schlimmer sieht es bei klassischen DVDs aus, die aufgrund ihrer Limitierung auf die herkömmlichen TV-Standards PAL bzw. NTSC in ihrer Auflösung auf ein Viertel reduziert sind.

Wie kann man "mäßige" Software signalelektronisch so aufbereiten, dass sie auf der Leinwand letztendlich doch möglichst scharf und fein aufgelöst wirkt? Ist dies überhaupt möglich, oder ist bei mittelmäßiger Software alles verloren?

Die beiden renommierten Beamerhersteller Panasonic und Epson haben sich als erste des Themas der nachträglichen Schärfeaufbereitung angenommen: Unter einprägsamen Namen wie "Detail Clarity" (Panasonic) oder "Super Resolution" (Epson) bewerben sie spezielle Schaltungen, die die Bildschärfe digital signifikant anheben sollen, ohne störende Nebeneffekte zu provozieren. Das klingt vielversprechend, doch ist dies in der Praxis überhaupt möglich? Wie funktionieren die Schaltungen, was bewirken sie und haben sie wirklich keine Nebenwirkungen? In diesem Special untersuchen wir dies ausführlich, dafür benutzen wir einen Panasonic PT-AE4000 und einen Epson EH-TW4400/5500, jeweils die aktuellen Heimkino-Modelle der jeweiligen Hersteller...

1. Aspekte und Funktionen der Schärfeanhebung

In diesem Kapitel wollen wir uns zunächst mit den Anforderungen und Qualitätsmerkmalen einer Schärfeverbesserung beschäftigen. Wie funktioniert eine subjektive Schärfeanhebung? Was muss sie im Idealfall leisten? Wo liegen die Risiken und Nebeneffekte? Wie kann man überhaupt in der Theorie das projizierte Bild nachträglich aufwerten? Das Thema Schärfe ist tatsächlich wesentlich komplexer, als man spontan vermuten würde...

1.1 Mehr Schärfe durch Manipulation der Helligkeit?

Um das Prinzip der Schärfeanhebung zu erklären, bedienen wir uns eines bekannten Beispiels. Als Ausgangsbasis betrachten wir ein Bild mit verschieden detaillierten Elementen, es handelt sich um die bekannte Brücke von der HQV-Testdisc:

Original-Bild,
wie es auf der Signalquelle abgelegt ist

Das Panorama wirkt detailliert und glaubwürdig, doch es birgt Schärfepotenzial, das folgende nachbearbeitete Variante zeigt:

Digital nachgeschärft

Obwohl es sich um genau denselben Bildinhalt mit derselben Auflösung handelt, wirkt diese nachbearbeitete Version wesentlich schärfer. Wieso das so ist, zeigt sich schnell, wenn wir kleine Details gezielt vergrößern. Betrachten wir z.B. die Treppenstufen links "unter der Lupe", zunächst in der weicheren Ursprungsversion:

In der Vergrößerung sehen die Stufen wie schräge Hellgrau -> Dunkelgrau -> Hellgrau Balken aus. Jede Stufe ist deutlich abgegrenzt, doch über dem Bild hängt eine Art Schleier. Nun betrachten wir die "nachgeschärften" Stufen in der Detailaufnahme:

Bei genauer Betrachtung fällt auf, dass die Stufen in ihrer Dynamik gespreizt wurden. Das bedeutet, dass die dunklen Zwischenräume abgedunkelt wurden (dunkleres Grau), während die hellen Stufen aufgehellt wurden (helleres Grau). Dadurch wird der Kontrast zwischen den Details erhöht, die Trennung verstärkt, das Bild wirkt subjektiv schärfer.

Doch es fallen auch erste Nebeneffekte auf: Die härteren Kontrastübergänge betonen auch die Treppenbildung stärker, die Vergrößerung wird pixeliger und anfälliger für Artefakte. Bei FullHD-Projektoren ist die native Auflösung zum Glück aber so hoch, dass derartige pixelkleine "Aliasing"-Effekte nicht sehr groß ins Gewicht fallen. Dennoch verbirgt sich hier ein störender Nebeneffekt, der im Übermaß unbedingt vermieden werden sollte. Im nächsten Beispiel erhöhen wir die nachträgliche Schärfe noch weiter, um eine weitere Gefahr aufzuzeigen:

Jetzt werden die hellen und dunklen Elemente noch weiter zueinander gespreizt und die Treppe wirkt folgerichtig noch schärfer. Doch es fällt auf, dass die hellen Stufen teilweise nun schon den Maximalpegel (Weiß) erreicht haben, der Gelb / Beige Charakter des Originals ist fast vollständig verloren, die Stufen wirken blasser und überbelichtet, nahezu künstlich.

1.2 Mögliche Artefaktbildung / Anforderungen an einen Schärfealgorithmus

Nun wissen wir, dass es sich bei der nachträglichen Schärfeanhebung um eine Art "Pixelbasierende Gammakorrektur" handelt: Befindet sich im Bild ein helleres Element neben einem dunkleren, so wird der Kontrast durch Spreizen (Aufhellen + Abdunkeln) erhöht, damit die Trennung stärker herausgearbeitet wird, was von unserem Auge als "schärfer" interpretiert wird.

