Erweiterte Helligkeitsanalyse von Filmen

  • Da wir ja im Moment recht viel über die ADL-Kontrastmessung von Projektoren diskutieren, habe ich mir durchschnittliche Helligkeit von Filmen mal genauer angeschaut. Anna & Flo haben ja damals hervorragende Arbeit geleistet, als sie eine Menge an Filmen analysiert haben. Die Daten an sich sind völlig korrekt, allerdings sehe ich da noch Verbesserungsbedarf bei der Auswertung und den Schlussfolgerungen. Folgende Punkte wurden bisher nicht berücksichtigt:


    1. Der Durchschnittswert für alle Filme ist für den einzelnen Film nicht relevant (wir schauen ja nicht alle Filme gleichzeitig :zwinker2:)

    2. Die Darstellung der ADL-Achse ist linear (wir nehmen aber Helligkeit in Verhältnissen, also logarithmisch wahr)

    3. Das Diagramm beginnt bei 1 % ADL, was zu hoch ist


    Also habe ich mir mal angeschaut, wie die Verteilung einzelner Filme eigentlich aussieht. Hier anhand eines Beispiels für einen relativ dunklen und eines relativ hellen Films. Die Darstellung erfolgt zunächst mit linearer X-Achse. Es handelt sich ja um eine Verteilung. Das heißt, die Häufigkeit für Balken X enthält immer alle Helligkeitswerte, die zwischen dem vorherigen Balken und dem aktuellen liegen. Der 2-%-Balken enthält also alle Werte > 1% und <= 2%. Man könnte jeden Balken als "Topf" bezeichnen, der eine Menge an Werten in ähnlicher Größenordnung enthält.


    "Parasite" (ADL-Durchschnitt: 4,8 %)


    "Ice Age" (ADL-Durchschnitt: 19,5 %)



    Wie man sieht, tummeln sich die hohen Ausschläge in dieser Darstellung am linken Rand. Ich könnte daraus nicht wirklich erkennen, ob ein Film generell hell oder dunkel ist. Der höhere ADL-Bereich ist einfach zu fein aufgelöst, der untere dagegen zu grob. Hier also dieselben Filme mit logarithmisch verteilten Töpfen (Verhältnis 1,5 zum vorherigen Topf):


    "Parasite" (ADL-Durchschnitt: 4,8 %)


    "Ice Age" (ADL-Durchschnitt: 19,5 %)


    Da wird der Unterschied zwischen den beiden Filmen sofort sichtbar. Wie man sieht, liegen 1/4 aller Bilder in "Ice Age" über 29 % ADL und ein signifikanter Teil sogar über 44 % ADL. Der Durchschnittswert von 19,5 % gibt das so nicht wieder und verleitet eher dazu, niedrigere ADLs stärker zu gewichten.

    Bei "Parasite" ist es dagegen andersherum. Ca. 1/4 aller Bilder sind unterhalb von 1,1 % ADL angesiedelt. Der Film besitzt also viele dunkle Szenen. Der Durchschnittswert von 4,8 % zeigt das so auch nicht.


    Die logarithmische Aufteilung ist aus meiner Sicht besser lesbar als die lineare und spiegelt viel stärker unserer Wahrnehmung wider. Wir alle erkennen sofort helle oder dunkle Filme, wenn wir sie sehen. Diese Erkenntnis wird ja z.B. auch bei der Auswahl von Demomaterial auf Messen genutzt. Bei der logarithmischen Auswertung wird der generelle Helligkeitscharakter eines Films besser sichtbar.


    Was hat man nun davon?


    Erstmal einen Erkenntnisgewinn. :zwinker2: Ansonsten könnte ich mir vorstellen, dass man Einstellungen/Profile usw. anhand so einer Verteilung steuern könnte, wenn man sie denn vorher kennt. Vielleicht kommt ja noch die eine oder andere Idee zu dem Thema.


    Anmerkungen und Korrekturen sind gerne willkommen! :)

  • Find ich super, vor allem auch die Logarithmische Darstellung. Es macht einem sehr gut klar, in welchen Helligkeitsbereichen sich so ein Film eigentlich bewegt. Hast Du mal geguckt, wie es sich bei HDR-Filmen verhält? Da ist es ja so, dass mit zunehmender Helligkeit die betroffenen Bildteile eigentlich immer kleiner werden und diese evtl. nur sehr wenig im Digramm hinterlassen. Kann ich mir gerade nicht so recht bildlich vorstellen, daher meine Frage.

