FAQ: Flimmern, Ruckeln und Moire

In diesem Kapitel werde ich auf 3 Problemfelder eingehen die sich beim drehen mit einer DSLR Kamera aber auch normalen Videokameras ergeben können.


Der Moire-Effekt

Moire ist kein Problem das erst mit der Nutzung von DSLR Kamera zum Filmen oder dem Siegeszug der digitalen Aufnahme auftrat. Schon zu analogen Fernsehzeiten wurde es in Livesendungen und Talkshows nur äußerst ungern gesehen wenn jemand Anzüge, Hemden, Krawatten oder Kleider mit feinen gleichmässigen Mustern trug da diese oft in allen Regenbogenfarben flimmerten.

Und hier haben wir schon die Gefahrenquelle für Moire nämlich feine regelmäßige Muster die mit dem ebenfalls regelmässigem Abtastraster des Sensors Interferenzen bilden können. Sind diese regelmässigen Muster im Bild nämlich zu fein als das sie durch die Auflösung der Kamera korrekt wiedergegeben werden können kommt es durch den Aliasing-Effekt zu dem oben beschriebenen Moire-Muster. Moderne Kamera haben mittlerweile sogenannte Anti-Aliasing Filter die vor dem Sensor sitzen und zu feine Details glattbügeln so das im besten Fall der Sensor gar keine solchen mehr verarbeiten muss.

Und in diesem Anti-Aliasing Filter liegt auch der Hauptgrund des Moire-Problems beim Filmen mit einer DSLR Kamera denn der Filter ist auf die Auflösung des Foto-Modus der Kameras ausgelegt die um ein vielfaches höher ist als die 2 Megapixel Auflösung von Full HD. Würden die Kamera durch einfaches Runterskalieren nach der Abtastung zu der benötigten 2 MP Auflösung kommen wäre auch alles gut aber da die heutigen DSLR Kameras nicht dazu in der Lage sind 25 mal in der Sekunde alle Pixel des Sensors aus zu lesen und zu verarbeiten greifen die Hersteller zu einem Trick. Durch das Auslassen oder Zusammenfassung von Pixel zu Gruppen schon beim Auslesen verhält sich der Sensor wie ein nativer 2 MP Sensor und der Anti-Aliasing oft auch Tiefpassfilter genannt bringt nicht mehr den gewünschten Erfolg weil er viel gröber sein müsste.

Somit ist das Moire-Problem auch fast bei allen heutigen DSLR Kameras mehr oder weniger stark ausgeprägt. Wobei die Panasonic GH2 in der Disziplin wohl besonders positiv hervor sticht während der Moire-Effekt bei dem 720p Modus der Canon Kameras besonders extrem ist so das dieser Modus von den meisten nur für Zeitlupenaufnahmen genutzt wird. Seine Bedeutung wird das Moire-Problem im DSLR Bereich wohl erst verlieren wenn die Kameras entweder zwei unterschiedliche Anti-Aliasing Filter eingebaut haben oder die Kameras die volle Fotoauflösung auch im Filmmodus auslesen können.

Solange bleibt es an uns hängen den Moire-Effekt schon beim Dreh so gut wie möglich zu vermeiden denn nachträglich kann man kaum was machen. Deshalb sollte man nach Möglichkeit beim Drehen Flächen mit feinen regelmässigen Mustern im Bild vermeiden so weit es geht oder diese im Unschärfebereich der Kamera halten denn nur im scharfgestellten Bereich können Moire-Muster auftreten. Manchmal hilft auch ein leicht anderer Winkel um die Muster zu minimieren. Eine radikalere Methode sind leichte Weichzeichner oder spezielle Moire-Filter die es in verschiedenen Stärken zu kaufen gibt aber das Bild wie auch Weichzeichner leicht unschärfer machen. Manche Bastler stellen sich solche Filter selber her in dem sie klare UV Filter mit Mustern versehen oder diese gar auf die rückwärtige Linse ihrer Objektive malen. Die Wirkung ist die selbe wie mit den genannten Filtern - ein reduziertes Moire-Problem auf Kosten eines leicht unschärferen Bildes.