Pixelübergänge werden im Kontrast erhöht,
der Schärfeeindruck so verstärkt

Man erkennt, dass nicht wirklich Details hinzugefügt werden (woher auch, wenn sie nicht im Bildsignal enthalten sind?), sondern die vorhandenen Details lediglich stärker betont werden. Dies ist eine einfache wie effektive Methode, zumindest in der Theorie, denn es bergen sich diverse Gefahren:

1.2.1 Überbelichtung

Den ersten Nebeneffekt haben wir oben bereits erarbeitet: Spreizt man den pixelbasierenden Kontrastumfang zu sehr, erreicht man schnell den weißen Bereich, das Bild wirkt künstlich, überbelichtet und blass.

Bei diesem Beispielbild sind die Überbelichtungen besonders gut an den Fensterrahmen und Säulen zu erkennen. Sie sind im Original (oben) schon sehr hell und werden durch die pixelbasierende Kontrastanhebung in den weißen Clipping-Bereich verschoben:

Im Ergebnis (oben) wirkt das Foto beinahe schon reliefartig verfremdet. Übertreibt man es mit der Schärfeanhebung, leiden auch bunte Elemente, wie das folgende Beispiel zeigt:

Oben: Original, unten: Überschärft

Auch hier haben wir es mit Übersteuerungen zu tun, die sich wie weißer Staub in alle Details zu legen scheint. Auf derartige Artefakte ist bei der Beurteilung von Schärfealgorithmen unbedingt zu achten.

1.2.2. Aliasing

Aliasing ist der englische Fachbegriff für auflösungsbedingte Treppenstufen. Vor allem Computerspielfans werden die sogenannte "Anti-Aliasing"-Filter kennen, die dafür sorgen, dass feine diagonale Linien und Elemente im Bild nicht ausgefranst, sondern natürlich aussehen. Auch eine Schärfeanhebung kann als unangenehmen Nebeneffekt Aliasing verursachen. Dazu betrachten wir folgendes Bild, wie es in jedem Spielfilm vorkommen könnte:

Im Vordergrund befindet sich eine Stadtstraße mit typisch vielen Markierungen. Im Original oben wirken diese Markierungen glaubwürdig, obwohl die Auflösung mit den schrägen weißen Diagonalen bereits an ihre Grenzen kommt. Doch eine gewisse Weichzeichnung verhindert starke Treppenstufen. Schärfen wir diese Weichzeichnung weg, sieht es folgendermaßen aus:

Sicherlich ist der Bildeindruck nun ein deutlich schärferer, doch durch die Kontrastanhebung der Straßenmarkierungen wirken diese nun unnatürlich ausgefranst und digital gerastert. In Bewegung (z.B. durch einen Kameraschwenk) werden solche Artefakte weiter verstärkt, so dass Zeilenflimmern die Folge sein können. Eine intelligente Schärfeanhebung sollte Aliasingartefakte vermeiden.

1.2.3 Verstärktes Rauschen

Jeder kennt den Effekt aus der Fotografie oder hat ihn schon oft bei Filmen im (Heim-)Kino beobachten können: Homogene farbige oder graue Flächen erscheinen auf der Leinwand nicht wirklich einheitlich, sondern sind durch Tausende von kleinen Punkten gesprenkelt. Diese bewegen sich von Bild zu Bild, es entsteht ein visuelles Rauschen, von Laien oft als "Grieseln" bezeichnet. Hierbei handelt es sich also nicht um ein Digital-Artefakt der Beamer, sondern um ein Artefakt des analogen Zelluloid-Mediums.

Beim Rauschen scheiden sich die Geister, wie sich bei der Einführung der Blu-ray und verschiedenen Pack-Algorithmen zeigte: Die "konservative" Seite unter den Filmemachern und Studios vertritt die Meinung, dass es sich beim sichtbaren "Filmkorn" um ein erhaltenswertes Artefakt handelt, das beim Mastering nicht geglättet werden sollte. Andere wiederum bevorzugen den glatteren und natürlichen "bereinigten" Look. Wie dem auch sei, bis heute zeigen die meisten DVDs und Blu-rays ein sichtbares Filmrauschen. Betrachten wir dieses in einem Einzelbild in der Vergrößerung:

Einfarbige Flächen sind aus der Nähe verrauscht

Die vermeintlich einheitliche Fläche erscheint bei genauer Betrachtung gesprenkelt, viele dunkle und helle Flecken und Punkte streuen um die "Sollfarbe". Diese bewegen sich von Einzelbild zu Einzelbild, wodurch ein gleichmäßiges Rauschen entsteht.

Wie bereits erläutert, wird die Bildschärfe durch eine Kontraststeigerung zwischen den Pixeln erreicht. Für unsere "verrauschte" Fläche heißt das, dass der Kontrast zwischen der Sprenkelung erhöht wird, die dunkleren Flecken / Pixel werden abgedunkelt, die hellen weiter erhellt. Als Ergebnis wird das Rauschen deutlich ausgeprägter:

Eine Schärfeanhebung verstärkt das Rauschen

Ein Schärfealgorithmus sollte daher entweder solche Rauschflächen erkennen, oder so moderat arbeiten, dass das Rauschen nicht signifikant gesteigert wird, sicherlich keine einfache Aufgabe.

1.2.4 Doppelkonturen

Besonders herkömmliche Schärfeeinstellungen von Fernsehern oder Projektoren sind für diese Artefakte bekannt: Erhöht man den Schärferegler zu sehr, stellen sich schnell unschöne Doppelkonturen im Bild ein, auch "Ringing" genannt.