  • Nils,


    danke für die Auswertung.


    Bei der Frage zur Sinnhaftigkeit der Kontrastmessungen bei verschiedenen ADL Werten ist mMn noch folgender Aspekt interessant:

    Welche Helligkeitsverteilungen (Kontraste) pro Bild liegen bei den jeweiligen ADL Werten vor?


    Nehmen wir als Beispiel die 10% der Bilder mit einer ADL von ca. 1,1% bei Parasite:

    Der Mittelwert sagt ja nichts darüber aus wie ein Bild tatsächlich aussieht.

    - Das könnten kontrastarme Bilder mit einer ziemlich einheitlichen Helligkeit von 1,1% ADL sein,

    - oder im anderen Extrem sehr kontrastreiche Bilder mit viel Schwarz und wenig Weiß,

    - oder eben etwas dazwischen.

    Dieser Aspekt wäre wichtig wenn Bilder mit unterschiedlichen ADL Werten systematisch unterschiedliche Helligkeitsverteilungen enthielten,

    z.B. bei niedrigen ADL Werten eine breitere Helligkeitsverteilung als bei höheren ADL Werten.

    Daraus würden sich entsprechende Anforderungen an einen Projektor ergeben.


    Wobei ich natürlich nicht weiß, ob sich so eine Auswertung überhaupt so einfach machen lässt.

    Apropos, was ist das für eine Software mit der Du diese Auswertungen machst?


    Aries

  • Der Durchschnittswert für alle Filme ist für den einzelnen Film nicht relevant (wir schauen ja nicht alle Filme gleichzeitig :zwinker2: )

    Gleichzeitig zwar nicht, aber hintereinander mit einem Anzeigegerät, Beamer.

    D.h. ein Gerät soll all die Filme in unserer Sammlung möglichst gut anzeigen.


    Ansonsten könnte ich mir vorstellen, dass man Einstellungen/Profile usw. anhand so einer Verteilung steuern könnte, wenn man sie denn vorher kennt.

    Die optischen Grenzen eines Gerätes können nicht geändert werden.

    Meinst Du eine Art Tonemapping, welches dunkle Filme aufhellt, bzw. helle Filme abdunkelt?
    Oder das Gamma verbiegt und z.B. bei Parasite im unteren Bereich weiter aufspreizt?


    Welche Helligkeitsverteilungen (Kontraste) pro Bild liegen bei den jeweiligen ADL Werten vor?

    Den Punkt greift Nils Thread der alternativen Kontrastmessung: Alternative Inbildkontrastmessung


    Scheint egal zu sein, ob sich die Gesamthelligkeit auf wenige, besonders helle Flächen oder größere Flächen mit geringer Helligkeit verteilt.

  • Hast Du mal geguckt, wie es sich bei HDR-Filmen verhält?

    Nein, das ist leider mit Avisynth nicht so einfach möglich. Die absolute Helligkeit kann man ja mit madVR messen (Messdatei), aber das bringt uns nicht viel, weil wir exzessiv Tone Mapping betreiben und den oberen Bereich massiv komprimieren. Sinnvoll wäre für unsere Projektoren daher nur eine Messung nach dem Tone Mapping. Avisynth sitzt aber vor dem Renderer. Das geht also nicht so einfach.


    Welche Helligkeitsverteilungen (Kontraste) pro Bild liegen bei den jeweiligen ADL Werten vor?

    Genau. Das kann man sich dann mit einem Histogramm anschauen. Das kann dann z.B. so aussehen (oben rechts):



    Unten schreibe ich auch den Maximalwert raus. Das ist ganz interessant. Dieses Beispiel besitzt einen sehr niedrigen Maximalwert. Da könnte eine Auto-Iris zumachen und das Bild könnte wahrscheinlich komplett auf den nativen Kontrast des Projektors gestreckt werden, ohne, dass etwas abgeschnitten wird. Somit würde lediglich der untere Bereich erweitert werden.

