Du hast schon einmal von Black Frame Insertion gehört, oder abgekürzt: BFI? Das ist eine Technologie, um die Schärfe von Bewegtbildern zu erhöhen. Aber wie wird BFI genau implementiert, und was sind die Vor- und Nachteile dieser Technologie? Außerdem werden wir BFI von ähnlichen Technologien wie der Motion Interpolation abgrenzen und ein Fazit ziehen, das die vielen Vorteile dieser faszinierenden Technik gegenüber den kleineren Nachteilen abwägt. Tauchen wir also ein in die Welt von BFI: Licht an und aus.
Bewegungsschärfe bei Flachbildschirmen
Flachbildschirme, wie wir sie heute kennen, haben zwar die älteren CRT-Bildschirme abgelöst, stoßen aber bei der Bewegungsschärfe an ihre Grenzen. Hier kommt die Technik der Black Frame Insertion (BFI) ins Spiel. Flachbildschirme neigen zu einer spezifischen Art von Bewegungsunschärfe, die durch ihre Bildanzeige und -änderung entsteht. Dies liegt daran, dass ein Bild über mehrere Bildschirmaktualisierungen hinweg konstant gehalten und dann plötzlich durch das nächste ersetzt wird. Obwohl dies zu einer klaren Darstellung führt, verursacht es Bewegungsunschärfe, weil unsere Augen einem sich bewegenden Objekt auf dem Bildschirm folgen und dabei am Anfang und am Ende der Aktualisierung auf unterschiedliche Teile des Bildes fixiert sind.
Im Gegensatz dazu hatten CRT-Displays weniger Bewegungsunschärfe, da jeder Pixel bei jedem Aktualisierungszyklus neu gezeichnet werden musste. Dieses Prinzip des kontinuierlichen Neuaufbaus des Bildes sorgte für eine natürliche Reduzierung der Bewegungsunschärfe. Moderne Flachbildschirmhersteller versuchen, diesen Effekt durch verschiedene Techniken, einschließlich BFI, nachzuahmen, um die Bewegungsschärfe zu verbessern. BFI ist also ein Versuch, die natürliche Bewegungsschärfe von CRT-Displays in die Welt der modernen Flachbildschirme zu übertragen.
Ins Detail: Sample-and-Hold-Bewegungsunschärfe
Sample-and-Hold-Bewegungsunschärfe ist ein Phänomen, das bei modernen Flachbildschirmen, wie LCDs, LEDs und OLEDs, auftritt. Diese Art von Unschärfe entsteht aufgrund der Art und Weise, wie diese Bildschirme Bilder darstellen und aktualisieren.
Bei Sample-and-Hold-Displays wird jedes Bild (Frame) für die gesamte Dauer eines Bildaktualisierungszyklus (Refresh Cycle) konstant auf dem Bildschirm gehalten. Dies bedeutet, dass ein Frame angezeigt wird, bis es Zeit ist, den nächsten Frame anzuzeigen. Während dieser Zeit bleibt das Bild unverändert auf dem Bildschirm, bevor es fast augenblicklich durch das nächste Bild ersetzt wird.
Dies klingt zunächst nach einer effizienten Methode, um ein klares und stabiles Bild zu liefern, aber es hat einen Nachteil in Bezug auf die Bewegungsdarstellung. Wenn sich Objekte über den Bildschirm bewegen, versuchen unsere Augen, diesen Bewegungen zu folgen. Da das Bild während des Refresh Cycles statisch ist, folgen unsere Augen einer kontinuierlichen Bewegungsbahn, während das Bild selbst stationär bleibt. Am Ende des Refresh Cycles, wenn das Bild plötzlich wechselt, entsteht ein visueller Sprung in der Bewegung. Dieser Konflikt zwischen der Bewegung unserer Augen und dem stationären Bild auf dem Bildschirm erzeugt eine Art Unschärfe, die als Bewegungsunschärfe wahrgenommen wird.
