Event Media Flashcards
Was ist das Lichtspektrum?
Licht ist ein Teil des elektromagnetischen Spektrums und deckt sichtbare und nicht sichtbare Bereiche ab.
Wellenlängen-Bereich: 380-780nm.
Ideales Weiß: gleiche Mischung aller Wellenlängen, technisch nicht umsetzbar, da die Wellenlängen immer verschieden gewichtet sind.
Durch Brechung am optischen Prisma, durch Beugung an Gittern oder in Interferenz gelingt es „weißes Licht“ in Spektralfarben zu zerlegen.
Wellenlängen im Lichtspektrum werden durch z.B. Leuchtmittel für Projektoren in unterschiedlichen Intensitäten wiedergegeben und erzeugen deshalb auch unterschiedliche Bildeindrücke.
Welche Arten der Farbmischung gibt es?
Additive Farbmischung:
Es werden Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge gemischt bzw. addiert. Gleiche Anteile von RGB ergeben weiß.
Subtraktive Farbmischung:
Von einer Lichtquelle werden unterschiedliche Wellenlängen herausgefiltert bzw. subtrahiert. Gleiche Anteile von CMY ergeben schwarz.
Was ist ein Farbraum? Erklären Sie das CIE-Normfarbsystem.
Alle Farben, die durch eine farbgebende Methode tatsächlich ausgegeben werden könen, werden dreidimensional- als Farbraum- dargestellt.
CIE-Normfarbsystem
- Für selbstleuchtende Systeme, die dem Prinzip
der Additiven Farbmischung unterliegen
- Bildet dreidimensionale Farbwerte in einem
zweidimensionalen Koordinatensystem ab.
- Sind definiert durch den Rot-, Grün-, und Blauanteil
- X → Rot, Y → Grün, Z → Blau
- Für jeden Punkt im Koordinatensys. gilt x+y+z = 1
- Damit lässt sich der fehlende Blauanteil für eine
RGB-Farbe immer errechnen
Was ist der Lichtstrom?
Lumen
Lichtstrom, von der Lichtquelle in alle Richtung abstrahlende Leistung
Was ist die Beleuchtungsstärke?
Lux
Beleuchtungsstärke, ist der Lichtstrom der Lichtquelle auf der auftreffenden Fläche.
Beträgt ein Lux, wenn der Lichtstrom von 1 Lumen 1 Quadratmeter Fläche gleichmäßig ausleuchtet.
Was ist die Lichtstärke?
Candela
Lichtstärke ist der Lichtstrom pro Raumwinkel, gemessen in großer Entfernung von der Lichtquelle
Es gibt an, wie intensiv eine Lichtquelle in eine bestimmte Richtung leuchtet
Die räumliche Verteilung der Lichtstärke charakterisiert die Lichtstrahlung von Leuchten und Reflektor-Lampe
Was ist die Leuchtdichte?
Candela pro Quadratmeter
Die Leuchtdichte ist das Maß für den Helligkeitseindruck, den das Auge von einer leuchtenden oder beleuchteten Fläche hat.
Wird verwendet z.B. bei der Helligkeit von Bildschirmen, als Referenz dient die Wellenlänge 555 nm.
→ Höchste Empfindlichkeit des Menschlichen Auges
Gemessen wird mit Flächen- oder Punkt-Messgeräten
Nit: Gebrauch in der USA für die Leuchtdichte, wird aber heutzutage bei LED-Wänden verwendet.
Was ist die Farbtemperatur?
Kelvin
Farbtemp ist die Temperatur, die ein schwarzer Körper besitzen muss, um in einer gewissen Farbe zu glühen.
Je bläulicher das Licht, desto höher die Farbtemperatur
Beispiele:
- Tageslicht: 5.500 Kelvin
- Computermonitore: 9.300 Kelvin
- Kunstlicht Studios: 3.200 Kelvin
Was sagt die Helligkeit Bildtechnisch aus?
Angabe für die Helligkeit, die eine Lichtquelle bzw. Display abgibt.
Pluge-Testbild: Balken mit unterschiedlicher Helligkeit, man darf nicht alle erkennen.
Was sagt der Kontrast Bildtechnisch aus?
Angabe für das Verhältnis der gemessen Helligkeit zwischen 100% und 0% Weiß.
Das Verhältnis von maximaler zu minimaler Helligkeit liegt beim Auge weit jenseits von einer Milliarde zu sein.
Heutige LCD-Displays bringen Kontrastwerte größer eine Million, auch bedingt durch regelbares LED-Backlight.
Einstellung mit der Grautreppe
- Bei der richtigen Einstellung müssen alle Stufen erkennbar sein.
- Kontrast zu hoch führt zu Clipping
- Ist der Kontrast zu niedrig, wirkt das Bild flau
Was sagt die Farbstärke /Saturation Bildtechnisch aus?
Drückt die Intensität der wiedergegebenen Farbe aus.
Die Amplitude der Chrominanz bestimmt die Farbintensität.
Einstellung mit dem Blue Only Testbild. Man erreicht eine korrekte Einstellung, wenn die Helligkeit zwischen den Blauflächen des 75% Farbbalkens und der darüber liegenden 75% Weiß-Fläche gleich ist.
Was sagt der Farbton Bildtechnisch aus?
Die Farbton-Einstellung verändert die Farbphase und somit den wiedergegeben Ort im Farbraum.
Primär bei NTSC-Signalen ein Thema
Was sagt die Schärfe Bildtechnisch aus?
Schärfe wird oft mit Detailauflösung verwechselt, ist aber der scharfe Übergang zwischen dunklen und hellen Bereichen.
→ Übergang über mehrere Pixel in grauen Abstufungen
– weiche Kante
→ höher Kontrast wirkt meist scharf, da die
Zwischentöne wegfallen – harte Kante
Eine höhere Schärfe kann durch eine Anhebung der Konturen erreicht werden
→ weiße Kontur um schwarzes Objekt und umgekehrt
Was ist die Gammakorrektur?
Das menschliche Auge nimmt Helligkeitsunterschiede nicht linear war, in dunklen Bereichen sind wir empfindlicher
Bildaufnahme- und Wiedergabe verhält sich nicht analog zum menschlichen Auge
→ Gammakurve muss entsprechend angepasst werden
Gammakorrektur ändert eine physikalisch linear verlaufende Funktion in eine für das menschliche Auge angepasste Funktion.
Ein typischer Wert ist 2,2
Was ist die Konvergenz bei der Bild-Verarbeitung?
Die elektronische Bild-Verarbeitung erzeugt Bilder durch die Mischung der Grundfarben Rot Grün und Blau.
Einzelbilder müssen exakt übereinander liegen um eine perfekte Farbmischung zu gewährleisten
Je besser die Bilder überlagert sind, desto besser ist die Konvergenz
Konvergenzfehler äußern sich durch farbige Säume, insbesondere sichtbar an Grenzen von weißen Bildgegenständen
Was ist die Homogenität bei der Bildwiedergabe?
Beschreibt die Gleichmäßigkeit der Helligkeits- und/oder Farbwiedergabe auf einer Bildfläche
Eine sehr hohe Homogenität ist speziell bei kaskadierten Bildflächen notwendig
Inhomogenität kann auftreten durch:
- Schlechte Backlights und Alterungseffekte speziell
bei LCDs
- Einbrenner oder Mura-Effekte bei Flachdisplays
- Hotspots bei Rückprojektionen
Was zeigt die Auflösung?
Ein digitales Bild wird aus Pixeln aufgebaut
Als „Bild-Auflösung“ bezeichnet man die horizontale x vertikale Anzahl der Pixel
→ Full HD: 1920 x 180
→ UHD: 3840 x 2160
→ 4K: 4096 x 2160
Jedes Pixel beinhaltet je Grundfarbe ein Sub-Pixel (additive Farbmischung RGB)
Was ist das Zeitmultiplex?
Um alle Bildinformationen gleichzeitig zu übertragen bräuchte man eine unglaublich hohe Menge an Leitungen
→ Informationen werden nacheinander übertragen
Bei der Bildübertragung mittels Zeitmultiplex wird es Zeile für Zeile übertragen
Aus technischen Gründen ergibt sich ein Bereich, der zwar Bestandteil des Signals ist, aber nicht auf dem Display sichtbar ist
→ Für die Bandbreite ist also die Totale Breite und Höhe
bzw. die Totale Auflösung
Ausschlaggebend.
