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Roland Greule
Licht und Beleuchtung im Medienbereich
Licht und Beleuchtung im Medienbereich
4
Vorwort
7
Danksagung
7
Widmung
9
Inhalt
11
1 Einführung
23
2 Licht und Strahlung
25
2.1 Strahlungsphysik und Photometrie
25
2.2 Strahlung und Spektrum
26
2.2.1 Sichtbare Strahlung
26
2.2.2 UV-Strahlung
26
2.2.3 IR-Strahlung
27
2.3 Physikalische Größen
27
2.3.1 Strahlungsfluss Fe
27
2.3.2 Strahlstärke Ie
27
2.3.3 Bestrahlungsstärke Ee
27
2.3.4 Strahldichte Le
28
2.3.5 Strahlungsphysikalische und lichttechnische Größen
28
2.4 Licht- und Emissionsspektren
28
2.4.1 Kontinuierliches Spektrum
28
2.4.2 Linienspektrum
29
2.5 Weißes und farbiges Licht
29
2.5.1 Farbiges Licht
29
2.5.2 Körperfarben
30
2.6 Schwarzer Strahler und Farbtemperatur
30
2.6.1 Farbtemperatur bzw. ähnlichste Farbtemperatur
31
2.6.2 Normlichtarten
32
3 Lichttechnische Grundgrößen
33
3.1 Spektrale Hellempfindlichkeit
33
3.1.1 Messaufbau
33
3.1.2 Relative Hellempfindlichkeit bei Tagessehen
34
3.2 Lichtstrom F
35
3.2.1 Hellempfindlichkeit bei photopischem Sehen
35
3.2.2 Hellempfindlichkeit bei skotopischem Sehen
36
3.2.3 Circadianer Wirkungsfaktor acv
36
3.3 Lichtausbeute .
37
3.4 Lichtstärke I
38
3.4.1 Raumwinkel O
39
3.4.2 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK)
39
3.4.3 Lichtstärkeverteilungskurve eines Stufenlinsenscheinwerfers
40
3.5 Beleuchtungsstärke E
41
3.5.1 Schräger Lichteinfall
42
3.5.2 Photometrisches Entfernungsgesetz
43
3.6 Belichtung H
44
3.7 Leuchtdichte L
45
3.8 Stoffkennzahlen
46
3.8.1 Reflexionsgrad
46
3.8.1.1 Diffuse Reflexion
47
3.8.1.2 Gerichtete Reflexion
47
3.8.1.3 Gemischte Reflexion
47
3.8.2 Transmissionsgrad
48
3.8.3 Absorptionsgrad
49
3.9 Übungsbeispiele
51
4 Kontrast und Helligkeit
52
4.1 Kontrast
52
4.1.1 Physiologischer Kontrast
52
4.1.2 Helligkeitsdetektion C
53
4.2 Kontrastdefinition im Film- und Fernsehbereich
53
4.2.1 Objektkontrast
54
4.2.2 Lichtkontrast
55
4.2.3 Szenenkontrast
55
4.2.4 Kontrastumfang und Blendenstufen
55
4.3 Ratio
56
4.4 Helligkeit und Helligkeitsmodelle
58
4.4.1 Helligkeitsmodelle
58
4.4.2 Helligkeitsmodell CIE-L*
60
4.5 Übungsbeispiele
61
5 Auge und Wahrnehmung
62
5.1 Physiologie des Sehens
62
5.1.1 Optisches System des Auges
62
5.1.2 Netzhaut
63
5.1.3 Fovea Centralis
63
5.1.4 Sehnerv
63
5.2 SML-Zapfen und Farbwahrnehmung
64
5.2.1 Dreifarbentheorie
64
5.2.2 SML-Zapfen
64
5.2.3 Gegenfarbentheorie nach Hering
65
5.2.4 Zonentheorie
65
5.2.5 Tag- und Nachtsehen
66
5.2.6 Verteilung der Rezeptoren
66
5.3 Grundlagen der Wahrnehmung
66
5.3.1 Fixation und Saccaden
67
5.3.2 Sehschärfe
68
5.3.3 Akkommodation
68
5.3.4 Wahrnehmungsbereich/Gesichtsfeld
68
5.3.5 Adaptation
69
5.4 Konstanzwahrnehmung
69
5.4.1 Helligkeitskonstanz
70
5.4.2 Farbkonstanz
70
5.4.2.1 Chromatische Adaptation
70
5.4.2.2 Stevens-und-Hunt-Effekt
71
5.5 UV-, IR- und Blaulichtgefährdung für Auge und Haut
71
6 Farbmetrische Grundlagen
73
6.1 Farbmetrische Grundgrößen
73
6.1.1 Farbreizfunktion
74
6.1.2 Farbempfindung
74
6.1.3 Farbvalenz
74
