Jeder, der sich schon einmal mit dem Thema Großbildprojektion und Heimkino beschäftigt hat, kennt das Problem: Fremdlicht ist der größte Feind der Bildqualität. Schon kleine Lichtquellen stören den Schwarzwert und damit den Kontrast und die Bildtiefe. An Projektionen in nicht abgedunkelten Räumen ist nicht zu denken. Lediglich durch Leinwandtypen mit Lichtbündelung (hoher Gainfaktor) kann man die Defizite zwar abschwächen, aber nicht beseitigen. So bleiben in helleren Räumen maximal mäßige Ergebnisse. In diesem Special wollen wir uns des Themas annehmen und neue Denkanstöße für die Tageslichtprojektion geben. Ist es wirklich unmöglich, in nicht abgedunkelten Räumen ein Bild mit hohem Kontrast zu projizieren? Wir denken nein...

1. Bisherige Philosophie: Noch mehr Licht besiegt Sonnenlicht

Wenn man in einem nicht abgedunkelten Raum projizieren möchte, begegnet man dem Hauptphänomen, dass es kein "schwarz" gibt. Schwarz ist die Abwesenheit von Licht, man kann es nicht projizieren. Aber in einem hellen Raum gibt es eben keine Abwesenheit von Licht. Das Dunkelste, was man auf der Leinwand folgerichtig erzeugen kann, ist die Helligkeit der Leinwand bei ausgeschaltetem Beamer, und das ist in der Regel weiß.

Um nun das Auge zu täuschen, greifen viele zu Projektoren mit extrem hoher Lichtleistung. Man versucht demnach, mit noch mehr Licht gegen das Sonnenlicht anzukämpfen und so das menschliche Auge so zu täuschen, dass das Grundweiß der Leinwand im Bild dennoch schwarz erscheint, weil das restliche projizierte Bild noch viel heller ist. Das Licht des Beamers addiert sich auf die Grundhelligkeit des Raumes und der Leinwand.

Durch einen besonders hohen Weißpegel wird trotz des durch Fremdlicht
aufgehellten Schwarzwertes ein gewisser Kontrastumfang gewährleistet

Dieses Prinzip funktioniert, zumindest bei Bildern, die viele helle Elemente beinhalten (z.B. Tageslichtaufnahmen). Wenn man keine Spielfilme, sondern nur Sportübertragungen ohne große Qualitätsansprüche verfolgen will, kann auf diese Methode zurückgegriffen werden.

Helle Bildinhalte lassen sich mit sehr hohen Lichtleistungen
auch in nicht abgedunkelten Räumen projizieren

Die Probleme werden aber umso größer, wenn man kontrastschwache Bilder mit hohem Schwarzanteil projizieren möchte (z.B. Nachtaufnahmen). Bei solchen Bildern gibt es keine hellen Elemente, die unser Auge so blenden, dass andere Partien schwarz erscheinen.

Dunkle Bilder liefern keine hohen Kontraste

Am Tag ist es hell und nicht dunkel und genau das zerstört unserer Nachtaufnahme. Man kann auf der Leinwand nichts erkennen, sieht lediglich das weiße Tuch. Da aber viele Spielfilme sich großteils im Dunklen oder Halbdunkeln abspielen, kann man sie demnach so nicht projizieren.

Ohne starke Kontraste leidet die Projektion
unter Restlichtbedingungen ungemein

Milderung schaffen Leinwände mit hohem Gainfaktor. Sie streuen das Licht nicht gleichmäßig in alle Richtungen, sondern bündeln es wie eine Art Parabolspiegel im Zentrum der möglichen Betrachtungswinkel. Dadurch wird die Lichtleistung des Beamers durch bessere Ausnutzung erhöht und oben beschriebener "Blendeffekt" erhöht. Gleichzeitig reflektiert eine qualitativ hochwertige Gainleinwand schräg einfallendes Licht nicht, so dass die Grundhelligkeit in schwarzen Bereichen vermindert wird.

