BEAMER UND TV KALIBRIEREN: Ein Leitfaden für Anfänger!

Projektoren-Kalibrierungsaufbau - Foto Michael B Rehders_MBR3283
Wer einen Film genau so sehen möchte, wie es sich die Filmemacher vorgestellt haben, der muss seinen Projektor auf Norm kalibrieren. Hier zeige ich Schritt für Schritt, wie das funktioniert.

PROJEKTOREN KALIBRIEREN
Die Redaktion der DigitalPHOTO hatte mich gebeten, einen Beitrag zu verfassen (ähnlich einer Ikea-Bauanleitung), wie ein Projektor kalibriert wird.
In der Ausgabe (11/2013) ist auf 4 Seiten (122 – 125) beschrieben, was dafür erforderlich ist.
Auf der Grundlage des kostenlosen Programms HCFR ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung abgedruckt.
Auch Quellen für (teilweise kostenlose) Testbilder und ein Sensoren-Vergleich (inkl. Preise) sind vorhanden.

Da sich der Nutzungsumfang von HCFR inzwischen verändert hat – und erweiterte Nutzungsmöglichkeiten hinzu gekommen sind – habe ich den Leitfaden hier komplett überarbeitet.
Darüber hinaus habe ich die Messbeschreibung so aktualisiert, dass Laien problemlos eine Kontrollmessung ihres Displays durchführen können, ohne ihren Projektor zwingend kalibrieren zu müssen.
Die Graustufenkalibrierung ist im Detail so beschrieben, dass ein Nutzer ohne jegliche Vorkenntnisse seinen Projektor einstellen kann, wenn er die einzelnen Kalibrierungsschritte 1:1 durchgeht.

Ich wünsche euch viel Spaß dabei.

FILME IN WAHREN FARBEN ERLEBEN
Für die Industrie wurden verschiedene Standards eingeführt. An diese Standards halten sich alle beteiligten Personen, die mit einem Filmprojekt zu tun haben, damit in den verschiedenen Produktionsprozessen dieselben Farbmischungen verwendet werden.
Am Ende soll der Zuschauer das Werk so sehen, wie es sich der Filmemacher vorgestellt hat. Das schließt natürlich auch die Projektion mit ein.
Oftmals sind Filme ab Werk stark stilisiert. Beispielsweise sind die Farben von „Matrix“ durchweg Grün gefiltert, „Underworld“ wurde vorwiegend in blaue Farben getaucht, und „The Dark Knight“ enthält sogar unterbelichtete Szenen, um die Special Effects unauffälliger in die Realaufnahmen einzubinden.
Um diese Filme im Heimkino wie vorgesehen wiederzugeben, muss der Projektor exakt auf Norm eingestellt sein.

0,00811Kontrasteinstellung - Hamburg Messe - Foto Michael B. Rehders
Foto: Michael B. Rehders (Originalaufnahme)
Bild Mitte: Das Original zeigt hinter dem Fernsehturm feine Wolkenstrukturen. So sieht das Bildergebnis im optimalen Fall aus, wenn Helligkeit und Kontrast richtig eingestellt sind.
Bild links: Wenn der Kontrastregler zu niedrig eingestellt ist, reduziert sich neben der Luminanz auch der Kontrastumfang.
Bild rechts: Wird der Kontrastregler am Projektor zu hoch eingestellt, überstrahlen feine Details nahe Weiß. Die feine Wolkenstruktur geht dann sichtbar verloren. Das ist ein typischer „Shop-Modus“, damit das Bild auf den ersten Blick brillanter erscheint.
Damit keine Details nahe Schwarz und Weiß verloren gehen, sollte Helligkeit und Kontrast sorgsam eingestellt werden. Weiter unten erkläre ich, wie das ganz einfach geht.

Erste Schritte
Es gibt mehrere Möglichkeiten, um einen Projektor zu kalibrieren. Idealerweise geschieht die Einstellung mit Hilfe von Messkopf, aktueller Software und entsprechender Testbilder. Während der Profi meist hochwertiges Equipment nutzt, um regelmäßig und schnell präzise Messungen durchzuführen, gibt es auch preiswerte Alternativen für den Laien. Diese preiswerten Alternativen bieten bereits vorzügliche Ergebnisse. Allerdings „arbeiten“ die günstigen Messköpfe meist deutlich langsamer, und die (kostenlose) Software ist weniger komfortabel bedienbar. Mit steigenden Preisen erhöht sich auch der Komfort. Am Ende stehen dann vollautomatische Kalibrierungssysteme in Projektoren, wie sie beispielsweise die JVC DLA-X700 und Sony VPL-VW500 besitzen.