    Bei vielen anderen Bildern ist das aber nicht der Fall. Da ist ganz oft irgendwo eine Stelle, die sehr hohe Werte (>200) aufweist. Das hier z.B.:



    Die Werte werden übrigens in PC-Levels (0-255) ausgegeben.


    Apropos, was ist das für eine Software mit der Du diese Auswertungen machst?

    Das ist ein AviSynth-Script, das man direkt im Player startet.



    Gleichzeitig zwar nicht, aber hintereinander mit einem Anzeigegerät, Beamer.

    D.h. ein Gerät soll all die Filme in unserer Sammlung möglichst gut anzeigen.

    Klar, aber wenn man sich nur auf den Durchschnitt aller Filme konzentriert, hat das eben wenig Aussagekraft bezogen auf den einzelnen Film.



    Meinst Du eine Art Tonemapping, welches dunkle Filme aufhellt, bzw. helle Filme abdunkelt?
    Oder das Gamma verbiegt und z.B. bei Parasite im unteren Bereich weiter aufspreizt?

    Ja, Gammaverbiegungen, Lampenmodus usw. Man könnte sogar auf einen anderen Projektor umschalten (nicht wahr, zxlimited? :zwinker2:).


    Keine Ahnung, was da wirklich sinnvoll wäre. Das müsste man genau überlegen. Aber immerhin hätte man mit den Analysen eine weitere Möglichkeit, im Vorfeld irgendwas zu aktivieren, ohne, dass man den Film gesehen hat.

  • Klar, aber wenn man sich nur auf den Durchschnitt aller Filme konzentriert, hat das eben wenig Aussagekraft bezogen auf den einzelnen Film.

    Das nicht, aber die wenigsten wollen und werden wirklich pro Film Einstellungen verändern.

    Weiter gedacht: Die Auswertung eines ganzen Filmes hat wenig Aussagekraft auf einzelne Szenen......;)

    Ja, Gammaverbiegungen, Lampenmodus usw.

    Auf den Frame runter gebrochen werden die Lampen oder Blendensteuerungen genau diese machen.

    Das Problem wird sein, wie aktiv das System arbeiten soll. Viele stören sich dann ja wiederum am Bild-Pumpen.

    Zuerst ne dunkle Szene, die Blende macht zu und dann kommt ein helles Element ins Bild.......Klassiker Weltraum-Filme, z.B. StarWars zum Beginn: Dunkles Weltall und dann kommt der helle Sternenkreuzer ins Bild geflogen.


    Bitte nicht falsch verstehen, Deine Überlegungen und Auswertungen sind immer wieder interessant und ein weiteres Puzzlestück.

    Letztendlich dient die ganze Diskussion der Kaufentscheidung und dafür zählt schon die durchschnittliche Verteilung über alle Filme.

    Trotzdem sind die Auswertungen einzelner Filme auch interessant. z.B. auch um Referenzen zum Vergleich zu finden.

  • Weiter gedacht: Die Auswertung eines ganzen Filmes hat wenig Aussagekraft auf einzelne Szenen......;)

    Ja, das ist absolut korrekt. Letztendlich zählt das einzelne Bild. Die Frage ist, welche Konsequenzen man aus solchen Auswertungen trifft (wenn überhaupt) und wie feingranular sie sein müssen. :)


    Den Durchschnitt über alle Filme halte ich jedenfalls für zu grob. Sie spiegelt z.B. nicht wieder, dass überwiegend helle Filme auf einem DLP gut aussehen. Das ist aber ein Wissen, dass die meisten von uns aus Erfahrung bereits besitzen.

    Bitte nicht falsch verstehen, Deine Überlegungen und Auswertungen sind immer wieder interessant und ein weiteres Puzzlestück.

    Letztendlich dient die ganze Diskussion der Kaufentscheidung und dafür zählt schon die durchschnittliche Verteilung über alle Filme.

    Kein Thema. Gegenargumente sind immer erlaubt. :)


    Für mich ist die Kaufentscheidung nur eine mögliche Konsequenz aus den Auswertungen. Wenn man aber diese mal hernimmt, dann sollte die Menge der Filme für den Durchschnittswert zumindest die eigene Präferenz widerspiegeln. Wenn ich nur düstere Horrorfilme schaue, werde ich mit einem niedrigen Kontrast nicht glücklich, bei Komödien oder Kinderfilmen ggf. schon.


