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aus KINOTECHNIK Heft 6 / Juni Berlin 1938 - Von Dr. H. Naumann, Rathenow
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Von Reeb *1) ist kürzlich vorgeschlagen worden, die Bildwandbeleuchtung bei Kinoprojektion mit laufender Blende ohne Film auf mindestens 100 asb empfehlungsweise festzusetzen bzw. zu normen.

*1) Reeb, O.: „Betrachtungen zur Frage der günstigsten Projektionsbildbeleuchtung". - Kinotechnik 19 {1937) S. 67/75.

Anlaß zu diesem Vorschlag gaben einige Versuchsreihen, die in Amerika und bei uns durchgeführt wurden und die gezeigt haben, daß eine Reihe von früher herrschenden Annahmen über die Beleuchtungsstärke unzutreffend sind, nämlich daß erstens eine Abhängigkeit zwischen Bildgröße und Beleuchtungsstärke weder praktisch besteht noch irgendwie hergeleitet werden kann, und daß zweitens die bisher empfohlenen oder benutzten Bildwandbeleuchtungen durchweg unzureichend sind.

Das gilt schon für den Schwarz-Weiß-Film im Hinblick auf den Umfang der wiedergebbaren Grau-Skala, gemessen in Empfindungsstufen, und noch mehr für den Farbenfilm.

Den reinen Lichttechniker und Apparatebauer interessiert aber dabei die Frage des Flimmerns, denn es ist bekannt, daß mit steigender Beleuchtungsstärke die Flimmergrenzfrequenz (Anzahl der Hell-Dunkel-Perioden) stetig zunimmt und gegebenenfalls den Wert von 48 Perioden (Zweiflügelblende bei Tonfilm) übersteigt.

Über das Flimmern und seine Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke und einigen anderen Faktoren sind bereits früher mehrere Arbeiten erschienen, auch neuerdings hat man sich wieder mit der Angelegenheit befaßt *2) *3) *4) *5).

Von diesen Arbeiten ist für die hier in Frage kommenden Zwecke die von Arndt *5) die aufschlußreichste, da sie in Kurvenform sehr viel Material zur Verfügung stellt, an dem die neuesten Veröffentlichungen der Amerikaner merkwürdigerweise vorübergehen *6).

Um einige Nebenfragen und Unklarheiten mancher der Arbeiten zu klären und einige Lücken auszufüllen, haben wir uns selbst mit der Aufnahme von Flimmerkurven befaßt, d. h. mit der Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke von der Anzahl der Hell-Dunkel-Perioden, bei welcher das Flimmern eben aufhört.

Selbstverständlich sind dabei Aufsehen erregende Entdeckungen nicht zu machen. Es haben sich aber eine Reihe von Vorsichtsmaßregeln ergeben, die beachtet werden müssen, wenn die Ergebnisse nicht sinnlos werden sollen.
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*2) Liesegang, P.: Die Geschichte der Bildwechselzahl. -Kinotechnik 19 <1937) S. 153/155, 180/189. Daselbst weiteres Schrifttum.
*3) Marbe, K.: Theorie der kinematographischen Projektionen. Leipzig, Johann Ambrosius Barth, 1910.
*4) Hatsehek, P.: Die Marbesche Flimmertheorie. - Kinotechnik 17 (1935), S. 310/312.
*5) Arndt, W.: Die Flimmergrenze beim Kinobildwurf. Kinotechnik 17 (1935), S. 219/221.
*6) Cricks, R. H.: Shutter Efficlency and Flicker, Results of Recent Technical Research. -
Kinotechnik 19 (1937), S. 267/269.
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Zunächst ist es notwendig, etwa die Bedingungen des Filmtheaters nachzuahmen. Der Raum, in dem die Versuche stattfinden, muß also praktisch verdunkelt sein; insbesondere dürfen keine wenn auch nur kleine Lichtquellen vorhanden sein, deren Leuchtdichte größenordnungsmäßig die des zu betrachtenden und erleuchtenden Schirmes erreicht.

Auch in großem Winkelabstand von diesem Schirm erscheinende Lichter sind störend. Der Schirm soll in seiner Winkelgröße der Bildwand im Filmtheater entsprechen, also unter maximal 20-30° Breitenausdehnung erscheinen. Auch dann gelingt es noch, einen einzelnen Punkt fixierend ins Auge zu fassen.

Wollte man dagegen nur ein kleines Feld beleuchten, um peripheres Sehen auszuschalten, so adaptiert das Auge auf die ziemlich erhebliche Dunkelheit im Raum und wird von Nachbildern des kleinen hellen Fleckes gestört, sobald es die Sehrichtung ändert. Das ist aber bei den an sich ermüdenden Flimmerversuchen schon sehr bald der Fall.

Man könnte auch das eigentliche Flimmerfeld in einem gleich hellen, aber nicht flimmernden peripheren Umfeld erscheinen lassen. Wenn dann aber beide Bilder nicht ganz scharf aneinander stoßen, sondern beispielsweise durch kleine Erschütterungen gegeneinander schwingen oder „tanzen", dann ist an eine einwandfreie Beobachtung ebenfalls nicht zu denken.