Für die Kalibrierung werden benötigt:
Sensor, Kalibrierungs-Software, Testbilder und Stativ.

Folgende Komponenten finde ich empfehlenswert:
– Spyder 4 und Spyder 5 (Sensor)
– HCFR (kostenlose Kalibrierungs-Software)
– AVC HD 709 (Testbilder)
– Stativ
Preis: ab 90 Euro
Alternativ kann auch Calman als Kalibrierungs-Software genutzt werden. Calman ist noch einfacher zu bedienen als HCFR. Darüber hinaus erlauben es HCFR und Calman, Messungen nachträglich durchzuführen und die Ergebnisse in die Messdiagramme aufzunehmen. Ein kompletter neuer Messdurchgang ist damit nicht erforderlich. Ebenso kann das Gamma in Echtzeit korrigiert werden.

AVC HD709 hab ich als MP4 (MPEG 4) auf einen USB-Stick gespeichert. MPEG 4 lässt sich vom Blu-ray-Player und PS3 abspielen. Diese MPEG 4-Dateien können auch auf anderen Datenträgern gespeichert werden. Beispielsweise auf einer DVD oder Blu-ray, um dann vom Blu-ray-Player abgespielt zu werden.

Bezugsquellen und Preise
Sensoren:
Spyder 4 von Datacolor (ab 70 Euro): Der Spyder 4 liefert ab Werk normnahe Messergebnisse. Die verschiedenen Spyder 4-Modelle unterscheiden sich nur durch die beiliegende Software.
Spyder 5 (Elite) von Datacolor (ab 100 Euro): Der Spyder 5 ist etwas kleiner und ein Stativgewinde ist im Messkopf bereits integriert. Er misst noch etwas präziser und schneller als der Spyder 4.
i1 Display Pro von X-Rite (ab 179 Euro): Überzeugt durch gute Messergebnisse und kurze Messzeiten. Ab Werk normnahe Messergebnisse und geringe Serienstreuung. HCFR unterstützt diesen Sensor nur bedingt. Ein Rotüberschuss ist die Folge. Der Sensor und HCFR müssen deshalb zwingend aufeinander abgestimmt werden – und das geht nur mit einer Referenz.
Hubble von X-Rite (ab 2500 Dollar): Profi-Messkopf für höchste Ansprüche.
Spectralradiometer von Konica Minolta (ab 28.000 Euro): Das Referenz-Messgerät überhaupt!

Kalibrierungs-Software:
HCFR als legale Freeware (kostenlos)
CalMAN von SpectraCal (ab 3000 Dollar)

Testbilder:
AVS HD 709 von www.avsforum.com (kostenlos als Freeware zum Download)
DVE Digital Video Essentials: HD Basics (Blu-ray um 20 Euro)
Burosch Testbilder von www.burosch.de (Blu-ray um 20 Euro, Testbilder zum kostenlosen und kostenpflichtigen Download)

Grundeinstellungen sind die Basis für ein gutes Bild
Viele Projektoren bieten bereits gute Grundeinstellungen ab Werk, um normgerechte Bilder wiedergeben zu können. In nur seltenen Fällen ist ein derartiger Modus aktiviert, wenn der Projektor frisch aus dem Karton entnommen und eingeschaltet wird. Folgende Einstellungen sind bereits die „halbe Miete“, um ein gutes und normnahes Bild zu erhalten.

GRUNDEINSTELLUNGEN DES PROJEKTORS:
Farbraum: REC 709 (oftmals auch als „Standard“ und „Normal“ bezeichnet)
HDMI: Normal (oftmals auch als „Begrenzt“, „Standard“ oder „16-235“ bezeichnet)
Bildmodus: Film (oftmals auch als „Standard“, „Rec.709“ oder „Reference“ bezeichnet)
Gamma: 2,2
Farbtemperatur: 6500 Kelvin (auch als „D65“ bekannt)
Digitale Blendenregelungen (Auto-Iris): Für die Kalibrierung ausschalten. Nach der Kalibrierung kann sie auf Wunsch aktiviert werden.
Digitale Schärfefilter (wie Realitiy Creation, Multi Pixel Control, Detail Clarity): Für die Kalibrierung ausschalten. Nach der Kalibrierung kann sie auf Wunsch aktiviert werden.
Rauschfilter (wie Rauschreduktion, Geräuschreduzierung): Grundsätzlich ausschalten! Diese Rauschfilter verringern in aller Regel die Feinauflösung.
Dynamische Kontrastregelungen (wie Contrastremaster): Für die Kalibrierung ausschalten. Nach der Kalibrierung kann sie auf Wunsch aktiviert werden.
Helligkeit: mit Schwarzbild einstellen und mit dem Clipping Schwarz-Testbild kontrollieren, ob alle Abstufungen nahe Schwarz zu sehen sind.
Kontrast: mit White-Clipping-Testbild einstellen

LOS GEHTS!

