Drehen mit 24p: Wie kann man Lichtflickern vermeiden?

Rolling-Shutter-Effekt bei einem CMOS-Sensor unter dem Licht einer Energiesparlampe (Belichtungsdaten: 24 B/Sek. / 1/48 Sekunde)
Bei Aufnahmen mit 24p habe ich bei der Canon EOS C100 bemerkt, dass bei manchen Motiven ein dunkler Balken durchs Bild läuft. Woran liegt das und wie lässt es sich vermeiden?

Die allgemeine Formel für die Wahl der Standard-Belichtungszeit lautet:

Bildfrequenz * 2 = Nenner der Belichtungszeit

Bei 24 B/Sek. liegt damit die optimale Belichtungszeit bei 1/48 Sekunde. Prinzipiell ist dieser Wert völlig korrekt. Leider passt er nicht ganz zur europäischen Netzfrequenz (50 Hz).

Werden Lichtquellen zur Beleuchtung verwendet, die der Netzfrequenz folgen (HMI, Energiesparlampen, Leuchtstoffröhren, Wechselstrom-LEDs etc.), kommt es zu Helligkeitsschwankungen im Bild. Nicht davon betroffen sind Glühlichtquellen, also Kunstlichtscheinwerfer, „Glühbirnen“ – kurz, alle Temperaturstrahler.

Prinzipiell tritt das Problem bei entsprechender Beleuchtung immer auf – egal mit welcher Kamera gedreht wird. Selbst Filmkameras sind davon betroffen. Allerdings ist es nicht immer gleichermaßen gut sichtbar.

Bei klassischen Filmkameras und Videokameras mit CCD-Bildwandler pulsiert die Helligkeit des Gesamtbildes. Die Stärke dieses Lichtflickerns hängt von der Größe der Abweichung zwischen Netzfrequenz und Belichtungszeit ab. Bei einer Belichtungszeit von 1/48 Sekunde (=48 Hz)  ist diese relativ gering, weshalb es oft gar nicht auffällt.

Kameras mit CMOS-Sensor reagieren weniger gutmütig: Ein schwarzer Schatten scheint durch das Bild zu laufen. Besonders auffällig wird das bei homogenen Flächen im mittleren Helligkeitsbereich:

Ursächlich ist der bei CMOS-Sensoren übliche Rolling Shutter.

Abhilfe ist prinzipiell relativ einfach möglich: Wählen Sie eine Belichtungszeit, die mit der Netzfrequenz harmonisiert, also 1/25, 1/50 (optimal), 1/100 Sekunde. Kürzere Belichtungszeiten sind nicht mehr geeignet.

Leider haben manche Kamerahersteller diesen Umstand nicht berücksichtigt. Dazu zählt auch Canon bei seiner Cinema EOS-Modellreihe. Im 24p-Modus werden diese Shutter-Einstellungen schlicht und einfach nicht angeboten. Mit einem kleinen Eingriff ins Kameramenü geht es natürlich trotzdem: Wählen Sie den Clearscan-Modus des Shutters. Er ist normalerweise dafür gedacht, um etwa bei Röhrenmonitoren durchlaufende Balken zu vermeiden und erlaubt sehr feine Veränderungen der Belichtungszeit.

Es gibt aber noch einen deutlich schnelleren Weg: Bei manchen Kameras – auch bei den Canon Geräten – lässt sich die Belichtungszeit in Winkelgraden einstellen. Diese Methode war bei klassischen Filmkameras üblich. Ein Offensektor von 172,8° entspricht bei 24 Bildern/Sekunde einer Belichtungszeit von exakt 1/50 Sekunde (Filmkamerabesitzer erfahren hier mehr).

 

Mehr dazu im Internet:

derlichtpeter.de – Den Flimmerkisten auf den Zahn gefühlt
Hervorragende Seite von Dipl.Ing. Peter Erwin zum Flimmern von Allgebrauchslampen mit LEDs

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2 Kommentare zu Drehen mit 24p: Wie kann man Lichtflickern vermeiden?

  1. Hallo Herr Neudeck,

    ich habe die Seite http://www.frag-den-neudeck.de/Archive/tag/lichtflicker gefunden, auf der der Begriff „Lichtflicker“ erklärt wird.

    Meines Erachtens gibt es diesen Begriff nicht, denn er ist aus 2 Worten unterschiedlicher Sprachen (Deutsch, Englisch) zusammengesetzt.
    Das was gemeint ist, heißt auf Deutsch „Lichtflimmern“ und auf Englisch „Light flicker“.
    In Abgrenzung dazu gibt es noch den eingedeutschten Begriff „Flicker“, der in der Elektrotechnik eine Bedeutung hat (Verursachung von Störungen durch Schwankungen der Stromversorgung).