Solche Konturen entstehen vor allem neben starken Kontrastübergängen von Hell nach Dunkel oder umgekehrt. Besonders bei Gegenlichtaufnahmen werden sie vor dem Himmelhintergrund sehr deutlich (siehe Beispiel oben).

Eine leistungsfähige, moderne Schärfeanhebung sollte keine solchen Doppelkonturen erzeugen, das ist selbstverständlich. Und dennoch ergibt sich ein Problem: Nicht selten weist das Bildmaterial oder die Signalquelle bereits ein minimales Ringing auf: Kaum sichtbare Doppelkonturen um scharf abgegrenzte Objekte. Bei herkömmlicher Schärfe fallen diese nicht auf, doch eine nachträgliche Schärfeerhöhung hebt ja pixelbasierend den Kontrast an und wie beim Rauschen wird dieses Artefakt dann richtig deutlich.

Die Schärfeanhebung betont Doppelkonturen

Hier kommen wir in einen Bereich, der nur sehr schwer durch "Intelligenz der Schaltung" zu umgehen ist. Eine vollständige Objekterkennung ist nach wie vor nicht möglich.

1.2.5 Beabsichtigte Unschärfen

Pauschal die Schärfe in jedem Bild gleichmäßig anzuheben, ist nicht unbedingt der richtige Weg, denn schärfer ist nicht unbedingt auch besser. Ein besonderer Gesichtspunkt, der bei vielen Heimkinofans und "Schärfefanatikern" nicht berücksichtigt wird: Ein Kinobild soll (je nach Komposition) gar nicht in allen Bereichen scharf sein! Das klingt zunächst unverständlich, doch dabei sind Unschärfen das Natürlichste auf der Welt:

Unsere Augen sind in ihrer Funktion so aufgebaut, dass sie stets nur einen Abstandsbereich fokussieren können. Konzentriert man sich auf ein Objekt, so erscheint nur dieses (und andere Objekte mit gleichem Abstand) scharf, alles andere ist eher verschwommen und verliert daher in der Wahrnehmung auch an Beachtung / Bedeutung. Gleiches gilt für eine Fotokamera.

Und genau diese menschlichen Wahrnehmungseigenschaften machen sich gute Regisseure zu Nutze: Durch ein klares Abgrenzen der Fokusebene beeinflussen sie, worauf im Bild sich der Zuschauer konzentriert, welchen Elementen er größere Beachtung schenkt, als anderen. Dies ist zwingend notwendig, um den Blick der Zuschauer zu steuern, denn aufgrund der Zweidimensionalität des Bildes (die Leinwand ist flach und befindet sich stets nur auf einer Fokusebene des Auges), bleiben dem Gehirn keine anderen visuellen Anhaltspunkte für "wichtiges Bildgeschehen", als die Bildschärfe:

Original...

Bei obigem Beispielbild wird dies schnell deutlich: Der Protagonist (Johnny Depp) steht im Zentrum des Geschehens und wird daher scharf abgebildet, während der Hintergrund und die Mauer rechts unscharf und unbedeutend erscheinen. Durch die unterschiedlichen Schärfeebenen gewinnt das Bild signifikant an räumlicher Tiefe.

...herkömmlich nachgeschärft...

Schärft man das gesamte Bild nach herkömmlichen Methoden nach (Bild oben), so verliert es an dieser räumlichen Tiefe, Mauer und Protagonist sind auf gleicher Ebene, das Auge wird abgelenkt, das Bild wirkt flach. Noch deutlicher wird dies im folgenden Beispiel:

...durch falsche Schärfeanhebung verfremdet.

In diesem Beispiel ist die Mauer schärfer als der Schauspieler und tritt so räumlich in den Vordergrund, obwohl sie für das Geschehen von keinerlei Bedeutung ist.

Aus diesen wichtigen Aspekten heraus muss eine intelligente Schärfeanhebung daher zwischen der Fokusebene / wichtigen Elementen und "Nebenschauplätzen" unterscheiden. In obigem Bild macht es z.B. nur Sinn, das Gesicht Johnny Depps in der Schärfe anzuheben, nicht aber die Mauer oder den Hintergrund. Nur so bleibt die originale Bildkomposition erhalten und gewinnt sogar durch die gezielte Schärfeerhöhung zusätzlich an Tiefe:

Oben Original, unten gezielt in nur wichtigen
Bereichen geschärft

Die Bildtiefe steigt,
ohne dass die Komposition verfremdet wird

Dieses Beispiel macht deutlich, wie ein intelligent komplexer Schärfealgorithmus die Bildqualität sichtbar verbessern kann, ohne dabei die Bildkomposition zu stören. Der Schauspieler tritt noch deutlicher in den Vordergrund, Mauer und Hintergrund bleiben unberührt und "unbedeutend". Das Bild wirkt noch plastischer und ansprechender.

1.3 Anforderungen an einen Schärfealgorithmus

Unser Überblick der möglichen Probleme hat aufgezeigt, dass es gar nicht so einfach ist, die Schärfe des laufenden Filmbildes zu erhöhen. Schnell werden Artefakte provoziert (Aliasing, Übersteuerung), oder bereits vorhandene verstärkt (Rauschen, Doppelkonturen), oder die beabsichtigte Bildkomposition verfremdet (Fokusebenen), wenn man es übertreibt. Sind die beiden Schärfetechniken von Epson und Panasonic in der Lage, diese Aspekte alle zu berücksichtigen?

