Videoprojektor
Ein Videoprojektor, Bildwerfer, Digitalprojektor oder „Beamer“ [] (pseudoengl. Strahler), ist ein spezieller Projektor, der Daten aus einem visuellen Ausgabegerät (Computer, DVD-Player, Videorekorder, usw.) für ein Publikum in vergrößerter Form an eine Projektionsfläche wirft. Die Bandbreite reicht von stationären Hochleistungsprojektoren bis zu sehr kleinen Präsentationsprojektoren für den mobilen Einsatz.
„Beamer“
Die Bezeichnung Beamer ist ein Scheinanglizismus, abgeleitet von „to beam“ für „strahlen“. Im englischsprachigen Raum wird dieses Wort nicht in diesem Zusammenhang verwendet. Die Geräte heißen dort PC projector, LCD projector, video projector, multimedia (digital) projector, home theater projector oder einfach projector. Im Englischen ist Beamer ein Begriff in der Sportart Cricket, er bezeichnet einen regelwidrigen schnellen Wurf, der den Schlagmann zu hoch erreicht. Beamer, beemer oder bimmer bezeichnen in der amerikanischen Umgangssprache dagegen Autos und Motorräder der Marke BMW. In der Fernsehserie Raumschiff Enterprise wird die Teleportation von Menschen und Gegenständen „beamen“ genannt.
Unterscheidungsmerkmale
Videoprojektoren unterscheiden sich, je nach Anspruch und Anwendungsgebiet, durch eine Vielzahl von Kriterien.
Anzeigeverfahren
Eidophor-System
Das Eidophor-System war das erste System das lichtstarke Bilder in hoher Auflösung liefern konnte. Im professionellen Bereich war es bis in die späten 80er Jahre üblich. 1985 bezeichnete Dieter Thomas Heck die Projektionswand noch als "Eidophorwand".
Röhrenprojektoren
Die ersten stark verbreiteten Videoprojektoren verwendeten spezielle Kathodenstrahlröhren zur Darstellung des Bildes. Diese Röhren wurden auf eine sehr hohe Helligkeit getrimmt, um genügend Licht für die Projektion zu liefern. Für Farbprojektoren werden drei Röhren – eine für jede Grundfarbe – verwendet, die in der Regel getrennte Objektive hatten. Zur Erhöhung der Helligkeit werden aber auch manchmal sechs Röhren verwendet. Diese Technik wurde hauptsächlich in Rückprojektionsfernsehgeräten verwendet.
Vorteile
- Wegen der Bildröhren sind die Projektoren sehr variabel in der Auflösung. Somit können solche Projektoren in der Regel alles zwischen NTSC und sehr hochauflösenden Videos darstellen. Häufig sogar Standards, die während der Entwicklung des Gerätes noch unbekannt waren.
- Dieses Verfahren kennt keine Pixel. Somit werden die Bilder etwas unschärfer, aber natürlicher dargestellt.
- Es existiert fast keine Verzögerungszeit. Dadurch ist Video mit Zeilensprungverfahren (interlacing) kein Problem.
- Es ist keine Lampe erforderlich, da die Röhren selbst Licht erzeugen und typische Lebensdauern von wenigstens 10000 Stunden haben.
- Extrem hoher Kontrast (1:10000 bis 30000) und hervorragender Schwarzwert
Nachteile
- Die Röhren sind sehr empfindlich gegenüber Einbrennen. Werden Stellen der Leuchtschicht zu stark oder zu lange angeregt, so werden diese Stellen langsam permanent dunkel.
- Da bei Farbprojektoren die drei Projektionssysteme getrennt arbeiten, erfordern diese eine sehr aufwändige Einrichtungsprozedur, was den mobilen Einsatz sehr erschwert.
- Die Projektoren sind durch die Röhren sehr schwer.
