Kontrastoptimierung mit Algorithmen (EBL, Dynablack, VDR, Shader, ...)

Von modernen Kontrast-Optimierungs-Algos wie EBL geht eine gewisse Faszination aus. (Ich sah bisher nur das Dynablack von BARCO, aber das arbeitet sehr ähnlich)

Mich interessiert auch immer, wie so etwas funktioniert und wo die Limits sind. Vielleicht interessiert es auch den Einen oder Anderen von Euch.

Ich bin mir sicher, dass diese modernen Algos nicht mehr mit Gamma-Manipulation arbeiten, sondern mit Histogramm-/bzw. Tonwertspreizung. Darin liegt auch weit mehr Potenzial.

Namor Noditz Shader arbeitet vergleichbar (und in etlichen Punkten noch weit darüber hinaus), hat aber keinen Zugriff auf das Laser-Dimming des Projektors.

Ich habe mal ein paar reale Filmsequenzen analysiert und die Optimierungsmöglichkeiten evaluiert. Hier drei Beispiele aus " Eiffel in Love" (SDR):

Original:

EiL8.jpg   EiL8sc.jpg

Nun mit Histogramm-Spreizung, um diese in Kombination mit Laser-Dimming anzuwenden - welches hier nicht direkt darstellbar ist. Es wird dann mit dem Laser-Dimming letztlich wieder die gleiche Helligkeit erzielt wie im Originalbild, aber der Schwarzwert und damit Kontrast (hier) um etwa den Faktor 4 verbessert.

Dies kann man einigermaßen gut simulieren, indem man die Helligkeit des PC-Displays reduziert, bis im unteren Bild etwa der Eindruck des Orignals erreicht ist.

EiL9.jpg   EiL9scPlus_.jpg

In der Analyse rechts, wird das Bild jeweils von links nach rechts nach den Helligkeitswerten von R,G, und B (in 10 Bit-Auflösung) gescannt. Ist damit etwas aussagekräftiger als ein Histogramm.

Hier das zweite Original, das engere Limits einer Optimierung hat: (Das Fenster links, verhindert eine größere Kontrastspreizung)

EiL5.jpg   EiL5sc.jpg

Hier Kontrastopitmiert mit leichten Zeichnungsverlust in den Lichtern um Faktor 2.

EiL6.jpg   EiL6sc.jpg

Hier noch ein drittes Bild aus dem Film , bei dem zum Original eine Kontrast-Optimierung/Schwarzwert-Absenkung um Faktor 15 möglich ist.

EiL4.jpg

und optimiert:

EiL4c.jpg

Das reizvolle an diesen Algos ist die Tatsache, dass je dunkler und kontrastärmer das Filmbild ist, desto mehr Kontastoptimierung und Schwarzwertabsenkung ist möglich.

Hat das Filmbild bereits vollen Kontrastumfang ist der Schwarzwert auch beim DLP nur sehr selten auffällig.

Quote from Grobalt

Das optimierte letzte Bild sieht auch definitiv anders aus als gewünscht .. das eine ist spärliche Beleuchtung, Dämmerung, Abends ... das andere sieht aus als würde die Sonne ins Zimmer scheinen. Das ist für mich keine Bildoptimierung sondern Szenarioveränderung.

Der reine Bildvergleich hier, ist vielleicht missverständlich. Das kontrastoptimierte Bild erhält erst duch das zeitgleiche Laser-Dimming die Helligkeit und Stimmung des Originalbilds. Deshalb schrieb ich: "Dies kann man ganz gut simulieren, indem man die Helligkeit des PC-Displays reduziert, bis im unteren Bild etwa der Eindruck des originalen Bildes erreicht ist."

Quote from Gowattn

Also angenommen die Hellste Stelle im Bild hat 50 % vom maximalen Helligkeitswert den das Bild haben kann. Es wird dann das DLP Panel an der Stelle komplett Ausgefahren und die Laserlicht Quelle im 50% reduziert, somit hat das Bild die geforderte 50% Maximalhelligkeit. Die restlichen Pixel werden auch entsprechend angepasst.

Das würde aber im Gegenzug auch bedeuten, sobald auch nur ein kleiner Bereich hohe Helligkeit hat, kann das dimming nicht mehr arbeiten, weil ansonsten die Helligkeit in dem Bereich fehlen würde.

Ja, das stimmt im Wesentlichen. Das Panel erhält schon durch den Algo optimierte Daten und stellt diese wie üblich dar. Der Laser dimmt die Helligkeit im darauf abgestimmten Umfang.