2. Hardware und theoretische Funktionsweise

Vor dem Praxistest wollen wir uns zunächst ansehen, wie diese Spezialschaltungen technisch in beiden Modellen implementiert wurden.

2.1 Detail Clarity 3 im Panasonic PT-AE4000

Im Falle des Panasonic PT-AE4000 ist dies relativ einfach, da die Elektronik offensiv vom Hersteller beworben und erläutert wird. So finden sich in den Prospekten stets Abbildungen eines speziellen "Detail Clarity" Chips, der sich im Falle des 4000ers in der dritten Generation befinden soll. Wenn man den Beamer bis zur Hauptplatine zerlegt, wird man auch schnell fündig. Tatsächlich hat Panasonic hier einen eigenen Prozessor verbaut, der anscheinend keine andere Aufgabe hat, als die digitale Bildschärfe zu kontrollieren.

Auch hierzu bekommt man entsprechende Informationen von Panasonic in Form eines anschaulichen Blockdiagramms:

Funktionsweise von Detail Clarity 3

Das eingehende Bildsignal gelangt zunächst in eine Frequenzanalyse. Diese ermöglicht es, das Bild in seine verschiedenen Schärfebereiche zu unterteilen.

Eine Mustererkennung soll dabei helfen, gewisse Strukturen zu erkennen und entsprechende Schärfeanhebungen zuzufügen. Je nach Ergebnis der ermittelten Frequenzbereiche werden die Bildelemente unterschiedlichen Schärfefiltern unterzogen:

Links: Herkömmliche Schärfefunktion
Rechts: Detail Clarity Technik mit regionalen Schärfefiltern

Die Detailabhängige Schärfeanhebung hat den Vorteil, dass gezielt nur die Bereiche im Bild in ihrer Schärfe betont werden, die auch wirklich im Fokus liegen. Partien mit geringer Detailauflösung werden damit auch nicht künstlich überbetont und bleiben visuell im Hintergrund, die Fokusebenen werden nicht verfälscht.

Insgesamt wirkt diese Technik durchdacht, vor allem der Aspekt unterschiedlicher Fokusebenen ist durch die Frequenzanalyse gut abgedeckt. Doch wie gut sich "Detail Clarity" im Detail schlägt, wird erst ein Praxistest zeigen.

2.2 Epson TW4400/5500 Super Resolution

Bei den Epson Projektoren ist es etwas schwieriger, an detaillierte Informationen zu gelangen, denn außer der knappen Werbe-Beschreibungen zur "Super Resolution" findet man nur wenig. Davon lassen wir uns allerdings nicht abhalten, sondern greifen einfach zum Schraubenzieher und untersuchen selbst, wo sich die Signalelektronik zur Schärfeerhöhung verstecken könnte.

Wir werden schnell fündig: Im Vergleich zum Vorgänger TW5000 ist auf der Signalplatine ein neuer Chip hinzugekommen, diese ist aus dem Hause NEC und trägt die Bezeichnung "9280".

Der NEC-Schärfemacher auf der Hauptplatine

Weitere Recherche auf Webseiten des Elektronikkonzerns NEC ergibt, dass es sich tatsächlich um einen Signalprozessor handelt, dessen Aufgabe die sichtbare Verbesserung der Bildschärfe ist. Er ist Teil der "Neo Clear Resolution" Familie

Und siehe da: "Single Frame Super Resolution" zeigt, dass auch der Name nicht von Epson, sondern aus dem Hause NEC stammt. Da es sich somit um eine 3rd Party-Lösung handelt, bleibt es spannend, ob sie auch in zukünftigen Projektorenmodellen anderer Hersteller Verwendung finden wird.

"Single Frame" bedeutet, dass die Bildanalyse stets auf einem Einzelbild basiert. Würde man auch nachfolgende Bilder bei der Berechnung mit berücksichtigen, könnte man zweifelsohne eine noch höhere Genauigkeit erreichen, doch überschreitet dies derzeit noch die möglichen Rechenleistungen. Auch der Panasonic Detail-Clarity Chip arbeitet daher auf Single Frame Basis.

Erneut zeigen wir die Funktionsweise des Algorithmus in einem Flussdiagramm auf, das die einzelnen Arbeitsschritte und ihre Reihenfolge abbildet:

Funktionsweise der "Super Resolution"

Im ersten Schritt wird das eingehende Bild auf Unschärfen hin untersucht. An den Stellen, wo der Prozessor Schärfepotenzial erkennt, sollen durch die sogenannte "Mixed Color Separation" Technologie kleine Details schärfer abgegrenzt werden. Schon wieder ein englischer Funktionsname, was verbirgt sich dahinter? Skaliert man ein Bild auf eine höhere Auflösung (von PAL nach HD zum Beispiel), so werden Kanten oft weich gezeichnet, indem gemittelte Farbwerte als fehlende Pixel eingefügt werden:

Durch diese Skalierungsmethode wirkt das Ergebnis sehr natürlich und fein, doch die maximale Schärfe wird nicht erreicht. Hier setzt nun die Color-Separation ein: Der Algorithmus soll derartige Farb- / und Helligkeitsübergänge erkennen und entfernen, ohne dabei Formen und Strukturen zu verfälschen:

Damit sind wir schon bei dem Schwerpunkt der NEC-Super Resolution: Ursprünglich wurde sie dafür konstruiert, um aus herkömmlichem SD-Material (PAL / NTSC) nach der Skalierung mehr Schärfe zurückzugewinnen, doch auch bei HD-Material soll die Schaltung für mehr Schärfe sorgen, und zwar nach der pixelbasierenden Gamma-Methode, die wir bereits eingangs in diesem Special erklärt haben.

