Het laatste nieuws en reviews van de nieuwste home cinema-producten

Achtergrond: Bewegingsscherpte op televisies uitgelegd

Geschreven door
Geplaatst op30 augustus 2017, 9:54 CategorieTips en adviezen

De scherpte van het beeld dat je ziet op televisie wordt niet enkel bepaald door de resolutie van het beeldscherm. Sterker nog, bij snel bewegende beelden speelt een complexe interactie tussen je ogen en de schermtechnologie de belangrijkste rol. Hoe zit het met termen zoals Black Frame Insertion en Motion Interpolation, en hoe impacteren die de bewegingsscherpte?

Bewegingsscherpte en -onscherpte uitgelegd

Om je te tonen hoe complex de interactie is tussen onze ogen en het scherm, volstaat het om een paar eenvoudige demo’s te bekijken: hier en hier. Focussen op een vast punt, of focussen op een bewegend voorwerp zorgt voor een enorm verschil. Wanneer een voorwerp snel over het scherm beweegt, zien we er in veel gevallen een vage contour rond, en gaat er heel wat detail verloren. Dat concept heet ‘motion blur’ (niet te verwarren met de motion blur die ontstaat door een foto te nemen met lange sluitertijd, waardoor bewegende voorwerpen een spoor achterlaten tegenover een stilstaande achtergrond).

Hoe ontstaat dit effect? Wanneer een voorwerp in het echt beweegt, doet het dat op vloeiende wijze, en onze ogen volgen het in een vloeiende beweging. Op het scherm worden er echter maar een beperkt aantal frames per seconde getoond, bijvoorbeeld 50 fps. Dat beeld wordt 20 ms getoond en de overgang van het ene naar het volgende frame is niet vloeiend, het voorwerp verspringt een stapje (des te sneller het beweegt des te meer het verspringt). Dergelijke techniek noemen we sample and hold. Ons brein verwacht echter beweging, en onze ogen blijven daarom een vloeiende beweging maken om het te volgen. Gevolg: het voorwerp zit dan 1/50e van een seconde vast op een plaats, en omdat we onze ogen bewegen schuift het een beetje uit ons centraal kijkpunt. Dat nemen we waar als een vervaging.

Een tweede factor die bijdraagt aan bewegingsscherpte is de reactiesnelheid van de pixel. Een pixel kan immers niet oneindig snel schakelen van de ene naar de andere toestand. OLED-schermen schakelen in de praktijk heel snel (0,1ms) en dat is snel genoeg om niet meer relevant te zijn. Maar lcd-schermen kunnen wel degelijk nog invloed ondervinden van de reactietijd. Hoe komt dat?

Stel een wit vlak schuift over een zwarte achtergrond. Aan de voorzijde van het witte vlak moeten de pixels van zwart naar wit schakelen, en aan de achterzijde van het vlak moeten ze van wit naar zwart schakelen. Als het volgende frame getoond wordt, en de overgang van pixels duurt te lang, dan is het vorige beeld nog licht zichtbaar terwijl het volgende beeld al verschijnt. Dat zorgt uiteraard voor nog meer vervaging.

In sommige extreme gevallen kan dat ook gekleurde randen veroorzaken rond het bewegende voorwerp. Een pixel is immers opgebouwd uit een rode, groen en blauwe subpixel. Als de responstijden danig verschillen, krijg je een gekleurde rand. Zie je bijvoorbeeld een blauwe lijn achter een bewegend voorwerp, dan wil dat zeggen dat het blauw trager reageert, en dus langer zichtbaar blijft.

Allemaal erg lastige problemen. Hoe worden die in de praktijk opgelost?

Scherpere beelden door Black Frame Insertion

Een van de meest voor de hand liggende oplossingen voor motion blur vinden we door te kijken naar de oorzaak. De vervaging ontstaat omdat onze ogen over een voorwerp glijden dat eigenlijk stationair is. Als we dat voorwerp gedurende kortere tijd weergeven, dan zien we minder vervaging. Een mogelijke oplossing is bijvoorbeeld het scherm (meer bepaald de achtergrondverlichting) tijdelijk zwart te maken. Dit noemen we ‘Black Frame Insertion’ of BFI. Deze techniek is erg effectief, maar heeft wel een paar nadelen. Ten eerste wordt het beeld aanzienlijk donkerder, omdat we gedurende een deel van de tijd een zwart scherm tonen. En ten tweede, als de frequentie waarmee we zwarte beelden introduceren niet hoog genoeg is, zien we flikkeringen in het beeld. Voegen we meer zwarte beelden in, bijvoorbeeld twee keer zoveel als we frames hebben, dan zie je iets minder flikkering, maar zie je mogelijk een duidelijke dubbele rand.

Een andere term die gerelateerd is aan BFI is Backlight Scanning (BLS). In plaats van het volledige scherm te dimmen, wordt het in stukken gedimd. Dit kan omdat een lcd-scherm elk frame niet in één keer op het scherm zet, maar opbouwt typisch van boven naar beneden. Door de backlight onder te verdelen in bijvoorbeeld 10 rijen en hem te synchroniseren met het tonen van een nieuw frame, krijg je nog scherpere beelden. Conceptueel kan je stellen dat een backlight die onderverdeeld is in 10 secties het equivalent is van 9 Black Frame insertions vermits elk deel van het scherm 90% van de tijd donker is.