Bei CRT-Displays, die eine andere Technologie nutzen, tritt dieses Problem nicht auf, da dort jeder Pixelpunkt bei jedem Refresh neu gezeichnet wird, was zu einer natürlichen Bewegungsunschärfe-Reduzierung führt. Moderne Displays versuchen, dieses Problem durch verschiedene Technologien wie Bewegungsinterpolation und Black Frame Insertion zu lösen, um ein glatteres Bewegungsbild zu erreichen. Diese Techniken zielen darauf ab, den Effekt der kontinuierlichen Bewegung zu imitieren, den CRTs aufgrund ihrer Funktionsweise natürlicherweise haben.
Methoden zur Reduzierung von Bewegungsunschärfe
Es gibt verschiedene Ansätze, wie Flachbildschirme die sogenannte Sample-and-Hold-Bewegungsunschärfe bekämpfen. Eine weit verbreitete Methode ist die Bewegungsinterpolation, auch bekannt als Bewegungsglättung, die manchmal abwertend als „Seifenopereffekt“ bezeichnet wird. Diese Technik wird von verschiedenen TV-Marken unter unterschiedlichen Namen angeboten, funktioniert aber im Grunde gleich. Bei der Bewegungsinterpolation werden Zwischenbilder generiert, die eine Art Durchschnitt des vorherigen und des nachfolgenden Bildes darstellen. Dies verdoppelt die Anzahl der einzigartigen Frames und reduziert so die Bewegungsunschärfe. Allerdings führt dies zu einer sehr glatten Bewegung, die alles etwas unnatürlich wirken lässt.
Einige Displays sind sogenannte „Low-Persistence“-Panels. Diese Bildschirme flackern ihre Pixel schnell (Strobing), um den Effekt von gepulsten Bildschirmen nachzuahmen. Plasma-TVs hatten diese Eigenschaft aufgrund ihrer Funktionsweise und waren trotz der Sample-and-Hold-Technologie von Natur aus Low-Persistence.
Schließlich gibt es noch die Black Frame Insertion (BFI). Diese Methode fügt zwischen jedem beleuchteten Frame einen komplett schwarzen Frame ein. So wird die Hintergrundbeleuchtung (oder die tatsächlichen Pixel im Falle von OLED) nach jedem vollständigen Refresh komplett dunkel. Dies imitiert effektiv die Austastlücke von CRT-Bildschirmen und hilft, die Bewegungsunschärfe zu reduzieren.
Wie wird BFI implementiert?
Bei modernen Fernsehern und Monitoren wird BFI (Black Frame Insertion) technisch implementiert, indem spezielle Schaltungen und Software verwendet werden, um kurzzeitig schwarze Bilder einzufügen. Diese schwarzen Frames werden zwischen den regulären Bildframes platziert, wobei die Dauer und Frequenz der schwarzen Frames präzise gesteuert wird. Oft sind die Bildprozessoren und Bildschirme so konfiguriert, dass sie die Timing-Anforderungen für diese schnellen Wechsel erfüllen können, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen oder ein Flimmern zu verursachen. Diese Implementierung erfordert eine sorgfältige Abstimmung zwischen Hardware und Software.
Obwohl die Begriffe Backlight-Strobing und Black Frame Insertion (BFI) oft synonym verwendet werden, handelt es sich um unterschiedliche Technologien, die sowohl bei LED- als auch bei OLED-Monitoren eingesetzt werden, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Bei LED-Monitoren, die über eine Hintergrundbeleuchtung verfügen, bewirkt das Strobing der Hintergrundbeleuchtung ein Flackern dieser Lichtquelle. OLEDs hingegen haben keine Hintergrundbeleuchtung und setzen stattdessen auf die Einbindung von schwarzen Frames zwischen den eigentlichen Bildframes. Daher stammt der Name Black Frame Insertion.