- abgesehen von älteren gebrauchten Modellen teuer bis sehr teuer
LCD-Projektoren
Flüssigkristallprojektoren (LCD) funktionieren im Prinzip wie Diaprojektoren, anstelle eines Dias haben sie jedoch kleine, transparente Flüssigkristallelemente. Besonders hochwertige Geräte verwenden drei LCD-Elemente – für jede Grundfarbe einen –, deren Projektion über ein speziell angeordnetes Projektionssystem mit halbdurchlässigen Spiegeln zu einem Bild zusammengefügt wird. Dadurch kann in jedem Bildpunkt jede Farbe erzeugt werden. Bei preiswerteren Geräten mit nur einem Flüssigkristallelement werden die drei Grundfarben nebeneinander dargestellt, was zu einem gröberen Bildeindruck führt.
Vorteile
- Relativ preiswert
- Gute Lesbarkeit bei Texten und Grafiken durch die scharfe Abgrenzung der Bildpunkte
- Klein und leicht
- Einfache Einrichtung
Nachteile
- die scharf abgezeichnete Pixelstruktur („Fliegengitter“) kann sich störend auswirken
- feste Auflösung des Eingangssignals erforderlich (ansonsten mitunter qualitätsmindernde Skalierung nötig)
- Nachziehen des Bildes (durch die Trägheit der LCDs, die allerdings durch die geringe Größe der Panels trotzdem noch wesentlich geringer ist als z.B. bei Notebook-LCDs)
- LCD-Memory-Effekt
- Geräuschentwicklung durch Lüfter
- Lampen haben eine begrenzte Lebensdauer (um die 2000 Stunden) und sind sehr teuer (oft um die 400 Euro), Dauerbetrieb ist daher kostspielig.
- Einbrennen möglich. Werden Stellen zu lange mit zu hellen Bildern angeregt (z. B. Eislaufbahn), so werden diese Stellen langsam permanent dunkel und Fernsehlogos können sich permanent einbrennen.
DLP-Projektoren
Als Bildwandler eines DLP-Projektors (Digital Light Processing) kommt ein Digital Micromirror Device zum Einsatz, ein Integrierter Schaltkreis, auf dem sich für jeden einzelnen Bildpunkt ein winziger, durch einen elektrischen Impuls kippbarer Spiegel befindet. Die Bilderzeugung erfolgt durch das gezielte Ansteuern der Kippspiegel, so dass das Licht in Richtung der Projektionsoptik geleitet oder abgelenkt wird. Da diese Art der Bilderzeugung nur die zwei Zustände an und aus kennt, werden Helligkeitsabstufungen durch entsprechend schnelles Pulsieren erreicht. Die meisten Geräte verwenden ein schnell rotierendes Farbrad, wobei nacheinander alle drei Grundfarben projiziert werden. Bei Projektoren für den professionellen Bereich (z. B. Kino) kommen drei separate Bildwandler-Schaltkreise zum Einsatz.
Vorteile
- Kein Nachleuchten/Nachziehen des Bildes
- Kein Einbrennen
- Höherer Kontrast (durch das tiefere Schwarz) als LCD-Projektor
- weniger stark ausgeprägte Pixelstruktur als LCD-Projektoren
Nachteile
- Auflösung des Eingangssignals sollte für eine gute Bilddarstellung der Ausgabe-Auflösung entsprechen
- Regenbogeneffekte bei Geräten mit Farbrad, wenn das Farbrad keine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit hat (herstellerabhängig)
- Bei der Darstellung bestimmter, einzelner Grau-/Farbwerte kann es zu einem sichtbaren Flimmern kommen.
- Farbtreue ist mitunter nicht gegeben. Insbesondere haben DLP-Projektoren ein Problem, sattes Grün darzustellen und auch alle Rot- und Orange-Farbtöne. Dies betrifft hauptsächlich die Consumer-Geräte (Ein-Chip-DLP), da bei diesen die Farbrad-Technik zum Einsatz kommt.