→ bei digitalen Signalen wird der nicht sichtbare oder
passive Bereich z.B. zur
Übertragung von Audiosignalen benutzt
Was ist das Übertragungsprinzip bei RGB?
Typischerweise werden drei Bilder jeweils mittels Zeitmultiplex zeilenweise übertragen
Eine Variante ist die Übertragung der Grundfarben und eines Impulses, um das Zeilensprungverfahren zu synchronisieren
→ RGBS Bildsignal wird über vier Verbindungen
übertragen
Durch Kombination weiterer Multiplexverfahren und Digitaltechnik lässt sich das Prinzip auf nur eine Verbindung reduzieren.
Was ist das Übertragungsprinzip bei YCbCr?
Das YcbCr – Farbmodell verwendet zur Darstellung der Farbinformation zwei Komponenten:
- Luminanz Y: Grauwerte, Schwarz-Weiß-Anteile des
Signals
- Chrominanz Cb: Blau -Y
- Chrominanz Cr: Rot -Y
Was ist die Bildwiederholfrequenz?
Beschreibt die Wiederholung des Bildaufbaus pro Sekunde, in Hertz.
Aufgrund der Analogtechnik hat sich die Bildfrequenz ursprünglich an der Frequenz des im Lande üblichen Stromnetzes orientiert (Europa 50 Hz, USA 60 Hz)
Die eigentliche Bildwiedergabe erfolgt min. mit 50 bzw. 60 Hz, um flimmerfrei zu wirken
Was beschreibt die Farbtiefe?
Die Farbtiefe bei Bildsignalen beschreibt die möglichen Abstufungen je Farbkanal
Sie wird in bit angegeben
8 bit enspricht 256 Abstufungen je RGB Farbe
→ 16,8 Millionen Farben je Pixel
Was ist die Farbabtastung?
Welche Formate der Farbabtastung gibt es?
Das menschliche Auge löst Grauabstufungen etwa doppelt so hoch auf wie Farbunterschiede
Um die Bandbreite bzw. Datenrate von Videosignalen zu reduzieren, wird diese Eigenschaft benutzt um die Auflösung der Farben zu reduzieren
Typisch sind folgende Formate:
→ 4:4:4 Maximale Farbauflösung
→ 4:2:2 Halbe Farbauflösung
→ 4:2:0 Viertel Farbauflösung
Was ist der Unterschied zwischen Analog und Digital?
Ein Analogsignal ist im Rahmen der Signaltheorie eine Form eines Signals mit stufenlosem und unterbrechungsfreiem Verlauf
Ein Digitalsignal ist ein Signal, welches durch diskrete Werte repräsentiert wird und seine zeitliche Entwicklung beschreibt.
Bild- und Ton- Signale basieren immer auf analogen Signalen, die erst in der weiteren Verarbeitung digitalisiert werden.
Welche Bildsignale gibt es?
- SD-SDI
- HD-SDI
- DVI
- HDMI
- DP
- USB-C
SD-SDI
Standard Definition Serial Digital Interface Video Formate: 480i, 576i Bitraten: 270 Mbit/s Kabellänge: 300m Farbabtastung: 4:2:2 Steckverbinder: BNC
HD-SDI
High Definition Serial Digital Interface Video Formate: 720p, 1080i Bitraten: 1,485 Gbit/s Kabellänge: 140m Farbabtastung: 4:4:4 Farbtiefe 12 bit Steckverbinder: BNC
DVI
Digital Visual Interface Unterstützt analoge und digitale Datenübertragung Analog: RGBS Digital: TMDS Bitraten: - Single-Link: 3,72 GBit/s - Dual-Link: 7,44 Gbit/s Kabellänge: 10m Steckverbinder: DVI
HDMI
High-Definition Multimedia Interface
HDMI erweitert die digitale Signalübertragung von DVI
→ HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection)
wird anders als bei DVI zwingend unterstützt
Bitraten: HDMI 1.0 3,96 Gbit/s – HDMI 2.1 42,33 Gbit/s
Farbabtastung: 4:2:2, 4:2:0
HDMI ersetzt DVI heute nahezu vollständig – auch DVI Anschlüsse arbeiten mit HDMI Standard
Steckverbinder: Micro-HDMI, Mini-HDMI, HDMI, DVI usw.
DP
DisplayPort
Übertragen werden digitale Bild- und Ton-Signale
Unterstützt HDCO und auch DPCP (DisplayPort Content Protection)
Die Datenübertragung basiert auf 4 LVDS-Lanes
Bitraten: 77,37 Gbit/s bei DisplayPort 2.0
USB-C
Beschreibt einen Standard, mit dem sich verschiedene Signale übertragen lassen.
→ Ziel ist die Reduktion von unterschiedlichen
Steckverbindungen vorrangig an mobilen Geräten
Übertragen werden kann: USB 3.2, Analog Audio, HDMI usw.
Aber auch reine Energieversorgung
Welche unterschiedlichen Steuersignale und Schnittstellen gibt es?
- IR (Infra-Red Remote)
- RS232
- R422 und RS485
- DMX (Digital Multiplex)
- USB
- LAN
IR
Infra-Red Remote Kabellose Verbindung per Infrarot-Licht Reichweite nur wenige Meter – richtungsabhängig Trägerfrequenz: 38 KHz Sehr langsam
RS232
Ist eine weit verbreitete Schnittstelle zur Steuerung von Geräten
Datenrate: bis 115 Kbit/s
Kabellänge: abhängig von Übertragungsgrate und Kabel-Typ
→ 19,2 Kbit/s ca. 15m, 115 Kbit/s ca. 2m
Verwendung: Displays, semiprofessionale Videogeräte
Steckertyp: Sub-D
R422 und RS485
für professionelle und semiprofessionelle Mediengeräte
Bei beiden handelt es sich um differentielle Schnittstellen
→ Gleichtaktstörungen werden dadurch minimiert und
zugleich höhere Datenraten längere Leitungslängen
erziehlt.
Übertragungsrate: bis 10 Mbit/s
Leitungslängen bis 1200m
Steckertyp: keine einheitliche Stecker-Normierung. In der Regel wird Sub-D
DMX
Digital Multiplex
Digitales Steuerprotokoll, welches zur Steuerung von Show-Effekten in der Bühnentechnik zum Einsatz kommt (Dimmer, intelligente Scheinwerfer…).
Neuerdings auch zur Ansteuerung von LED Produkten (Stripes und Bars)
Eine symmetrische Übertragung ermöglichst störsichere Übertragung über große Entfernung
Steckertyp: XLR 3 Pol
USB
Universal Serial Bus
Serieller Bus mit symmetrischer Übertragung
Sehr weite Verbreitung in er IT, Consumer- und auch Medienwelt.
Über Hub bis 127 Geräte anschließbar
Steckverbinder: Diverse USB-Verbinder, die je nach Version unterschiedlich sind
LAN
Ethernet
Ethernet ist eine Technik, die Software und Hardware für kabelgebundene Datennetze spezifiziert.
Übertragungsraten: → Fast-Ethernet 1 bis 100 Mbit/s → Gigabit-Ethernet 1000 Mbits/s (heute üblich) → 10 Gbit/s in Glasfaserleitungen → Spezifiziert mit 400 Gbit/s
Bei professionellen Anwendungen ist die Übertragung in Ethernet-Netzwerken für Steuer- und Audio Signale schon üblich.
Die Übertragung von Videosignalen wird immer häufiger ebenfalls über Ethernet gelöst.
Was ist eine Projektion und aus welchen Teilen besteht ein Projektor?
eine Projektion ist die Übertragung eines Bildinhaltes von dem Bildgeber auf die Bildfläche.
Der dafür eingesetzte Projektor besteht aus:
→ Lichtquelle
→ Bildgeber
→ Objektiv
Was sind ANSI Lumen bei der Projektionstechnik?
Ist ein genormtes Verfahren zum Messen des Lichtstroms von Projektoren
Vor einem weißen Hintergrund müssen Felder mit 10% und 5% Grau voneinander zu unterscheiden sein.
Gemessen wird diese Beleuchtungsstärke (Lux) in 9 Feldern
→ Ein Bild wird in 9 Felder unterteilt
Lumen = Beleuchtungsstärke x Projektionsfläche
Welche Technologie-Trends gibt es bei der Projektionstechnik?
• Erhöhung der Lichtleistung
• Erhöhung der Bildauflösung
• Baugrößen werden reduziert
• Durch spezielle Optiken lassen sich Projektoren
immer flexibler einsetzenWelche Zukunfts-Trends gibt es bei den Nutzern von Projektoren?
