Nahezu jeder kennt das Problem, dass die Auflösung, die Darstellungsgröße, die Brillanz und der Kontrast einer Großbildprojektion in Verbindung mit der Umgebungs- bzw. Raumhelligkeit einen erheblichen Einfluss auf die Darstellungsqualität bzw. Lesbarkeit bei einer Veranstaltung hat. Da in den seltensten Fällen eine starke Abdunkelung gewünscht bzw.- als angemessen betrachtet wird, betrachten wir, welche Präsentationstechnik bis zu welcher Intensität von Tageslichteinfall noch guten Gewissens verwendet werden sollte. bzw. kann.

Tageslichtprojektion – was ist mit welcher Technik möglich?

Der Begriff Tageslichtprojektor wird im Vorfeld von Veranstaltungen und Events, aber auch EM / WM / Olympia sowie Box- und Rennsportevents und den damit verbundenen Public Viewing Planungen häufiger in den Suchmaschinen verwendet.

Dennoch wäre es richtiger zu sagen, dass es abgesehen vom OHP bzw. Overheadprojektor, der von vielen auch als solcher bezeichnet wird, eigentlich keine für diese Aufgabenstellung passende Tageslichtprojektoren gibt. Dies lässt sich ganz einfach physikalisch wie mathematisch erklären.

Bei einer Projektion kann physikalisch betrachtet die dunkelste Stelle im wahrgenommenen Projektionsbild maximal so dunkel sein, wie die Projektionsfläche bereits ohne das Licht des Projektors ist. Da es jedoch keine perfekten Projektoren gibt, gelangt soweit keine Blende oder ein Shutter verwendet wird, selbst bei einem Schwarzbild noch etwas Projektionslicht auf die Projektionsfläche, so das die Bildbereiche, die als schwarz wahrgenommen werden sollen, zumeist noch etwas heller sind, wie die Leinwandoberfläche im ggf. vorhandenen Streulicht bereits ohnehin wirkt. Der wahrnehmbare Inbildkontrast ergibt sich aus dem Faktor, um welchen die hellsten Bildpassagen heller dargestellt werden.

Sind weiße Passagen mindestens 25 fach heller wie die dunklen Bildbereiche, so deuten die meisten menschlichen Gehirne die dunklen Bildpassagen, ausreichend helle Bildbereiche vorausgesetzt, als Schwarz, obwohl diese ggf. z.B. bei einer weißen Projektionsfläche eigentlich weiß sind. Eine Projektion bedient sich also der relativen Wahrnehmungsdeutung des Gehirns. Ohne diese Täuschung wären keine akzeptablen Projektionsergebnisse außerhalb aber auch innerhalb eines komplett schwarzen Raumes möglich.

Kontraststarke Displays

Durch den Einzug moderner LCD Flachbildschirme in den Wohnzimmern, aber auch der vermehrten Nutzung von OLED Displays in Smartphones haben sich viele Menschen an bunte und kontrastreich wirkende Darstellungen gewöhnt.

Im Bereich der Weiterentwicklung der Projektoren gab es zwar keine deutlich kleineren Entwicklungsschritte wie bei LCD Monitoren, im Unterschied zum Monitor, wirken sich die Umgebungsbedingungen jedoch wesentlich stärker auf die Bildqualität aus. Die deutliche Kontrastverbesserung innerhalb der Projektorenentwicklung kann daher nur in einem komplett schwarzen Raum im vollen Umfang wahrgenommen werden.

Kurz erwähnt sei, dass im dunklen Raum LCD Monitore zumeist kein gutes Schwarz darstellen können. Bei der LCD Technik wird ein Panel durchleuchtet und die Lichtventile können die einzelnen Lichtwege ähnlich wie bei einem Projektor nicht zu 100% verschließen. Selbstleuchtende Displaytechnologien wie Plasma oder OLED’s können hingegen vom tiefen Schwarz bis zum hellen Weiß darstellen und sind der LCD Technologie in diesem Punkt deutlich überlegen. Leider sind die seit 2014 nicht mehr produzierten Plasma Bildschirme zum Teil auch den neusten OLED Geräten bezüglich des Schwarzwertes noch überlegen, da viele OLED Geräte mit Problemen bei der Darstellung von sehr dunklen Grautönen kämpfen.