Wir haben bei unseren Versuchen eine weiße Bildwand aus mattem Zeichenpapier mit Hilfe eines Projektionsapparates beleuchtet, dessen Lichtstärke durch Änderung des Lampenstromes variiert wurde. Wechselstrom zur Speisung der Lampen ist zu vermeiden, da selbst bei Lampen, die mit 2-3 A Stromstärke brennen, noch Schwankungen der Helligkeit entsprechend den einzelnen Spannungswechseln zu erkennen sind und diese mit der Frequenz 100 einander folgenden Perioden mit der durch den rotierenden Sektor gegebenen Frequenzschwebungen liefert, die ein starkes Flimmern erzeugen und gänzlich außer der bekannten und zu erwartenden Gesetzmäßigkeit liegen.

Auf mechanisch einwandfreie Herstellung des Sektors ist genau zu achten. Wenn er mehrere Flügel hat, müssen diese gleich groß sein, sofern kein „Hinkverhältnis" *5) beabsichtigt ist. Es ist bekannt, daß bereits bei wenigen Prozenten Unterschied der Flügel untereinander das Flimmern schon bei erheblich höheren Frequenzen auftritt.

Wir haben einige Versuchsreihen mit mehreren Versuchspersonen durchgeführt und dabei eine Übereinstimmung der Ergebnisse innerhalb der Grenzen festgestellt, die Arndt angibt. Daß die Versuchspersonen sich körperlich wohl fühlen müssen und vor allem nicht überanstrengt sein dürfen, ist selbstverständlich.
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Strittig und in einem großen Teil der Arbeiten nicht klar angegeben ist die Frage, ob die Beobachtungen im fovealen oder peripheren Sehen durchgeführt sind. Bekanntlich hat das Flimmern für einen fixierten Punkt bereits aufgehört, während die Ränder des betrachteten Bildfeldes noch weiter flimmern; die Flimmergrenze liegt für das periphere Sehen bei deutlich höheren Frequenzen *7). Das Aufhören des peripheren Flimmerns ist ziemlich leicht und sicher festzustellen, denn dann muß das gesamte Bildfeld flimmerfrei erscheinen, auch unabhängig davon, welchen Teil desselben man fixiert.

*7) Naumann, H,: Über die Beeinflussung der Schirmbildkontraste durch die optischen Eigenschaften des Projektors. - Kinotechnik 12 (1930) S. 21.

Dagegen ist die Grenze, bei der das foveale Flimmern verschwindet und nur noch das periphere besteht, nicht so leicht festzustellen, da dieser Zustand infolge oft eintreffender farbiger Nachbilder für die Versuchspersonen sehr unbequem ist und sie durch diese Erscheinungen von der Feststellung, ob der fixierte Punkt noch flimmert, abgelenkt werden.

Wir konnten aber z. B. feststellen, daß bei einer Beleuchtung von 100 asb für das foveale Sehen die Flimmergrenze bei 45 Hell-Dunkel-Perioden lag, für das periphere Sehen bei etwa 55 Perioden. Auf Grund dieser Betrachtungen kommen wir zu dem Schluß, daß die Arndtschen Kurven für das foveale Sehen gelten, bei dem eine Beleuchtungsstärke von 100 asb unter Annahme einer symmetrischen Zweiflügelblende bei Tonfilm gerade noch angängig wäre, denn diese liefert dann 48 Hell-Dunkel-Wechsel.

Im peripheren Sehen wird aber mit demselben Projektor Flimmern eintreten. Da man mit Rücksicht auf die Ausnutzung der Filmtheater nicht vermeiden kann, daß der Gesichtswinkel für den Bildschirm auf manchen Plätzen ziemlich groß ist, muß das Flimmern anders unterbunden werden.
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Eine unsymmetrische zweiteilige Blende gibt in jedem Falle eine höhere Flimmerfrequenz und scheidet aus; es muß also dann wieder auf eine Dreiflügelblende zurückgegriffen werden.

Eine solche Blende nimmt aber viel Licht weg und behindert insbesondere bei sehr großen Lichtströmen und Schirmwänden das Bestreben, die vorausgesetzten 100 asb zu erreichen, denn der den Filmzug abdeckende Flügel darf nicht kleiner als 90° gemacht werden.

Zwar ist von diesem Betrag ein kleiner Abzug gestattet weil die Anfangs- und Endbeschleunigung der Malteserkreuzschaltung sich nur wenig von Null unterscheidet und der Lichtstrahl erst abgedeckt zu werden braucht bzw. schon wieder freigegeben werden kann, wenn der Film um einen Betrag von seiner Ruhestellung entfernt ist, der der aus anderen Gründen schon vorhandenen Unscharfe des Bildes auf dem Film entspricht. Dies sind aber nur wenige Winkelgrade am Abdeckflügel.