- Geräuschentwicklung durch Lüfter und Farbrad
LED-Projektor
Bei diesen Projektoren kommen LEDs (Light Emitting Diode) als Lichtquelle zum Einsatz; bildgebend ist ein DLP-Element. Das schafft viele Vorteile, die die herkömmlichen Projektoren nicht bieten können. LEDs haben einen sehr geringen Stromverbrauch (ca. 10 W) und erzeugen kaum Wärme. Herkömmliche Projektorlampen sind wahre Stromfresser und werden extrem heiß. LEDs halten mehr als 20.000 Stunden, während herkömmliche Projektorlampen maximal 4.000 Stunden halten. LED-Projektoren müssen nicht gekühlt werden und sind deshalb nur noch so groß wie eine kleine Zigarrenkiste. Der sehr geringe Stromverbrauch ermöglicht den Betrieb mit einem Akku. Da die LED-Technik noch sehr neu ist, sind die Projektoren noch nicht so lichtstark wie herkömmliche. Da die Farben durch sequenzielles Aufleuchten der RGB-LEDs gebildet werden, fällt auch das normalerweise bei DLP-Projektoren notwendige Farbrad weg.
Vorteile
- Sehr klein, leicht, extrem portabel
- Sparsam im Energieverbrauch
- Robust gegen Erschütterungen, da keine beweglichen bauteile.
- leise, da kein Lüfter notwendig (bedingt)
- teilweise mit SD-Kartenschacht, d. h. Projektion ohne Peripheriegeräte möglich
Nachteile
- Zu geringe Lichtleistung, um mit herkömmlichen Geräten konkurrieren zu können; jedoch hell genug, um ein gut erkennbares Bild mit einer Diagonale von etwa einem Meter zu erzeugen
- Bisher noch im Prototypenstadium (Die ersten Modelle sind bereits auf dem Markt z. B. Samsung SP-P300ME Pocket Imager, Toshiba FF1 oder Mitsubishi PT10 Pocket Projector sowie als kleinster und leichtester der Voigtländer DLP200)
LCOS-Projektor
Noch recht neu auf dem Markt ist die LCOS-Technik (Liquid Crystal on Silicon), bei der ebenfalls Flüssigkristallpanele zum Einsatz kommen. Doch statt sie wie bei einem LCD-Projektor zu durchleuchten, befindet sich direkt hinter den Kristallen ein Spiegel, so dass die Projektionsoptik letztlich eher der eines DLP-Projektors gleicht. Der Hauptvorteil der LCOS-Chips besteht darin, dass sich die Signalleitungen zum Ansteuern der einzelnen Bildpunkte hinter der Spiegelfläche verbergen, so dass die Abstände zwischen den Bildelementen gegenüber einem herkömmlichen LCD-Panel geringer ausfallen, wodurch der bekannte „Fliegengittereffekt“ deutlich reduziert ist.
Vorteile
- kompakte Bauweise
- scharfe Bilder
Nachteile
- feste Auflösung des Eingangssignals erforderlich
- leichtes Nachziehen des Bildes
- LCD-Memory-Effekt
Laser-Projektor
Die bis heute nicht marktreif entwickelte Technik setzt auf die Bildprojektion durch drei farbige Laser, die das Bild wie bei einer Fernsehröhre zeilenweise auf die Projektionsfläche schreiben. Die Ablenkung erfolgt dabei durch rotierende Spiegelräder. Alternativ gibt es auch Ansätze, bei denen der Laserstrahl aufgefächert und mit einem herkömmlichen Bilderzeuger (z. B. LCOS) kombiniert wird. Die Geschichte des Laser-TV ist in Deutschland insbesondere von der ehemaligen Schneider AG bestimmt worden, die das vom Institut für angewandte Optik in Gera entwickelte Verfahren zur Serienreife bringen wollte, aber im Jahre 2002 mit der Insolvenz des Unternehmens ihr vorläufiges Ende fand. Inzwischen (10.2005) gibt es Versuche von der Firma Zeiss, die Laserprojektion in Planetarien zu verwenden. Hierbei wird eine ganze Halbkugel ausgeleuchtet (360°×180°).