Einstellung von Helligkeit und Kontrast

AVS-White-Clipping
Kontrast
AVS-White-Clipping-Testbild um den Kontrast einzustellen. Feinste Abstufungen nahe Weiß können damit kontrolliert werden.
Mit dem Kontrastregler im Bildmenü wird der Weißpegel eingestellt. Von 235 und darüber sollte alles Weiß sein. Die Pegel darunter sollten zunehmend dunkler werden. 234 sollte sich gerade eben vom Weiß abheben.

0,00652 Clipping Schwarz 16_MBR3513
Helligkeit
AVSHD-Clipping-Black-Testbild zur Einstellung der Helligkeit. Feinste Abstufungen nahe Schwarz können damit kontrolliert werden.
Um den Schwarzwert ideal auf die Räumlichkeit einzustellen, wird zunächst ein Schwarzbild (0 IRE) projiziert. Der Regler Helligkeit wird ein paar Klicks erhöht, bis das Schwarz gut aufgehellt erscheint. Danach wird der Wert so lange reduziert, bis das Schwarz nicht mehr dunkler wird. Im Zweifel einfach zwischen 2 Werten (z. B. – 2 und -3) hin und her klicken. Auf diese Weise wird der bestmöglich raumabhängige Schwarzwert erzielt.
Mit dem Clipping Schwarz-Testbild von AVSHD 709 (Foto oben) kann danach der Bereich nahe Schwarz kontrolliert werden. Alle sichtbaren Bildinhalte ab 17 blinken periodisch, damit diese vom Schwarz leichter zu unterscheiden sind. Idealerweise ist der Wert 16 bereits Schwarz. 17 sollte zu „erahnen“ sein. Ab 18 sollten die Werte zunehmend heller werden.
Sollten 17 oder 18 nicht mehr zu sehen sein, können diese mittels des Gamma EQ entsprechend „sichtbar“ gemacht werden. Wenn der Projektor diese Funktion nicht besitzt, muss sich der Nutzer entscheiden zwischen bestem Schwarz und bester Durchzeichnung. Die beste Durchzeichnung wird für einen etwas schlechteren Schwarzwert geopfert, da der Helligkeitsregler minimal angehoben werden muss.

Nach den Einstellungen beide Testbilder nochmals kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren, weil die Helligkeit- und Kontrastregler teilweise interagieren.

KALIBERUNG MIT HCFR
HCFR: Einrichten und Messen

0,00910 HCFR Sensor ausrichten_MBR5755 (2)
Richtig: Der Messkopf wird auf ein Stativ geschraubt. Eine Stativhalterung gehört zur Ausstattung des Spyder 4. Anschließend wird der Sensor so zur Bildwand ausgerichtet, dass er die Bildwandmitte erfasst, ohne seinen eigenen Schatten zu messen. Der Abstand sollte um die 30 cm betragen.

0,00910 HCFR Sensor ausrichten_MBR5755 (1)
Falsch: Der Messkopf misst seinen eigenen Schatten auf der Leinwand. Dadurch entstehen falsche Messergebnisse.

1 HCFR open
HCFR öffnen

2 HCFR Voreinstellungen
Im Menü „Erweitert“ auf „Voreinstellungen“ gehen.

2,1 HCFR Voreinstellungen
Im Menü „Voreinstellungen“ die dortigen fünf Reiter anklicken – und darin jeweils die markierten Einstellungen vornehmen.

Wenn diese Einstellungen einmal gemacht worden sind, werden die eingestellten Parameter bei jeder „neuen Messung“ übernommen.


ERMITTLUNG DES IST-ZUSTANDES – NEUE MESSUNG VORNEHMEN

3,0 HCFR Datei Neu
Neue Datei: Einfach in HCFR „Datei“ und „Neu“ anklicken, wenn eine neue Messung vorgenommen werden soll.

3,1 HCFR Bildquelle wählen - Testbilder
Quellenwahl der Testbilder: Sobald eine neue Datei erstellt wird, fragt HCFR nach der Bildquelle für die Kalibrierung. Hierbei handelt es sich um die Testbilder, die zugespielt werden sollen. „DVD manuell“ ist die richtige Wahl.