Im nächsten Schritt wird das neu berechnete "Super Resolution"-Bild mit dem Original verglichen, noch einmal bearbeitet und verlässt schließlich die Signalleitung.

In dieser Funktionsbeschreibung sind Unterschiede zur Panasonic Variante zu erkennen: Eine Unterteilung des Bildes in verschiedene Detailstufen ist hier nicht zu erkennen, daher stellt sich die Frage, wie gut die Super Resolution-Funktion beabsichtigte Fokusebenen beibehält. Doch grau ist alle Theorie, wir haben die beiden Scharfmacher einigen Praxis-Tests unterzogen, von denen wir hier ein paar Aufschlussreiche vorstellen:

3. Detail Clarity & Super Resolution im Praxistest

Regelmäßige Leser von Cine4Home kennen bereits den Markusplatz aus dem Bondfilm "Casino Royale", den wir gerne als eine Testsequenz für Schärfefunktionen heranziehen. Die entsprechende FullHD-Bluray ist von guter Qualität und besagte Szene bietet ungemein viel Details in einem Bild. Hier werden die Schärfefunktionen an ihre Grenzen gebracht.

Um den Schärfegewinn mit Screenshots besser zu dokumentieren, wählen wir verschiedene Bildausschnitte und betrachten diese im Detail. Wir beginnen mit der großen Kathedrale im Hintergrund, ihre Fassade bietet das volle Programm an Auflösungsvarianten.

Der gezielte Ausschnitt zeigt die Markuskirche im Hintergrund

Im Bild oben sehen wir das native Ausgangsmaterial, ohne jegliche Schärfeanhebung. Schon jetzt ist die Detailabbildung beeindruckend, bis auf einzelne Pixel lassen sich teilweise die winzigen Ornamente reduzieren. Die Bluray ist hier als Trägermedium ungeschlagen.

Wir aktivieren zunächst die "Super Resolution" Funktion des Epson TW4400/5500. In der ersten Stufe ist in dieser Szene nur ein kleiner Schärfegewinn auszumachen, zu gering, um ihn hier in Fotos abbilden zu können. Die zweite Stufe bewirkt ein wenig mehr, doch die dritte Stufe sorgt schließlich für den von NEC & Epson versprochenen "A-ha"-Effekt:

Die Super Resolution hebt die Kirchenstruktur deutlicher hervor

Die pixelbasierende Gammaanhebung erfüllt ihren Zweck: Die hellen Strukturen in der Fassade werden weiter aufgehellt, benachbarte Pixel abgedunkelt. Dadurch gewinnen Details subjektiv für unser Auge an Plastizität, was von unserem Gehirn als erhöhte Schärfe interpretiert wird. Schärfefans werden diesen subjektiven Gewinn begrüßen.

Nun projizieren wir mit dem Panasonic PT-AE4000: Bei ihm kann die Detail Clarity Funktion nicht nur in drei Stufen geregelt werden, sondern in sieben. Um für Vergleichbarkeit zu sorgen, haben wir die Einstellung ermittelt, die nahezu dieselbe Schärfeanhebung bewirkt, es ist Stufe "5":

In der Stufe "5" führt die Panasonic Detail Clarity
zum selben Ergebnis wie Epson

Das Prinzip ist das gleiche: Die Differenz zwischen hellen und dunklen Kleinstdetails wird erhöht, was subjektiv als schärfer empfunden wird, auch wenn gar nicht mehr Details vorhanden sind. Details sind lediglich stärker betont.

Der Vorteil der Panasonic Variante ist, dass bis hierhin mehr Abstufungen im Bildmenü geboten werden. Wenn man eine etwas subtilere Schärfeanhebung wünscht, so kann man dies mit den Stufen "1" bis "4" feiner regulieren, als beim Epson, dessen Stufen "1" und "2" sehr gering ausfallen und mit Stufe "3" ein großer Sprung bewirkt wird, ohne weitere Zwischenstufen. Zusätzlich bietet der PT-AE4000 noch zwei höhere Stufen ("6" & "7"), die eine noch ausgeprägtere Schärfe abbilden.

Der Panasonic kann in den Stufen 6 / 7
noch schärfer als der Epson

Diese Stufen sind aber nur bedingt zu empfehlen, da sie zu einer deutlichen Übersteuerung mancher Details führen. Schon die Stufe 3 (Super Resolution) bzw. Stufe 5 (Detail Clarity) provozieren diesen Nebeneffekt, der Bildnatürlichkeit kostet.

Damit wären wir bei unseren nächsten Untersuchungen: Dass die Funktionen tatsächlich das subjektive Schärfeempfinden erhöhen, haben wir oben bereits gesehen, doch wie sieht es mit den potenziellen Nebenwirkungen aus?