Vorteile
- enorme Lichtstärke
- nahezu beliebig große und geformte Projektionsflächen
- keine Fokussierung nötig
- großer Gamut durch monochromatisches Licht
- riesige Distanzen können leicht überbrückt werden
- kein Einbrennen
Nachteile
- Speckle-Effekt des Lasers
- verhältnismäßig hoher Stromverbrauch
- bis heute nicht serienreif
Anwendungsgebiet
Für den Cineasten eignen sich Videoprojektoren, die ein Bildformat von 16:9 darstellen und einen möglichst hohen Kontrastumfang besitzen. Viele DLP Projektoren haben ein sehr großes Kontrastverhältnis von bis zu 4000:1. Für das Heimkino optimierte LCD-Projektoren erreichen Spitzenwerte von 10000:1. Schwarze Stellen im Film sind dann auch tiefschwarz und nicht dunkelgrau (wie gut dies gelingt, gibt der Schwarzwert an) und die Farben wirken deutlich natürlicher.
Wenn Präsentationen oder Computerspiele im Vordergrund stehen, sollte man das 4:3 Format bevorzugen, wobei man bei gängigen Modellen zwischen einer XGA-Auflösung (1024×768 Bildpunkte) und der niedrigeren SVGA-Auflösung (800×600) wählen kann. Erstere Auflösung eignet sich beispielsweise auch für die verlustarme Wiedergabe einer anamorphen PAL-DVD (720×576), da hier das entzerrte und skalierte Bild (1024×576) die gleiche Zeilenanzahl wie das Quellbild besitzt, wodurch die Skalierung vereinfacht wird.
Auflösung
Für die Videodarstellung sollte hierzulande beachtet werden, dass das Gerät mindestens die PAL-Auflösung mit 576 Bildzeilen darstellen kann. Leider werden gerade im unteren Preissegment Projektoren angeboten, die für die geringere NTSC-Auflösung ausgelegt sind. Das gilt insbesondere für vermeintliche Heimkino-Projektoren mit gerade einmal 854×480 Bildpunkten. Da die Projektionsfläche in der Regel größer als ein normaler Fernseher ist, fällt die geringe Auflösung in diesem Fall doppelt ins Gewicht.
4:3-Geräte
Projektoren mit Bildwandlern im 4:3-Format sollten mindestens über eine Auflösung von 800×600 verfügen, wenn mit ihnen hauptsächlich 4:3-Bildinhalte angezeigt werden sollen. Für die Breitbilddarstellung im 16:9-Format sollte der Projektor eine Auflösung von 1024×768 (XGA) besitzen, um das Bild im richtigen Verhältnis ohne Auflösungsverlust darstellen zu können.
16:9-Geräte
Speziell für den Heimkinobereich eignen sich Geräte mit 720p-Auflösung (1280×720) oder der noch seltenen vollen HDTV-Auflösung (1920×1080 Pixel), Geräte mit einer Auflösung von 854×480 Bildpunkten wegen des möglicherweise groben Bildeindrucks nur bedingt. Für die DVD-Wiedergabe sind auch Projektoren mit 1024×576 Pixel gut geeignet, die jedoch selten sind.
Leuchtstärke
Ein wesentliches Kriterium für die Nutzbarbarkeit von Videoprojektoren bei größeren Projektionsabständen, was gleichbedeutend mit der großen Projektionsflächen ist, ist die Helligkeit, die durch den Einsatz von Metalldampflampen erreicht wird. Handelsübliche Videoprojektoren verfügen über Leuchtstärken zwischen 1.000 und 3.000 ANSI-Lumen, große Modelle für Konferenzräume durchaus auch 4000 bis 18000 ANSI-Lumen.
Für eine gute Ausleuchtung nicht komplett abgedunkelter, größerer Konferenzräume sollte man sich deutlich am oberen Ende des Machbaren bewegen.
