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Kamera- und Projektionstechnik

Die digitale Filmprojektion

Schauen wir uns als nächstes die digitale Filmprojektion in professionellen Kinos an. Mehr und mehr Kinos weltweit rüsten sukzessive ihre Säle auf digitale Wiedergabe um, Deutschland scheint hier noch etwas hinterher zu sein mit der Umrüstung, ist sie doch mit einem nicht unerheblichen finanziellen Aufwand pro Saal verbunden (ab 50.000 € aufwärts für einen Projektor ohne Zubehör und den unbedingt nötigen Server).

Ein Großteil der Filme wird zwar heute noch mit analogen Kameras auf herkömmlichem Filmnegativmaterial gedreht, nach der Entwicklung des Negativmaterials aber gleich eingescannt und danach ausschließlich digital (als Digital Intermediate) weiterverarbeitet. Einen Überblick über die gesamte digitale Kinotechnik gibt es hier.

Einen typischen digitalen Kinoprojektor sieht man hier:

Digitaler Kinoprojektor, von vorne (links) und von hinten (rechts) (Bild: Wikipedia)

Die Entstehung des bewegten Bildes

Der Großteil der digitalen Kinoprojektoren sind sogenannte 3-Chip-DLP-Projektoren (DLP: Digital Light Processing). Am Anfang des Lichtwegs steht auch hier, wie bei der Analogprojektion, eine leistungsstarke Xenonlampe die aufwändig gekühlt werden muss. Das (weiße) Licht dieser Lampe wird nun über spezielle Optiken in die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zerlegt und zu je einem Chip geleitet, dem sogenannten DMD (Digital Micromirror Device). Dies ist ein Chip dessen Oberfläche mit Millionen winziger Spiegel besetzt ist, pro Bildpunkt (Pixel) einer. Diese winzigen Spiegel können alle einzeln angesteuert werden und kennen nur zwei Zustände: Normal und gekippt. In Normalstellung reflektieren sie das ankommende Licht, in gekippter Stellung (sozusagen) nicht. Damit könnte man ja nun erstmal nur zwei Zustände darstellen: 100% Licht oder kein Licht. Für die Bilderzeugung müssen natürlich auch alle Helligkeitszwischenstufen dargestellt werden können. Dies geschieht in dem Fall durch einen Trick, der sogenannten Pulsweitenmodulation.

Schaltet man so einen Spiegel sehr schnell hintereinander an und aus (mehrere tausend Mal pro Sekunde) so ist unser Auge zu träge um dem zu folgen und es bildet automatisch einen Mittelwert der Helligkeit die sich aus den An-Aus-Wechseln ergibt. Schaltet man den Spiegel weniger oft an als aus so wirkt das für unser Auge dunkler, schaltet man ihn öfter an als aus, wirkt es heller. Somit kann man nun für jeden Pixel eine exakte Helligkeit erreichen. Das zunächst für jede Grundfarbe getrennt, d.h. es gibt ein rotes, grünes und blaues Teilbild. Diese drei Bilder werden über ein spezielles Prisma wieder zur Deckung gebracht, so dass sich für jeden Pixel die drei Grundfarben nach der additiven Farbmischung zur jeweiligen Zielfarbe addieren. Das addierte Farbbild wird dann nach dem Prisma durchs Objektiv geleitet und auf die Leinwand geworfen. Eine Umlaufblende wie bei analogen Projektoren ist hier nicht erforderlich da ja kein Filmtransport versteckt werden muss. Jedes Einzelbild des Films bleibt bei der digitalen Projektion einfach so lange auf der Leinwand stehen bis es vom nächsten Bild überschrieben wird, d.h. bei den üblichen 24 Bildern pro Sekunde bleibt jedes Einzelbild 1/24 s stehen (dies gilt erst mal nur für die 2D-Wiedergabe!). Der Vorteil ist, dass es hier zu keinem Flimmern des Bildes mehr kommt wie bei der analogen Projektion. Die Darstellung von Bewegungen ändert sich damit aber auch subtil. Während es bei der analogen Projektion eher zu einem Ruckeln kommt (z.B. bei Kameraschwenks) aufgrund der Schwarzbildphasen wenn die Umlaufblende schließt, kann es bei der digitalen Projektion eher zu Verwisch-Effekten kommen, weil eben ein Bild so lange stehen bleibt bis es vom nächsten überschrieben wird.