Gainleinwände (rechts) erhöhen
den wahrnehmbaren Kontrast

Helle Bilder werden so sehr ansprechend, das Grundproblem bei Nachtaufnahmen ohne starke Kontraste bleibt aber erhalten, wenn auch in abgeschwächter Form. Denn auch eine Gainleinwand ist eher hell und kann kein schwarz erzeugen. Zudem handelt man sich das Problem des eingeschränkten Betrachtungswinkels ein. Denn durch die Lichtbündelung kann man aus schrägen Winkeln kein Bild sehen, denn dahin wird es schlicht nicht reflektiert!

Im Vergleich zu einer herkömmlichen Leinwand (links)
bündelt die Gain-Leinwand in Richtung des direkten Betrachters (rechts)

Auch das Phänomen des "Hotspots" taucht auf: Die Leinwandfläche ist nicht komplett gleichmäßig ausgeleuchtet, sondern in der Mitte deutlich heller als in den Rand- oder Eckbereichen.

Gainleinwände erscheinen in der Mitte oft heller,
als in den Randbereichen. Die Ausleuchtung leidet

Dies alles macht Tageslichtprojektionen mit Gainleinwänden auch mehr oder weniger stark kompromissbehaftet und erfüllt keine High-End Ansprüche. Zudem gelten die zusätzlichen Einschränkungen bei Hotspot und Betrachtungswinkel auch bei abgedunkelten Räumen, so dass man auch abends in dunklem Heimkino mit Gainleinwänden nur mäßige Bildergebnisse erreicht. In Anbetracht der hohen Preise solcher Leinwände ist diese Lösung im Heimkino nicht wirklich empfehlenswert. Wir wollen daher einen ganz anderen Ansatz verfolgen.

2. Guter Schwarzwert durch schwarze Leinwand?

Wie bereits erläutert ist das Problem in nicht abgedunkelten Räumen der Schwarzwert. Schwarz ist bei herkömmlichen Leinwänden nicht dunkel, sondern weiß. Wie kann man das Problem lösen?

Als Ausgangspunkt betrachten wir herkömmliche Fernseher oder Computermonitore. Sie haben auch in hellen Wohnzimmern kein Problem damit, dunkle Bilder mit hohem Schwarzanteil darzustellen. Bei ihnen ist Schwarz wirklich dunkel. Wie ist das möglich? Die Antwort auf diese Frage ist trivial: Die Bildschirme sind in ausgeschaltetem Zustand nicht hell oder gar weiß, sondern dunkelgrau oder schwarz. Der eine oder andere Leser mag sich an alte Fernseher erinnern, deren Röhre eher grau als schwarz war, auch sie hatten Defizite in kontrastschwachen, dunklen Bildszenen. Doch in den 80ern und 90ern führten die Hersteller werbewirksam die "Black Line" oder "Black Matrix" Bildröhren ein, die nativ sehr dunkel oder gar schwarz erschienen. Eine schwarze Bildröhre erlaubt einen hohen Grundkontrast. Auch bei aktuellen Flat-TVs mit LCD- oder Plasma- Technologie bleibt dieses Prinzip erhalten, sie sind im abgeschalteten Zustand möglichst dunkel. Je näher an Schwarz der Grundzustand ist, desto besser die Kontrastmöglichkeiten in hellen Wohnzimmern.

Diesen einfachen Ansatz wollen wir für unser Experiment übernehmen. Bei der Großbildprojektion ist unsere Bildfläche die Leinwand. Wenn wir uns nun nicht einer weißen Leinwand bedienen, sondern einer dunkelgrauen oder fast schwarzen, so ist unser Schwarzwertproblem behoben.

Eine fast schwarze Leinwand liefert einen guten Schwarzwert

Doch so einfach ist die Lösung natürlich nicht: Eine Leinwand hat die Aufgabe, das einfallende Licht des Projektors auf den Betrachter zu reflektieren. Eine schwarze Leinwand reflektiert aber nicht, sondern absorbiert das Licht. Mit anderen Worten: Unser Schwarzwert wird zwar sehr gut, aber auch das Bild verschwindet. Das klingt nicht wirklich nach einer Lösung, doch wieviel Licht brauchen wir eigentlich auf der Leinwand?