3.2 Rauschen

Unsere Markusplatz-Szene zeigt bei entsprechender Betrachtung der passenden Bildteile auch ein Beispiel für die Erhöhung des filmtypischen Bildrauschens / Filmkorn. Schauen wir uns den blauen Wolkenhimmel über der Kathedrale genauer an:

Die blauen Flächen zeigen im Original eine körnige Rausch-Struktur

Erst bei genauem Hinsehen erkennt man, dass die blauen Flächen die typische Filmkorn-Sprenkelung aufweisen. Helle und dunkle Pixel und Flecken mischen sich aus der Entfernung zu einem gleichmäßigen Verlauf. Aktivieren wir die mittleren Stufen der Super Resolution oder Detail Clarity, so wird der Effekt wahrnehmbar verstärkt:

Mit aktivierter Super Resolution / Detail Clarity
wird das Rauschen deutlicher

Der Himmel wirkt körniger, besonders im laufenden Filmbild wird das Rauschen augenfälliger. Die beiden Algorithmen unterscheiden sich in dieser Hinsicht nicht. Der Schärfevorteil wird also durch eine Verstärkung von Bildrauschen erkauft. Noch auffälliger wird es, wenn man die besonders starken Stufen des Panasonic aktiviert:

Ultra-scharf, aber auch ultra-verrauscht!

Da beide Projektoren über vielseitige Signalverarbeitungen verfügen, stehen in den Bildmenüs wiederum Rauschunterdrückende Funktionen zur Verfügung. Tatsächlich kann man mit ihnen das Rauschen vermindern, doch wird dies (wenig überraschend) erneut mit anderen Nebenwirkungen erkauft: Fein nuancierte Farbflächen wirken teilweise fleckig, als ob die Farbtiefe reduziert wurde. Somit dreht man sich in Sachen Bildverbesserung an dieser Stelle im Kreis.

An dieser Stelle ist noch anzumerken, dass jeder Spielfilm sein individuelles Rauschen aufweist. Manche DVDs/ Blu-rays zeigen von Haus aus ein sehr ausgeprägtes Rauschen, andere wiederum so gut wie keines. Dies hängt jeweils von der Qualität der Überspielung, dem Komprimierverfahren und dem (Zelluloid-)Original ab. Manchmal setzt ein Regisseur das Rauschen auch bewusst als Stilmittel zur Bildverfremdung ein. Grundsätzlich gilt: Je geringer das Rauschen des Filmes, desto weniger störend erscheint es auch bei aktivierter Super Resolution oder Detail-Clarity Funktion!

3.3 Doppelkonturen

Beide Schärfealgorithmen (NEC / Epson bzw. Panasonic) sind in ihrer Programmierung so konzipiert, dass sie von sich aus keine störenden Doppelkonturen ins Bild schummeln. Dies haben wir auch in der Praxis überprüft und es funktioniert. Trotzdem kann das Thema zu einem Problem werden, wenn sich die Doppelkonturen bereits im Bild befinden. Nicht selten weisen herkömmliche DVDs ein so genanntes "Edge Enhancement" auf, das beim Mastering ins Bild gemischt wurde, um das subjektive Schärfeempfinden zu erhöhen, ein schlechtes "Super Resolution" sozusagen.

Befinden sich bereits in der Zuspielung Doppelkonturen
und Moskito-Rauschen...

Im obigen Testbild haben wir diese leichten Doppelkonturen simuliert, sie liegen benachbart zu den schwarzen Linien. Beide Algorithmen sind nicht in der Lage, derartiges Edge Enhancement zu erkennen und zu eliminieren, stattdessen verstärken sie diese noch zusätzlich durch ihre pixelgenaue Gammaverstärkung:

...werden diese durch die Schärfeanhebung verstärkt.

Obiger Screenshot zeigt die höchste Stufe: Durch die nachträgliche Anhebung des Kontrastes werden die Doppelkonturen weiter verstärkt. Und nicht nur bei Testbildern wird dies deutlich:

Störendes Edge Enhancement von mäßigen DVDs...

Wir haben bewusst eine sehr mäßige DVD ausgesucht, eine ältere Überspielung von 5th Element. Die Überspielung zeigt deutliche Doppelkonturen. Aktivieren wir nun noch die zusätzlichen Scharfmacher von Epson oder Panasonic, wird es noch schlimmer:

...wird mit Super Resolution / Detail Clarity noch stärker.

Das Bild gewinnt nicht an Schärfe, sondern wirkt noch mehr wie eine schlechte Überspielung. Wie schon beim Rauschen wird deutlich: Je weniger hochwertig das Ausgangsmaterial ist, desto augenfälliger die Defizite!

3.4 Unterschiedliche Fokusebenen

Im erklärenden Technikteil dieses Specials haben wir detailliert erläutert, dass durch die Fokusebene gezielt die Aufmerksamkeit des Zuschauers auf gewisse Bereiche gelenkt wird. Außerdem gewinnt ein Bild an räumlicher Tiefe, wenn manche Elemente im Hinter- / Vordergrund unschärfer erscheinen, wie in Natura auch. Hier sollte eine nachträgliche Schärfefunktion idealerweise nur die scharfen Elemente verbessern.

Panasonic bewirbt das aufwändige Verfahren der Schärfeerkennung, NEC / Epson liefert hierzu keine Informationen, doch welches System arbeitet in der Praxis nun in dieser Hinsicht besser? Zunächst drücken wir die verschiedenen Fokusebenen durch ein herkömmliches Burstbild aus: Grobe Frequenzen spiegeln unscharfe Partien im Bild wieder:

Betrachten wir den selben Ausschnitt mit aktivierter Detail Clarity Funktion des Panasonic PT-AE4000, so findet eine gemäßigte Schärfeanhebung statt, die aber noch nicht künstlich überschärft wirkt.