6.1.4 Unbunte Farbvalenzen
74
6.1.5 Bunte Farbvalenzen
75
6.1.6 Helligkeit
75
6.1.7 Farbton (Buntton)
75
6.1.8 Sättigung (Buntheit)
75
6.1.9 Farbmischung
75
6.1.10 Niedrige und höhere Farbmetrik
76
6.2 Historische Entwicklung der Farbmetrik
76
6.2.1 Farbkreis
76
6.2.2 Dreidimensionale Farbsysteme
77
6.2.3 Farbordnungssysteme
77
6.3 Farbräume
78
6.3.1 RGB-Farbraum
78
6.3.2 CIE-XYZ-Farbraum
79
6.3.3 Farbtafel
81
6.3.4 CIE-UCS-Farbtafel
81
6.3.5 CIE-L*u*v*
82
6.3.6 CIE- L*a*b*
83
6.3.7 Farbabstandsformeln
84
6.4 Additive und subtraktive Farbmischung
85
6.4.1 Additive Farbmischung
85
6.4.2 Subtraktive Farbmischung
86
6.5 Farbwiedergabe Ra
86
6.6 Farbfolien, Farbgläser und Konvertierungsfolien
87
6.6.1 Farbfolien
88
6.6.2 Farbgläser
89
6.6.3 Konversionsfolien, Neutralfilter und Korrekturfilter
89
6.6.4 MIRED
90
6.6.5 Mired Shift Value
90
6.7 Übungsbeispiele
91
7 Licht- und Farbmesstechnik
92
7.1 Visuelle Photometrie
92
7.2 Physikalische Photometrie
93
7.2.1 Beleuchtungsstärkemesser
93
7.2.2 Leuchtdichtemesser
95
7.2.3 Messung von Lichtstärke-Verteilungs-Kurven
96
7.2.4 Ulbrichtkugel (U-Kugel)
97
7.2.5 Spektrale Photometrie
98
7.3 Belichtungsmessung
98
7.3.1 Belichtung
98
7.3.2 Belichtungsmesser
99
7.3.3 Spotmeter
99
7.4 Farbmessung
99
7.4.1 Gleichheitsverfahren
100
7.4.2 Licht- und Körperfarben
100
7.4.2.1 Spektraler Reflexionsgrad ß(.)
100
7.4.2.2 Farbvalenz von Körperfarben
100
7.4.3 Dreibereichsverfahren
101
7.4.4 Spektralverfahren
102
7.5 Messgeometrien
104
7.5.1 Messgeometrie 45° 0°
104
7.5.2 Messgeometrie diffus d/0°
104
7.5.3 Messgeometrie diffus d/8°
105
7.6 Übungsbeispiele
105
8 Lichtquellen
106
8.1 Aufbau und Wirkungsweise
107
8.2 Lebensdauer und Lampenalterung
107
8.3 Glüh- und Halogenlampen
107
8.3.1 Die Glühlampe: Historie, Aufbau und Wirkungsprinzip
108
8.3.2 Temperaturstrahlung
109
8.3.3 Aufbau und Wirkprinzip der Halogenlampe
110
8.3.4 Halogenlampen im Fernseh-, Film- und Theaterbereich
111
8.4 Niederdruckentladungslampen
112
8.5 Hochdruckentladungslampen
114
8.5.1 Hochdruck-Metallhalogendampflampen
114
8.5.2 Hochdruckentladungslampen im Fernseh-, Film- und Theaterbereich
115
8.6 Lichtemittierende Dioden (LED)
115
8.6.1 Elektrolumineszenz
115
8.6.2 Lichterzeugung im III-V-Halbleiter
116
8.6.3 LED-Technologie
116
8.6.4 Aufbau und Wirkungsgrad von LED-Lampen
117
8.6.5 LED-Produkte und Applikationsfelder
118
8.7 Organische lichtemittierende Dioden (OLED)
119
8.7.1 Funktionsprinzip von OLED
119
8.7.2 OLED-Display
120
9 Scheinwerfer
121
9.1 Konventionelle Scheinwerfer
121
9.1.1 Plankonvex-Scheinwerfer (PC-Scheinwerfer)
121
9.1.2 Stufenlinsenscheinwerfer (Fresnelscheinwerfer)
122
9.1.3 Profilscheinwerfer
123
9.1.3.1 Ellipsenspiegel-Linsenscheinwerfer
123
9.1.3.2 Zoom-Profilscheinwerfer
124
9.1.3.3 Verfolgerscheinwerfer
124
9.2 Parabolspiegel-Scheinwerfer
124
9.2.1 PAR-Scheinwerfer (Parabolspiegelscheinwerfer)
125
9.2.2 Unterscheidung PAR 36, PAR 56, PAR 64
126
9.3 Flächen- und Horizontleuchten
127
9.4 Zubehör
127
9.5 Moving Lights und Moving Heads
130
9.5.1 Moving Lights (Multifunktionsscheinwerfer)