Da die meisten großflächigen Displays keine ausreichend große Bilddiagonale für größere Events haben, die Nähte von Steglosdisplays bei Bewegtbildinhalten die Betrachter zu stark stören, verzichten wir auf ein Einbeziehen von Displaywänden.

Doch zurück zum Kontrast

Laut der DIN 19045 muss bei einer Projektion das Weiß mindestens mit der fünffachen Helligkeit erzeugt werden können, wie das Schwarz. Dies reicht zwar, wie oben aufgezeigt nicht dafür aus, dass dunkle Bereiche als Schwarz gedeutet werden, aber zumindest ist schwarze bzw. dunkle Schrift auf weißem Hintergrund bei 5:1 erkennbar.

In einem dunklen Raum, bei dem von einem nicht optimalen Projektor ggf. 5 Lux an Streulicht bei einem Schwarzbild von der Projektionsfläche zurückgestreut bzw. reflektiert werden, würde es laut DIN reichen eine Leuchtdichte von 25 Lux je Quadratmeter aufzubringen.

Bei einer 16:9 Bildwand mit 120 Zoll, also ca. 265×149 cm ist die Bildfläche ca. 3,95 m² groß; entsprechend müssten im Schwarzen Raum ca. 100 ANSI Lumen ausreichen, um die Vorgabe der DIN 19045 von 5:1 zu erfüllen.

Leider reicht ein Kontrastfaktor von 5:1 jedoch nur für eine Lesbarkeit von weißem Text auf schwarzem Untergrund bzw. anders herum aus. Für Bilder oder Bewegtbildinhalte sollte der Kontrastfaktor mindestens um Faktor 6 bis 7 höher liegen, also möglichst mindestens 30:1 betragen. Nur dann können ausreichend Abstufungen im Bereich der Farben wie auch der Graustufen differenzierbar wahrgenommen und dunkle Bildinhalte leicht vom Gehirn als Schwarz gedeutet werden.

Da im schwarzen Raum überwiegend Videoprojektoren mit gutem Schwarzwert verwendet werden, reichen Projektoren mit realen Leuchtdichten ab 700 ANSI Lumen für ein Projektionsbild mit 120 Zoll Bilddiagonale für ein kontrastreich wirkendes Ergebnis aus, vorausgesetzt es gibt neben dem Videobeamer keine weitere ( Streu- ) Lichtquelle und keine hellen Oberflächen, von denen das von der Leinwand zurückgestreute Licht erneut reflektiert bzw. gestreut werden kann.

Verlassen wir den schwarzen bzw. dunklen Raum, wechseln wir in den Wohnbereich.

Projektionsbedingungen in einem Wohnzimmer

Typische LCD Fernseher arbeiten mit Leuchtdichten um 300 cd/m², entsprechend ist es nicht verwunderlich, dass bei Streulichtintensitäten größer 150 Lux das Bild auf dem Monitor nicht mehr so toll wirkt, obwohl ein Monitor mit einer von Haus aus dunkleren Bildfläche arbeitet und so einen deutlichen Vorteil gegenüber einer Projektion aufweist.

Modernste HDR Fernsehgeräte können Helligkeitsspitzen bis 2xxx cd/m² erzeugen, leisten im großflächigen Dauerbetrieb aber zumeist auch nur bis 500 cd/m². Entsprechend können im Wohnzimmer ggf. auch bei bis zu 250 Lux Streulichteinfall noch vernünftig, bzw. bis 500 Lux mit ersten Einschränkungen Inhalte betrachtet werden. Ein Beschatten kann aber auch bei hellen Displays den wahrnehmbaren Kontrast sichtbar verbessern und zudem störende Reflexionen vermindern.

Die meisten Heimkinoprojektoren sind für das dunkle Heimkino gedacht. Also nicht für einen Raum mit hellen Wänden, hellem Decken- und hellem Bodenbelag, von denen von der Projektionsfläche kommendes Licht anteilig wieder zurück zu dieser reflektiert bzw. gestreut wird, mit der Folge, dass die Leinwandoberfläche noch heller und somit das Schwarz noch schlechter und der Kontrastumfang noch geringer ausfällt.