Noch einen Punkt den man nicht nur weil der Moire-Effekt dadurch gemildert wird beachten sollte ist die interne Schärfung in der Kamera aus zu schalten - also auf null oder die niedrigste Stufe. Dies sollten gerade Leute die das Material noch intensiv nachbearbeiten möchten beachten denn die interne Aufschärfung ist in allen Kameras egal ob DSLR oder herkömmliche Videokamera eher schädlich als nützlich. Dann lieber in der Post am Schluss nachschärfen als schon unwiderruflich in der Kamera.

Das ganze Thema rund um Moire und Aliasing ist natürlich weit komplexer und einiges hier gesagte ist mit Sicherheit etwas zu vereinfacht dargestellt aber für ein Grundverständnis des Moire Problems sollte es reichen.


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Das Ruckel-Problem

Jetzt betreten wird ein schwieriges Thema denn es gibt einen ganzen Haufen Gründe für ein ruckelndes Bild. Das geht los bei Bildaussetzern bei der Aufnahme durch eine zu langsamer Karte, ein für die gewählte Framerate zu schneller Schwenk, ein mieser Stativkopf, ein zu langsamer Rechner, Probleme mit den genutzen Programmen und Codecs, eine nicht zur Wiederholfrequenz des Monitors passende Framerate bis zu der Tatsache das die geringe Bewegungsauflösung bei 24/25p von der einen Seite als zum Filmlook gehörig angesehen wird während die andere Seite diese immer als ruckelig empfindet. Was also tun wenn das Bild ruckelt?

Als erstes sollte man sich klar werden zur welchen Fraktion man gehört. Wie empfindet man die Bewegungsauflösung von Kinofilmen im Kino aber auch im TV oder auf DVD? Stört einen dieses ich nenne es mal Mikroruckeln oder bemerkt man es dort gar nicht - wichtig dabei ist dort mal genau so kritisch darauf zu achten wie bei dem eigenen Material.
Dann muss man sich klar werden ob das Ruckeln der DSLR quasi im Rahmen ist oder stärker als das typische Film eminente Mikroruckeln.

Dann sollte man sich das Material unbedingt direkt mit der Kamera ansehen ob es dort schon ruckelt damit man den Problemkreis einschränken kann. Ruckelt es schon dort gibt es folgende Fehlerquellen:

1. Ein mieser Stativkopf
Hier gibt es gerade beim Schwenkbeginn oder Schwenkende einen leichten Ruckler und oft kann es schwierig sein eine gleichmäßige Schwenkgeschwindigkeit zu halten. Gerade bei langsamen Schwenks und einem zu hohen Wiederstand (Friktion) kann es ruckeln.

2. Ein zu schneller Schwenk
Die maximale Schwenkgeschwindigkeit ist abhängig von der genutzten Framerate und oft langsamer als man glaubt. Im Filmbereich gibt es übrigens für Kameramänner ausführliche Schwenktabellen mit den Maximalgeschwindigkeiten für jede Situation.
Wie schnell darf ich den schwenken werden viele jetzt wissen wollen. Dazu muss ich kurz auf die 3 Basis Arten an Schwenks eingehen. Da gibt es erstmal den Verfolgungsschwenk bei dem einer Aktion oder einer Person gefolgt wird. Hier ergibt sich die Schwenkgeschwindigkeit von selbst und da das Auge einen Fixpunkt hat auf den es sich konzentriert muss man hier nicht sonderlich aufpassen. Das Problem sind Schwenks wo keiner Bewegung gefolgt wird. Hier muss man mit der Schwenkgeschwindigkeit sehr vorsichtig sein und auch mit der Motivation denn ziellose und ungeplante Schwenks sind ein typisches Kennzeichen von Amateurfilmen. Gerade als Anfänger ist man bei dieser Art Schwenks leicht versucht zu schnell zu schwenken was nicht nur zu einem Ruckeln führen kann sondern meistens auch noch zu hektisch und unruhig wirkt. Die dritte Art von Schwenks die sogenannten Reisschwenks bei der man die Kamera ruckartig von der Startpostion zur Zielposition rumreist ist wieder problemlos.