Viele Nutzer haben ein schlechtes Bild von Projektoren:
→ Installation in zu heller Umgebung
→ unzureichend gewartete Installationen
Im Bereich Homecinema werden die Screens immer größer:
→ bessere Preisleistung
→ sind im ausgeschalteten Zustand besser zu
verstecken
Sonderformate sind nur mit Projektoren zu realisieren
→ Fassaden oder Relief-Bespielungen
→ Bespielung von bewegten Objekten
Wie funktioniert die Metalldampf Lampe in Projektoren?
Sind Gasentladungslampen
→ Durch Anlegen einer Spannung an zwei Elektroden
wird ein Kreislaufprozess ausgelöst, bei dem das
eingesetzte Edelgas (z.B.) Halogen zum Leuchten
angeregt wird.
Brauchen einige Minuten, um die volle Helligkeit zu erreichen.
Oft bei älteren Projektoren und Tageslichtscheinwerfern.
Schädlicher UV-Anteil, deshalb grundsätzlich nur mit Sperrfilter zu betreiben,
Wie funktioniert die Xenon-Lampe in Projektoren?
Hochdruck-Metalldampflampe (im Betrieb bis zu 40 bar Druck)
Tageslichtähnliches breites Farbspekrum
Verwendung oft in Autos als Fernlicht, Kino Projektoren und Hochleistungsprojektoren
Lebensdauer verhältnismäßig gering.
Was sind die Vorteile bzw Nachteile von LEDs in Projektoren?
Vorteile: → Großer Farbraum und kräftige Farben → Hohe Lebensdauer → geringe Wärmeentwicklung → einfache Kühlung → einfach dimmbar
Nachteile:
→ bis 6k ANSI Lumen realisierbar
Was sind die Prinzipen eines Laser-Projektors? Welche unterschiedliche Arten gibt es?
Bei Laser handelt es sich um Lichtquellen mit speziellen Eigenschaften → monochromatisch → haben eine hohe Kohärenz (kaum Laufzeitunterschied) → sind stark gebündelt (quasi parallele Lichtausbreitung)
Grundfarben sind maximal gesättigt → sehr großer Farbraum
Höchste Schärfentiefe → scharfe Projektion auf unebenen Flächen
Arten:
- Laser-LED
- Laser-Phosphor
- Direkt Laser
Beschreiben sie den Laser-LED Projektor näher.
Effizienz- und Farbsteigerung durch Kombination Laser und LED
Rot und Blau mit LED, Grün mit blauen Laser, der auf Phosphor auftreffend Grün erzeugt.
Lebensdauer: 20.000 Std.
Helligkeit bis 6k Ansi-Lumen
Beschreiben Sie den Laser-Phosphor Projektor näher.
Eine Kombination aus blauem Laser und gelbem Phosphor.
→ Das Phosphor wird durch Blauen Laser angeregt und
es entsteht Gelb. Dieses Geld wird dann später in
Grün und Rot aufgeteilt.
Lebensdauer mit 30k h
geringer Infrarotanteil
Beschreiben Sie den Direkt-Laser Projektor näher.
Es kommen 3 Laser, einer je Grundfarbe, zum Einsatz
Es sind Lichtquellen mit beliebiger Lichtleitung umsetzbar
→ Laser lassen sich anders als alternative Lichtquellen beliebig Kaskadieren
Kühlung ist sehr aufwändig (besonders der die rote Laserdiode)
Erklären sie Gobo als Bildgeber
Prinzip der Maskenprojektion
Die Gobos sind Hitzebeständig, dadurch können höhre Leistungen erreicht werden.
einfachere Formen → Blechgobos
komplizierte Formen oder Fotos → Glasgobos
Einsatz auf der Bühne oder zu Werbezwecken als Logos, Muster, Texte
Typische Goboprojektoren sind Kopfbewegt oder Spiegelbewegt
Wie funktioniert LC als Bildgeber? Wieviele verschiedenen Arten gibt es?
LC bedeutet „Liquid Crystal“
Vereinfachgesagt schwingt die Lichtwelle 3 Dimensional
→ Unpolarisiert
Mittels Polfilter lässt sich Licht auf eine Schwingungsrichtung reduzieren
Funktionsprinzip:
→ Das Licht ist polarisiert, schwingt also nur in eine
Richtung
→ Anschließend läuft das Licht durch die
Flüssigkristallschicht. Wird dort eine Spannung
angelegt ändert sich die Polarisation des Lichts
NICHT!
→ Es folgt ein weiterer Polarisationsfilter, der das Licht
durchlässt, wenn keine Spannung angelegt wurde.
→ hell
Die Lichtausbeute ist bedingt durch Verluste in der Polarisierung, im Flüssigkristall und weiteren Filtern sehr gering.
Zur Wiedergabe von Farben muss farbgefiltertes Licht verwendet werden.
Single-Chip-Projektor
3-Chip-Projektor
Erklären Sie den Single-Chip und den 3-Chip Projektor beim LCD Projektor?
Single-Chip Projektor
• Ein LC Chip
• Bayer Filter zur Separierung der Farben
• Vorteil: → günstig
• Nachteil: → geringe Auflösung
→ Mura-Fehler
→ Lebensdauer wegen LC-Chip begrenzt
→ Sub-Pixel sind einzeln zu erkennen
(Konvergenzfehler)
3-Chip Projektor
• Ein LC Chip je Grundfarbe
• Entweder Farbseparierung durch dichroitische Spiegel
oder separate Lichtquelle je Farbe (LED)
• Vor der Optik werden die separierten RGB-Bilder
durch ein Prisma oder durch dichroitische Spiegel
wieder zusammengefasst.
• Vorteile: → gute Farbwiedergabe
→ günstig
→ sub-Pixel liegen direkt aufeinander
• Nachteile: → Mura-Fehler
→ Lebensdauer durch LC-Chip begrenzt
Wie funktioniert DLP als Bildgeber? Welche verschiedenen Arten gibt es?
Digital Light Projection
• Der Bildgeber ist ein DMD Chip.
• Es handelt sich um eine Matrix aus Micro Spiegeln.
Dabei entspricht jeder Spiegel einem Bildpunkt.
• Durch Kippen der Spiegel ist ein Bildpunkt entweder
an oder aus
• Helligkeitsstufen werden durch Beleuchtungsdauer
erreicht.
• Vorteile: → hohe Effizienz, da geringe Lichtverluste im
Projektionsweg
→ sehr hohe Geschwindigkeit
→ hohe Langzeitstabilität
• Nachteil: → hoher Preis
• Pixelshift: Ein Spiegel kann für mehrere Bildpunkte verwendet werden. Dadurch können höhere Auflösungen erreicht werden.
Single-Chip
2 Chip Projektor
3 Chip Projektor
Erklären Sie den Single-Chip, den 2 Chip Projektor und den 3-Chip Projektor beim DLP Projektor?
Single-Chip
- Ein DMD Chip, diese Technik ist schnell genug, um die
drei Farben nacheinander darzustellen.
- Weiße Lichtquelle mit Farbrad zur zeitsequentiellen
Wiedergabe der Grundfarben
- Vorteile: gute Leistung mit einem DMD-Chip
- Nachteil: additive Konvergenzfehler bei Bewegtbildern
2 Chip Projektor
- 1 Chip für Rot, 1 Chip für G und B mit Farbrad
- Effizienter als 1 Chip
3 Chip Projektor
- 3 DMD Chips für die Grundfarben
- Farbseparierung durch dichroitische Spiegel oder je
Farbe separate Lichtquelle
- Vorteile: → höhere Lichtleistung
→ keine additiven Konvergenzfehler bei
Bewegtbildern
→ sehr gute Farbwiedergabe
→ Bildwiedergabe mit 120 Hz möglich.
- Nachteil: → Alterungs-, Temperatur- und
qualitätsabhängige Konvergenzfehler
→ sehr hohe Kosten
Wie funktioniert der Laser Projektor als Bildgeber?
3-Laser Modulatoren
Abgesetzter kompakter Projektionskopf mit Optik und Scanner
Lichtleiter zwischen Projektionskopf und Engine
Bild wird durch Scanner linienweise geschrieben
Einsatz primär in Planetarien und Flugsimulatoren
• Vorteile: → Scharfes Bild in jeder Tiefenebene
• Nachteil: → nicht für Dauerbetrieb
→ aufwändige Kühlung
→ hoher Energiebedarf
→ hoher Anschaffungspreis
Welche Probleme können beim nicht richtigen Einstellen des Projektors auftreten?
