Kalibrierung Teil 2: Gammakorrektur über Kurvenmanipulation
hier möchte ich mal sehr ausführlich die Auswirkung von falschen Gammaeinstellungen bei TV-Geräten, sowie die Korrektur explizit eingehen.
Was ist Gamma?
Unter Gamma versteht man die Transfer-Funktion von Schwarz nach Weiß, und ist somit das Verhältnis von Eingangsspannung zu Lichtausgangsleistung.
Was ist der Gammafaktor?
Der Gammafaktor ist vereinfacht gesagt der Umrechnungsfaktor/Kehrwert von Kamerahelligkeitsdarstellung auf Monitorhelligkeitsdarstellung.
Die empfundene Helligkeit steigt für unsere Augen in dunklen Bereichen steiler und in hellen weniger steil an. Die Stevenssche Potenzfunktion ordnet dem menschlichen Auge ein Gamma von ca. 0,3 bis 0,5 zu. Kameras nehmen mit einem Gamma von 0,4 auf, das entspricht dem Gammafaktor 2,5. Was der inverse, sprich entgegen Helligkeitsdarstellung entspricht.
Was dem Gammafaktor eines Röhrengerätes entspricht, welche ausnahmslos in der Anfangszeit der Videotechnik existierten. Da der Elektronenbeschuss eine nichtlineare Helligkeitsdarstellung erzeugte.
Was ist eine Gammakurve.
Gammakurve ist für die Helligkeitsverteilung des Bildes verantwortlich. Die Kurve hängt mit dem Gammafaktor zusammen, sprich je höher der Faktor des später steigt die Kurve an. Und natürlich auch umgekehrt, je kleiner desto heller erfolgt die Ausleuchtung.
Die Ausleuchtung wir immer von der maximalen Helligkeit, spricht 100% weiß auf 0% schwarz errechnet. Allerdings in Prozent. Damit passt sich die Kurve der jeweiligen Bildschirmhelligkeit an.
Hier mal die Referenzpunkte der Gammakurve bei Faktor 2,5:
100% weiß = 100% Ausleuchtung
90% grau = 76,84% Ausleuchtung
80% grau = 57,24% Ausleuchtung
70% grau = 41,00% Ausleuchtung
60 % grau =27,89% Ausleuchtung
50 % grau = 17,68% Ausleuchtung
40 % grau = 10,12% Ausleuchtung
30 % grau = 4,93% Ausleuchtung
20 % grau = 1,79% Ausleuchtung
10 % grau = 0,32% Ausleuchtung
0 % schwarz = 0% Ausleuchtung
Und zum Vergleich eine Gammakurve bei Faktor 2,2
100% weiß = 100% Ausleuchtung
90% grau = 79,31% Ausleuchtung
80% grau = 61,21% Ausleuchtung
70% grau = 45,63% Ausleuchtung
60 % grau =32,50% Ausleuchtung
50 % grau = 21,76% Ausleuchtung
40 % grau = 13,32% Ausleuchtung
30 % grau = 7,07% Ausleuchtung
20 % grau = 2,90% Ausleuchtung
10 % grau = 0,63% Ausleuchtung
0 % schwarz = 0% Ausleuchtung
Welche Einstellmöglichkeiten gibt es?
Es gibt in der Regel zwei Einstellungsmöglichkeiten.
Einmal die jedes Gerät bietet eine Korrektur über eine Potenzfunktion. Hierbei werden alle Ausgangswerte über verschiedene Gammafaktoren errechnet. Vorteil dieser Funktion ist die Umrechnung Kurvengenau, kann mit dieser Funktion jede Kurve mit einer Faktor- Veränderung dargestellt werden. Sehr großer Nachteil entstehen bei der Darstellung oder Berechnung Abweichungen, werden diese immer übernommen. Abweichungsfehler können also mit dieser Funktion nicht korrigiert werden.
Zweite Möglichkeit die frei „manipulierbare“ Gammakurve. Hier kann jede einzelne Graustufe vom linearen Gesamtgammafaktor 1, jeweils konvex ins Kameragamma oder konkav ins Monitorgamma verschoben werden. Damit lässt sich jede Art von Gammafehlern korrigieren.
Was ist bei der Einstellung zu beachten?