130
9.5.1.1 Washlights
131
9.5.1.2 Spotlights
131
9.5.2 Scanner
132
9.5.3 B-Mover
133
9.5.4 LED-Scheinwerfer
133
9.6 Spezielle Scheinwerfer im Filmbereich
134
9.6.1 Dedo-Light
134
9.6.2 Fresnelscheinwerfer hoher Leistung
134
9.6.3 Weichstrahlende Scheinwerfer
134
9.6.3.1 Kino-Flo
135
9.6.3.2 Chimera
135
10 Lichtsteuerung, Lichtstellpulte und Dimmer
137
10.1 Entwicklung der Lichtsteuerung
137
10.2 Grundlagen von DMX (Digital Multiplex)
139
10.2.1 Analoge Steuerungstechnik
139
10.2.2 Analoges Multiplexing
139
10.2.3 Digitales Multiplexing
139
10.2.4 DMX-512
139
10.2.5 Übertragungsprotokoll von DMX-512
140
10.2.5.1 Daten
141
10.2.5.2 Verkabelung
141
10.2.6 Neuere Entwicklungen – digitale Multiplexsignale
142
10.2.6.1 DMX-512A
142
10.2.6.2 RDM (Remote Device Management)
142
10.3 Lichtnetzwerke
142
10.3.1 Ethernet
143
10.3.1.1 Aufbau eines Ethernet-Netzwerkes (Topologie)
143
10.3.1.2 Netzwerkknoten/Nodes
144
10.3.2 MA-Net (MA Lighting)
144
10.3.3 ArtNet
144
10.3.4 ACN (Architecture for Control Networks)
144
10.3.5 ETCNet (ETC-Electronic Theatre Controls)
145
10.3.6 Power over Ethernet/LAN
145
10.3.7 Wireless DMX (kabellose Lichtsteuerung)
145
10.4 Lichtstellpulte
145
10.4.1 Manuelle Lichtsteuerung
146
10.4.2 Speicherlichtsteuerungen
147
10.4.2.1 Lichtsteuerung für konventionelles Licht
147
10.4.2.2 Hybride Lichtsteuerung für konventionelles Licht und Moving Lights
147
10.4.2.3 Moving-Light-Steuerung
147
10.4.2.4 Lichtstellpulte im Fernsehstudio
148
10.4.2.5 Lichtstellpulte im Theaterbereich
148
10.4.3 Begriffsdefinitionen
148
10.4.3.1 Hauptpult
148
10.4.3.2 Havariepult
148
10.4.3.3 Nebenpult
148
10.4.3.4 Lastteil
148
10.4.3.5 Lastkreis
149
10.4.3.6 Stromkreis
149
10.4.3.7 Lichtstimmung (Cue)
149
10.4.3.8 Register
149
10.4.4 Bedienelemente eines Lichtstellpultes
149
10.4.4.1 Kreissteuerung
150
10.4.4.2 Submaster
150
10.4.4.3 Playback-System
150
10.4.4.4 Meistersteller/Grand Master
150
10.4.4.5 Steuereinrichtungen für Multifunktionsgeräte
150
Farbbogen
151
10.4.4.6 Effektsteuerung
167
10.5 Dimmer und Dimmeranlagen
167
10.5.1 Dimmersysteme
167
10.5.2 Dimmeransteuerung
168
10.6 Anwendungsbeispiel
168
11 Digital Lighting
170
11.1 LED-Wände
170
11.1.1 Grundlagen
171
11.1.2 Auflösung
171
11.1.3 Pixelpitch
172
11.2 Projektionen
173
11.2.1 LCD- und DLP-Projektoren
173
11.2.2 Technische Grundlagen
174
11.2.2.1 Geometrie und Entzerrung
174
11.2.2.2 Farbe
175
11.2.2.3 Helligkeit
175
11.2.2.4 Auflösung und Format
175
11.3 Medienserver
176
11.3.1 Überblick Grundfunktionen
177
11.3.1.1 Layer
177
11.3.1.2 Content
178
11.3.1.3 Ausgabe
178
11.3.1.4 Texturen und Manipulation
179
11.3.1.5 Ebenen
179
11.3.1.6 Virtuelle Kamera und 3D-Raum
179
11.3.1.7 Erweiterte Funktionen
180
11.3.1.8 Zeitbasis
180
11.3.1.9 Steuerung und Ansteuerung
181
11.3.1.10 Integrierte Benutzeroberflächen
181
11.3.1.11 Bedienung durch Lichtstellpulte
182
11.3.1.12 Manager-Anwendung und Timeline
183
11.3.2 Signale und Schnittstellen
184
11.3.2.1 Ansteuerung
185
11.3.2.2 Bildschnittstellen
185
11.3.2.3 Sonstige Schnittstellen