Andererseits muß der Flügel um einen Winkelbetrag größer sein, dessen Bogen sich aus der Weglänge des Abdeckflügels durch das Strahlenbündet und der mittleren Entfernung der Flügelachse vom Filmfenster ergibt. Dieser zusätzliche Betrag ist bei den heutigen Projektoren am kleinsten, wenn die Blendenachse seitlich neben dem Filmfenster in möglichst großem Abstand liegt und der Blendflügel das Lichtbündel möglichst nahe am Fenster durchschneidet.

Immerhin wird die oben beschriebene Verkleinerung des Abdeckflügels dadurch praktisch aufgehoben, so daß es bei Flügeln von 90" bleiben muß.

Macht man die anderen beiden Flügel auch 90° groß, so sinkt die „Durchlässigkeit" der Dreiflügelblende auf ein Viertel bzw. die Hälfte des Wertes einer Zweiflügelblende, was offenbar nicht angängig ist, wenn es sich um größere Lichtströme handelt.

Es liegt also wieder nahe, ein Hinkverhältnis einzuführen, d. h. den 2. und 3. Flügel kleiner zu machen. Doch ist auch dieser Weg aussichtslos, wenn man den Angaben von Arndt folgt, nach denen das Flimmern ganz erheblich zunimmt.

Man kann seinen Kurven entnehmen, daß bei 100 asb und 24 Bildwechseln ein Hinkverhältnis von 1:0,9 kaum mehr möglich ist, d. h. bei einem abdeckenden Sektor von 90° würden die anderen beiden Sektoren je 81° betragen. Die Durchlässigkeit des Blendflügels würde dann 30% sein.

Unsere Versuche haben ein noch ungünstigeres Verhältnis geliefert; bei dem Hinkverhältnis 1:0,9 und 100 asb sind - gemittelt über 7 Beobachter - etwa 84 Hell-Dunkel-Wechsel entsprechend einer Bildwechselzahl von 28 erforderlich. Es hat also gar keinen Zweck, eine unsymmetrische Dreiflügelblende zu benutzen, da sie unter Umständen noch stärker flimmert als eine symmetrische Zweiflügelblende, eine Tatsache, die wir an den austauschbaren Blenden eines Projektors nochmals bestätigen konnten.

Einen Ausweg bieten zunächst zwei Möglichkeiten:

Erstens: Um eine symmetrische Dreiflügelblende benutzen zu können, wird ein dreiteiliges Malteserkreuz angewandt, dessen Schaltzeit nur 60° bzw. ein Sechstel der gesamten Bildzeit ausmacht. Die mechanischen Schwierigkeiten seien hier nicht weiter erörtert, auch nicht die Beanspruchung des Filmes, die ebenso groß ist, wie bei einer Wiedergabefrequenz von 36 Bilder je Sekunde, ein Wert, der vor der Tonfilmzeit allerdings häufig vorkam.

Vielleicht könnte man sich mit diesen Schwierigkeiten abfinden, wenn man bedenkt, daß größte Lichtströme, die dieses Verfahren zur Voraussetzung haben, nur in einzelnen Fällen benötigt werden und dann einen etwas unwirtschaftlicheren Betrieb rechtfertigen.

Der zweite Ausweg wäre das Vermeiden jeden größeren Blendflügels durch den optischen Ausgleich, wobei auch solche Geräte von dem hier behandelten Standpunkt aus brauchbar wären, die einen sehr schmalen Blendflügel zur zeitweiligen Abdeckung des Lichtes während der Rückführung eines schwingenden Spiegels oder anderen Ausgleichsgerätes benötigen.

Zunächst bleibt als dritter Ausweg nur der eine übrig, die Beleuchtungsstärke von 100 lx für den Projektor ohne Film keineswegs zu überschreiten. Infolge der Reflexions- und Absorptionsverluste in der Filmschicht verringert sich die Beleuchtungsstärke auf der Bildwand selbst bei glasklaren Filmstellen auf 90 asb oder weniger und kommt damit nahe an die Grenze heran, bei der jegliches Flimmern aufhört.

Wie aber die höheren gelegentlich empfohlenen Beleuchtungsstärken mit den technischen und mechanischen Notwendigkeiten der Filmwiedergabe in Einklang gebracht werden sollen, ist augenblicklich noch eine offene Frage.
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Es wird festgestellt, daß bei 100 asb Bildwandbeleuchtung und 48 Hell-Dunkel-Wechseln Flimmern eintritt; das bedeutet, daß Tonfilme mit Zweiflügelblende bei dieser Helligkeit eben noch vorgeführt werden können. Da andere Formen der Blendflügel kein besseres Ergebnis liefern, wenn man nicht einen ganz ungenügenden Wirkungsgrad in Kauf nehmen will, so bleiben nur einige technisch unbequeme Auswege oder aber die Notwendigkeit übrig, eine 100 asb überschreitende Beleuchtung zu vermeiden.
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