Schärfeverlauf:
Unschärfe beim Verlassen der Schärfeebene. Intensität der Unschärfe abhängig von Tiefenschärfe der Projektionseinheit. Fehler nur optisch, elektronisch nicht auszugleichen.
Verzerrung (Trapez):
Trapezverzerrungen treten bei schräger Projektion auf ebenen Flächen auf. Die meisten Projektoren haben eine digitale Geometrie-Korrektur, d.h. das Bild wird umgekehrt vorverzerrt.
→ Nachteile: Unschärfen außerhalb der Schärfeebene
bleibt erhalten
→ Vermeidung: Projektoren mit Lense-Shift
Verzerrung (Kissen, Tonne):
Diese Fehler treten bei Projektionen auf gebogene Flächen auf. Im gebogenen Bereich ergeben sich unterschiedliche Strahllängen und somit auch Bildgrößen.
→ Verzerrungskorrektur: mit „Warping“ Module im
Projektor, Korrektur mittels Zuspielsystemen.
Welche Einstellungen können am Projektor vorgenommen werden?
On-Axis/Off-Axis:
Gibt die Projektor-Position in der Achs-Symmetrie des Projektionsgangs an. Bei manchen Projektoren ist Axis-Position it Lens Shift einstellbar.
→ On-Axis: Strahlengang symmetrisch zur Mittelachse,
Mittelstrahl 90° zur Projektionsachse
→ Off-Axis: Projektor sitzt außerhalb dieser Position
Lens Shift:
Ermöglichst bei unveränderter Projektor-Position die horizontale und vertikale Verschiebung des Bildes auf der Projektionsfläche. Dabei wird der Bildgeber zum Objektiv verschoben. Die Objektive haben größere Durchmesser, um ein größeres Bildfenster für den notwendigen Shift Bereich zu erhalten.
→ geometrische Abbildungsfehler und Unschärfe
werden vermieden.
Welche Objektive gibt es bei Projektoren?
Durch das Objektiv wird die Bildgröße der Projektion oder der Abstand des Projektors bestimmt. Brennweite und Öffnungswinkel werden eher selten für die Auswahl genutzt. Typischer ist die Angabe des Projektionsverhältnisses (Bildabstand durch die Bildbreite).
→ Zoomobjektiv: Abbildungsverhältnis ist variabel
→ Festes Objektiv: Abbildungsverhältnis ist fest.
→ Standardobjektiv: Typischerweise ein Zoom-Objektiv
→ Kurzdistanz- oder Weitwinkelobjektiv: Bildabstand ist
kleiner als die Bildbreite
→ Fisheye: Speziell für Kugelprojektionen. Besitzt eine
gebogene Schärfeebene
Welche 2 Projektionsarten gibt es?
Wsa ist eine gefaltete Projektion und Stacking?
Projektionsarten:
Die meisten Projektoren bieten Einstellung zum Spiegeln (Rückprojektion) oder 180°-Drehen (Deckenmontage) des Bildes.
→ Aufprojektion
→ Rückprojektion
Gefaltete Projektion:
Reduzierung der Projektionstiefe durch Faltung des Strahlengangs. Projektionsweg wird über Spiegel „umgeklappt“.
→ zusätzliche geometrische Verzerrung durch Spiegel
→ Lichtverlust durch Spiegel
Stacking:
Kaskadierung der Projektoren in horizontaler und/oder vertikaler Richtung.
→ Projektion auf die gleiche Fläche zur Erhöhung der
Leuchtdichte
→ Projektion auf neben- oder übereinander liegenden
Flächen zur Erreichung von gestreckten Bildformaten
oder super hochauflösenden Bildern.
Welche Sonderbauformen gibt es bei Projektoren?
Abgesetzter Projektionskopf:
• Licht-Engine vom Projektor abgesetzt, Verbindung
über Glasfaser
• Komplett geräuschfreier Betrieb im Projektionsraum
• Nahezu keine Wärmentwicklung am Projektor
Kopfbewegter Videoprojektor
• Projektor mit Schwenk-Neigekopf
• Nachführung der Bildgeometrie durch Warping
• Gobo wird durch DLP Chip ersetzt.
Welche Faktoren müssen bei Leinwänden beachtet werden?
Bildwandgröße:
Als Anhaltwert sollte die Breite der Bildwand größer als 1/6 des max. Betrachtungsabstandes sein.
Der Mindestabstand sollte nicht kleiner sein als das 1,5-fache der Bildwandbreite
Höhe der Bildwand ergibt sich aus dem gewählten Format
Schwarzwert:
Schwarzwert stellt die Intensität von Schwarz in einer Projektion auf der Projektionsfläche dar
Schwarzwert wird von der Projektionsquelle als auch von der Projektionsfläche beeinflusst.
Optimal für den Schwarzwert wäre theoretisch eine nullprozentige Reflexion bzw. Transmission des einfallenden Lichtes auf der Projektionsfläche
→ durch einen Grey-Screen wird das Schwarz dunkler
Bildwandtypen:
D für Diffus → Aufprojektion, nahezu gleichmäßige Reflexion
R für Rückprojektion → lässt Licht durch
Reflexionsgrad / Farbspektrogramm:
Verhältnis des reflektieren Lichtstroms zum auffallenden (wie viel wird reflektiert)
Stellt die Reflexion im Bereich des sichtbaren Lichtes dar (wie werden Farben reflektiert)
Leuchtdichtefaktor (Gain):
Leuchtdichte bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln.
Leuchtdichte ist am höchsten, wenn das projizierte Licht senkrecht auf die Bildwand fällt und der Betrachter auf der gleichen Achse auf die Projektionsfläche sieht.
Welche Arten von Projektionsflächen gibt es?
Gaze
teiltransparentes Gewebe aus Stoff oder Draht als Projektionsfläche
Zuschneidbare Folien:
Werden auf dargestelltes Objekt zugeschnitten, guter Einblickwinkel und Kontrast.
Boden:
Als Auf-oder Rückprojektion, Kombinierbar mit interaktivem Boden
Holopro:
Projektionsscheibe mit holographischen optischen Elementen, Licht aus einem definierten Einfallswinkel wird in eine definierte Richtung gelenkt. Typischerweise Rückprojektion.
Nebel:
Nebelwand dient als Projektionsfläche. Semi-transparent, nur indoor da Umgebung windstill sein muss.
Wasser:
Streu- und Struktureffekte werden ausgenutzt. Transparente Bilder
Schaltbare Transparenz:
Funktionsprinzip LCD. Durch Spannung kann Transparenz on/off geschaltet werden. Einsatz als visueller Raumteiler, Projektionsfläche oder Blickschutz
Kugel:
Als Auf- oder Rückprojektion. Manchmal auch mehrere Projektoren. Warping für geometrische Anpassung erforderlich.
Zylinder:
4 Projektor Paare für 3D Projektion → Objekt scheint im Zylinder zu schweben.
Kubus:
dreidimensionaler Display-Körper. Jede Seite benötigt eine Projektion. Z.B. für virtuelle Produktpräsentation.
Was sind Nützliche Tips in der Praxis für Projektionen?
Beleuchtungstärke = Lichtleistung (Lichtstrom des Projektors) : Leindwandfläche
Leuchtdichte = Beleuchtungsstärke * 1/π * Screen gain
Kontrast = max. Helligkeit (Weiß) : min. Helligkeit (Schwarz)
→ 30 oder höher: sehr guter Kontrast
→ 10-29: Akzeptabel
→ 9 oder kleiner: Problematisch, verwaschenes Bild
Die Projektion sollte einen möglichst großen Teil des Blickfeldes abdecken, ohne dass der Betrachter den Kopf bewegen muss
Details sollten klar erkennbar sein
Größe Schriftzeichen: 4mm * Betrachtungsabstand
Min. Betrachtungsabstand: Bildhöhe * 2
Max. Betrachtungsabstand : Bildhöhe *8
Beleuchtung sollte in der Nähe der Projektionsfläche vermieden werden. Diese verringert den Kontrast
Welche Technologie-Trends gibt es bei den Flachdisplays?
Green IT: weniger Stromverbrauch
Höhere Auflösung: UDH ist heutzutage Standard. Erste Geräte in 8k verfügbar.