3. Hell ist nicht gleich hell

Wenn wir uns in einem Raum bei Tagseslicht umsehen, so erscheint alles mehr oder weniger gleichmäßig hell. Doch mit was für Lichtmengen haben wir es im Alltag eigentlich zu tun? Antwort gibt ein gutes Luxmeter:

Wir haben bei normalem Tageslicht mit Hilfe des Luxmeters die Helligkeit verschiedener Stellen gemessen. Die Ergebnisse sind dabei verblüffend:

Ist es draußen dunkel und wir beleuchten einen Raum, z.B. das Wohnzimmer, mit herkömmlichen Glühbirnen, so bestätigt das Messinstrument eine sehr moderate Lichtstärke, zwischen 40 und 150Lux je nach Positionierung des Messkopfes ermitteln wir.

Im nächsten Schritt messen wir die Lichtmenge an einem gut beleuchteten Arbeitsplatz, unter den typischen Arbeits-Deckenbeleuchtungen mit Leuchtstoffröhren. Ca. 500 Lux haben wir auf dem Schreibtisch, so wird es übrigens nach Arbeitsrichtlinien auch empfohlen.

Jetzt gehen wir über in einen mit Tageslicht beleuchteten Raum: Hier hängt die Lichtmenge von der Witterungslage (bewölkt / klar) und der Tageszeit (Mittagssonne, Nachmittag etc.) ab. Die Schwankungen im Licht sind überraschend: Tiefer im Raum messen wir zwischen 200 und 300 Lux, in Nähe zum Fenster zwischen 800 und 1300 Lux und in unmittelbarer Nähe bis zu 3000Lux und mehr!! Innerhalb eines Raumes haben wir es mit Helligkeitsunterschieden bis zu einem Faktor 15 zu tun. Umso faszinierender ist es dabei, dass unser Auge diese Helligkeitsschwankungen in der Wahrnehmung ausgleicht und uns diese Unterschiede kaum auffallen. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass unser Helligkeitsempfinden nicht linear, sondern logarithmisch arbeitet. Das heißt, dass die objektiv doppelte Helligkeit uns nicht doppelt so hell erscheint.

Wirklich hell wird es, wenn wir vor der Tür messen: Zwischen 10,000 und 100,000(!) Lux produziert unsere Sonne an einem Sommertag. Es ist leicht einzusehen, dass kein Projektor der Welt, egal mit welcher Leuchtkraft, gegen derartige Lichtmengen ankommen kann. Eine Projektion in direktem Sonnenlicht ist einfach mit einer Frontprojektion nicht möglich. Doch wir beschäftigen uns ja mit Wohnzimmerprojektionen: Welche Helligkeit brauchen wir, damit das Bild nicht zu dunkel im Vergleich zur Umgebung erscheint?

Wir mitteln unsere Messergebnisse im Wohnraum und kommen auf eine Helligkeit von ca. 500 Lux. Hieran orientiert sich unser Auge in normalen Tageslichträumen und wenn es uns gelingt, das projizierte Bild auf einem ähnlichen Niveau zu halten, so erscheint es uns nicht zu dunkel, sondern harmonisch mit der Umgebung. Lässt sich dies realisieren?

In einem herkömmlichen Heimkino haben wir es meist mit Lichtleistungen der Projektoren um 600 Lumen zu tun, bei Bildbreiten von 2m bis 2,5m. Dies ergibt ca. 170Lux auf der Leinwand, etwas mehr als unsere herkömmliche Raumbeleuchtung. Die Helligkeit ist also vergleichbar und reicht daher nicht, um im nicht abgedunkelten Tageslichtraum eine ansprechende Lichtleistung zu gewährleisten, schon gar nicht in Verbindung mit einer herkömmlichen, mattweißen Leinwand. Vermindern wir die Bildgröße auf 1,5m, kommen wir auf ca. 460 Lux, doch nur in Verbindung mit einer weißen Leinwand. Für helle Szenen reicht dies, aber in dunkeln Szenen erkennt man so gut wie keine Details.

Es steht also schon jetzt fest: Mit herkömmlichen Heimkinobeamern kommen wir nicht weiter, wir brauchen etwas wirklich "starkes":

4. Die zur Verfügung stehende Lichtleistung und benötigte Helligkeit

Recherchen ergeben schnell, dass die maximale Lichtleistung, die man derzeit mit "vertretbar" kompakten Projektoren erreichen kann, bei ca. 6000 Lumen liegt, wir werden entsprechende Modelle in Zukunft vorstellen. Dies ist also das derzeitig technisch machbare Maximum in den eigenen vier Wänden.