Anschlussmöglichkeiten
Die beste Verbindung zwischen DVD-Player bzw. anderen Videogeräten und Videoprojektor im Analogbereich ist das YPbPr-Komponenten-Videokabel mit jeweils 3 Cinchsteckern (standardmäßig Rot, Grün und Blau gefärbt) auf jeder Seite. Qualitativ vergleichbar, bei Projektoren jedoch selten möglich, ist eine RGB-Video-Verbindung, die bei einigen Modellen der Marke Panasonic über einen SCART-Anschluss realisiert werden kann. Die zweitbeste Verbindung ist das S-Video-Kabel (meist mittels Hosiden-Stecker) und die schlechteste das Composite-Kabel, meist mit einem Kabel mit einem (standardmäßig gelben) Cinchstecker auf jeder Seite. Analoge Satellitenempfänger und VHS-Geräte können nur ein Composite-Signal ausgeben.
Im Digitalbereich ist HDMI im Moment die technisch bestmögliche Anbindungsmöglichkeit, allerdings kann die Wiedergabe von Bildsignalen darüber in einigen Fällen unmöglich sein, wenn der Projektor den Kopierschutzstandard HDCP nicht unterstützt. Die HDMI-Schnittstelle ist mit DVI kompatibel, womit ebenfalls viele neuere Projektoren ausgerüstet sind; es existieren Adapterkabel.
Bei der Verwendung des Videoprojektors in Kombination mit einem PC wird das Signal von der Grafikkarte über die grundsätzlich immer vorhandene VGA- oder die DVI-Schnittstelle zum Videoprojektor übertragen. Es besteht die Möglichkeit, die Bilddaten durch den Videoprojektor zu einem Monitor zu schleifen, so dass sowohl am Monitor als auch über den Videoprojektor das gleiche Bild ausgegeben wird. Viele Modelle verfügen zusätzlich auch über Eingänge für analoge Bildquellen wie z. B. Videorekorder.
Über einen sogenannten Triggerausgang kann eine motorisierte Projektionswand ein- und ausgefahren werden.
Praktische Anwendungen
- Die Visualisierung von beliebigen Sachverhalten für ein größeres Publikum anhand von auf einem Computer gespeicherten Daten. Großer Beliebtheit erfreuen sich Präsentationen, die mit Programmen wie Microsoft PowerPoint erstellt werden.
- Vorführung von Softwareprodukten mit einer größeren Anzahl von Interessenten (z. B. Seminare oder Messen).
- Als Unterrichtshilfsmittel: Hier ersetzt oder ergänzt der Videoprojektor die Tafel, herkömmliche Overheadprojektoren sowie schriftliche Unterlagen.
- Ein Referat oder Vortrag lässt sich mittels eines Videoprojektors abwechslungsreicher gestalten. Dabei lassen sich neben den Präsentations-Daten aus dem Computer auch mit Scannern oder Kameras digitalisierte Bilder oder Filmsequenzen aus einem Videorekorder oder DVD-Player einspielen.
- Private Verwendung: Der optische Eindruck von Spielfilmen, Sportereignissen oder Computerspielen begeistert und erzeugt, insbesondere in Verbindung mit einem 5.1 Lautsprechersystem, Kinoatmosphäre in den eigenen vier Wänden (Heimkino).
Optimale Geräteeinstellungen
Grundsätzlich sollte die Auflösung der Signalquelle (zum Beispiel von einem Computer, einem DVD-Spieler oder von einem Empfangsgerät) – insbesondere bei digitaler Datenübertragung (zum Beispiel DVI oder HDMI) – möglichst mit der physikalischen Auflösung des digitalen Wiedergabegerätes übereinstimmen. Dies kann leicht mit einem schwarz-weißen Schachbrettmuster entsprechender Pixelzahl überprüft werden, das mit dem Gerät wiedergegeben wird. Stimmt die Anzahl der angezeigten Bildpunkte in horizontaler und vertikaler Richtung mit dem Darstellungsraster überein, dann sind auf der Projektionsfläche keine Moiré-Muster zu erkennen. Bei analoger Datenübertragung kann mit Hilfe dieses Musters das Gerät leicht synchronisiert werden. Die Testmuster können von einer Festplatte, einer Compact Disc beziehungsweise DVD oder einem anderen Datenspeicher eingespielt werden.
