Bildwiederholfrequenz

Die Bildwiederholfrequenz oder Bildwiederholrate ist ein Begriff aus der Film-, Fernseh- und Computertechnik. Sie bezeichnet die Anzahl der Einzelbilder pro Sekunde, die z. B. auf eine Kinoleinwand projiziert werden oder auf einen Fernsehbildschirm oder Monitor durch dessen Elektronenstrahl geschrieben werden. Man gibt diese i. A. in der Einheit Hertz (Hz) an.

Inhaltsverzeichnis

Wirkung

Bei der Video- bzw. Bewegtbildwiedergabe wird die physiologische Eigenschaft des menschlichen Sehvermögens ausgenutzt, dass sich Änderungen des Bildinhaltes mit dem im Millisekundenbereich weiterbestehenden Nachbild des vorherigen Bildinhaltes vom Seheindruck her vermischen.

Hier ist eine Unterscheidung zwischen Bildrate und Bildwiederholfrequenz wichtig, da diese nicht identisch sein müssen. Die Bildrate sollte einen Wert von ca. 20 Bildern/Sekunden nicht unterschreiten, um dem menschlichen Auge bei bewegten Bildinhalten einen flüssigen Bildeindruck vermitteln zu können. Dabei ist die Grenze zur Wahrnehmung einer fließenden Bewegung von Mensch zu Mensch leicht verschieden. Die heute im Kino übliche Bildrate von 24 Hz begrenzt die Bewegtbilddarstellung, was dazu führt, dass sich Objekte, die sich mit ungünstiger, mittlerer Geschwindigkeit auf dem Bild bewegen, als „ruckelnd“ wahrgenommen werden. Eine gute Regie weiß das zu vermeiden, indem beispielsweise Kameraschwenks nur sehr langsam oder ausreichend schnell erfolgen. Die Aufzeichnung mit Studiokameras oder Camcordern verwendet das Zeilensprungverfahren, was durch die höhere Bildrate mit 50 bzw. 60 Bewegungsphasen pro Sekunde deutliche Vorteile z. B. bei Sportaufnahmen bietet.

Die Bildwiederholfrequenz eines Bildschirms trägt entscheidend zum Flimmereindruck bei. Das hängt jedoch auch von der verwendeten Bildschirmtechnologie ab. So wird beispielsweise im Kino jedes der 24 Bilder pro Sekunde (= 24 Hz Bildrate) zweimal mit einem Shutter projiziert, also mit einer Bildwiederholfrequenz von 48 Hz abwechselnd an und dunkel geschaltet. Bei Flüssigkristallbildschirmen hingegen wirkt sich die Bildwiederholfrequenz kaum auf den Flimmereindruck aus, da prinzipbedingt die Helligkeit jedes Bildpunktes zwischen den Bildwechseln nahezu konstant bleibt, was Hell-Dunkelwechsel vermeidet. Bemerkenswert ist, dass das menschliche Sehvermögen in den Außenbereichen durch die Stäbchen empfindlicher bei Helligkeitsänderungen reagiert. Flimmern wird daher eher wahrgenommen, wenn man z. B. einen Röhrenmonitor aus einem Augenwinkel betrachtet.

Für schnell bewegte Bilder (Sport, Videospiele, etc.) haben Bildschirmtechnologien Vorteile, die eine ausreichend hohe Bildwiederholfrequenz mit mind. 50 Hz und eine möglichst kurze Bildpunktleuchtdauer aufweisen. Kathodenstrahlröhrenbildschirme sind hier prinzipbedingt gegenüber LCD-Technologien im Vorteil, da jeder Bildpunkt innerhalb der Bildperiodendauer (= 1/Bildwiederholfrequenz) nur kurzzeitig aufblitzt und somit Bewegungen einen sehr scharfen Bildeindruck beim Betrachter hinterlassen. Im menschlichen Sehapparat entsteht aus diesen kurz aufleuchtenden Einzelaufnahmen eine flüssige Bewegung. Die Forschung im Bereich der LCD-Technik versucht, das durch Techniken wie „scanning backlight“ oder „black stripe insertion“ (Flüssigkristallbildschirm) zu verbessern, was eine effektive Verkürzung der Bildpunktleuchtdauer (wie beim Kathodenstrahlröhrenbildschirm) bewirkt. Natürlich kann dadurch wieder Bildflimmern entstehen, was aber durch eine ausreichend hohe Bildwiederholrate größer ca. 80 Hz nicht wahrgenommen wird. Ein Ansatz der Displayindustrie, die Bewegtbilddarstellung durch die Verkürzung der LCD-Schaltzeit zu verbessern, bringt bei LCD-Schaltzeiten kleiner ca. 10 ms keine sichtbare Verbesserung mehr.

Standards

Bei der Darstellung im Zeilensprungverfahren, wie es bei PAL oder NTSC (analoges Fernsehen) verwendet wird, wird als Bildwiederholfrequenz im allgemeinen die Halbbildfrequenz genannt, also bei PAL 50 Hz und ca. 59,94 Hz (genau 60000/1001 Hz) bei NTSC. Die Vollbildfrequenz ist jeweils nur halb so hoch. Das so mit Bildröhren erzeugte Bild wird von den meisten Menschen als flimmernd empfunden. Bei modernen Geräten wird die Wiederholfrequenz mit Hilfe eines Bildspeichers deshalb auf 100 Hz erhöht.

Manche Anzeigegeräte (LCD, Projektoren) werden nicht mit der von der Grafikkarte ausgegebenen Frequenz aufgefrischt, was für die Frequenzkonvertierung einen Bildspeicher im Gerät voraussetzt. Während diese Geräte mit diversen Bildwiederholfrequenzen im Eingangssignal klarkommen, wird das beste Bild durch Anpassung der Eingangsfrequenz an die eigentlicher Auffrischfrequenz erreicht – bei fast allen heutigen Geräten ist das 60 Hz.

Übliche Bildwiederholraten

  • PC-Röhrenmonitoren (ca. 1982…1987): 50…60 Vollbilder/Sekunde
  • PC-Röhrenmonitoren (ab ca. 1990): 60…200 Vollbilder/Sekunde
  • PC-LC-Display: 60 Vollbilder/Sekunde

Berechnung

Die Bildwiederholfrequenz fV von Computermonitoren lässt sich näherungsweise folgendermaßen berechnen:

 f_V = \frac{f_H}{n \cdot 1{,}05}

Wobei fH die Horizontalfrequenz (Anzahl der Zeilen pro Sekunde) und n die Anzahl der Zeilen (vertikale Auflösung) ist.

Siehe auch


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