Synchronisation des Filmprojektors

mit dem Camcorder

1 Einleitung
Wer stolzer Besitzer eines Camcorders ist und aus alten Zeiten noch ein Archiv von Superacht- (oder Doppelacht-)Schmalfilmen besitzt, hat vielleicht den Wunsch, dieses Material selbst auf Video zu überspielen und auf eine DVD zu brennen.

Die verschiedenen Aspekte, die dabei zu beachten sind, will ich hier nicht vertiefen, denn sie sind von verschiedenen Autoren schon ausführlich behandelt worden
(z.B. http://www.faelker.de/Super8/index.html ,
http://www.hennek-homepage.de/video/super8.htm ).
Im Kapitel Anwendung berichte ich lediglich kurz von meinen praktischen Erfahrungen.

Das spezielle Thema, das ich hier behandeln möchte, ist die Synchronisation des Filmprojektors mit dem Camcorder.

2 Grundlegendes
Wie gelingt die Synchronisation, wenn der Projektor 18 Bilder pro Sekunde projiziert, der Camcorder jedoch 50 Bilder pro Sekunde aufnimmt?

Man macht sich die Eigenschaft des Projektors zu Nutze, daß er mittels einer Sektorenblende nicht nur den Vorgang des Filmtransportes zwischen zwei Bildern ausblendet, sondern zusätzlich mit einem zweiten und dritten Sektor (Flügel) der Blende jedes projizierte Bild noch zweimal unterbricht. Dadurch wird dem Auge die dreifache Bildfrequenz von 3 x 18 = 54 Bildern pro Sekunde vorgetäuscht, so daß der Film flüssiger wirkt.
Wenn man jetzt den Projektor um so viel langsamer laufen läßt, daß die Anzahl der Bilder pro Sekunde von 18 auf 16 2/3 sinkt, erhält man durch die Verdreifachung der Sektorenblende genau die 3 x 16,667 = 50 Bilder pro Sekunde, die der Bildfrequenz des Camcorders entsprechen. Der Camcorder nimmt dabei immer auf drei hintereinander folgenden Bildern das selbe Superachtbild auf.
Damit der überspielte Film nicht flackert müssen Projektor und Camcorder synchron laufen,

2.1 Wie entsteht das Flackern?

Das Prinzip läßt sich an einem Beispiel verdeutlichen:

- Der Camcorder nimmt 50 Bilder pro Sekunde auf, das ergibt alle 20 ms (Millisekunden) ein Bild.

- Nehmen wir an, der Projektor läuft zu schnell, etwa mit 18 statt 16 2/3 Bildern pro Sekunde. Die Verdreifachung durch die Sektorenblende bewirkt dann 3 x 18 = 54 Bilder pro Sekunde. Das ergibt ein Bild alle 18,5 ms.

Wenn man jetzt in Gedanken die 20ms-Bilder des Camcorders aneinanderreiht und parallel dazu die 18,5ms-Bilder des Projektors, erkennt man, daß sich die Bilder beider Geräte langsam gegeneinander verschieben, d.h. sie laufen nicht synchron.
Jetzt kann man Zwei Fälle unterscheiden:

(Man beachte, daß die folgenden Bilder nicht etwa irgend welche Abmessungen zeigen, sondern Zeitabschnitte!)

a) Die Belichtungszeit des Camcorders ist für diese Überlegung auf 1/50 s = 20 ms eingestellt. Die effektive Belichtungszeit ist jedoch kürzer, sie wird durch die Projektionszeit pro Bild bestimmt. Alle 18,5 ms wird ein neues Bild projiziert. Die Sektorenblende des Projektors deckt von dieser Zeit etwa ein Drittel, d.h. 18,5 / 3 = 6,2 ms, ab. Dadurch sinkt die effektive Belichtungszeit für ein Bilde auf 18,5 - 6,2 = 12,3 ms, oder 1/81 s. Das gilt aber nur, solange die Flügelblende sowohl vom Anfang als auch vom Ende der 20 ms Belichtungszeit des Camcorders ein Stück wegschneidet. (Man kann sich das leichter vorstellen, wenn man vernachlässigt, daß die Flügelblende eine bestimmte Zeit braucht, um das Projektorfenster zu öffnen oder zu schließen. Da die Kante einer Blende aber in nur ca. 1 ms das Bildfenster des Projektors durchläuft, verglichen mit den 6,7 ms für die ganze Blende, und da die Belichtungszeit immer durch eine öffnende und eine schließende Kante der Blende bestimmt wird, ist es für unsere Überlegungen zulässig, diese Bewegung zu vernachlässigen und die Blende nur als offen oder geschlossen zu betrachten. )