- Optimierung der Auflösung beim Bildformat 4:3
-
Testtafel mit 800 × 600 Bildpunkten -
Testtafel mit 1024 × 768 Bildpunkten -
Testtafel mit 1280 × 960 Bildpunkten -
Testtafel mit 1600 × 1200 Bildpunkten
- Optimierung der Auflösung beim Bildformat 16:9
-
Testtafel mit 854 × 480 Bildpunkten -
Testtafel mit 1280 × 720 Bildpunkten -
Testtafel mit 1920 × 1080 Bildpunkten
Je nach Einsatzgebiet sollte ein Videoprojektor optimal eingestellt werden. Zunächst sollte der Schwarzwert möglichst dunkel und der Weißwert möglichst hell sein, damit ein hoher Kontrast erreicht wird. Grafische Präsentationen oder Darstellungen von Textdokumenten können häufig auf einen gleichmäßigen Kontrastverlauf verzichten, erfordern in der Regel aber eine große Helligkeit, insbesondere bei der Projektion mit gedämpftem Tageslicht. Zur Darstellung von Fotografien und Filmen sollten die Geräte so eingestellt werden, dass möglichst viele Grau- und Farbwerte unterschieden werden können, damit hinreichend natürlich wirkende Bilder projiziert werden können. Mithilfe einer simplen Testtafel können die Einstellungen von Helligkeit, Kontrastumfang, Farbsättigung und Kontrastverlauf angepasst werden (siehe auch Gammakorrektur).
Kosten
Die Preise variieren zwischen Herstellern und Händlern zum teil deutlich. Deshalb ist ein Preisvergleich im Internet durchaus lohnend. Außerdem sind die Kosten für eine Ersatzleuchte erheblich, derzeit liegen sie zwischen 200 und 650 EUR. Eine Lampe hat eine Lebensdauer zwischen 1.000 und 4.000 Betriebsstunden. Selbst durch kleinere Erschütterungen kann diese erheblich verkürzt werden.
Anzeigeverfahren Bildformat Auflösung Preis in EURO LCD 4:3 800×600 ab ca. 700 LCD 4:3 1024×768 ab ca. 800 LCD 16:9 964×544 ab ca. 800 LCD 16:9 1280×720 ab ca. 1.200 LCD 16:9 1920x1080 ab ca. 4.000 DLP 16:9 854×480 ab ca. 700 DLP 4:3 800×600 ab ca. 700 DLP 4:3 1024×768 ab ca. 1.000
Wesentlich günstiger bei Anschaffung und Lampenkosten im Vergleich zu den o.g. im Handel erhältlichen Modellen ist dagegen ein selbst zusammengebauter Videoprojektor, auch bekannt als "Volksbeamer" oder "Do-It-Yourself-Beamer". Diese können etwa auf einem Overhead-Projektor in Kombination mit einem LCD-Monitor basieren. Es ist jedoch zum Teil umstritten, ob damit eine vergleichbare Bildqualität erreicht werden kann. Im Internet finden sich hierzu zahlreiche Bauanleitungen, Erfahrungsberichte und Diskussionsforen.
Weblinks
- http://www.projektoren-datenbank.com/ Die Projektoren-Datenbank
- http://www.multivision.de/main.php?SiteID=152&Lang=de Umfangreiches Fach-Lexikon zum Thema Daten- und Videoprojektion
- http://www.cine4home.de/ ausführliche Projektorentests und Einstellungstipps
- http://www.beamerforum.de/ Ein weiteres Beamerforum
- http://www.heimkino.net/info/projektor.html Tipps und Infos zum Thema Videoprojektor