    Letztendlich kann man mit den Auswertungen machen, was man möchte. Ich reduziere das nicht nur auf die Auswahl des Projektors. Vielleicht sind die Daten irgendwann mal für irgendeine Einstellung nützlich. Und wenn es nur sowas Abgefahrenes ist, wie einen DLP für helle Filme zu nutzen und einen D-ILA für dunkle. Kann man alles machen. :zwinker2:

  • ... Und wenn es nur sowas Abgefahrenes ist, wie einen DLP für helle Filme zu nutzen und einen D-ILA für dunkle. Kann man alles machen. :zwinker2:

    Na das würde ich jetzt noch lange nicht als abgefahren bezeichnen :zwinker2:

    Das praktiziere ich seit Jahren so. Nachdem es leider keinen (ansatzweise bezahlbaren) Projektor gibt, der alle Vorteile in einem Gerät vereint, wähle ich immer je nach Film den Projektor, der nach meiner Erfahrung und Einschätzung mit dem gewählten Bildmaterial am besten umgehen kann. (Manchmal zugegebenermaßen auch andersrum: "heute hab ich mal wieder Bock auf den Beamer XY - welcher Film bringt dessen Qualitäten so richtig zur Geltung?“) :big_smile:

    Die Krönung wäre in der Tat der parallele Betrieb mit ADL-basiertem, stufenlosen Übergang zwischen den 2 Projektoren (eben nach dem Vorbild des Sim2 HDR Duo Plus). Hierzu habe ich auch schon einige Versuche unternommen, mit durchaus vielversprechendem visuellen Ergebnis. Leider ist eine solche Installation halt kaum praxistauglich zu betreiben, da der Temperaturdrift der Geräte eine dauerhafte pixelgenaue Überlagerung vereitelt :cray:

  • Die Frage ist, welche Konsequenzen man aus solchen Auswertungen trifft

    Für den normalen User, der sich keine Tools programmiert, wohl nur ein weiterer Puzzlestück für die Kaufentscheidung.


    Aktiv eingreifen könnte man ev. bei MadVR mit den Helligkeitswerten im HDR-Tonemapping Reiter und je nach Film etwas hellere oder dunklere Nits Werte einstellen.

  • Ich habe nebenbei immer mal ein paar Filme analysiert und versucht, eine Metrik zu finden, die Helligkeit besser zu charakterisieren. Die logarithmische Darstellung oben ist schon recht anschaulich. Im folgenden habe ich versucht, mich auf fünf Kategorien zu beschränken, denen ich per Auge Helligkeitsbereiche zugeteilt habe.


    • sehr dunkel (0 - 1 %)
    • dunkel (bis 5 %)
    • mittel (bis 12 %)
    • hell (bis 25 %)
    • sehr hell (bis 100 %)


    Die Grenzen sind natürlich diskutierbar. Jedenfalls passt es relativ gut mit dem, wie ich die Filme einschätze. Hier eine kleine Auswahl:


    Das Boot

    (ADL: 2,6 %, Median: 1,6 %)


    The Descent

    (ADL: 3,6 %, Median: 1,3 %)


    Die Welle

    (ADL: 16,6 %, Median: 14,9 %)


    Fight Club

    (ADL: 4,4 %, Median: 2,6 %)


    Gravity

    (ADL: 8 %, Median: 5,6 %)


    Indiana Jones 1

    (ADL: 11,1 %, Median: 7,3 %)


    Mad Max: Fury Road

    (ADL: 16,4 %, Median: 12,7 %)


    Schräger als Fiktion

    (ADL: 12,3 %, Median: 9,9 %)


    Tatsächlich... Liebe

    (ADL: 14,6 %, Median: 13,9 %)


    Underworld 2

    (ADL: 2,9 %, Median: 2,2 %)

  • Interessant ist auch, wieviel Dynamik in den Filmen vorkommt. Hier mal die ADL über die Laufzeit aufgetragen.