Panasonic

Etwas stärker betont hingegen der Epson die Kontrastübergänge, aber auch hier hält sich die Schärfeanhebung noch in einem tolerablen Rahmen.

Epson

An den Rändern der Balken kann man sehr gut erkennen, wie der Schärfeübergang steiler wird, was an dieser Stelle aber gar nicht beabsichtigt ist. Aussagekräftiger wird es bei Realbildern, wieder ist eine Szene aus "Casino Royal" hierfür sehr gut geeignet:

James Bond befindet sich zusammen mit seinem Notebook in der scharfen Fokusebene, im Hintergrund erkennen wir den leicht unscharfen Hintergrund, bestehend aus Bäumen und Gebäuden, dazwischen Wasser.

In der Folge betrachten wir diese Szene mit aktivierter Detail Clarity bzw. Super Resolution Funktion. Beide Versionen liefern hier nahezu identische Ergebnisse:

Die Fokusebene erscheint wie gewünscht deutlich schärfer, besonders gut zu erkennen an Handy, Armbanduhr und Sony Vaio-Schleichwerbung. Doch ungewollt mitgeschärft werden auch der Hintergrund, das Wasser und die Boote. Der originale Fokuseffekt wird verfremdet. Interessanterweise unterscheiden sich beide Algorithmen trotz ihres unterschiedlichen Programmier-Ablaufplans nicht. Und beide arbeiten gut, trotz dieses Beispiels wird die Bildkomposition in den allermeisten Fällen nicht signifikant verändert, die Vorteile überwiegen in diesem Bereich.

Dieselbe Szene bestätigt übrigens noch einmal unsere Beobachtung bezüglich des Filmrauschens: betrachtet man die Holzmaserung des Schiffes, so zeigt sich, dass die Schärfeanhebung die niedrige Farbtiefe der Blu-ray (8bit) leider auffälliger macht.

Durch die Schärfeanhebung wirk das Bild im Detail körniger (unten)

3.5 Aliasing

Und auch die Gefahr des Aliasings, der Treppenstufen, die wir im ersten Kapitel erläutert haben, wird durch diese Filmszene deutlich. Dazu betrachten wir das kantige Notebook von 007:

Im Original wirkt es natürlich abgegrenzt vom Hintergrund, doch das allerletzte Quäntchen Schärfe fehlt. Gleiches gilt für den Schriftzug auf dem Deckel.

Aktivieren wir die Schärfefunktionen, so wird der Schriftzug stärker heraus gearbeitet, die Anschlüsse werden deutlicher und alles erscheint ein wenig "klarer". Ebenso klarer werden aber leider auch die Limitationen der Auflösung, denn durch die kontrastreiche Abgrenzung bleiben keine Auflösungsreserven mehr, um die Pixelbreite zu kaschieren:

Im Ergebnis wirkt das Notebook wie schlecht digitalisiert. Besonders bei Bewegungen werden solche Treppenstufen auffällig und schaden der Natürlichkeit des Bildes. Auch hier arbeiten beide Varianten gleich, es gibt keinen Gewinner.

3.6 Gammaverfremdung

Eine beliebte Vorführsequenz des Handels und der Hersteller sind Sternenhimmel aus Science Fiction Filmen. Sie bestehen in der Regel aus hellen, mittelhellen und dunklen Sternen, die den ganzen Bildschirm ausfüllen:

Aktiviert man nun die Schärfefunktionen, werden die Sterne alle deutlich heller und suggerieren eine höhere Bildtiefe.

Der Effekt lässt sich leicht erläutern: Wie schon mehrfach erklärt, wird einfach das Gamma so angepasst, dass die Pixel aufgehellt werden. Der Kontrast wird stärker und der Zuschauer hat den gewollten "Aha"-Effekt und ist spontan von der Schärfefunktion überzeugt. Doch tatsächlich handelt es sich hier um eine Bildverfremdung, die kontraproduktiv ist und das Bild verfälscht.

Im Original sind die Helligkeitsunterschiede zwischen den Sternen beabsichtigt, denn je weiter ein Stern entfernt ist, desto dunkler erscheint er. Ein Sternenhimmel besteht grundsätzlich aus helleren und dunkleren Leuchtpunkten. Die Schärfeschaltung aber hebt alle Sterne auf Hellgrau oder Weiß und macht die gewollten Strukturen zunichte.

Auf den ersten Blick wirkt das geschärfte Bild (unten) ansprechender,
doch auf den zweiten Blick sieht man die grob verfälschte Sternenhierarchie

Lassen Sie sich also nicht irreführen: Nicht alles, was auf den ersten Blick "poppiger" aussieht, hält dem zweiten Blick stand.

3.7 Cinemascope-Balken

Bei der Betrachtung diverser Spielfilme im 21:9 Format ist uns ein weiteres Detail aufgefallen: Offensichtlich versuchen beide Schaltungen (Detail Clarity / Super Resolution), den Kontrast des Bildes gegenüber den schwarzen Letterbox-Balken anzuheben, was zu einer hellen waagerechten Linie am oberen und unteren Rand des Bildes führt:

Die Schärfeanhebung provoziert eine störende Aufhellung
an den Rändern von Cinemascope-Filmen

Besonders auffällig wird dies in halbdunklen Szenen, wie im oberen Beispiel. Einmal gesehen, kann so eine Linie den Filmgenuss stören. Beide Modelle zeigen dieses Artefakt, doch der Panasonic PT-AE4000 hat einen Work-Around: Bei ihm lässt sich im Signalmenü eine pixelgenaue Maskierung aktivieren, mit der man die störenden Linien einfach ausblendet.

