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Film und Licht – wenn Lampen im Film flackern

Beim Aufnehmen von Videos gibt es vieles zu beachten. Beim Filmen mit Kamera, Telefon oder anderen Geräten kann es zu Situationen kommen, in denen die Kamera die Realität nicht ganz so abbildet, wie Sie sie sehen. Dabei kann es um Linsenreflexionen, pixelige/körnige Bilder oder ein Flackern gehen. Reflexlicht (engl. lens flare) ist ein häufiges Stilmittel in Hollywood — zu sehen etwa in einem J. J.-Abrams-Film — und entsteht, wenn das Licht genau ‚richtig‘ auf die Linse trifft, wodurch ein Teil des Lichts in der Linse eingefangen und umher reflektiert wird. Dies fängt die Kamerablende ein, und es erscheint als heller Streifen oder Ringe in dem aufgenommenen Video:

Amolven, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Körnige Aufnahmen entstehen, wenn die Kamera versucht, schlechte Lichtverhältnisse auszugleichen. Die Blende ist lichtempfindlich und wandelt das reflektierte Licht, das sie einfängt, in Bilder um. Dies ist auch der Grund für das Auftreten des beschriebenen Phänomens. Die Kamera ’sieht‘ die Welt völlig anders als der Mensch und fängt daher Dinge ein, die wir nicht sehen können, wie z. B. Linsenreflexionen — und hat umgekehrt manchmal Schwierigkeiten, Dinge einzufangen, die unsere Augen problemlos sehen, wie z. B. Menschen in einem schwach beleuchteten Raum.

Eine Möglichkeit zur Vermeidung körniger Aufnahmen könnte sein, mehr Licht auf das zu geben, was Sie filmen wollen. Auf diese Weise kann die Kamerablende leichter erfassen, was Sie aufnehmen wollen. Aber dann kann ein anderes Problem auftreten: Ihr Video flackert und flimmert — und ist damit auch nicht besser als die körnige Version. Aber warum passiert das? Warum flackert eine Aufnahme?

Die Sinuskurve

Um das zu verstehen, müssen wir zunächst einige Dinge wissen. Da gibt es schon mal grundsätzlich zwei Arten von Strom, die im Haushalt verwendet werden: Gleichstrom und Wechselstrom. Wechselstrom ist der Strom, der aus der Steckdose kommt. In der EU verwenden wir 230 Volt (die Spannung) bei 50 Hz. Der Begriff Hz, Hertz, ist hier das wichtige, da er die Doppelschwingung beschreibt, mit der der Strom ‚pulsiert‘, von 0 Volt auf +230 Volt und zurück auf 0 Volt und von da auf -230 Volt und wieder auf 0 Volt. In der EU vollzieht sich diese Schwingung 50 Mal pro Sekunde, auch 50 Hz genannt:

Kurve 1 hz

Die Hertz-Schwingung ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt und definiert sich als Anzahl Doppelschwingungen pro Sekunde, d. h. 1 Hz = 1/s und 50 Hz = 50/s. 

Grafik over stigende Hz
Superborsuk, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

In 1 Sekunde oszilliert (schwingt) der Strom 50 Mal, was einem Gleichstrom von 230 Volt entspricht. Es ist jedoch zu beachten, dass Gleichstrom und Wechselstrom nicht ohne Umwandlung genutzt werden können, z. B. für Ihr Telefon- oder Computerladegerät.

Der Strom schwingt aus der Sinuskurve, die ein mathematisches Phänomen ist, das sich aus dem Einheitskreis mit dem Radius 1 ergibt:

Enhedscirkel, r = 1

Alle Punkte des Kreises haben den gleichen Abstand zum Mittelpunkt, und die Koordinaten aller Punkte lassen sich aus einer Linie vom Mittelpunkt und dem Winkel (v) der x-Achse berechnen:

Damit haben wir die Koordinaten: Cosinus(v), Sinus(v) – oftmals nur cos(v), sin(v) –, wobei beide Zahlen innerhalb des Bereichs 1 bis -1 liegen. Sinus verhält sich zu Koordinaten auf der y-Achse, Cosinus zu denen auf der x-Achse.

Hertz ist eine Schwingung aus der Sinuskurve, die sich aus der Messung der Schwingungen als Funktion über die Zeit ergibt, d. h. der Strom (die Stromstärke) wird auf der y-Achse, die Zeit auf der x-Achse gemessen:

230v sinuskurve

Wenn die Kurve sowohl +230 V als auch -230 V erreicht, ist der volle Strom vorhanden, was 2 x 50 Mal pro Sekunde bei 50 Hz passiert — alle 0,01 Sekunden gibt es entweder +230 V oder -230 V. Das Minus sagt uns, dass der Strom in die andere Richtung fließt, daher der Name Wechselstrom.