Für die Gammaeinstellung gib es auch Testbilder für die „Augenkorrektur“, allerdings ist diese Methode sehr unzuverlässlich. Da unsere Augen beziehungsweise die unterschiedlichen Technologien einen Stich durch die Rechnung machen. Gerade bei DLP-Projektoren und Plasmabildschirmen da diese Bildschirme „digital“ arbeiten, sprich die Helligkeit wird durch ständiges zünden oder löschen der Pixel erzeugt bzw. durch kippen der Spiegel. Und damit nur einen begrenzten linearen Wertebereich durch temporales Dithering erzeugen. Notwendig wäre aber eine Kurve mit nichtlinearem Verlauf. Zweites Problem dieser Technologien, in den unteren Helligkeitsbereichen haben wir hier genauso viele Abstufungen wie in den oberen und damit in den unteren zu wenig für eine Gammakurve mit Faktor 2.5. Dadurch entsteht Banding in dunklen Bereichen. Banding = Posterisation dass bedeutet durch diesen Effekt bei der Wiedergabe mit hohem Banding Anteil, die fließenden Farbübergänge und der Wechselübergang von Schwarz nach Weiß die Übergänge von einer Schattierung zur anderen fast vollständig fehlen. Das Resultat dadurch Detailverlust, weshalb hier immer mit der heller Kurve gearbeitet wird. Hier haben die LCD-Geräte durch ihre konstante Hintergrundbeleuchtung eindeutig einen Vorteil, da sie von so einem Effekt nicht betroffen sind. Auf jeden Fall ist für eine genaue Einstellung eine Messsonde unverzichtbar.
Kalibrierung der Gammadarstellung
Gerade bei LCD-Geräten ist eine Einstellung des Gammas dringend erforderlich, da manche Hersteller in den Standarteinstellungen mit linearen Kurven Arbeiten. Was für eine Filmwiedergabe absolut ungeeignet ist. Dadurch werden die Graustufen auch linear ausgeleuchtet z.B. 30% grau = 30% Ausleuchtung, zur Erinnerung die Ausleuchtung müsste aber bei 4,93% bei der Filmwiedergabe liegen. Durch diese Darstellung wird das gesamte Bild nun überstrahlt. Dadurch weist das Bild keine Bildtiefe sowie Plastizität auf, Details werden einfach überstrahlt. Dieses Bild dürfte wohl jedem bekannt sein wenn man sich die Geräte in den großen Elektromärkten ansieht.
Die Bildgröße wurde angepasst. Das Original Bild hat eine Auflösung von 786x487px . |
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Bei der Kalibrierung über den Fernseher, macht sich ein starker Abfall des Faktors bei 50% bemerkbar. Dies hat die Folge, wie man auch hier bei der Kurvendarstellung sieht, hebt sich die Kurve deutlich von der Norm ab. In diesem Bereich werden Bildinhalte mit deutlich zu viel Licht ausgeleuchtet. Dadurch entstehen auch Einbußen bei der Detaildarstellung sowie Verlust an Bildtiefe.
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Nun kommt die Gammakorrektur des DENON zum Einsatz.
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Die Korrektur greift über die digitale Speicherung der Helligkeitsinformationen ein. Hier können die Werte nun so manipuliert werden dass nach der Linearisierung im Player. Die falschen in Formationen an das Display weitergegeben werden. Mit diesen falschen Informationen erstellt nun der TV die Gammafaktoren, durch diese Faktoren entsteht nach der Berechnung die Kurve. Jetzt sieht der Verlauf schon deutlich besser aus. Jetzt erreicht der LCD eine Bildcharakteristik eines Röhrenmonitors.
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Bildvergleich vor und nach der Kalibrierung.
SIN CITY DVD (Laufzeit. 00:00:15)
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Underworld DVD (Laufzeit. 00:37:41)
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Ratatouille BD (Laufzeit. 00:57:03)
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Ich hoffe die Unterschiede sind zu sehen. Wenn man vor dem TV steht sieht man die Unterschiede mehr als deutlich. Auf jeden fall hat sich für mich der Zeitaufwand geloht, den als Entschädigung gibt es ein Bild der Spitzenklasse. Ich kann nur jedem empfehlen der sich hochwertige Elektronik zu legt diese entweder selber oder durch einen Profi einstellen zulassen. Ist zwar nicht billig, bringt aber eine wirkliche Verbesserung als das Geld unnötig in überteuerte „Wunderkabel“ zu investieren.
Als begeisterter Filmmusikfan habe ich mich immer schon gefragt ob es so was auch mal Live gibt.
Letztes Jahr bin ich dann auf dieses organisierte Event von Klassik Radio gestoßen. Leider war da die Tournee schon beendet. Somit musste ich bis zum 1. Mai dieses Jahr warten, aber es hat sich gelohnt. Gesehen oder besser viel mehr gehört habe ich das imposante Orchester im Münchner Gasteig.
Dirigiert wurde das Orchester von Stardirigent Nick Raine, der zum Beispiel als letztes für den Score für „Star Wars: The Clone Wars“ dirigierte. Des weitern war es auch für „Wallace & Gromit“ sowie für zwei James Bond Scores verantwortlich.
Gespielt würden Scores die im Vorfeld einer Abstimmung ausgewählt würden.