6000 Lumen ist unsere Ausgangsbasis, jetzt müssen wir ermitteln, wie hell das Bild auf der Leinwand minimal sein muss, um nicht zu dunkel zu erscheinen. Unsere obige Messreihe hilft dabei: Wir haben festgestellt, dass die durchschnittliche Helligkeit in nicht abgedunkelten Räumen 500 Lux beträgt. Wenn unser Kinobild ebenfalls eine solche Helligkeit aufweist, ist es nicht dunkler als seine Umgebung, passt sich gut an und wirkt keinesfalls zu dunkel.

5. Bildgröße und Wahl der passenden Leinwand

Die Lichtleistung des Projektors von 6000Lumen ist konstant und verteilt sich gleichmäßig über das gesamte Bild. Je kleiner die Fläche des Bildes, desto heller ist die Projektion. Das Phänomen lässt sich gut mit einem Vergleich erklären: Wenn wir ein Liter Wasser in ein kleines Gefäß geben, so steht das Wasser sehr hoch. Wenn wir es aber in ein großes Becken schütten, z.B. in eine Badewanne, so ist kaum der Boden bedeckt.

Je nach Behälter, ist der Pegel bei gleicher Wassermenge
unterschiedlich hoch (Pfeile)

Interpretiert man jetzt den Wasserstand als Licht in Lux, so wird schnell klar: Je kleiner die Fläche, desto höher an der einzelnen Stelle. Genauso verhält es sich mit der Lichtmenge, die wir auf der Leinwand "verteilen". Es ist also einfacher, ein kleines Bild hell zu projizieren, als ein großes. Für echte Kinoleinwände von 10m Breite und mehr sind daher auch Lichtleistungen von über 20,000 Lumen erforderlich.

Für unser Experiment müssen wir daher einen Kompromiss wählen: Zu klein soll das Bild nicht sein, denn dann verliert das Heimkino seinen Reiz, zu groß darf es aber auch nicht sein, denn dafür fehlt uns die Lichtleistung im Beamer. Wir entscheiden uns für eine Breite von 1,7m, denn dies liegt noch weit über der Breite der Fernseher.

Würden wir mit 6000 Lumen bei einer Bildbreite von 1,7m auf eine mattweiße Leinwand projizieren, so hätten wir eine Helligkeit von 3750 Lux. Wie bereits oben erläutert brauchen wir aber nur reale 500Lux, nur rund ein Achtel! Dies ist gut, denn es gibt uns viel Spielraum, Licht durch eine dunkle Leinwand zu "verschenken". Für unser Experiment wählen wir eine dunkelgraue Photopappe:

Wie man im Bild oben erkennen kann, handelt es sich um wirklich dunkles Material, das das meiste Licht absorbiert. Wir messen die Absorption und stellen fest, dass das "dunkelgraue Tuch" 85% des Lichtes absorbiert und nur 15% reflektiert. Nach Adam Riese bleiben von unseren 3750 Lux rund 560 Lux übrig, genau der Wert, den wir im Verhältnis zum Umgebungslicht anstreben.

6. Das Experiment und die Ergebnisse

Wir halten den Versuchsaufbau fest: Als Projektor nehmen wir ein beonders lichtstarkes Gerät, das mit 6000 Lumen und kompakten Abmessungen theoretisch in einem Wohnzimmer integrierbar wäre. Als Leinwandtuch wählen wir 85% Grau und als Bildbreite 1,7m.

Wir bauen alle Komponenten entsprechend auf. Schon vor dem Anschalten des Projektors wird deutlich, dass die Experimentalleinwand einen sehr guten Schwarzwert erlaubt: Selbst bei eingeschalteter Raumbeleuchtung ist der Schwarzwert wirklich dunkel.

Links die weiße Leinwand, rechts unser
"Black Screen"

Um die Spannung zu erhöhen, dunkeln wir den Raum ab, bevor wir den Projektor in Betrieb nehmen. Nach Anschalten des Beamers zeigt sich auf der Leinwand ein normal helles Kinobild. Es ist angenehm strahlend, blendet aber nicht. Dies ist wenig verwunderlich, denn schließlich absorbiert die Leinwand rund 3800 Lumen.