Entsprechend behilft man sich im Wohnzimmer mit sogenannten Hochkontrastleinwänden. Diese lassen sich (ich betrachte hier vereinfachend nur Aufprojektionsleinwände, die mit normalen Heimkinoprojektoren genutzt werden können) in folgende Klassen unterteilen:

Hochkontrastleinwände mit zirkular wirkendem Filteraufbau

Hochkontrastleinwände mit zirkular wirkendem Filteraufbau basieren aus der Kombination eines Highgain-Materials mit einem Farbfilter. Der Farbfilter sorgt bei diesen Materialien dafür, dass die Oberfläche wesentlich dunkler wirkt, wie bei einer weißen Projektionsfläche, wodurch leider auch die Leuchtdichtewirkung geringer ausfällt. Dieser Verlust wird mehr oder weniger stark durch den enthaltenen Highgain-Anteil ausgeglichen, gleichzeitig statt einer Streuung eine Reflexion verwendet, so dass die Betrachtungswinkel mehr oder weniger stark eingeschränkt werden, gleichzeitig aber auch der Einfluss von Streulicht entgegengesetzt mehr oder weniger stark vermindert wird. Immer vorausgesetzt, das Streulicht kommt nicht aus der gleichen bzw. einer ähnlichen Richtung, wie das Licht des Projektors.

Die meisten dieser Hochkontrastleinwände liegen bei beworbenen Gainwerten zwischen 0.8 bis 1.5. In der Realität erzielen viele jedoch wenn überhaupt nur auf dem Leinwandpunkt den beworbenen Helligkeitswert, auf dem die kürzeste Strecke vom Projektor über die Leinwand zum Auge auf die Leinwand trifft. Um diesen Punkt bildet sich zumeist ein wahrnehmbarer Hotspot aus, da die Leuchtdichtewirkung leider wahrnehmbar in der Intensität zu den Bildwandrändern hin abnimmt. Dies vermindert das Sehvergnügen leider stark. Die Gainwerte fallen in den Randbereichen zum Teil auf bis unter 0.4 ab, so dass die Darstellung in den Randbereichen bis zu 60% und mehr dunkler ist, wie bei einer weißen Gain 1 Projektionsfläche.

Entsprechend ist es klar, dass diese Hochkontrastleinwände nur im abgedunkelten Raum bzw. am Abend ein wirklich brauchbares Ergebnis erzielen können. Dieses wirkt dann jedoch kontrastreicher, wie das Bild auf einer weißen Bildwand. Denn die Oberfläche ist dunkler und weniger vom aufprojizierten Licht gelangt aufgrund der richtenden Reflexion an die Decke, Wände und den Fußboden und daher von dort wieder zurück auf die Leinwand.

CouchScreen – die etwas andere Hochkontrastleinwand

Durch Ihren gewölbten Aufbau wird die Hotspotausbildung stark reduziert, gleichzeitig die Empfindlichkeit gegenüber seitlich einfallendem Streulicht deutlich reduziert. Zudem wird die Brillanz um bis zu Faktor 6 erhöht, so dass mit dieser Leinwand in Kombination mit Heimkinoprojektoren der 2xxx ANSI Lumen Klasse auch tagsüber bei bis zu ca. 150 Lux Streulichtintensität gute und kontrastreich wirkende Projektionsergebnisse erzielt werden können.

Im Gegensatz zu anderen Hochkontrastleinwänden erhöht eine CouchScreen Leinwand den Kontrastumfang um bis zu Faktor 13 gegenüber einer weißen Bildwand und ermöglicht dadurch wesentlich mehr Plastizität sowie das Wahrnehmen von wesentlich mehr Bilddetails. Die Darstellung guter Heimkinoprojektoren wird dadurch erheblich aufgewertet.