    Gravity


    Tatsächlich... Liebe



    Wie man sieht, ist "Gravity" deutlich dynamischer, was die Helligkeit der Bilder untereinander angeht. Es gibt teilweise längere Szenen, die unter 0,1 % ADL aufweisen und dann wieder welche, die bis über 30 % gehen.


    Diese Szene ist besonders dunkel:





    Und hier eine besonders helle:



    Interessant ist weiterhin, wie unterschiedlich kontrastreich Szenen mit derselben ADL sind:


    Master and Commander


    Parasite



    Und hier mal eine Szene mit extrem niedrigen Maixmalwert:


    Parasite



    Man sieht, die Spanne an unterschiedlichen ADL-Werten ist innerhalb eines Films teilweise enorm hoch. Und dann kommt noch der unterschiedliche Kontrast innerhalb der Bilder dazu, der gesondert betrachtet werden muss.


    Das reicht erstmal für heute. Die Zeit ist knapp im Moment. :zwinker2:

  • Das finde ich sehr interessant! Auf den ersten Blick (auf den 2. auch) sieht das Parasite Bild ja wesentlich Kontrastreicher aus.

    Gruß


    kottan



    Wer schweigt stimmt nicht automatisch zu. Manchmal hat er nur keine Lust mit ... zu diskutieren.

  • Gravity

    (ADL: 8 %, Median: 5,6 %)

    Oha, den hätte ich weit dunkler eingeschätzt

    Das finde ich sehr interessant! Auf den ersten Blick (auf den 2. auch) sieht das Parasite Bild ja wesentlich Kontrastreicher aus.

    Klar, ist die Helligkeit auf sehr helle, aber auch sehr dunkle Bereich verteilt, oder Alles bei mittlerer Helligkeit.

    Im Extremfall ein 50% Graubild vs. dem ANSI Testbild.


    Die M&C Szene wird für Beamer kein großes Problem darstellen.
    Die Parasite Szene mit den größeren, dunklen Flächen und dem hellen Licht, bringt jeden Beamer an die Grenzen.

  • Die M&C Szene wird für Beamer kein großes Problem darstellen.
    Die Parasite Szene mit den größeren, dunklen Flächen und dem hellen Licht, bringt jeden Beamer an die Grenzen.

    Ja, auf den ersten Blick würde ich das auch annehmen, aber bei genauerer Betrachtung ist es vielleicht genau anders herum. Die ADL ist bei beiden Bildern gleich, ~5%. Der Beamer hat also seinen entsprechend etwas erhöhten Schwarzwert auf Grund der ADL. Bei M&C wird es leicht ins Auge fallen, wenn der Schwarzwert nicht mehr gut genug ist, denn selbst die Himmelsbereiche haben nur rund 45% Helligkeit und die Jacken der beiden Seefahrer haben wirklich nur 1% Luminanz, nutzen also den Schwarzwert des Beamers maximal aus.


    Bei Parasite haben die dunkelsten Partien in der Bekleidung noch eine Luminanz von 3%, während die Lichter bis 95% gehen. Die 3% sind also auch bei einem leicht erhöhten Schwarzwert noch deutlich leichter abzubilden und zu differenzieren (als die 1% v. M&C) , und die 95% stellen ohnehin kein Problem dar. Zudem wird das Bild ohnehin schon als recht kontrastreich wahrgenommen.


    Es kommt also sehr auf den Bildinhalt an, ob der Beamer überhaupt in die Grenzbereiche seine Kontrastfähigkeit kommt. Solange keine Bildinhalte mit weniger als 5% Luminanz codiert sind, kommt auch ein Beamer mit einem Kontrast von 1000:1 (bei gegebener ADL) nicht in Schwierigkeiten.

  • Zeigt aber eben auch, dass ein Mittelwert über alles nicht viel aussagt...

    Es genau das aus, was der Name suggeriert: Den Durchschnitt.

    Solange man nicht wirklich beginnt, Filmbezogen Einstellungen oder das Anzeigegerät zu wählen, hilft uns der Durchschnittswert (+ wahrscheinliche gaußsche Normverteilung) bei welcher Helligkeit die Kontrastmessung eine höher oder geringere Relevanz hat.