4 HCFR Sensor auswählen
Sensor auswählen: Nach der Bestätigung fragt HCFR nach dem Sensor, der genutzt werden soll. In unserem Fall ist es der „Spyder 4“.

4,1 HCFR Sensor auswählen - Agryll Parameter
Agryll Parameter: Jetzt muss noch der Display-Typ angegeben werden. In unserem Fall ist das „Generic Non-Refresh Display“.
Damit ist HCFR eingerichtet und die Messungen können beginnen.

5 HCFR Ist-Zustand messen - RGBYCM+Graustufen
Kontrollmessung:
Das markierte Symbol drücken, um den Graustufenverlauf, Gamma, Kontrast, Primär- und Sekundärfarben zu messen.

6 HCFR Messung durchführen
Messung durchführen:
Folge nun exakt den Anweisungen von HCFR. Die Messungen von Schwarz und 10 IRE dauern relativ lange. Je heller die zugespielten Testbilder allerdings sind, desto schneller geht die Messung mit HCFR vonstatten. Speichere anschließend das Messergebnis in einen Ordner nach Wahl. Diese Ist-Messung dient der Dokumentation und einem späteren Vergleich.

7 HCFR Ist-Messung
Messungen auslesen:
Um die Ergebnisse ablesen zu können, stelle HCFR folgendermaßen ein. A: Messungen B: Grautreppe C: RGB Niveau D: xyY
Hier kann nun das Messergebnis abgelesen werden. In der Tabelle der „Graustufen“ (B) sind die xyY-Werte aufgeführt von 0…100 IRE.
Delta E beschreibt die prozentuale Abweichung vom Soll. Alle Werte unter 3,0 werden allgemein als gut bezeichnet.
Idealerweise sollte der Graustufenverlauf (C) von Rot, Grün und Blau exakt auf 100 % verlaufen.
Wie unter C zu erkennen ist, weichen RGB vom Idealwert ein wenig ab. Das sollte nun korrigiert werden.

Einstellung der Farbtemperatur:

8 HCFR Dauermessung 100 IRE
Dauermessung:
Starte nun die kontinuierliche Messung, in dem der „Grüne Pfeil“ angeklickt wird. Spiele dem Projektor ein 100 IRE Testbild (Weißbild) zu.
Fortan führt HCFR eine „Dauermessung“ durch, die auch sämtliche vorzunehmende Änderungen korrekt anzeigt.

9 HCFR RGB-Niveau - Ist-Zustand
Ist-Zustand:
Links im Histogramm werden Zahlenwerte und Balkendiagramme angezeigt. Für uns sind nur RGB-Niveau und Farbtemperatur (T°) wichtig.
Idealerweise sollte das RGB-Niveau von Rot, Grün und Blau exakt 100 % betragen. Die Farbtemperatur soll 6504 Kelvin (D65) erzielen. Unser Testgerät weicht ab Werk allderings vom Optimum sichtbar ab.
109 % Rot sind deutlich zu viel. 97 % Grün sind etwas zu gering, 101 % Blau bedarf eigentlich keiner Änderung. Die Folge dieser „Farbmischung“ ist eine Farbtemperatur von 6215 Kelvin.

RGB Gain-Offset-Einstellungen_MBR3291
Einstellung der Farbtemperatur:
Mit den RGB-Gain-Reglern wird das Spitzenweiß so eingestellt, dass das Rot, Grün und Blau jeweils um 100 % erreichen. Idealerweise sollten die Regler erhöht werden, weil ein Absenken zu einem Helligkeitsverlust führt. Die Helligkeitsabnahme kann je nach Projektor und Voreinstellung unterschiedlich groß ausfallen. In Einzelfällen führt eine Kalibrierung sogar zu einer Helligkeitssteigerung.
Sollten die Regler keine Wirkung haben, wenn sie ins Plus verschoben werden, oder sich gar nicht in Plus verschieben lassen (wie in diesem Fall), weil die Regler bereits am Limit sind, dann müssen die Werte reduziert werden.
Um beispielsweise Rot auf 100 % zu bringen, gibt es zwei Möglichkeiten.
1. Gain-Blau und Grün werden so lange erhöht, bis auch Rot im Diagramm 100 % erreicht – ebenso wie Blau und Grün.
2. Rot wird reduziert, bis alle drei Farben im Diagramm 100 % erreichen.