Dünnere Panels und schmalere Rahmen
Biegbare und transparente Panels für Sonderanwendungen
HDR: Vergrößerung des Farbraums und Farbtiefe
→ realistischere Bildwiedergabe
→ Bit-Tiefe muss erhöht werden
Höherer Kontrast durch Optimierung der Wiedergabe
→ höhere Helligkeit: LCD, LED
→ besserer Schwarzwert: LED, OLED
Bildwiederholrate heutzutage bei 60 fps
Welche Trends sind bei den Nutzern von Flachbildschirmen zu sehen?
Mehr Kinoerlebnis „Mediales Zentrum“ für TV und Gaming Platzsparende Unterbrindung Stärkere Orientierung am Design Jeder möchte gerne sein eigenes Programm sehen
Welche 4 Funktionsprinzipen von Flachbildschimen gibt es?
Transmissiv (durchlässig)
Reflektiv (rückstrahlend)
Transflektiv (halbdurchlässig)
emissiv (emittierend)
Beschreibe das Transmissive Funktionsprinzip bei Flachbildschimen.
Bildgeber lässt das Licht durch.
Benötigen immer Hintergrundbeleuchtung
Vergleichsweise größten Kontrast
LCD
Beschreibe das reflektive Funktionsprinzip bei Flachbildschimen.
Einfallendes Licht wird vom Bildgeber reflektiert
Werden eingesetzt in Umgebungen mit hohem Umgebungslichtanteil oder bei Anwendungen, bei denen nicht genügend Energie zur Speisung der Hintergrundbeleuchtung vorhanden ist.
Vorgebaute Touchscreens führen zu deutlich verringerten Kontrast
E-Ink
Beschreibe das transflektive Funktionsprinzip bei Flachbildschimen.
Licht wird vom Bildgeber reflektiert aber auch durchgelassen
Können in direktem Sonnenlicht aber auch bei schwachem Licht betrachtet werden.
Vorgebaute Touchscreens verringern deutlich die Bildqualität
LCD
Beschreibe das emissive Funktionsprinzip bei Flachbildschimen.
Licht wird vom Bildgeber erzeugt.
Bildgeber ist gleichzeitig Lichtquelle
LED, OLED
Erklären Sie näher das Funktionsprinzip von LCD.
Licht dringt durch einen Polarisator in eine Polrichtung gefiltert in eine Flüssigkeitskristallschicht.
Durch Anlegen einer Spannung an die oben und unten befindlichen Elektroden richten sich die Moleküle entlang der Flussrichtung aus und somit kann die Polrichtung gedreht werden.
Ist das Licht gleichgerichtet dem unten liegenden Polarisator, wird es durchgelassen, also wiedergegeben.
Zur Wiedergabe von Farben werden Farbfilter verwendet
Die Lichtausbeute ist, bedingt durch Verluste in der Polarisierung, dem Flüssigkristall und weiterer Filter, sehr gering
Als reflektive, transmissive und transflektive Technologie verfügbar
Die transmissive Technologie ist gut im Dunkeln und schlecht in starken Umgebungslicht.
Reflektiv genau umgekehrt
Transflektiv ist in beiden Umgebungen gut, aber jeweils nicht so gut wie die einzelnen Technologien.
Welche Arten von Backlight gibt es bei LCD?
CCFL – Cold Cathode Flurescent Lamp
LED Edge-Lit
Direkt LED / OLED
Erklären Sie das Funktionsprinzip CCFL im Zusammenhang LCD Backlights.
CCFL – Cold Cathode Flurescent Lamp
Am meisten verwendete Backlight-Technik
Wird von LED-Lösungen abgelöst
Vorteil: → preiswert
Nachteile: → geringerer Farbraum
→ geringere Lebensdauer
→ brennt ein
→ Restlicht bei Schwarz
Erklären Sie das Funktionsprinzip LED Edge-Lit im Zusammenhang LCD Backlights.
LED Edge-Lit
Licht von LEDs wird an einer oder mehreren polierten Seiten einer speziellen klarsichtigen Kunststoff-Platte eingespeist.
Licht wird um einen 90° Ablenkwinkel ausgekoppelt
Vorteil: → flache Bauweise
→ hohe Lebensdauer
→ einfache Helligkeitssteuerung
Nachteile: → inhomogene Beleuchtung
→ speziell bei seitlichem Einblick
→ Restlicht bei Schwarz
Erklären Sie das Funktionsprinzip Direkt LED / OLED im Zusammenhang LCD Backlights.
Eine Vielzahl von LEDs sind hinter dem LCD Display angeordnet
In der Regel werden weiße LEDs verwendet
Jede LED kann einzeln in der Intensität geregelt werden.
Bei Dynamic Backlight mit Local Dimmung wird die Helligkeit der einzelnen LEDs abhängig vom Bildinhalt geregelt, um eine höhere Kontrastdynamik und Stromeinsparung zu erreichen.
Vorteil: → Leistungseffizienz
→ visuelle Kontrastverbesserung
→ wenig Restlicht bei Schwarz
Nachteile: → teuer
→ größere Bautiefe als Edge Lit
Was ist ein LED Display? Was sind die Vor und Nachteile?
Ein Display, das mit einzelnen LEDs in xy-Richtung kaskadiert bestückt ist.
LED-Displays gibt es in unterschiedlichen Bauweisen und Erscheinungsformen
Das Funktionsprinzip ist ausschließlich emittierend.
Vorteile: → in der Größe und Form flexibel
→ flexibel in der Pixeldichte und Größe
→ hoher Kontrast
→ sehr hohe Helligkeiten möglich
→ lässt sich im Schwarzwert auf Anwendung
optimieren
Nachteile: → hohe Anschaffungskosten
→ aufgrund der verfügbaren Pixelpitches nur
für spezielle Einsatzzwecke geeignet
Was ist der Pixelpitch?
Abstand zwischen zwei Pixeln
Je größer der Pixelpitch, desto mehr schwarz hat das Display
Pitch x 1000 (geringerer Anspruch) min. Betrachtungsabstand
Pitch x 2000 (höherer Anspruch) min. Betrachtungsabstand
Viele LED-Displays kämen mit einem größeren Pixelpitch aus und würden so von besseren Schwarzwerten profitieren.
Was ist das Funktionsprinzip einer LED?
Basieren auf Halbleitertechnologie
→ lassen Ströme nur in eine Richtung durch
Leuchtdioden strahlen in Durchlassrichtung Licht aus.
Abhängig von den verwendeten Materialien und Dotierung lässt sich Licht in unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen
Was ist eine Diskrete LED und wofür wird sie benutzt?
Einzelne LED
Groß, stabil, größtenteils einfarbig, große Helligkeit und in engen und weiten Abstrahlwinkel erhältlich
Beim Bestückungsvorgang auf der Platine kann es zur axialen Kippung kommen → inhomogene Einblickwinkel
Z.B. bei Statusanzeigen in Geräten
Was sind SMD LED und wofür wird sie benutzt?
Surface Mounted Device
Lösen die diskrete LEDs immer weiter ab
Sind schon auf der Platine, klein , einfarbig und mehrfarbig, große bis sehr große Helligkeit, eher weite Abstrahlwinkel
LEDs werden immer kleiner → Standard SMD-LED größer µm → mini-LED 100 µm bis 200 µm → micro-LED unter 100 µm Klassische Bestückung (Löten) wird immer schwieriger
Was sind OLED? Was sind die Vor- und Nachteile?
Das Funktionsprinzip ist ausschließlich emittierend
Es kommen organische Halbleiter zum Einsatz
Vorteil: → guter Kontrast und Farbtiefe
→ sehr gute Leistungseffizient
→ verbesserte Leistungs- und
Verbrauchsdaten gegenüber LCD
→ verbesserter Schwarzwert gegenüber LCD
→ günstiger und dünner als LED
Nachteile: → Einbrenngefahr bei Standbildern
→ geringe Helligkeit
→ geringe Lebensdauer
→ breiter Rahmen
Was ist EPD_ Elektrophoretisches Display?
Reflektive Technologie
„E-Ink“
Durch elektrische Fehler werden elektrisch geladene Partikel, die sich in einer Flüssigkeit befinden, umgeschichtet.
Vorgang dauert ca. 0,1 – 0,5 Sekunden
Partikel verbleiben in ihrer Position, wenn die Ansteuerung oder das Display abgeschaltet wird.