Die Bildqualität ist überraschend gut: Im dunklen Raum verbessert die Leinwand den Schwarzwert deutlich, so dass dieser wirklich dunkel erscheint. Das volle Kontrastpotenzial des Beamers wird genutzt und die Darstellung ist entsprechend plastisch.

Nun wird es spannend: Wir projizieren eine bewusst schwierige Weltraumszene mit viel Schwarzanteil und schalten die Raumbeleuchtung an.

Das Ergebnis macht uns trotz unserer Ewartungen erst einmal sprachlos: Die Bildqualität bleibt nahezu unverändert gut: Der Weltraum erscheint ansprechend schwarz, gleichzeitig bleiben die hellen Elemente konstant strahlend. Es ist faszinierend, dass das viele zusätzliche Licht im Raum sich im Bild nicht bemerkbar macht, es wird einfach zu 85% von der dunkelgrauen Leinwand absorbiert. Das Foto oben ist keine Montage, sondern entspricht dem Bild, das wir live im beleuchteten Raum zu Gesicht bekamen. Ermutigt von dem guten Ergebnis ziehen wir die Vorhänge auf und lassen Tageslicht in den Raum. Auch die Tür öffnen wir und lassen Licht vom benachbarten Raum eintreten:

Und immernoch wirkt das Bild ansprechend Kontrastreich. Zwar ist das Schwarz nicht mehr ganz Tiefschwarz, doch durch die größere Gesamthelligkeit im Raum schließt sich unsere Augeniris mehr, so dass im Ergebnis das Bild erneut absolut beeindruckt.

Jetzt verbleibt zu überprüfen, ob die Lichtleistung hoch genug ist, um Tageslichtszenen glaubwürdig hell erscheinen zu lassen. Ist das Bild so hell wie die Umgebung, oder verliert es zu sehr an Leuchtkraft?

Auch hier können wir Entwarnung geben: Da das Bild der Durchschnittshelligkeit im Raum entspricht, passt es sich hervorragend an. Die Helligkeit ist natürlich und bewegt sich auf dem Niveau eines herkömmlichen Fernsehers.

Um ein Verschwinden von dunklen Details auf der dunklen Leinwand zu verhindern, kann man das Gamma des Projektors im unteren Bereich anheben. Je nach Modell und Austattung bieten hier verschiedene Modelle unterschiedlich gute Anpassungsmöglichkeiten.

Auch obiges Bild ist eine reale Aufnahme. Trotz heller Beleuchtung im Raum wird selbst in dunklen Graustufen eine verblüffende Plastizität erreicht. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Leinwand wird der Unterschied noch deutlicher:

Links im Bild sieht man die Projektion auf die schwarze Leinwand. Alle Graustufen sind zu sehen und so dunkel, wie sie sein sollen. Rechts sind sie auch zu erkennen, doch von Schwarz kann nicht die Rede sein. Unser Auge nimmt dort den Kontrast viel schwächer wahr. Noch deutlichr wir dies bei einer dunklen Kinoszene:

Der linke Teil zeigt einen glaubwürdigen Schwarzwert und gleichzeitig eine ansprechende Maximalhelligkeit. Die weiße Leinwand hingegen (rechts) "verschleiert" den Weltraum mit dem Restlicht, das im Raum herrscht. Ein glaubwürdiges Schwarz ist nicht möglich.

7. Zu beachtende Einschränkungen

Unser Experiment beweist: Auch in nicht abgedunkelten Räumen ist eine Projektion mit hervorragendem Schwarzwert möglich. Es gelten aber gewisse Regeln, die man einhalten muss. Hier die wichtigsten Grundgesetze:

- Keine direkte Sonneneinstrahlung
Wie wir bereits im dritten Kapitel erläutert haben, kann die Sonne bei direkter Einstrahlung eine Raumwand auf mehrere Tausend Lux erhellen. Gegen so viel Licht kann sich kein Projektor dieser Welt durchsetzen. Selbst unsere dunkle Leinwand erscheint bei so einer Einstrahlung hellgrau. Man sollte daher die Leinwand nicht an Wänden platzieren, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

- Lichtverhältnisse messen
Hat man sich eine Wand für die Projektion ausgesucht, sollte man vor der Installation die Lichtverhältnisse messen. Auch bei vollem Tageslicht sollten durchschnittlich nicht mehr als 500 Lux an der Wand gemessen werden. Liegt der Wert bei 500 Lux oder darunter, ist eine Installation möglich. Am besten eignen sich Wände, die weit weg vom Fenster sind, da sie nur ein sehr abgeschwächter Teil des Tageslichtes erreicht.