Mehrschichtige Hochkontrastleinwände – Multilayer Leinwände

Im Segment der mehrschichtigen Hochkontrastleinwände gibt es Modelle mit mehreren Farblayern (z.B. Sony DynaClearScreen), aber auch Modelle mit optischen Layern, wie zum Beispiel die DNP Supernova, die auch unter anderen Namen im Markt vertrieben wird (DaLite / Projecta Parallax, etc.). Ferner gibt es noch Multilayer-Hochkontrastleinwände von MicroLiteScreen.

Bei der Supernova 08/85 ist als Basislayer ein streuendes Material verarbeitet worden. Darüber befinden sich mehrere Lagen optischer Layer sowie ganz oben eine horizontal verlaufende Stegstruktur. Diese erschwert von oben bzw. unten kommenden Streulicht das Durchdringen zum hintersten streuenden bzw. reflektierenden Layer. Entsprechend sollte der Projektor möglichst vertikal mittig aufgestellt werden. Denn sonst würde es zu einem wahrnehmbaren Helligkeitsabfall hin zum entgegengesetzten Leinwandbereich kommen. (Abfall unten, bei deckennaher Projektorposition) Horizontal ermöglicht diese Multilayer-Hochkontrastleinwand einen Betrachtungswinkel von 170° und ist daher auch nahezu komplett Hotspot frei.

Da kein Highgain Material verwendet wird, kann weder ein Highgain-Glitzern wahrgenommen werden, noch ist in irgend einer Form eine Struktur mit bloßem Auge erkennbar. Aufgrund des 20%igen Helligkeitsverlustes (Gain 0.8) eignet sich die Leinwand aber nur für mehr oder weniger stark abgedunkelte Räume. Das Nutzen von lichtstarken Präsentationsprojektoren würde das ansonsten mögliche sehr gute Schwarz zerstören.

In Deutschland relativ unbekannt ist die aus Asien stammende optische 11-Layer Hochkontrastleinwandserie von MicroLiteScreen. Bei dieser werden durch mehrere Layer insgesamt drei hellste Blickwinkelbereiche erzeugt, so das sich kein so deutlicher Hotspot ausbildet. Leider neigen diese Leinwände zu leicht wahrnehmbarem Glitzern bzw. Glänzen, gleichzeitig wirkt das Schwarz bei manchen Modellen eher bräunlich.

Bedingungen im gewerblichen Umfeld

Im professionellen Bereich sind Monitore mit 500 bis 700 cd/m² üblich, denn schließlich sind Umgebungshelligkeiten von 300 bis 1000 Lux im Büro nicht nur üblich sondern anteilig sogar vorgeschrieben. Für helle Bereiche bzw. den Einsatz im Schaufenster oder Outdoorbereich gibt es Displays mit Leuchtdichten von 2500 bis über 7000 cd/m².

Wie zuvor erwähnt, können bei einer Großbildprojektion die dunkelsten Bereiche im Bild nicht dunkler werden, wie die verwendete Projektionsoberfläche. Da eine weiße Projektionsfläche heller aussieht wie eine graue und schwarze, ist auf dieser auch das Schwarz heller.

Wollen wir zum Beispiel in einem Büro mit 500 Lux eine 120 Zoll 16:9 Projektion mit einem Kontrastfaktor von mindestens 30:1 realisieren, so muss zur Ermittlung der benötigten Leuchtdichte für ca. 4 m² Bildfläche grob angenähert einfach nur die Bildfläche mit der vorhandenen Streulichtintensität und dem gewünschten Kontrastfaktor multipliziert werden, also 4*500*30 = 60.000 Lumen. 75.000 ANSI Lumen leisten die aktuell lichtstärksten verfügbaren Hochleistungsbeamer, die preislich im sechsstelligen Segment liegen und zudem einen Starkstromanschluss und vier Personen zum Tragen benötigen.

Da 60.000 ANSI Lumen Hochleistungsprojektoren auch im gewerblichen Umfeld bzgl. Preis, Stromhunger aber auch Geräuschentwicklung und Platzbedarf zumeist den Rahmen sprengen, empfehlen wir Suchenden die nach einer festinstallierten Lösung suchen einen Blick auf Gain 18 Hellraumleinwände in Kombination mit WUXGA LCD Laser Projektoren als preiswerte Alternative für das gewerbliche Umfeld zu werfen.