3. Eine zu langsame oder defekte Karte
Es gibt in Foren vereinzelte Berichte das es bei billigen / schlechten Karten anstatt zum Abbruch der Aufnahme auch zur mehrfachen Wiederholung eines Einzelbildes im Material kommen kann. Könnte vielleicht Karten betreffen die geschwindigkeitsmässig an der Grenze sind. Ein Test mit einer anderen schnellen Karte von einem Markenhersteller bringt hier schnell Klarheit. Siehe dazu auch meinen Punkt die Wahl der richtigen Speicherkarte.

4. Defekt der Kamera
Fallen alle anderen Punkte weg und ist der Fehler reproduzierbar bleibt nur ein Defekt der Kamera selbst übrig.

Läuft das Material in der Kamera ruckelfrei ab aber nicht auf dem Rechner oder auch dem Fehnseher gibt es wieder mehrere möglichen Gründe dafür:

1. Der verwendete Rechner ist zu langsam
Da die Anfordrung für die Wedergabe von Full HD Videos nicht ohne ist können Abspielprobleme hier begründet sein. Typische Anzeichen für einen zu langsamen Rechner sind Bildhänger. Damit ist gemeint das während der Ton weiter läuft das Bild für einige Sekunden einfriert und dann an der aktuellen Position des Tons bis zum nächsten Hänger weiterläuft. Allerdings sollte man nicht gleich frustriert zur Geldbörse greifen da dieses Verhalten auch durch Probleme zwischen Betriebssystem, Codec oder Player verursacht wird.

2. Player und Codec Probleme
Sieht man überhaupt kein Bild sondern hört nur den Ton fehlt der Codec im System - bei den meisten Kameras wie den Canon Modellen und der GH2 wird eine Variante des H243 Codecs verwende. Ein halbwegs aktueller Rechner sollte diesen Codec aber enthalten. Bei Bedarf kann dieser aber seperat nachinstalliert werden (Angabe der Quelle oder Name des Codec Packs).
Wenn es bei der Wiedergabe nur zu leichtem Ruckeln kommen wird das in den meisten Fällen wohl nicht an einem zu langsamem Rechner liegen sondern an einer Probleme beim Zusammenspiel zwischen Player, Codec und Betriebssystem. Bei Verwendung des QuickTime Players ist unbedingt darauf zu achten eine aktuelle Version zu verwenden. Gerade auf dem PC gibt es bei älteren Versionen wohl gravierende Abspiel Problem.
Weitere Player die man als Alternative zum QuickTime Player verwenden kann sind der VLC Player sowie der KM Player. Macht einer der Player Probleme auf jeden Fall mal den anderen probieren und auch hier immer zur aktuelle Version greifen bevor man einen neuen Rechner kauft.

3. Syncronisations-Probleme
Ein weiterer Grund für ein leichtes Ruckeln der auch die Wiedergabe über den Fernseher betreffen kann ist eine ungeeignete Wiedergabekette wegen nicht zu einander passender Framerate des Materials und Wiedergabefrequenz des Monitors / Fernsehers.
Läuft ein Monitor beispielsweise mit 60 HZ baut also 60 mal in der Sekunde das Bild neu auf hat der Monitor kein Problem mit der Wiedergabe eines 30p Signals. Er zeigt einfach jedes Bild 2 mal. Doch was macht er mit einem 25p Signal? Zeigt er jedes Bild zwei mal würde der Film schneller laufen - wird jedes Bild hingegen 3 mal gezeigt würde das Film zu langsam abgespielt. Bleibt also nur eine ungleichmäßige Verteilung der Wiederholung der Bilder was zu einem etwas unsauberen Abspielen führt.
Um diese Fehlerquelle auszuschalten sollte man also seinen Monitor auf die genutzt Framerate optimieren also 60 oder 90 Herz bei 30p Material oder 50, 75 oder 100 Herz bei 25p. Bei 24p wären es demnach 48, 72 oder 96 Herz was aber eine Grafikkarte mit einem Treiber bei dem man die Wiederholfrequenz in Hz Schritten einstellen kann erfordert.
Noch deutlicher wird die Problematik bei der 24p Wiedergabe von Blu-Rays. Hier muss nicht nur der Player fähig sein das native 24p Signal aus zu geben sondern der Fernseher muss sich in der Wiederholfrequenz auch auf ein vielfaches davon einstellen können. Erst wenn beides gegen ist gibt es kein Ruckeln mehr oder nur noch das unvermeidliche Mikroruckeln der geringen Bewegungsauflösung.