- Begrenzte Leinwandgröße
Damit das Bild im Verhältnis zum Raumlicht nicht zu dunkel wird, darf man die Leinwanddimensionen nicht zu groß wählen. Mehr als 2m Bildbreite ist auf keinen Fall empfehlenswert, diese auch nur bei Projektoren mit Lichtleistungen von über 5000 Lumen.

- Gardinen
Wenn möglich, sollte man Gardinen, ruhig auch weiße, montieren. Sollte die Sonne einmal sehr leuchtend in den Raum strahlen, so kann man das Licht mit Hilfe einer Gardine um 50% reduzieren. Das Angenehme daran ist, dass die Lichtreduktion durch dünne, weiße Gardinen von unserem Auge nahezu unbemerkt bleibt, da es ja nicht linear arbeitet. Der Raum bleibt angenehm hell, doch die Projektion hat es wesentlich leichter...

8. Fazit

Sie ist also doch möglich: Die kontraststarke Bildprojektion in nicht abgedunkelten Räumen. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Gainleinwänden sind zahlreich:

- Besseres Schwarz

- Mehr Kontrast

- Keine unangenehm übetriebene Helligkeit in Tageslichtszenen

- Kein eingeschränkter Sichtwinkel

- Kein Hotspot

Die dunkelgraue Leinwand verhält sich nämlich genauso, wie eine herkömmlich mattweiße, sie streut das Projektionsbild gleichmäßig in alle Richtungen. Und auch in abgedunkelten Räumen kann sie genutzt werden. Hier bewirkt sie in sofern Wunder, dass sie auch in komplett weißen Wohnzimmern einen ANSI-Kontrast von über 200:1 ermöglicht. Zum Vergleich: Eine weiße Leinwand in herkömmlichen Wohnzimmern erlaubt nur einen ANSI-Kontrast von ca. 50:1.

Die Mittel zur Realisierung unseres Projektes sind dabei überraschend einfach: Eine dunkelgraue Leinwand mit einer Lichtabsorption von ca. 85%, sowie ein lichtstarker Projektor mit über 5000 Lumen. Besonders die dunkle Leinwand stellt derzeit ein Problem dar, da es keine solchen Modelle auf dem Markt gibt. Ein Eigenbau mit entsprechenden Stoffen sollte aber zumindest als Rahmenleinwand nicht unmöglich sein.

Beim Projektor sollte man auf keinen Fall den Fehler machen, den Herstellerangaben bzgl. der Lichtleistung zu vertrauen. Oft werden maximale Weißwerte nur mit "faulen" Tricks erschummelt. Nicht geeignet sind sogenannte Präsentationsbeamer, die man für kleines Geld erstehen kann. Sie haben zu große Defizite in der Farbdarstellung, um höhere Ansprüchen zu erfüllen. Erst hochwertige Beamer ab €2000.- bieten genügend Leistungsreserven, um viel Licht mit guten Farben und hohem Kontrast zu kombinieren.

In einem weiteren kommenden Special zu diesem spannenden Thema werden wir die besten "Tageslichtbeamer" verschiedener Hersteller gegenüberstellen. Die Hauptkriterien werden dabei kompakte Abmessungen, zumutbare Lautstärke, Lichtleistung, Einstellmöglichkeiten und resultierende Bildqualität sein. Auch werden wir untersuchen, welche Tucharten besonders gut geeignet sind.

Sollten Sie Interesse an dem Thema haben und für das nächste Special Anregungen oder Ergänzungen haben, schreiben Sie uns:

info@cine4home.de

Die besten Lösungen werden wir unseren engagiertesten Shopping-Mall Partnern übermitteln und diese werden entsprechende Varianten als Installationsservice in ihr Programm aufnehmen können... Großbild in neuen Dimensionen...

21. April, 2009, Ekkehart Schmitt