Flexibel herstellbar
Vorteil: → geringer Strombedarf bei wenigen
Bildwechseln
→ flach und leicht
Nachteile: → geringe Refresh-Raten
Anwendung: Handy, Uhr, elektronisches Preisschild, elektronisches Türschild
Welche Ausführungs- und Applikationsvarianten gibt es bei Flachbildschirmen?
Outdoor: Schutz im Umbaugehäuse ist notwendig
Sonderformate: z.B. 32:9 sind von einem Mutterpanel zugeschnitten
LCD-curved: Curved-Monitore, Backlight muss passend entwickelt werden
OLED-flexibel: Freiformen möglich, biegbar
Transparent:
„T“LCD, geringe Transparenz, transmissiv und transflektiv
„T“OLED, emittierend, verzicht auf schwarz
Was sind Großbildsysteme?
Es gibt keine allgemein gültige Definition
Meistens kaskadierte Systeme, die größer als 130“ Bilddiagonale sind
Einsatzgebiete: Werbung, Showroom, Konzerte, Museum
Was sind die Technologie-Trends bei Großbildsystemen?
Ökologischer Flachere Bauweise Modular Höhere Auflösung Bessere Farbreproduktion Outdoor-fähiger Preiwerter
Welche Trends für die Nutzer bei Großbildsystemen?
Homogenes Bild
Hoher Kontrast
Platzsparende Unterbringung
Individuelle Bauformen
Kosteneinsparung – Anschaffung und Verbrauch
Keine Stege
Geringere Ausfälle, längere Nutzungszeiten
Was ist Hard Edge bzw Softedge bei Projektionen?
Es wird mit zwei oder mehr Projektoren gearbeitet
Softedge: Werden kaskadiert mit Überlappung
Hardedge: Projektoren werden kaskadiert ohne Überlappung
Spezielle Software oder Projektor selber ermöglicht die Anpassung der Überlappungsbereiche
Insbesondere Hotspots, aber auch andere Inhomogenität sind bei allen kaskadierten Systemen extrem störend.
Die Wahl einer geeigneten Bildwand ist für eine hochwertige kaskadierte Projektion entscheidend.
Was sind Steglos-Displays/Powerwalls? Welches Problem tritt bei Steglos-Displays auf?
Kaskadierbare Flachdisplays oder „Steglosdisplays“
Grundsätzlich lassen sich natürlich alle Flachdisplays mittels geeigneter Zuspiel-Technik kaskadieren
Spezielle Geräte sind für diesen Einsatz optimiert
→ Splitprocessing
→ Stegbreiten sind optimiert
Stegloswände haben immer sichtbare Stege
→ Über Gesichtern wirken sie störend (Fadenkreuz)
→ Ein Text kann durchgestrichen wirken
→ In einer Tabelle entstehen zusätzliche Spalten oder Reihen
Was ist die Stegbreite bzw Rahmenbreite?
Stegbreite: die nichtgenutzte Fläche zwischen zwei Bildern
Rahemenbreite: Breite des Displayrahmens, Steglosdisplays haben häufig asymmetrische Rahmen
Was ist Bildsplitprocessing?
Jedes Display wird mit dem Bild der Quelle versorgt
Die Displays werden als 2x2 Verbund konfiguriert und jedes Display erhält seine ID.
Der Bildinhalt wird auf die Displays aufgeteilt
Jedes Display nutzt in diesem Fall also ¼ der Quellenauflösung
Was ist die Stegkompensation und wieso ist diese gut?
Je nach Anwendung macht eine Kompensation der Stege Sinn.
→ Besonders bei breiten Rahmen empfiehlt sich die Kompensation
Einige Modelle haben die Funktion bereits integriert
Zur Kompensation der Stege werden Pixel bei der Wiedergabe weggelassen.
Was sind Kaskadierbare LCD-Geräte und das ist der Vorteil bzw. Nachteil?
Üblicherweise 55“, aber auch bis zu 70“ verfügbar
Stegbreiten aktuell minimal 1,7 mm, üblicherweise 2mm und 3,5mm
Schmalere Displayrahmen führen teilweise zu Schatten im Randbreich des Bildes.
→ Stege wirken dann breiter
Vorteil: → viele verschiedene Varianten verfügbar → hohe Helligkeiten verfügbar → schmalere Stege als OLED → günstig
Nachteil:
→ Stege
→ höhere Gewicht als OLED
Was sind Kaskadierbare OLED-Geräte und das ist der Vorteil bzw. Nachteil?
Aktuell 55“ und 65“
Aktuelle Produkte sind zur Kaskadierung an den Längsseiten optimiert
Stegbreite 3,5mm bis 9,5mm
Vorteil: → flacher und leichter als LCD- und LED-Varianten → bessere Farbwiedergabe als LCD → besserer Schwarzwert als LCD → besserer Einblickswinkel als LCD → biegbar
Nachteil:
→ Image-Sticking
→ breitere Stege als LCD-Geräte
→ geringere Helligkeit als LCD-Geräte
Was sind Kaskadierbare LED-Geräte und das ist der Vorteil bzw. Nachteil?
Es gibt eine Vielzahl an Bauformen und Varianten von kaskadierbaren LED-Displays
Man findet Produkte, bei denen die kleinste Einheit ein Sub-Pixel groß ist oder eben solche mit größeren Modulen in spezifischen Auflösungen
→ Pixelformen und -größen sind nicht festgelegt.
Vorteil:
→ große Vielfalt, Individualisierung ist möglich
→ keine Stege
Nachteil:
→ hoher Preis
Was ist eine LED-Wall?
Was sind die Kontrastbeeinflussenden Faktoren?
Besteht aus den LED Modulen, der Receivingeinheit und einem Netzteil
„Kleine Quadrate die Nebeneinander gesetzt werden können“
Pixelpitch unterhalb von 0,5mm bis zu 20 mm
Outdoor- und Indooreinsatz
Kontrastbeeinflussende Faktoren Leuchtkraft der Display Fläche Reflexionsfaktor der Displayfläche → reflektierende Fläche vermeiden (kleinere, getönte Linsen) → Gesamtfläche möglichst reflexionsfrei Schwarzanteil der Displayfläche
Warum braucht man Shader bzw Louver bei LED-Walls?
Shader
sind Materialien, die den Bereich um die LEDs auffüllen.
Verbessern den Schwarzwert und erhöhen somit den Kontrast
Dienen zur Entspiegelung
Louver
Reduzieren oder verhindern auf die LED-Displayfläche einfallendes Umfeld-Licht
Verbessern den Schwarzwert und erhöhen somit den Kontrast
Reduzieren aber auch den vertikalen Einblickwinkel
Ab einem gewissen Einblickwinkel verdecken Louver oder nebenliegende LEDs den Einblick auf die LEDs
→ winkelabhängige Farbverfälschung (wenn z.B. die Rot LED verdeckt wird)
Was ist das CE-Zeichen?
CE-Konformität bedeutet, dass ein Produkt allen geltenden Anforderungen entspricht
z.B. DIN-Normen, Gesetzte usw.
Die EU fordert CE-Konformität für alle Produkte, auch für Medientechnische Installationen
Für Großbildsysteme besonders wichtige Anforderungen:
→ Elektromagnetische Verträglichkeit
→ Darin ist die elektromagnetische Störstrahlung geregelt, die das Gerät erzeugt und durch die das Gerät beeinflusst wird.
→ Außerdem die Netzrückwirkung, die das Gerät stört und die es selber erzeugt.
→ Verwendung und das Inverkehrbringen bestimmter gefährlicher Stoffe
Der Inverkehrbringer bestätigt mit dem Verkauf eines Produktes automatisch die CE-Konformität und haftet auch im Schadensfall.
Gerade bei Großbildsystemen wird häufig eine Konformitätserklärung gefordert. Dabei handelt es sich um eine formlose Erklärung des Inverkehrbringers
Bei einer Störung etwa von sicherheitsrelevanten Funkfrequenzen muss der Betreiber der störenden Anlage haften.
Was ist die IP-Schutzklasse?
Einteilung in 2stellige Zifferangabe
- Ziffer für Berührungs- und Fremdkörperschutz
- Ziffer für Wasserschutz
Übliche Schutzklasse bei Outdoor-Anwendungen → IP65
→ Staubschutz, vollständiger Berührungschutz, gegen Strahlwasser
IP-Schutzklasse wird oft nur für die Front angegeben, die Rückseite hat oft eine geringere Schutzart und muss zusätzlich geschützt werden
Welche Faktoren können die Lebendauer von Displays stark reduzieren?