b) Durch die Verschiebung der Bilder gegeneinander gibt es aber auch Fälle, in denen nur ein Flügel in die Belichtungszeit eines Bildes eingreift, der dann während einer Reihe von Bildern quasi durch die Belichtungszeit läuft (nicht durch das Bild, im Film ist der Flügel nicht sichtbar, er schließt lediglich irgendwann für 6,2 ms das Projektionsfenster). Ein Camcorderbild wird in diesem Fall jedoch immer durch mehr oder weniger lange Anteile von zwei aufeinanderfolgenden Projektorbildern belichtet. (Davon später mehr.) In Zahlen bedeutet das :
Der Camcorder arbeitet mit einer Belichtungszeit von 20 ms. Der eine Flügel deckt während der Belichtung 6,2 ms ab. Die resultierende Belichtungszeit beträgt also maximal 20 - 6,2 = 13,8 ms, oder 1/72 s.

Das Flackern entsteht also dadurch, daß die effektive Belichtungszeit laufend zwischen 1/81 s (Fall a) und 1/72 s (Fall b) schwankt!

Wenn der Projektor dagegen mit dem Camcorder synchron läuft, ist die effektive Belichtungszeit gleich 1/75 s, unabhängig davon, wann ein Teil der Belichtungszeit durch einen oder zwei Flügel der Sektorenblende gerade abgedeckt wird: Entweder ist nur der eine Flügel im Bild ist oder aber Teile von zwei Flügeln, die sich zeitlich genau zu einem ganzen Flügel addieren.

2.2 Wahl der Belichtungszeit
2.2.1 Lange Belichtungszeit

Die größtmögliche Belichtungszeit des Camcorders, die auch im Beispiel oben gewählt wurde, beträgt 1/50 s = 20 ms. Die Sektorenblende blendet davon ein Drittel aus. Die effektive Belichtungszeit beträgt in diesem Fall nur noch 20 x 2/3 = 13,33 ms = 1/75 s. Dabei ist es für die Belichtungszeit des Camcorders egal, wann dieses Drittel der Zeit ausgeblendet wird,
- ein Sechstel am Anfang und ein Sechstel am Ende (s. nächstes Bild Fall a)
- oder das ganze Drittel irgendwo in der Mitte (b)

(Die Belichtungszeitverkürzung des Camcorders durch die Blende des Projektors muß natürlich durch entsprechendes Öffnen der Camcorderblende ausgeglichen werden.)

2.2.1.1 Ein systembedingter Fehler

Wenn wir jetzt den Projektor mit der korrekten Bildfrequenz betreiben, bedeutet das noch nicht, daß wir damit schon den Fall a) im vorigen Bild realisiert haben, daß also immer sauber eins zu eins ein ein Camcorderbild einem Projektorbild entspricht.

Wenn die Sektorenblende die Belichtungszeit des Camcorders im ungünstigsten Fall in der Mitte unterbricht, bedeutet das, daß ein Camcorderbild je zur Hälfte von zwei aufeinanderfolgenden Projektorbildern belichtet wird, wodurch sich die beiden Bildinhalte überlagern. In der Praxis wird dieser Effekt aber so stark abgeschwächt, daß man ihn nicht bemerkt:
- der Effekt wird überhaupt nur auftreten bei eher seltenen schnellen Szenenwechseln wie Schnitten oder schnellen Bewegungen,
- wegen des Effektes der dreifachen Sektorenblende tritt ein Wechsel des Bildinhaltes überhaupt nur bei jedem dritten Bild auf,
- ein Fehler in einem Einzelbild ist praktisch nicht sichtbar,
- wegen der Funktion des Camcorders ist immer nur eins von zwei 'Halbbildern' betroffen,
- wenn (wie es meistens der Fall sein wird,) die Aufteilung nicht genau in der Mitte geschieht, dominiert die Belichtung durch das länger anstehende Bild,
- ein Bild mit schwachen Kontrasten wird ein anderes Bild mit starken Kontrasten kaum beeinflussen.