Kamera und Hz

Zwei Dinge beeinflussen die Bildrate, frames per second (fps), und die Verschlusszeit — die Zeit, in der die Kamerablende geöffnet ist, um Daten zu erfassen. Vielleicht haben Sie auf Ihrem Telefon oder Ihrer Kamera gesehen, dass in fps aufgenommen werden kann, meistens 24, 25, 30, 50 oder 60 fps, die man wählen kann. Darüber hinaus gibt es die Verschlusszeit, die bestimmt, wie lange die Kamera Daten pro Bild erfasst, und in 1/x Sekunden angegeben wird, z. B. 1/25s, 1/30s, 1/50s oder 1/60s. Die erste hat etwas mit der Anzahl Bilder pro Sekunde zu tun, was quasi mit Schwingungen pro Sekunde übersetzt werden kann. Letzteres ist fast wie Hz und ermöglicht eine Flexibilität dahingehend, dass es beim Aufnehmen oft wichtig ist, vor dem Schneiden und Bearbeiten im selben Format zu bleiben, da es beim Wechsel zwischen Formaten zu Bildruckeln kommen kann.

Allgemein müssen Sie sich nur mit einem der beiden auseinandersetzen, ob fps oder Verschlusszeit den gleichen Wert haben oder gleich durch Hz teilbar sind. In der EU (und an vielen anderen Orten) haben wir 50 Hz, und in den USA hat man 60 Hz. Eine 50-Hz-Lichtquelle (Welle über 230 V Wechselstrom) und eine 50-fps-Aufnahme (roter Rahmen) sehen also wie folgt aus:

Wobei die Aufnahme im Prinzip an der gleichen Stelle beginnen kann, da die Blende eine ganze Doppelschwingung erfasst, so dass man nicht darauf zu achten braucht, wo man auf der Kurve beginnt:

Wie in der Abbildung oben zu sehen, ergibt sich mit den vier Startzeitpunkten eine ganze Doppelschwingung. Bei Start „2“ ist z. B. zu erkennen, dass die Aufzeichnung nach dem +230-V-Punkt und kurz vor 0 V beginnt, die Blende jedoch irgendwo auf der Kurve zwecks Datenerfassung/Aufnahme stoppt. Dies gilt für alle Startpunkte im obigen Beispiel:

Hier nimmt die Blende eine Doppelschwingung + “noch a bisserl extra” auf, was dazu führt, dass die von der Blende pro Bild erfasste Lichtmenge sich von Bild zu Bild ändert — wodurch es zu Flimmern und Flackern der Videoaufnahme kommt.

60fps 50hz lyskilde

Her optager kamerasensoren en dobbeltsvingning + “en smule mere”, hvilket resulterer i, at lysmængden, kamerasensoren indsamler pr. billede ændrer sig fra billede til billede. Det vil resultere i, at den optagede video blinker og flimrer. 

Sie können dies mit der Verschlusszeit ausgleichen, indem Sie der Blende sagen, dass sie (Bild)Daten in einer bestimmten Zeit pro Bildaufnahme erfassen soll:

FPS vs shutterspeed

Hier erfasst die Blende nur in der Darkbox Daten, d. h. die Blende erfasst pro Bild eine gleichmäßige Lichtmenge, so dass die Aufnahme nicht flackert oder blinkt. Das liegt daran, dass die erfasste Lichtmenge die Intensität des Lichts bestimmt, so dass Flimmern und Flackern ein Hinweis auf sich ändernden Lichtmenge sind.

Die meisten Leuchten werden direkt mit Wechselstrom betrieben — vor allem Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen — und hier müssen Sie Obacht geben, wenn Sie Ihre Kamera hervorholen. Bei LEDs und Glühlampen haben Sie oft nicht ganz das gleiche Problem wie bei den oben genannten, da diese mehr oder weniger konstant leuchten. Wenn Sie unsicher sind, hilft Ihnen dieser Rechner: https://www.red.com/flicker-free-video 

Und denken Sie daran: Sonnenlicht ist konstant, weshalb Sie sich da keine Gedanken machen müssen.

Weitere Tricks für (bessere) Filmaufnahmen gefällig? Dann sehen Sie bitte hier: https://www.youtube.com/watch?v=BsRVn9H4KT8 https://www.youtube.com/watch?v=0kAuDuV9K9U

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