    Ja, auf den ersten Blick würde ich das auch annehmen, aber bei genauerer Betrachtung ist vielleicht genau anders herum.
    ...
    Bei M&C wird es leicht ins Auge fallen, wenn der Schwarzwert nicht mehr gut genug ist, denn selbst die Himmelsbereiche haben nur rund 45% Helligkeit und die Jacken der beiden Seefahrer haben wirklich nur 1% Luminanz, nutzen also den Schwarzwert des Beamers voll aus.


    Bei Parasite haben die dunkelsten Partien in der Bekleidung noch eine Luminanz von 3%, während die Lichter bis 95% gehen. Die 3% sind also auch bei einem leicht erhöhten Schwarzwert noch deutlich leichter abzubilden und zu differenzieren (als die 1% v. M&C) , und die 95% stellen ohnehin kein Problem dar. Zudem wird das Bild ohnehin schon als recht kontrastreich wahrgenommen.

    Hast die Werte aus dem Bild oben, oder direkt aus der Datenspur?

    Die 3% bei der Kleidung gemessen, oder z.B. beim Kochtopf, rechts hinten im Bild?


    Es kommt also sehr auf den Bildinhalt an, ob der Beamer überhaupt in die Grenzbereiche seine Kontrastfähigkeit kommt. Solange keine Bildinhalte mit weniger als 5% Luminanz codiert sind, kommt auch ein Beamer mit einem Kontrast von 1000:1 (bei gegebener ADL) nicht in Schwierigkeiten.


    Wenn durch Aufhellungen das Schwarz heller wird, dann wird das 5% Grau noch heller dargestellt werden.


    Es wird aber stimmen, wenn helle Flächen im Bild sind, wir ein aufgehelltes Schwarz weniger negativ wahrnehmen, als bei einem generell dunklen Bild


    M&C ist auch ein Paradebeispiel, wo eine aktive Blenden/Lampensteuerung hilfreich eingreifen kann: Es gibt sowieso nichts 100% Helles, also kann die Lampe/Blende ohne Nachteile (Wenn das Tonemapping gut funktioniert) Helligkeit aus dem Bild nehmen.

  • Hast die Werte aus dem Bild oben, oder direkt aus der Datenspur?

    Die 3% bei der Kleidung gemessen, oder z.B. beim Kochtopf, rechts hinten im Bild?



    Wenn durch Aufhellungen das Schwarz heller wird, dann wird das 5% Grau noch heller dargestellt werden.

    Direkt aus dem Bereich der Kleidung genommen. Das Unterteil des silbernen Topfes kommt tatsächlich auf 2% Luminanz. Es sind ja keine Leinwandfotos von Nils, sondern direkt aus dem .mkv in einen Monitor-Screenshot gegossen - insofern, m.E. der Datenspur vergleichbar. Ich habe mit dem Color-Picker aus Photoshop, weil es mir sinnvoll erschien, den Durchschnitt aus 5x5 Pixel-Ausschnitten genommen - also minimalste Flächen. Einzelne Pixel haben wohl auch 0%.


    Ja das 5%-Grau wird schon etwas angehoben, müsste aber nach meiner Berechnung noch knapp unter 6% bleiben. (beim angenommenen 5%-ADL-Kontrast von 2900:1)

  • Zeigt aber eben auch, dass ein Mittelwert über alles nicht viel aussagt...

    Das sehe ich auch so. Deshalb habe ich die Erkenntnisse die man angeblich aus den Untersuchungen von A&F ziehen können sollte nie verstanden.

    Man sieht ja an dem Beispiel von M&C und Parasite dass man selbst aus einem konkreten Einzelbild keine Rückschlüsse ziehen kann aus denen man z.B. Einstellungsänderungen am Projektor ableiten könnte.

  • Deshalb habe ich die Erkenntnisse die man angeblich aus den Untersuchungen von A&F ziehen können sollte nie verstanden.

    Ich finde, dass die Beiträge von Anna und Flo damals wichtige Bereiche in den Fokus gerückt haben.

    Überhaupt erstmal eine Vorstellung über die ADL Werte von Filmen zu haben sehe ich daher als wesentlichen Fortschritt.

    Natürlich ist die Wirklichkeit noch komplizierter, aber jeder lange Weg beginnt mit einem ersten Schritt.

    :)

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