An eine kürzere Belichtungszeit des Camcorders ist jedoch unter diesen Bedingungen gar nicht zu denken. Eine unweigerlich schwankende Überlappung der Belichtungszeit mit dem Zeitabschnitt mit geschlossenener Sektorenblende würde die effektive Belichtung sehr stark - sogar bis auf Null - reduzieren. Das Resultat wäre maximales Flackern.

Bei dem geschilderten Mangel hat die lange Belichtungszeit von 1/50 s den Vorteil, daß dabei kein Flackern entsteht, egal wann die Sektorenblende während der Belichtung schließt. Diese Einstellung empfiehlt sich, wenn man keine Einflußmöglichkeit auf die relative Stellung der Sektorenblende hat (s. 3.3.1 Dimmersteuerung).

2.2.1.2 Verbesserte Synchronisation

Die Lösung liegt darin, eine Synchronisationssteuerung so zu gestalten, daß die Sektorenblende die fünfzigstel Sekunde eines Camcorderbildes immer am Anfang und am Ende beschneidet, und nie dazwischen.
Da der Effekt der Bildüberlagerung jedoch (wie oben beschrieben) so gering ist, wird man Schwierigkeiten haben, zu beurteilen, wann man die optimale Einstellung gefunden hat. (Sogar wenn man Frame für Frame eines überspielten Filmes durchgeht, wird man Mühe haben, eine Stelle mit erkennbarer Überlagerung von zwei Bildern zu finden.)
Theoretisch müßte man deshalb (zu der gewählten Belichtungszeit des Camcorders) die Zeitspanne zwischen der Aufnahme eines Bildes und der Ausgabe über das AV-Signal kennen, denn die Synchronisation zwischen Camcorder und Projektor läuft über dieses Signal (s.u.). Diese Zeitspanne müßte man bei der Justierung der Synchronisationssteuerung berücksichtigen, um die richtige zeitliche Zuordnung zwischen dem projizierten und dem aufgenommenen Bild einstellen zu können.
Voraussetzung für den Erfolg ist natürlich eine Synchronisationssteuerung, die ausreichend genau und stabil läuft, denn nicht nur die Drehzahl muß stimmen, sondern auch die zeitliche Zuordnung zwischen Projektor- und Camcorderbild, und Drehzahlschwankungen des Projektors, die z.B. durch die sich ändernde Reibung beim Filmtransport, aber auch durch die Regelung selbst entstehen, müssen eng begrenzt werden.

2.2.2 Kurze Belichtungszeit

Wenn das Problem der Synchronisation gelöst ist, kann man auch mit kürzeren Belichtungszeiten arbeiten. Je kürzer die Belichtungszeit, desto größer der Toleranzabstand zwischen dem Belichtungszeitabschnitt und den Zeitpunkten des Öffnens oder Schließens der Sektorenblende.
Bei 1/1000 s kann sich das Belichtungszeitintervall von 1 ms innerhalb des langen Zeitintervalls mit offener Sektorenblende von 13,3 ms - von der Mitte gerechnet - nach jeder Seite um 6,15 ms bewegen (je kürzer die Belichtungszeit, desto größer diese Toleranz).
Wenn diese Toleranz allerdings von der Steuerung überschritten wird, entsteht kein Helligkeitsflackern wie oben, sondern das Bild wird durch die Sektorenblende oben oder unten angeschnitten bzw. ganz ausgeblendet. Dieser deutlich sichtbare Effekt hilft natürlich bei der Justierung der Steuerung.
Die Belichtungszeit sollte etwa bei 1/1000 bis 1/500 s liegen.
Durch die daraus resultierende größere Blende des Camcorders verliert man an Tiefenschärfe (vorausgesetzt, die Lichtstärke des Camcorders reicht überhaupt aus). Man sollte deshalb eine kurze Belichtungszeit nur wählen, wenn der Film während der Belichtung im Projektionsfenster mechanisch nicht ausreichend stillsteht.

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