→ hohe Betriebstemperaturen → Betrieb im Grenzbereich (z.B. starke Helligkeit) → starke Temperaturwechsel → falsche Lagerung → ständiges Ein- und Ausschalten
Welche Betrachtungsabstände sollten bei Display eingehalten werden?
Die Betrachtungsabstände sind abhängig vom Anwendungsfall
Mind. Betrachtungsabstand:
→ Pixelraster sollte beginnen, visuell zu verfließen
→ Das Gesamtbild sollte noch zu erfassen sein
Max. Betrachtungsabstand:
→ Bildinhalt muss wahrnehmbar und Schrift lesbar sein.
→ Faustregel: Bildfläche qm x 10 = m Abstand
Welche Ausführungs- und Applikationsvarianten gibt es bei Großbildsystemen?
Voxel:
LED-Pixel in diffusen Kunstoff-Kugeln, Erzeugen eine 360°-Abstrahlung, 3D-Eindruck durch Wiedergabe von Tiefen-Maps
Flexible LED-Panels:
LED-Streifen über flexible Leiterbahnen verbunden. In der Regel Biegung in eine Richtung. Volle Flexibilität eingeschränkt durch unflexible elektronische Bauteile
Vieleck LED-Boards
3,5 und 6eck LED-Boards zum Bau von individuellen 2D und 3D Formen. Reduzierung von Spaltmaßen bei Kugel/Kuppel-Formen. Color-Shift bei seitlichem Einblickwinkel, wenn keine stark diffusierende LED Linsen eingesetzt werden.
Diffusor
Nicht Bildschärfe steht im Vordergrund, Pixelstrukturen werden weich gezeichnet. Abstand zwischen LED und Diffusor muss vollflächig gleich sein, um Inhomogenität zu vermeiden
Was heißt 3D?
3D = Dreidimensional → räumlich
Synonym für die räumliche Darstellung von Körpern
Mit 2 dimensionalen Abbildungen lassen sich dreidimensionale Körper simulieren.
2D-Displays können also den Eindruck von Dreidimensionalität (räumlichkeit) vermitteln.
Zum stereoskopischen Sehen benötigen wir zwei Augen
→ Wir betrachten ein Objekt aus zwei Winklen
→ so können wir auch Größe und Entfernung von Objekten bestimmen
Ein vollwertiges 3D-Display muss also für jedes unserer Augen ein passendes Bild bereitstellen
Was heißt VR?
Virtuelle Realität
Bezeichnet die Darstellung und Wahrnehmung einer virtuellen interaktiven Umgebung
Eine virtuelle Welt sollte plausibel sein
Eine virtuelle Welt sollte immersiv sein
→ je realer der Eindruck für den Nutzer, desto immersiver ist die VR
Die VR-Brille ist momentan am stärksten mit dem Begriff VR verbunden.
Ein Computerspiel kann aber auch mit einem 2D-Display die Kriterien von VR erfüllen.
Was ist AR?
Augumented Reality oder erweiterte Realität
Computergestützte Erweiterung der Realität für zumindest einen menschlichen Sinn
AR wird in Form von Head-Up-Displays vor allem in der Luftfahrt schon lange verwendet.
Es können aber auch virtuelle Realitäten der Realität überlagert werden oder diese ergänzen.
Was ist die Streoskopische Bildwiedergabe? Und wie wie kann diese erzeugt werden?
Zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes benötigt jedes Auge ein separates Bild
Noch heute wird nach den früheren Grundprinzipien gearbeitet
Mit VR-Brillen lässt sich ein entsprechend aufbereitetes stereoskopisches Video oder Bild betrachten.
→ Es bleibt aber ein 3D-Film oder 3D-Bild
Passive 3D Brillen farbanaglyphisch
Passive 3D Brillen mit polfiltern
Aktive 3D Shutter Brillen
Autostereoskopische Display (“Wackelbilder”)
Erklären Sie näher das Funktionsprinzip der Passiven farbanaglyphischen 3D Brille.
„aufeinander gravieren“
1953 zum ersten Mal im Kino eingesetzt
Die Bilder werden mit entsprechenden Farbfiltern belegt und dann übereinander gelegt.
Das Ergebnis wird auf dem Screen wiedergegeben.
Farben und Zuordnung zum Auge beachten
An Display und Zuspielung gibt es keine besonderen Anforderungen
Vorteile:
→ Brillen kommen ohne Elektronik aus
→ günstige Brillen
→ Ohne Bindung an Display-Technologie oder Zuspielung
Nachteile:
→ schlechte Farbwiedergabe
→ schlechte Bildtrennung
→ Wenig 3D-Wirkung
Erklären Sie näher das Funktionsprinzip der Passiven 3D Brille mit Polfiltern.
Im Prinzip auch eine anaglyphische Technik. Wird in der Praxis aber so nicht bezeichnet.
Die beiden Bilder werden mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen wiedergegeben.
Eine Brille trennt die Bilder anschließend wieder auf
Die Brille muss zum Display / Projektor passen
Bei einer Projektion werden zwei Bilder übereinander projiziert.
→ entweder mit zwei Projektoren die jeweils einen Polarisationsfilter haben
→ oder einem speziellen Projektor
Typischerweise kommen DLP-Projektoren zum Einsatz
Für eine Projektion muss eine geeignete Leinwand verwendet werden
→ Silverscreens reflektieren Licht, ohne die Polarisation zu verändern
Bei der Projektion mit 2 Projektoren steht seitens der Projektion die vollständige Auflösung zur Verfügung, Jeder Projektor bedient bei voller Auflösung ein Auge.
Bei Einsatz mit Flachdisplays wird die Auflösung halbiert:
→ Die erste Zeile bedient etwa das linke Auge, die zweite das Rechte usw.
Vorteile:
→ Brillen kommen ohne Elektronik aus
→ günstige Brillen
→ gute Farbwiedergabe
Nachteile:
→ hoher Helligkeitsverlust
Erklären Sie näher das Funktionsprinzip der Aktiven 3D Shutter-Brillen.
Die Brillengläser sind jeweils mit LC-Panels ausgestattet
Via Infrarot werden diese synchron mit der Wiedergabe geschaltet
Eine Seite ist an die andere aus
Da die Bilder zeitversetzt angezeigt werden, benötigen wir Wiedergabesysteme mit schnellen Schaltzeiten
→ LCDs sind also weniger geeignet
Üblicherweise wird ein Display oder Projektor mit 120hz verwendet
→ Also je Auge 60 Bilder / Sekunde
Vorteile:
→ beste Farbwiedergabe
→ gute Bildtrennung
→ funktioniert mit allen Bildwiedergabesystemen
Nachteile: → teure Brillen → Brillen müssen aufgeladen werden → zusätzliches Syncsignal notwendig → halbieren die Bildwiederholrate
Erklären Sie näher das Funktionsprinzip der Autostereoskopischen Displays.
Linsenrasterbilder sind auch unter den Begriffen Lentikular- oder Prismenrasterbild bekannt
Nach diesem Prinzip funktionieren auch Wackelbilder
Kommt heutzutage bei Displays zum Einsatz
Man unterscheidet zwischen
→ Single-View-Display (ein Betrachter)
→ Multi-View-Display (mehrere Betrachter)
Außerdem gibt es Displays mit Eye-Tracking. Hier werden über eine Kamera die Augenposition des/der Betrachter/s ermittelt und das Bild entsprechend angepasst.
In der Praxis arbeiten solche Systeme mit mehr als 2 Bildern. Üblich sind 9 oder mehr Viewports
→ So lässt sich ein hologrammartiger Eindruck erzeugen
→ Außerdem werden die Übergänge zwischen den Bildern weicher
Das Problem ist die zu geringe Auflösung der verfügbaren Displays
→ Mit UHD gibt es erste Produkte, aber ab 9k scheint diese Technik spannend zu werden
Vorteile:
→ Keine Brille notwendig
→ Hologrammartiger Eindruck möglich
Nachteile:
→ Nur ein Bruchteil der Panelauflösung steht pro Auge zur Verfügung
→ wenige Anbieter
Was ist die Holografie? Welche Möglichkeiten gibt es Holografische Objekte darzustellen?
Die Holografie fasst die Verfahren zusammen, mit der man Hologramme erzeugen kann.
Ein Hologramm ist als vollständige optische Wiedergabe eines Objektes zu verstehen
→ Ein Hologramm erzeugt abhängig vom Blickwinkel optische Informationen
→ Man kann es von allen Seiten betrachten
Pepper’s Ghost
Propeller-Display
Plasma-Hologram
Optical Trap Display
Wie funktioniert Pepper’s Ghost?