Und jetzt endlich zum Außenbereich … ist eine gute Großbildprojektion bei Tageslicht realisierbar ?

Da wir aktuell weder eine wirklich große Projektionsfläche betrachten, noch über Streulichtintensitäten, wie diese im Außenbereich auftreten sprechen, sollte spätestens jetzt jedem klar sein, warum es keine Tageslichtprojektoren gibt, denn im Freien sprechen wir nicht von 150, 300 oder 500 Lux, sondern im Sommer im direkten Sonnenschein von bis zu 150.000 Lux.

Natürlich könnte man durch das Verwenden mehrerer Beamer die Gesamtleuchdichte erhöhen; dies wird z.B. bei Fassadenprojektionen angewendet. Beim jährlichen Projektionsevent in Bucharest wurden in den letzten Jahren über einhundert 20.000 ANSI Lumen WUXGA Projektoren gleichzeitig benutzt, obwohl die Nutzung ausschließlich in der Nacht erfolgte. (Ist dennoch beeindruckend – sollte sich jeder Interessierte wirklich einmal anschauen – ggf. bei Youtube.)

Da aber viele EM Spiele teils ab 18 Uhr starten und aufgrund der vermutlichen Wärmeentwicklung keine komplett geschlossenen Örtlichkeiten genutzt werden sollten, gilt es Lösungsansätze zu finden, mit denen auch in hoher Umgebungshelligkeit kontrastreiche Darstellungsergebnisse zu überschaubaren Kosten realisiert werden können.

Den bis zu 150.000 Lux können aktuell nur Outdoor-LED Wände ausreichend Leuchtdichte entgegensetzen, leider zu hohen Kosten, mit großem Stromverbrauch und einer relativ stark gepixelten Darstellung (20mm LED’s). Zudem müssen die Zuschauer ggf. Sonnenschutz auf Augen, Kopf und Haut tragen. Die Betrachter müssen zudem mindestens den Abstand in Metern einhalten, den die LED Wände in Millimeter als Sub-Pixelgröße verwenden, bei 20 mm also 20m Mindestabstand, wobei das Raster von 20mm LED Wänden empfindlichen Betrachtern erst ab ca. 30m Abstand nicht mehr auffällt, wodurch das Bild dann natürlich wieder entsprechend klein wirkt.

Möchte man die Kosten und den Strombedarf reduzieren, gleichzeitig den Public Viewing Teilnehmern den Sonnenbrand oder auch einen Regenschauer ersparen, so kann ein Zelt oder eine geöffnete Halle die Streulichtintensität auf zum Beispiel 1000 Lux im Bereich der aufzustellenden Bildwand verringern.

Wie wir oben gesehen haben, müssten dann für eine zum Beispiel 4-fach größere Projektionsfläche bei doppelter Streulichtintensität (zuvor 500 Lux – jetzt 1000 Lux) über den Daumen betrachtet aber immer noch acht 60.000 ANSI Lumen Hochleistungsprojektoren verwendet werden. Es sei denn, man optimiert den Aufbau unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte ein wenig.

Streuung und Reflexion

Eine normale weiße Leinwand streut genau wie eine frisch gestrichene weiße Wand auftreffendes Licht – egal aus welcher Richtung es kommt – mit nahezu gleich bleibender Intensität horizontal wie vertikal auf 180°. Das Licht des Projektors bzw. der Projektoren wird durch die Projektionsfläche somit indirekt zum Ausleuchten einer imaginären Halbkugeloberfläche verwendet. Anders ausgedrückt landen zum Beispiel bei 5m Abstand zur Projektionsfläche nur ca. ein 40-millionstel des aufprojizierten Lichtes in den Pupillen eines Betrachters. Selbst bei 100 oder 1000 Betrachtern ist die Verlustrate mit über 99% extrem hoch.

Nutzt man statt einer gleichmäßig streuenden Oberfläche eine gezielt reflektierende Oberfläche, so kann die Verlustrate spürbar verbessert werden.