Hier mal eine übersicht der Tournee 2009:
· 2001: Odyssee im Weltraum (Richard Strauss)
· Silverado (Bruce Broughton)
· Tatsächlich Liebe (Craig Armstrong)
· E.T. (John Williams)
· Legenden der Leidenschaft (James Horner)
· Doktor Schiwago (Maurice Jarre)
· Der mit dem Wolf tanzt (John Barry)
· Chariots of Fire (Vangelis)
· El Cid (Miklós Rósza)“
Konzertpause
· Miss Marple (John Goodwin)
· Batman (Danny Elfman)
· Ice Age 2 (John Powell)
· Mary Poppins (Richard Sherman)
· Chocolat (Rachel Portman)
· Hook (John Williams)
· Der Duft von Lavendel (Nigel Hess)
· Zusammen ist man weniger allein (Frédéric Botton)
· Fluch der Karibik 3 (Hans Zimmer)
Zugaben
· Die Brücke am Kwai (Malcolm Arnold)
· Austin Powers (Quincy Jones)
Die Highlights des Konzert waren für mich unter anderem schon die Eröffnung 2001: Odyssee hier konnte man schon erahnen auf welches musikalische Spektakel noch bevor stand. Bei einigen Stücken war ich im Vorfeld eher skeptisch, aber zu unrecht gerade auch Stücke wie „Tatsächlich Liebe“ und „Miss Marple“ erwiesen sich als sehr Hörenswert. Ordentlich Schwung gab es bei „Hook”, “Silverado” und “Batman”. Das große Finale war aber eindeutig Hans Zimmers „Fluch der Karibik“, hier erführ man viel Power und Bombast in einem Live-Orchester stecken können man hätte meinen können die vorigen Stücke dienten lediglich zum einspielen. Neben bei führte auf sympathische Weise Holger Wemhoff (Chefredakteur von Klassik Radio) Durchs Programm.
Ich kann dieses Event für alle klassischen und Scorefans nur weiter empfehlen, ein musikalische Spektakel das verzaubert. So etwas kann man auf keiner Stereoanlage der Welt erleben.
Ich bin auf jeden Fall am 12. September wieder dabei wenn es heißt: „And the oscar goes to…...“ Hier wir dann das neue Programm zu hören sein wo ausschließlich oscarprämierte Filmmusik geboten wird.
KALIBRIERUNG!
6. März 2009In den nachfolgenden Abschnitten möchte ich die verschiedenen Bildparameter erläutern und auch die auf die gravierenden Fehler eingehen die durch falsche Einstellungen der TV-Hersteller verursacht werden.
1.Gamma
Unter Gamma versteht man die Transfer-Funktion von Schwarz nach Weiß, und ist somit das Verhältnis von Eingangsspannung zu Lichtausgangsleistung.
In den vielen Video- und Audiozeitschriften liest man immer von einem Gammafaktor von 2,2. Nun dieser Wert ist nur beding richtig, da es ein ermittelter Wert für eine Filmwiedergabe bei beleuchten Räumen ist. Der Referenz Wert legt bei 2,5, wo dieser Faktor herkommt lässt sich leicht erklären. Da bei der Absichte von Film nach wie vor ausschließlich CRT-Monitore verwendet werden, und der Gammafaktor dieser Monitore (schwankend) zwischen 2,4 und 2,6 liegt. Das höhere Gamma fungiert gleichzeitig auch als Rauschunterdrückung in dunklen Szenen. Weisen Displays also einen viel niedrigeren Wert (2,1 und weniger) Werden dunkle Bildinhalte zu hell dargestellt was unter anderem Bildrauschen verursacht.
Deshalb müssen wir bei unserem TV eine Gamma(Verlaufs)Korrektur durchführen wie wir auch hier an der Werkseinstellung sehen.
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Wie man an der Auswertung sieht ist der Verlauf katastrophal, der Durchschnitts-Gamma (türkise Linie) liegt bei 1,1. Auch die ein Einschaltamplituden (gelbe Linie) des Gamma verlaufen zu schnell. Was dazuführt dass das Bild an Bildtiefe verliert und überhaupt keine Plastizität aufweist.
Gleiches gilt auch für die Farbkomponenten RGB.
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Nach der Gammakorrektur:
Bei der Gammakorrektur werden Schwarz- und Weißwert nicht verändert. Es wird nur der Bereich dazwischen über eine Potenzfunktion auf neue Ausgabewerte abgebildet:
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1.2 Gammakurve / Helligkeitsverteilung
Der Monitor stellt das inverse, also das entgegengesetzt Gamma der Kamera dar. Auf diese Weise wird die für unsere Augen lineare Helligkeitsdarstellung erzeugt.
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Die Standartkurve das A956 verläuft für eine detailreiche Darstellung absolut umpassend, durch diese Kurve ergibt sich eine totale Überstrahlung heller Bildbereiche. Was dazu führt das Details verschluckt werden da eine gleichmäßige Abstufung nicht mehr möglich ist. Gleiches gilt für Farben.