Dein Beispiel mit dem kleinen Bereich hoher Helligkeit im Bild entspricht die 2. Szene mit dem Fenster. Hier hat der Algo nur noch wenig Spielraum für Kontrastspreizung. Dafür haben die Algos noch verschiedene Modi der Kontrastoptimierung - 'Low, Mid, High' Mein Beispiel mit dem Fenster entspräche etwa 'Mid', was einen geringen, kaum wahrnehmbaren Zeichnungsverlust der Lichter toleriert. Deshalb nur der Faktor 2, der Kontraststeigerung/Schwarzwertabsenkung. 50% Signalpegel (128/512) bedeuten ja nur ca. 21% Helligkeit, weil das Gamma 2.2/2.4 auch noch wirkt. Bei HDR mit der EOTF ist es ähnlich. Da macht einen Teil der Optimierung schon das HDR-Tonemapping.

Quote from Mankra

Aber ja, viele Szenen können elektronisch gut aufbereitet werden. Das bringt auch bei Kontrast-stärkeren Geräten eine dementsprechende Verbesserung.

Zweifellos würden auch kontraststärkere Beamer noch davon profitieren. Der vom Bild abhängige, mögliche Kontrast-Optimierungsfaktor bliebe der Gleiche.

Quote from Aries

Würde man z.B. mit Namors Shader mit einem NZ500 die berichteten strahlenderen Highlights eines Valerion Max reproduzieren können?

Haben die Algorithmen von Valerion und Barco noch besondere Tricks, die Namor noch nicht in seinem Shader umgesetzt hat?

Oder ist es umgekehrt und Namors Shader kann mit seinen vielfältigen Einstellmöglichkeiten mehr als die Ansätze von Valerion und Barco?

Rein softwaretechnisch gesehen kann Namors Shader die selben (oder noch mehr) Bildoptimierungen durchführen wie EBL und Dynablack. Die Einschränkung ist, dass der Shader keine Steuerungsmöglichkeit des Laser-Dimmings hat. Um bei gleichbleibender Lichtleistung einer dunklen Filmszene nicht die Stimmung zu rauben, müssen deshalb die Histogrammspreizungen maßvoll ausfallen. Eine Schwarzwertoptimierung erfolgt hier rein mit den Bilddaten - und das ist oft schon wirkungsvoll. Wenn der Laser durch die Software gedimmt werden kann, verbessert sich der Schwarzwert zusätzlich auf physische Weise. Dafür müssen die Bilddaten in deutlich höheren Umfang in der Helligkeit angepasst werden.

Quote from Ranttanplan

Man sieht bei Minute 3:00 z.B. seh gut, wo die Technik seine Grenzen hat. Nämlich dann, wenn helle Objekte ins Bild kommen und man eine hohe Spreizung beim Kontrast braucht.
Als die Fakel ins Bild kommt, hellt sich der Rest vom Bild auch stark auf.

Ja, richtig, bei sehr hellen Elementen mit einer gewissen Größe im Bild, wird nur noch wenig bis keine Spreizung mehr durchgeführt. Dadurch kann auch der Schwarzwert bestenfalls geringfügig abgesenkt werden.

Das 'Arbeiten von EBL' ist auch bei 03:28 - 03:32 gut zu sehen. Bei 03:28 wird ein Dimming des Lasers noch durch die Fackeln blockiert, dann kommt der Szenenwechsel. Zunächst ist der CS-Balken noch grau und wird dann in den nächsten 1,5 Sekunden im Schwarzwert abgesenkt.

Die kleine Fackel die hier auch noch zu sehen ist unterschreitet eine gewisse Größe und wird im EBL-Modus 'High' ignoriert. EBL arbeitet also beim Dimming mit einer zeitlichen Glättung und bewertet den Umfang der Lichter. Beim HDR-Tonemapping macht es das auch, wie Dennis und Patrick es im neuesten Video zum Max berichten. madVR-Envy/PC, wie auch JVC FrameAdapt arbeiten hier mit einer Szenenerkennung, welche sofort das HDR-Tonemapping entsprechend anpasst.

Über die Nebenwirkungen von EBL & Co. muss natürlich auch gesprochen werden. Da wäre neben den bereits genannten auch noch die teilweise sichtbaren Farbverschiebungen durchs Laser-Dimming. Der Gewinn im Schwarzwert ist aber hier bei einem DLP so deutlich sichtbar, dass man meist darüber hinweg sehen wird.

Quote from Dell

Dies wäre ein guter Thread, um auch Christie Digitals VDR zu diskutieren

Sicher, aber da ist m.W. noch die Entscheidung offen, ob die Christies Produktlinie die fürs ambitionierte Heimkino gedacht ist, VDR auch erhält.

Hier ein Side-by-Side-Vergleich (VDR Off/On, ab 03:30 wird's interessant)