Wellenreflektoren ermöglichen deutliche Kontrastverbesserung

Wir haben daher Gain 26 Hellraumleinwände kreiert, die durch die Kombination aus einem mehrschichtigen Oberflächenaufbau aus einem reflektierendem Basislayer in Verbindung mit einem Diffusor den Reflexionsbereich horizontal auf 90° und vertikal auf 15° einschränken.
Zentral vor diesen Leinwänden befindliche Betrachter erhalten dadurch ein bis zu 26-fach heller bzw. kontrastreicher wirkenderes Projektionsergebnis, an den Randbereichen des 90° großen Hauptbetrachtungsbereiches ist die Brillanz noch ca. 13-fach größer, wie bei einer weißen Standardleinwand.
Wir haben z. B. Leinwände mit 356×200 cm Außenmaß angefertigt, die in einem Zelt mit 1000 Lux Streulichthelligkeit in Kombination mit einem 15.000 ANSI Lumen 2K Projektor zentral ein Kontrastverhältnis von bis zu 54, in den Randbereichen von ca. 27 und somit kontrastreiche Projektionsergebnisse ermöglichen können.

Die Kombination aus einem ( bezahlbaren ) Hochleistungsprojektor mit 15.000 ANSI Lumen in Kombination mit einer Gain 26 Hellraumprojektionsfläche reicht somit aus, um auch im Sommer Fußballfans – innerhalb eines Hauptbetrachtungsbereichs von 90° horizontal sowie 15° vertikal ein kontrastreiches Fußballerlebnis bei bis zu 1000 Lux (seitlichem oder rückwärtigem) Streulichteinfall zu ermöglichen.

Bei größeren Public Viewings ist es sinnvoll mehrere Hochleistungsprojektoren + Hellraumleinwände parallel zu installieren, um zu große Betrachtungsabstände zu vermeiden.

Gute Bildqualität wichtig für den Erfolg von Veranstaltungen und Public Viewings

Das nachfolgende Foto zeigt einen Ausschnitt einer Installation von insgesamt drei Revosoft Gain 26 Hellraumleinwänden und Veranstaltungsprojektoren beim ASB Barsinghausen zur EM 2016, die aber auch schon zuvor unter anderem zur WM 2014 dort genutzt wurden. Die ASB Fußballevents lockten laut Pressedarstellungen in den letzten Jahren zumeist mehr Besucher an, wie die LED Wand Installationen in der Landeshauptstadt Hannover. Neben den kontrastreichen Projektionsergebnissen war aber sicherlich auch das gut organisierte Rahmenprogramm mit Live Musik und leckerem Essen ausschlaggebend für den großen Besucherzustrom.

Neben Public Viewing Events setzen wir unsere Hellraumleinwände immer häufiger auf Betriebsratssitzungen, Tagungen, Versammlungen und Veranstaltungen in hellen Eventlocations, Lagerhallen, Produktionshallen, Sporthallen aber auch Messehallen sowie Eventhallen, Zelten oder Kirchen ein.

Wie oben bereits aufgezeigt, lässt sich die erwartbare Bildqualität relativ einfach ermitteln.
Noch einfacher geht es mit unseren Berechnungstool für Kenner für jedermann , aber auch anhand einer Mietgeräteauswahl.

Gern stehen wir Ihnen für weitere Fragen zum Thema Großbildprojektion bei Tageslichteinfall, aber auch als Ansprechpartner für Veranstaltungstechnik für einen Event oder eine Präsentationsraumausstattung zur Verfügung.

Der folgende Videoclip zeigt wie unterschiedlich kontrastreich das Bild auf einer normalen weißen Leinwand und einer Revosoft Hellraumprojektionsfläche wirkt.

Erste preisliche Eindrücke für Hellraumleinwände sowie komplette Mietlösungen vermitteln unsere Veranstaltungstechnikverleih Webseiten

für den Großraum  Hamburg sowie
für den Großraum Kiel sowie
für den Großraum Lübeck.

Weitere Informationen zu Projektionsthemen, Medientechnik, Veranstaltungstechnik, etc. finden Sie unter Revosoft.de.

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