Die Implementierung von BFI bei OLEDs erfolgt durch die Halbierung der Frame-Zeit der Quelle, um diese schwarzen Frames einfügen zu können. Im Gegensatz dazu müssen LED-Monitore die Frames der Quelle nicht anpassen, um das Strobing der Hintergrundbeleuchtung zu ermöglichen. Beide Techniken zielen darauf ab, Bewegungsunschärfe zu reduzieren und ein schärferes Bild bei bewegten Objekten zu erzeugen, nutzen jedoch unterschiedliche Ansätze aufgrund der spezifischen Eigenschaften von LED- und OLED-Displays.
Vorteile und Nachteile von BFI
Die Verringerung von Bewegungsunschärfe ist ein wesentlicher Vorteil von Black Frame Insertion (BFI). Durch das Einfügen schwarzer Frames zwischen den normalen Bildern wird die Bewegung auf dem Bildschirm schärfer dargestellt. Das menschliche Auge nimmt Bewegungen flüssiger und deutlicher wahr, was besonders bei schnellen Szenen in Filmen, Sportübertragungen oder Videospielen von Vorteil ist. BFI hilft, das Bild klarer und die Bewegungen präziser zu gestalten, was das Seherlebnis insgesamt verbessert.
Ein Nachteil ist jedoch, dass es bei einigen Zuschauern zu Flimmereffekten führen kann. Dies liegt daran, dass das schnelle Ein- und Ausschalten des Bildschirms bei einigen Menschen visuelle Unannehmlichkeiten verursachen kann. Insbesondere bei langsameren BFI-Raten ist dieses Flackern stärker ausgeprägt. Die Wahrnehmung des Flackerns variiert jedoch von Person zu Person und hängt auch von der spezifischen Umsetzung der BFI-Technologie im Gerät ab.
Der Einsatz von Black Frame Insertion (BFI) in Fernsehern und Monitoren kann zu einem Helligkeitsverlust führen. Dieser Nachteil entsteht, weil durch das Einfügen schwarzer Frames die Gesamthelligkeit des Bildes reduziert wird. Da der Bildschirm für kurze Momente komplett dunkel wird, sinkt die durchschnittliche Helligkeit des gesamten Bildes. Dies kann besonders in helleren Umgebungen oder bei Inhalten, bei denen eine hohe Helligkeit wichtig ist, zu einer suboptimalen Darstellung führen. Dennoch wird BFI häufig genutzt, um Bewegungsunschärfe zu reduzieren und die Bildqualität in anderen Aspekten zu verbessern.
Abgrenzung zwischen BFI und Motion Interpolation
Black Frame Insertion (BFI) und Motion Interpolation sind beides Technologien, die zur Verbesserung der Bildqualität bei Bewegungen in Fernsehern und Monitoren eingesetzt werden. Während BFI durch das Einfügen schwarzer Frames zwischen den normalen Bildern die Bewegungsunschärfe reduziert, schafft Motion Interpolation flüssigere Bewegungen, indem zusätzliche Zwischenbilder künstlich generiert werden. Motion Interpolation kann jedoch zu einem „Soap-Opera-Effekt“ führen, bei dem Inhalte unnatürlich glatt erscheinen. BFI bietet eine natürlichere Darstellung, kann aber die Bildhelligkeit verringern. Beide Techniken haben also ihre spezifischen Vor- und Nachteile.
Fazit: viele Vorteile mit kleinen Nachteilen
Als Fazit lässt sich sagen, dass Black Frame Insertion (BFI) eine effektive Technik zur Verringerung von Bewegungsunschärfe in Fernsehern und Monitoren ist. Sie verbessert die Bildschärfe bei schnellen Bewegungen, was das Seherlebnis bei Sportübertragungen, Filmen und Spielen deutlich aufwertet. Allerdings bringt BFI auch Herausforderungen mit sich, wie potenziellen Helligkeitsverlust und bei einigen Zuschauern die Wahrnehmung von Flimmern. Die Wahl, ob BFI verwendet wird, hängt von den individuellen Präferenzen und der Art der genutzten Inhalte ab.