Eine für den Betrachter nicht sichtbare Szene wird stark beleuchtet und mittels transparentem Spiegel in eine reale Szene eingespiegelt.
Das gleiche Prinzip lässt sich mit beliebigen Displaytypen realisieren
Es entsteht eine transparente 2D-Ebene, die der Realität überlagert wird
Es ist kein echtes Hologramm! Für den Betrachter kann es je nach Inhalt und Entfernung aber so wirken.
Wie funktioniert das Propeller-Display für Hologramme?
Lässt man einen Propeller schnell genug rotieren, wirkt dieser transparent
Ein rotierender LED-Streifen kann bei richtiger Ansteuerung eine transparente 2D-Ebene erzeugen.
Auch kein echtes Hologramm.
Wie funktioniert ein Plasma-Hologramm?
Ein nicht sichtbarer Laser ionisiert Luftmoleküle in einem 1cm3 großen Bereich
Der Laser pulst im Femtosekunden-Bereich
Experimentalstadium
Optical Trap Display
Ca. 10 Mikrometer große Partikel werden mit unsichtbaren Laserstrahlen bewegt und angeordnet.
Die Partikel bilden die Voxel des Displays und werden mit RGB-Lasern zum Leuchten gebracht, wenn sie die gewünschte Position erreicht haben
Experimentalstadium
Was sind HMDs?
Head mounted Displays?
Unter dem Begriff verbergen sich unter anderem folgende Typen:
→ Video-Brillen
→ VR-Brillen
→ AR-Brillen
Wie funktionieren Video-Brillen?
„Handy VR-Brillen“
Jedes Auge erhält üblicherweise ein eigenes Bild
Es kommen LC oder OLED-Displays zum Einsatz
Da das Display sehr nah am Auge ist, benötigen wir eine zusätzliche Linse, um das Display scharf zu sehen.
Wie funktionieren VR-Brillen?
Zusätzlich zur Videobrille trackt das VR-System den Nutzer, um die Zuspielung zu steuern
Man unterscheidet zwischen:
→ 3DOF (DOF = Degrees of Freedom): Man kann sich umgucken aber nicht im Raum bewegen
→ 6DOF: Man kann sich frei im Raum bewegen und umgucken
Ergänzt wird das Tracking je nach Anwendung durch Controller
Für Kopfbewegungen sind häufig Lage- und Gyrosensoren im Einsatz
Das Tracking im Raum erfolgt optisch. Entweder sind die Kameras im Raum verteilt oder in der Brille verbaut
Aktive und passive Marker können helfen, den Raum zu erfassen.
Wie funktionieren AR-Brillen?
Gemeint sind Brillen, die durchsichtige Displays nutzen
Das Prinzip lässt sich aber auch mit einer VR-Brille mit Livebild umsetzen
Viele verfügbaren Geräte verzichten auf Tracking- oder 3D-Funktion
Typischerweise kommen Waveguide-Displays zum Einsatz
Das bildgebende Element ist meist ein OLED-Display
Welche Arten der Übertragung bzw. Speicherung gibt es von 3D Videos?
Stereoskopisch - zwei Bildsignale
Stereoskopisch - Frame Sequential
Stereoskopisch, Line-by-Line
Stereoskopisch, Top-and-Bottom
Stereoskopisch, Side-by-Side
Stereoskopisch, Frame-Packing
2D plus Tiefenbild
VR-Bild
Erklären sie näher die Stereoskopische Speicherung mit 2 Bildsignalen.
Je Auge ein klassisches Bildsignal z.B. 2xHDMI
→ Typischerweise bei Projektionen mit zwei Projektoren im Einsatz.
→ Auch für die Aufzeichnung und Verarbeitung von stereoskopischen Signalen vorteilhaft.
Je Auge wird ein separates Video gespeichert.
Bei der Wiedergabe muss auf Synchronität geachtet werden.
Das Bild muss ggf. für die verwendete Wiedergabetechnik umgerechnet werden
Vorteile: Volle Bildqualität
Nachteile: Aufwändig
Erklären sie näher die Stereoskopische Speicherung Frame Sequential.
Es wird abwechselnd ein Frame für das link und ein Frame für das rechte Auge wiedergegeben bzw. gespeichert.
Ideal für die Nutzung von Shutter-Brillen geeignet
→ Für andere Techniken muss das Bild umgerechnet werden
Vorteile: wenig zusätzlicher Aufwand
Nachteile: mit 2D-Display ist das Bild nicht sinnvoll zu erkennen, Halbe Bildwechsel pro Auge
Erklären sie näher die Stereoskopische Speicherung Side by Side
Eine Bildhälfte für das eine Auge, die andere Bildhälfte für das andere Auge
Geeignet für Übertragung und Speicherung
Für die Wiedergabe muss das Bild an die gewünschte Technik angepasst werden
Vorteile: Wenig Aufwand. Auf 2D-Displays werden rechtes und linkes Auge getrennt sichtbar
Nachteile: Halbe horizontale Auflösung je Auge, Bilder sind auf 2D-Display horizontal gestaucht
Erklären sie näher die Stereoskopische Speicherung Frame-Packing
Ein Frame wird mit doppelter vertikaler Auflösung übertragen
Geeignet für Übertragung und Speicherung
Für die Wiedergabe muss das Bild an die gewünschte Technik angepasst werden
Vorteile: Volle Bildqualität
Nachteile: Doppelte Bandbreite nötig
Erklären sie näher die Speicherung durch ein 2D - plus Tiefenbild.
Es werden je Frame ein Tiefenbild und ein 2D-Bild übertragen. Das Display errechnen die benötigen Perspektiven
Vorteile: Mit Standardmitteln realsierbar
Nachteile: Verdeckte Objekte werden auch bei Blickwinkelwechsel nicht sichtbar
Erklären sie die Übertragung eines VR-Bildes
Der Benutzer wird getrackt und die benötigten Perspektiven stereoskopisch an das Display übertragen
Vorteile: Vollständiges 3D-Modell möglich
Nachteile: Tracking für Betrachter notwendig, Große Rechenleistung
Was ist die 3D-Film Krankheit?
Konsumieren von 3D-Filmen kann zu folgenden Symptomen führen:
→ Augen- und Kopfschmerzen
→ Schwindel
→ Scheißausbrüche
→ Übelkeit
Zwei mögliche Ursachen:
→ Ungenügende Trennung zwischen den Bildern (Ghosting)
→ Der Unterschied zwischen der Displayposition und der Position des wahrgenommenen Objekts.
Was ist die VR-Krankheit?
Konsumieren von VR kann zu folgenden Symptomen führen: → Augen- und Kopfschmerzen → Schwindel → Scheißausbrüche → Übelkeit
Im Wesentlichen entstehen die Symptome durch den Unterschied zwischen der optischen und der Gleichgewichts- oder Bewegungswahrnehmung
Je höher die Immersion, desto häufiger und intensiver treten die Symptome auf
Bei der Entwicklung der VR-Anwendung ist besonders auf die Verträglichkeit zu achten
Die Symptome verschwinden in der Regel von selbst. Sie können allerdings bis zu drei Tage anhalten.
Was bezeichnet die Latenz bei VR-Anwendungen?
Bei VR-Anwendungen bezeichnet die Latenz die Verzögerung zwischen einer Aktion des Nutzers und der wahrnehmbaren Reaktion der Anwendung
Durch das Tracking anschließende Berechnungen der richtigen stereoskopischen Bilder entstehen Verzögerungen.
Es werden Werte von unter 17ms empfohlen, was technisch eine Herausforderung ist.
In der Praxis kann durch eine hohe Latenz die VR-Krankheit begünstigt und die Anwendung erschwert werden.
Was sind die 2 Einflussfaktoren bei HMDs?
Bildschärfe:
Wie bei allen simulierten 3D-Anwendungen entspricht die Displayposition nicht der des wahrgenommenen Objektes
Unser Auge muss sich also auf das Display fokussieren
Objekte werden unabhängig von ihrer Distanz scharf wahrgenommen.
Es wird ebenfalls ein Zusammenhang mit der VR-Krankheit angenommen.
Sichtfeld:
Das Sichtfeld ist eines der größten Entwicklungspotenziale bei aktuellen HDMs
Das häufig kleine Sichtfeld reduziert die Immersion erheblich
→ 23° - 90° Sichtfeld bei VR