Wenn das Material auf dem Rechner sauber wiedergegeben werden kann bedeutet das übrigens nicht das der Rechner auch schnell genug ist das Material zu schneiden denn das encodieren (umwandeln) in den H243 Codecs ist um einiges aufwendiger als dessen decodieren (abspielen).


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Das Flimmer-Problem

Kommen wir nun zu dem letzten Problem und der oft gestellten Frage warum flimmern meine Aufnahme so als ob die Beleuchtung leicht flackern würde? Die einfache Antwort ist Gasentladungslampen ohne elektronisches Vorschaltgerät führen zu diesem Effekt weil sich ihr Lichtoutput im Rhythmus der Netzfrequenz ändert.

Doch fangen wir von vorne. Normale Glühbirnen oder Halogenlampen geben ein gleichmäßiges Licht ab das zu jedem Zeitpunkt die gleiche Helligkeit aufweist. Bei Gasentladungslampen wie zum Beispiel Leuchtstoffröhren oder Neonröhren wie sie umgangssprachlich immer noch genannt werden obwohl mittlerweile kein Neongas mehr verwand wird funktionieren anders. Hier wird das in der Röhre enthaltene Gas durch elektrische Impulse zum Leuchten angeregt wobei das Gas nicht mit einer konstanten Helligkeit leuchtet sondern im Rhythmus der Wechselspannung pulsiert. Das heisst im europäischen Stromnetzt wird das Gas 100 mal in der Sekunde (bei jedem Nulldurchgang der sinusförmigen Wechselspannung) zum Leuchten angeregt. Das bedeutet das es je nach gewählter Framerate und Belichtungszeit zu unterschiedlich belichteten Einzelbildern kommen kann was das menschliche Auge als Flimmern / Flackern wahrnimmt.

Doch mit Hilfe von elektronischen Vorschaltgeräten wird Leuchtstoffröhren und anderen Gasentladungslampen das Flimmern dadurch abgewohnt das sie nicht mehr im Rhythmus der Netzspannung zum Leuchten angeregt werden sondern mehrere 10.000 mal in der Sekunde.

Eine im Filmbereich häufig verwendete tageslichtähnliche Lichtquelle ist übrigens HMI Licht () das ebenso zu der Gruppe der Gasentladungslampen gehört. Auch hier wurde schnell ein elektronisches Vorschaltgerät verwendet und bezeichnet wurden solche Lampen dann als "flicker free".

Doch was tun wenn man dummerweise in einer Umgebung filmen muss wo Leuchtstoffröhren ohne Vorschaltgeräte verwendet werden? Es gibt dafür zwei Lösungen:

1. Mann dreht bei einer Netzfrequenz von 50 Hz immer mit 25p oder 50p
Bei 60 Hz dann natürlich mit 30p oder 60p was dazu führt das man mit der Belichtung der Einzelbilder immer an der gleichen Stelle im Leuchtrhythmus der Lampe beginnt. Es ist dann egal ob die Belichtung beginnt wenn die Lampe am schwächsten oder am stärksten leuchtet oder einem Wert dazwischen da auch die Belichtung der nächsten Bilder zu diesem Zeitpunkt in einem späteren Zyklus beginnt was dazu führt das alle Einzelbilder gleich viel Licht abbekommen. Die Belichtungszeit ist hier also egal.

2. Man darf nur bestimmte Belichtungszeiten verwenden
Die Lösung wenn man mit 24p oder mit 30p (in 50 Hz Ländern) oder 25p (in 60 Hz Ländern) drehen und Flimmern vermeiden will.
Da man in diesem Fall bei jedem Einzelbild zu einer anderen Zeit im Helligkeitsverlauf der Leuchte mit der Belichtung beginnt kann man eine unterschiedliche Belichtung der Einzelbilder nur vermeiden wenn man die Belichtungszeit solange wählt wie eine Leuchtphase dauert oder ein ganzzahliges Vielfache davon.
50 Hz (100 Leuchtphasen pro sec.) = 1/100 sec, 1/50 sec oder 1/25 sec falls möglich
60 Hz (120 Leuchtphasen pro sec) = 1/120 sec, 1/60 sec oder 1/30 sec falls möglich


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