3.8 PC / Desktop- Darstellung

In unserem letzten Praxistest wollen wir noch die Präsentations-Eigenschaften der beiden Schärfealgorithmen untersuchen. Bei Detail Clarity und Super Resolution handelt es sich um Funktionen, die speziell für die Videodarstellung entwickelt wurden. Wie verhalten sie sich bei den üblichen PC-Abbildungen, z.B. bei Konferenzen?

Dort hat man es hauptsächlich mit Statistiken und "Charts" zu tun. Diese bestehen aus einfarbigen Flächen, die klar abgegrenzt sind. Simulieren lässt sich das einfach mit einem PC und ein paar farbigen Kästchen als Testbild.

Pixelgenaue Signalverarbeitung des Präsentationsbeamers
sorgt für maximale Schärfe bei Grafiken

Das Bild oben zeigt einen ausgewiesenen Präsentationsprojektor. Wie es sich für ihn gehört, bildet er die geometrischen Figuren absolut sauber ab, es gibt keine Verfälschung. Durch diese Einfachheit (keinerlei Nachbearbeitung) wird die maximale Schärfe erreicht.

100%: Schärfer geht es signaltechnisch nicht

Nun bemühen wir den PT-AE4000: Die Signalelektronik erkennt nicht, dass es sich hierbei nicht um Videomaterial handelt, und versucht, den Kontrast der Farbübergänge künstlich zu verstärken. Als Ergebnis fügt er, je nach Helligkeitsunterschied der Farben, eine dunkle Zwischenlinie ein und hellt die Farben am Übergang auf:

Was bei Videomaterial funktioniert, ist bei PC-Grafiken kontraproduktiv, der Übergang wirkt unsauber und viel zu breit. Die Grafiken bekommen einen unschönen "Videolook". Leider lässt sich dies nicht komplett abschalten, weshalb der PT-AE4000 für Präsentationen nur bedingt zu empfehlen ist. Zum Vergleich der Epson:

Auch der Epson fügt grundsätzlich eine Video-Nachschärfung zu, wenn auch etwas subtiler als der Panasonic. Beide Modelle bekleckern sich in dieser Domäne nicht gerade mit Ruhm. Auch wenn es sich um Heimkinobeamer handelt, im Heimgebrauch kann es durchaus öfter vorkommen, dass man den Projektor auch mal als Monitor-Ersatz nutzen möchte.

4. Fazit

Heimkinoprojektoren werden von Generation zu Generation leistungsfähiger und besser. In den letzten Jahren haben sich die Hersteller auf die augenscheinlichen Schwächen der Digitalprojektion konzentriert, dies waren in Hinblick auf die Bildqualität vor allem Schwarzwert und Helligkeit. Doch in diesen beiden Hauptdisziplinen wurden so große Fortschritte erzielt, dass diese allein die Bildqualität nicht mehr in Riesenschritten verbessern.

Daher werden bei aktuellen Projektorengenerationen auch andere Bildaspekte in Betracht gezogen: Mit der "Super Resolution" bzw. "Detail Clarity 3" Funktion versuchen sich die Hersteller erstmals daran, Defizite im Eingangssignal durch eine intelligente Signalverarbeitung nachträglich und in Echtzeit zu verbessern.

Trotz ihrer unterschiedlichen technischen Umsetzung sind beide Funktionen in ihren Ergebnissen verblüffend ähnlich. Beide machen, was sie versprechen: Sie erhöhen die subjektive Schärfe und bewirken mehr Klarheit in kleinen Details. Vor allem herkömmliche DVDs nach PAL Standard wirken mit ihnen nicht mehr so weich, wie sie es sonst tun, wenn man sich bereits an FullHD gewöhnt hat.

Beiden Techniken gelingt es auch sehr gut, dabei von sich aus keine neuen Artefakte hinzuzufügen. Doch ist ihre Anwendung trotzdem nicht ohne Nebeneffekte: Beinhaltet das Original bereits Bildfehler wie Rauschen, Doppelkonturen usw., so werden diese durch die nachträgliche Schärfeanhebung deutlich stärker. Wenn man nicht nur gleichsam mit Scheuklappen auf die subjektive Schärfe fixiert ist, sollte man daher alle Aspekte berücksichtigen und die nachträglichen Scharfmacher in Maßen, sprich nur geringen Dosen, dem Bild hinzufügen. Hier ist die Panasonic-Variante leicht überlegen, da sie sich in sieben Stufen feiner justieren lässt und zusätzlich eine Blanking-Funktion für die störenden hellen Linien an den Letterboxstreifen bietet.

Alles in allem sind derartig durchdachte Funktionen begrüßenswert und erlauben eine noch bessere Anpassung der Bilddarstellung auf die persönlichen Präferenzen des Nutzers. Inwieweit die Vorteile gegenüber den Nachteilen überwiegen, entscheidet wie immer der Geschmack. Wir hoffen an dieser Stelle, Ihnen bei der Entscheidungsfindung mit diesem Special eine objektive und informative Hilfestellung gegeben zu haben... auf der Suche nach dem "schärfsten Bild"...

Ihr Cine4Home Team
Ekkehart Schmitt