BFI en BLS liggen aan de grond van de hoge Hz-ratings die je op televisies vindt. Een fabrikant kan een 50Hz-paneel gebruiken, en combineren met BFI om vervolgens een 100Hz framerate te claimen. Uiteraard is dat niet hetzelfde als een echt 100Hz-paneel (dat geen BFI gebruikt). Dat 100Hz-paneel kan echter ook met BFI gecombineerd worden, en dan spreken we over een 200Hz framerate. Nog ingewikkelder wordt het als BLS gebruikt wordt. Een 100Hz paneel gecombineerd met bijvoorbeeld een 10-delige BLS, benoemt men dan als een 1000Hz framerate. Hoe fabrikanten die getallen berekenen is interne keuken, en niet altijd even duidelijk. Je vergelijkt dus best nooit Hz-ratings of ‘motion ratings’ van fabrikanten onder elkaar. Binnen het aanbod van een fabrikant is die rating wel indicatief voor betere bewegingsscherpte.

Bekijk ook  Review: Panasonic TX-43EXW604 (TX-43EX600) lcd led tv

BFI of BLS zijn goede technieken voor gaming. Ze veroorzaken geen vertraging, maar het eventueel flikkeren van het beeld en wat donkerdere beelden moet je er bij nemen.

Bewegingsinterpolatie (Motion Interpolation)

Een andere manier om ‘motion blur’ tegen te gaan is meer beelden per seconde te tonen. Gamers weten ongetwijfeld dat je best zoveel mogelijk fps (frames per seconde) haalt om een vloeiende spelervaring te garanderen. Daarom ook zijn er specifieke 120Hz monitoren voor gaming. En ook voor televisie zijn er 100Hz panelen. Goede voorbeelden van het effect van hogere framerates vind je hier en hier. Ze geven aan wat er gebeurt als je van 30 naar 60 fps stapt, maar het concept blijft het zelfde als je van 60 naar 120 of van 50 naar 100 zou stappen. Des te meer beelden je kunt tonen, des te korter het frame zichtbaar is, en des te korter je ogen bewegen over een stationair beeld. De vervaging is dan steeds beperkter.

Maar een typische video bevat slechts 50 beelden per seconde (50 fps), en film zelfs maar 24 fps. Hetzelfde beeld herhalen zal je niet helpen (bvb 2x om van 50 naar 100 Hz te gaan) tenzij je een of andere vorm van Black Frame Insertion doet. Je moet dus aan tussenliggende beelden geraken. Vermits die niet in het videobestand zitten, moet de televisie die zelf berekenen. Maar dat lukt niet altijd perfect. Eenvoudige, traag bewegende beelden zijn zelden een probleem. Maar complexe zaken (snel bewegende dingen voor een complexe achtergrond, of explosies) kunnen beeldartefacten veroorzaken. Dat vindt zijn oorzaak in het feit dat onze video’s gecomprimeerd zijn en dus niet elk frame perfect beschikbaar is. En om een film van 24 fps om te zetten naar 100 fps moet de tv zelfs drie tussenligende beelden berekenen. Zelfs ondanks krachtige beeldprocessoren zijn die beeldartefacten zelden te vermijden. Ze zien er meestal uit als een vreemde blokvorming of een schijnbaar transparante halo rond het bewegend voorwerp.

Motion interpolation is te vermijden voor gamers vermits het vertraging veroorzaakt.

The Soap Opera Effect

Heel wat mensen hebben een hekel aan motion interpolation omwille van een andere reden. Ja, de beelden zien er veel vloeiender en gedetailleerder uit, maar net dat stoort hen. Films worden geschoten aan 24 fps, en dat geeft een zeer specifiek, film-uitzicht. Motion interpolation zet de film om naar 50 of 100 fps en dat verwijdert voor sommigen de magie van film. De naam ‘soap opera effect’ verwijst naar goedkope tv-reeksen (soaps) die niet op dure film, maar op goedkope video-camera’s werden opgenomen, dikwijls aan 60 fps (interlaced). Of je motion interpolation op je televisie gebruikt is een kwestie van smaak. Persoonlijk houden we er wel van, maar als je het echt niet kan aanzien, dan vind je in de menu’s van de tv altijd wel een instelling waarmee je het effect kan uitschakelen of minder sterk kunt maken.

Instellingen in het menu

Elke fabrikant gebruikt eigen terminologie (helaas) om instellingen die bewegingsscherpte verbeteren aan te duiden. Bij LG is dat TruMotion, Sony gebruikt MotionFlow, Samsung Auto Motion Plus en Led Clear Motion, Philips heeft Perfect Natural Motion, en Panasonic noemt het Intelligent Frame Control. In veel gevallen vind je daar twee onderverdelingen, eentje om motion blur tegen te gaan (zoek naar iets zoals deblur, of clear motion) en een om stotteren van het beeld (judder) tegen te gaan (dejudder). Deze laatste verwijst dan meestal naar vormen van motion interpolation. We raden over het algemeen aan om een milde combinatie van beide te gebruiken, maar zoals gezegd, persoonlijke smaak moet hier de doorslag geven.

Conclusie

Bewegingsscherpte is een complexe materie. De combinatie van wat ons brein verwacht, ons oog doet en wat het scherm toont, resulteert in vage randen. Met technieken zoals Black Frame Insertion, Backlight Scanning en Motion Interpolation kunnen die problemen aangepakt worden, maar elke oplossing heeft specifieke voor- en nadelen.

Meer informatie

Meer informatie over beeldverwerking, andere technieken en kooptips vind je in onze homecinema informatiegids. Ook kun je verder lezen via onderstaande links.

HDR (high dynamic range) uitgelegd
Alles over quantum dots in een televisie
Kleurvolume van een tv: dit moet je weten over de opvolger van kleurbereik
Wil je een (Ultra HD) Blu-ray speler kopen? Dit moet je weten
Wat heb je nodig voor Dolby Vision HDR? Een compatibele tv en speler

  • Delen:

Laat een reactie achter

Opmerking: E-mail wordt niet gepubliceerd of gedeeld.