10 HCFR RGB-Niveau nach der Kalibrierung
Nach der Kalibrierung von 100 IRE:
Rot, Grün und Blau betragen exakt 100 %. Die Farbtemperatur erreicht die gewünschten 6504 Kelvin (D65).
Als nächstes wird ein Testbild mit 20 IRE projiziert.
Falls dieser Wert deutlich vom Ideal abweichen sollte (z. B. Rot 108 %, Grün 100 %, Blau 89 %), kann mit den RGB-Offset-Reglern gegengesteuert werden, sofern in einer Grautreppe Verfärbungen überhaupt sichtbar sind. Abweichungen von 3 % vom Ideal (also 100 %) sind in der Regel unkritisch, weil sich diese Werte noch innerhalb üblicher Messtoleranzen befinden.
Die RGB-Offset-Regler sollte daher nur im „Notfall“ genutzt werden.
Mit den RGB-Offset-Reglern wird 20 IRE so eingestellt, dass ebenfalls eine Farbtemperatur von rund 6504 Kelvin herauskommt. Außerdem sollte auch hier das RGB Niveau jeweils 100 % betragen.
Abschließend sollten alle IRE-Stufen von 0 – 100 durchgeschaltet werden, um die Werte zwischen 20…100 IRE zu kontrollieren.
Wichtig: Die RGB-Offset-Regler sollten möglichst nicht angehoben werden, weil dadurch in der Regel der Schwarzwert verschlechtert wird. Wenn diese Regler für die Kalibrierung genutzt werden, sollten die Regler nach Möglichkeit nur abgesenkt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass nun keine sichtbaren Details im Schwarz absaufen.

RGB Niveau Histogramm
Kontrollmessung:
Die Kontinuierliche Messung wird beendet. Danach wird die Messung der Grautreppe, Primär- und Sekundärfarben gestartet, um das Ergebnis der Kalibrierung zu erhalten. Nun sollte der Graustufenverlauf nahe der 100 % Referenz verlaufen (siehe Bild). Abschließend sollte das Messergebnis mit beliebigen Namen gespeichert werden.

Zur Kontrolle sollten abschließend die „Black-„ und „White-Clipping-„Testbilder zugespielt werden, um sich zu vergewissern, dass alle Graustufen korrekt dargestellt werden.

FERTIG!

Ideal ist die Kalibrierung, wenn eine Grautreppe ohne verfärbte Abstufungen dargestellt wird.

15_Gray_Bars_32
Korrekte Graustufendarstellung: Idealerweise zeigt der Graustufenverlauf keinerlei Verfärbungen auf. Alle Helligkeitsabstufungen werden farbneutral auf der Bildwand abgebildet.

Grautreppe 32 Stufen-Verlauf Fehlerhaft
Fehlerhafte Graustufendarstellung: Falsche RGB-Gain/Offset-Einstellungen führen zu sichtbaren Verfärbungen im Bild.

NACHTRAG ZUM FARBRAUM

0,00643 DCI-Farbraum
CIE-Diagramm: Das schwarze Dreieck stellt die Sollpositionen der Primär- und Sekundärfarben für die Norm REC709 dar. Das weiße Dreieck sind die gemessenen Werte. In diesem Fall der DCI-Farbraum, der für das digitale Kino genutzt wird.
Wer auf eine normgerechte Farbwiedergabe für DVDs, TV und Blu-rays Wert legt, sollte den Farbraum REC709 im Menü des Projektors auswählen.

Farbraum REC709 - nahe am Soll
Farbraum REC709: Idealerweise sollte für die Kalibrierung ein Farbraum gewählt werden, der dem Normfarbraum REC 709 nahe kommt. Geringfügige Abweichungen von der Norm dürfen ignoriert werden. Größere Korrekturen des Farbraum führen oftmals zu Farbfehlern, weil die Linearität des Farbraums verloren geht. Hintergrund sind meistens ab Werk fehlerhaft arbeitende Farbmanagements. Typische Bildfehler sind unschöne Abstufungen in Farbverläufen sein.
Wer nicht sicher im Umgang mit der Kalibrierung ist, sollte im Rahmen eines linearen Farbraums besser auf eine „Korrektur“ verzichten.
Unser Testgerät trifft ab Werk die Zielkoordinaten fast genau. Die geringfügigen Abweichungen dürfen wohlwollend ignoriert werden, weil diese durchaus in den Bereich üblicher Messtoleranzen fallen.

Wie ein von der Norm REC709 abweichender Farbraum korrigiert wird, beschreibe ich in Kürze.

Beschreibung, Text, Fotos: Michael B. Rehders
Testbilder: AVS, Burosch

Ein Kommentar zu “BEAMER UND TV KALIBRIEREN: Ein Leitfaden für Anfänger!

Schreibe einen Kommentar