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Nach der Anpassung überdecken sich die Kurven nahezu mit der Normkurve.
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Erst jetzt ist es möglich Kontrast und die eigentliche Helligkeit des Bildschirms auf Testmuster mit Grauabstufungen einzustellen.
2. Weißabgleich
Der Weißabgleich wird aus den beiden Bildparametern R.G.B.-Verlauf und der Farbtemperatur(verlauf) bestimmt. Man spricht hier auch von dem Synonym D65, was den Weißpunkt bei richtiger Einstellung beschreibt.
2.1 R.G.B-Verlauf
Hier bei wird bestimm aus welchem Mischverhältnis sich Weiß zusammensetzt, und somit auch alle Grauabstufungen. Mischt man rot grün und blau im gleichen Verhältnis, immer mit 100% ergibt sich ein reines weiß.
In den Einstellung des A956 verlaufen die Farben zwar linear aber leider im falschen Mischverhältnis.
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Bei diesem Mischverhältnis gibt es keine Farbreinheit mehr, was bedeute wir haben einen blauen Verlauf von weiß nach schwarz. Die untere Kurve bestimmt Delta Error kurz DeltaE. Sie beschriebt die Abweichungen zweier Farben. Das menschliche Auge löst die Farbfehler zwischen zwei Farben und zwischen zwei neutralen Tönen unterschiedlich auf. Im Allgemeinen spricht man deshalb von einer durchschnittlichen Wahrnehmungsgrenze von etwa 3 DeltaE für Farben und 1 DeltaE für Graustufen. Je nach Farbe können diese Werte jedoch deutlich vom Durchschnitt abweichen. Oberhalb dieser Grenzwerte treten die Unterschiede zwischen zwei Farben deutlich auf. Was bei einer Abweichung von durchschnittlich 35,56 Delta überdeutlich ist
Nach der Korrektur gibt es so gut wie keinen Grund mehr zu Meckern.
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Ab 30% Grau ist der Verlauf absolut perfekt die Abweichungen bewegen sich im bereich von nur 1-2%. Auch die DeltaE Kurve ist nun akzeptabel.
2.2 Farbtemperatur
Normaler weise passt man die Farbtemperatur des Monitors der Lichtquelle im Raum oder Umgebung an. Dies ist bei Filmen nicht möglich, da wir im Kino im dunklen sitzen. Die Temperaturangabe bei Filmstandart ist eine Angabe bezogen auf einen theoretisch erhitzten Kohlenstoff-Körper, der bei einer bestimmten Temperatur eine bestimmte Art von weißem Licht abstrahlt. Das weiße Licht von 6500 Kelvin weißt also eine spezielle spektrale Zusammensetzung von Licht mit Wellenlängenbereich auf, die rotes, grünes und blaues Licht repräsentieren. Und entspricht zudem Tageslicht bei leichter Bewölkung
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Die Farbtemperatur ist in den ohne Korrektur exorbitant hoch, im Durchschnitt bei über 9400 Kelvin. Was dazu führt das das Bild unterkühlt, zwar nimmt das Auge ein unterkühltes Bild als knackiger war. Aber bei dieser Intensität wird das Bild deutlich unangenehm. Würde die Farbtemperatur unter 6500 Kelvin liegen wäre das Bild überhitzt, das Bild weist einen rotstich auf.
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So sollte es sein, nur ein kleiner Ausbrecher bei 20% Grau, ansonsten verläuft die Farbtemperatur nahezu linear auf 6500 Kelvin, die Abweichungen liegen sonst bei max. 30 Kelvin. Zusammen mit dem gutem RGB-Verlauf ergibt sich hier eine unglaubliche Bildqualität und Farbreinheit.
3. Farbraum
Das CIE-1931-Diagramm stellt dar, wie ein Mensch Farben sieht. Die darin enthalten Dreiecke (Farbräume) sind per Videostandart definiert. Und genau hier erklärt sich auch die andere bzw. „besser/reinere“ Farbwiedergabe von HDTV da der Farbraum für diesen Standart neu definiert worden ist.
Wie man an diesen beiden Bilder sieht. Besonders im Grünbereich und bei den Sekundärfarben.
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Jetzt sehen wir uns den Farbraum des A956 unkalibriert an.
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Wie man sieht stimmen die „Farbkanten“ nicht überein. Ein falscher Farbraum bedeutet nämlich automatisch eine falsche Farbwiedergabe.
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Nun sieht die Sache gleich ganz anders aus nun stimmen unsere Farben. Was bedeutet es werden alle Farbmischungen richtig berechnet. Somit sehen wir die Farben wie sie sein sollten.
Ich hoffe ich konnte mit dieser Review zeigen wie wichtig es ist einen TV auf Sendenorm einzustellen.
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