    Die weitere Verwendung des Begriffs „Lichtflicker“ verwirrt die Menschen.
    Es ist schon schlimm genug, dass es das Lichtflimmern überhaupt gibt, insbesondere in dem derzeitigen Ausmaß verursacht durch manche LED-Leuchtmittel, in denen durch das rolling shutter schwarze Balken durch das Bild laufen.
    In den Suchmaschinen wird „Lichtflicker“ außer bei Neudeck oder Neudeck-Kopien nicht gefunden (Nettoauswertung). Dagegen gibt es verschiedene Seiten, die den Begriff „Lichtflimmern“ auf deutsch erklären, oder „Light flicker“ auf Englisch. Entsprechend wird „Lichtflimmern“ ca. 12000 mal (Nettoauswertung) bei Google gefunden.
    Es wäre nett, die Begrifflichkeit und deren Verwendung (z. B. auf der Seite http://www.frag-den-neudeck.de/Archive/16459) zu korrigieren.

    Vielen Dank.

    Peter Erwin
    Dipl.-Ing. (DH) für Elektrotechnik
    http://derlichtpeter.de/

  2. Guten Tag Herr Erwin,

    Sie haben völlig recht, der Begriff „Lichtflicker“ ist im allgemein Sprachgebrauch nicht verbreitet. Warum ich mich trotzdem dafür entschieden habe und nicht den von Ihnen vorgeschlagenen Begriff „Lichtflimmern“ verwende, möchte ich Ihnen gerne kurz erläutern:

    Den Effekt, dass bestimmte Lichtquellen bei Film-und Videoaufnahmen zu Belichtungsschwankungen führen, ist keineswegs neu. Allerdings kommt das Problem zunehmend selbst beim Hobbyfilmer an. Einer der Hauptgründe:

    Bei vielen Kameras mit kleinem Sensor kann die Belichtungseinstellung auf Grund von Beugungsunschärfen nicht mehr mit einer Objektivblende erfolgen. Stattdessen geschieht dies häufig primär über die Auslesegeschwindigkeit des Sensors, also die Belichtungszeit. Zudem hat die Verwendung von „filmenden Fotoaparaten“ zu einem kunderbunten Durcheinander bei der Belichtungszeit geführt. Da diese dadurch nicht mehr zwingend mit der ortsüblichen Netzfrequenz korrespondiert, kommt es unter manchen Lichtqeuellen zu den bekannten Belichtungsschwankungen.

    Im professionellen Bereich ist das altbekannt; etwa bei Verwendung von HMI-Schweinwerfern mit konventionellen (magnetischen) Drossel-Vorschaltgeräten wird ein Kameramann diesen Umstand immer mit zu berücksichtigen haben.

    Auch wenn es physikalisch gesehen unvollständig erscheint, aus Perspektive eines Kameramannes liegt die Hauptursache in den durch den 50 Hz-Sinus begründeten Spannungsschwankungen, denen die HMI-Gasentladungslampe mit Ihrer Helligkeit folgt. Bei einer LED ist genauso. Die korrekte Bezeichnung hierfür wäre „Lichtwelligkeit“, jedoch ist dieser Begriff im Bereich der professionellen Filmtechnik unüblich.

    HMI-Leuchten mit elektronischem Vorschaltgerät besitzen häufig einen „Flickerfree-Modus“, bei dem die Lampe mit einer hochfrequenten Rechteckspannung betrieben wird. Auf diese Weise werden die beschriebenen Belichtungsschwankungen vermieden oder zumindest minimiert. Die Bezeichnung „flickerfrei“ ist die branchenübliche Eindeutschung, über deren Stilhaftigkeit man sicherlich geteilter Meinung sein kann. Fakt ist, sie wird im Gegensatz zu den eigentlich korrekteren Bezeichnungen in der professionellen Filmproduktion verstanden.

    Der Filmer unterscheidet also branchenüblich zwischen flickerndem und flickerfreiem Licht. Meinem persönlichen Empfinden liegt es daher nahe, diesen Begriff zu substantivierten und mit dem Wort „Licht“ zu kombinieren, was in der deutschen Sprache absolut zulässig ist. Das Ergebnis ist „Lichtflicker“.

    Dass die Wahl einer abweichenden Perspektive als die eines Kameramannes zu einer anderen Terminologie führt, möchte ich nicht in Abrede stellen, bitte Sie aber zu berücksichtigen, an welche Zielgruppe sich mein Artikel wendet. Die einzig korrekte Bezeichnung – Lichtwelligkeit – wurde vermutlich weder bei Ihrer, noch bei meiner Zielgruppe verstanden werden.

    Mit besten Grüßen
    Stefan Neudeck

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