Bildauflösungen

Die Randbedingungen des digitalen Kinos sind von der DCI (Digital Cinema Initiatives) spezifiziert worden. Als Mindestauflösung (also die Anzahl der Pixel) für DCI-konforme digitale Kinoprojektoren werden 2048 x 1080 Pixel verlangt (dies wird in der Branche mit "2K" abgekürzt; das entspricht etwa 2 Megapixel, von denen je nach Bildseitenformat des Spielfilms noch nicht mal alle genutzt werden). Der größte Teil aller heute installierten digitalen Kinoprojektoren verfügt über diese Auflösung. Nur wenige Säle verfügen über Projektoren mit einer höheren Auflösung, nämlich "4K" (was genau der vierfachen 2K-Auflösung entspricht, also 4096 x 2160 Pixel, dies sind dann bereits knapp 9 Megapixel). In Deutschland sind z.B. die großen Säle der Cinemaxx-Kette mit 4K Sony-SXRD-Geräten bestückt (SXRD ist eine etwas andere Technik als DLP, aber vom Grundprinzip her vergleichbar). Es gibt allerdings derzeit noch recht wenige Filme die in echtem 4K produziert und an die Kinos verliehen werden. Der größte Teil wird in 2K produziert und vertrieben, so dass ein 4K-Projektor diese auch nur hochskalieren kann.

Verglichen mit der Digitalfotografie erscheinen 2K, also rund 2 Megapixel für ein etliche Quadratmeter großes Kinobild als sehr wenig. Offenbar scheint diese Auflösung aber doch ausreichend zu sein, sonst gäbe es sicher mehr Beschwerden der Besucher. Es ist sogar im Gegenteil so dass eine digitale 2K-Projektion oft besser aussieht als eine analoge 35 mm-Projektion. An und für sich hat 35 mm-Film ein vielfach höheres Auflösungspotenzial, aber die Filmkopien die in den Kinos landen sind bereits Kopien die mehrere Generationen durchlaufen haben (d.h. eine Kopie von einer Kopie von einer Kopie usw.) und diese werden aus Zeit- und Kostengründen auch noch auf Schnellkopierstraßen hergestellt, die noch zusätzlich für einen Qualitätsverlust sorgen neben der Verminderung der Auflösung bei jeder analogen Kopie. Letztendlich unterliegt das Filmmaterial auch noch mechanischem Verschleiß. All diese Faktoren sorgen dafür dass die Qualität und Auflösung von analogem 35 mm-Material das in den heutigen Kinos landet kaum mehr größer ist als die einer ordentlichen digitalen 2K-Projektion. Im Digitalbereich ist ja jede Kopie eine 1:1-Kopie ohne jegliche Verluste, so dass jedes Kino exakt die Qualität erhält, in der der Film auch produziert wurde.

Das soll natürlich nicht heißen, dass 2K immer ausreichend wäre. Sitzt man recht weit vorne im Saal, so kann man durchaus die einzelnen Pixel der Projektion wahrnehmen und unterscheiden, und sieht auch Treppenstufen an schrägen Kanten.

Schließlich hat das 2K-Format mit 2048 x 1080 Pixel in etwa die gleiche Auflösung wie das beste fürs heimische HDTV standardisierte Format Full-HD mit 1920 x 1080 Pixel. Man muss dabei aber erwähnen, dass die Qualität des zugespielten Materials im Kino deutlich höher ist, als die von HDTV oder auch Blu-Ray-Disc. Im Kinobereich wird nur verlustfrei komprimiert, bei den heimischen Medien verlustbehaftet.

Speichern und Entschlüsseln

Die digitalen Kinofilme werden vom Verleiher an die Kinos auf einer oder mehreren Festplatten ausgeliefert, auf denen der Film in verschlüsselter Form vorliegt, so dass bei Abhandenkommen einer Festplatte keine Gefahr durch Raubkopieren besteht. Das Kino muss über einen zentralen Server verfügen und jeder einzelne Projektor beinhaltet einen eigenen Server mit eingebauten Festplatten. Der Filmvorführer überspielt die Daten von den angelieferten Festplatten über den zentralen Server auf die einzelnen Festplatten der Projektoren auf denen der Film gezeigt werden soll. Zur Entschlüsselung der Filmdaten wird vom Verleiher ein spezieller Key (meist per E-Mail) geliefert, der den jeweiligen Film nur unter bestimmten Rahmenbedingungen freischaltet, so z.B. nur für bestimmte Säle und nur zu bestimmten Zeiten etc. Dies kann auch schon mal schief gehen wie ich selbst einmal erfahren "durfte" bei der europaweiten Vorpremiere von Avatar, bei der es der Verleiher nicht mehr rechtzeitig zu Vorstellungsbeginn geschafft hat, den passenden Key an alle Vorpremierenkinos auszuliefern. Somit konnte der Film dann in vielen Kinos an dem Abend nicht digital in 3D gezeigt werden, sondern nur in 2D als analoge 35 mm-Projektion.

Die Entschlüsselung findet dann erst im jeweiligen Server des Projektors statt auf dem der Film gezeigt werden soll.

© Der große Hobbit

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