185
12 Lichtführung
186
12.1 Licht und Schatten
187
12.1.1 Natürliche Lichtrichtungen
187
12.1.2 Licht zur Orientierung
188
12.2 Lichtrichtungen
188
12.3 Schattigkeit
189
12.3.1 Gerichtetes Licht
189
12.3.2 Kernschatten bzw. Zentralschatten
190
12.3.3 Halbschatten
190
12.3.4 Harter bzw. weicher Schatten
190
12.3.5 Lichteinfallslinie
191
12.3.6 Punktuelles Licht
191
12.3.7 Weiches Licht
192
13 Lichtgestaltung und Lichtdesign
193
13.1 Kurzer historischer Überblick
193
13.2 Grundregeln der Lichtgestaltung
194
13.2.1 Lichtgestaltung/Lichtstimmung/Lichtdesign
194
13.2.2 Personen
194
13.3 Ausleuchten des Darstellers (Personenlicht)
195
13.4 Lichtrichtungen
196
13.4.1 Vorderlicht
196
13.4.2 Seitliches Vorderlicht
197
13.4.3 Oberlicht
197
13.4.4 Kopflicht (Toplight)
198
13.4.5 Hinterlicht bzw. Gegenlicht
198
13.4.6 Seitenlicht
198
13.4.7 Gassenlicht
199
13.4.8 Rampenlicht, Unterlicht, Fußlicht
199
13.4.9 Horizont- bzw. Hintergrundlicht
200
13.5 Lichtgestaltung für Fernsehkameras
200
13.5.1 Lichtrichtungen im Fernsehbereich
200
13.5.2 Personenausleuchtung im Fernsehbereich
201
13.5.2.1 Einpunkt-Ausleuchtung
201
13.5.2.2 Zweipunkt-Ausleuchtung
202
13.5.2.3 Dreipunkt-Ausleuchtung
202
13.5.2.4 Vierpunkt-Ausleuchtung
202
13.5.2.5 Green-/Blue-Box-Ausleuchtung
203
13.5.3 Lichtsetzung im Film
203
13.6 Fotografische Stile
203
13.6.1 Normal-Stil
204
13.6.2 Low-Key-Stil
204
13.6.2.1 „Unausgeglichener Low-Key“
205
13.6.2.2 „Aufgehellter Low-Key“
205
13.6.3 High-Key-Stil
205
13.6.4 Grundregeln der Lichtführung
205
14 Theater-Licht
207
14.1 Kurzer historischer Überblick
207
14.2 Verantwortliche Personen
209
14.3 Scheinwerfer und Standorte
210
14.3.1 Scheinwerfertypen
210
14.3.2 Standorte der Beleuchtungseinrichtungen
211
14.4 Lichtgestaltung im Theaterbereich
211
14.4.1 Theorie nach McCandless - Qualitäten des Lichts
212
14.4.1.1 Intensität (Intensity)
212
14.4.1.2 Farbe (Colour)
212
14.4.1.3 Verteilung des Lichtes (Distribution)
212
14.4.1.4 Bewegung (Movement)
212
14.4.2 Theorie nach McCandless - Funktionen des Lichts
213
14.4.2.1 Sichtbarkeit (Visibility)
213
14.4.2.2 Natürlichkeit/Formgebung (Naturalism)
213
14.4.2.3 Gestalterischer Aufbau (Composition)
213
14.4.2.4 Stimmung (Mood)
213
14.4.3 Umsetzung der Theorien nach McCandless
213
14.4.4 Theorie nach Richard Pilbrow
214
14.5 Lichtkonzeption und Produktion
215
14.5.1 Planung
215
14.5.2 Produktionsablauf
216
14.5.3 Beleuchtungsproben
217
14.6 Bühne und Bühnenformen
217
14.7 Bühnen- und Lichtstile im Theater
218
14.7.1 Bühnenstile
218
14.7.2 Lichtstile
218
14.8 Sprech-, Musik- und Tanztheater
218
14.8.1 Sprechtheater
219
14.8.2 Musiktheater
219
14.8.2.1 Musical
219
14.8.2.2 Oper
219
14.8.3 Tanztheater
219
14.9 Verständnisfragen
220
15 Fernseh-Licht
221
15.1 Studios
221
15.1.1 Aufsager- oder Schaltenstudio
221
15.1.2 Nachrichten-, Magazin- oder Spartenstudio
222
15.1.3 Multifunktionsstudio
223
15.1.4 Show-Studio
224
15.2 Genres von Sendungen
224
15.3 An der Lichtgestaltung beteiligte Personen
225
15.3.1 Regie
225
15.3.2 Setdesign
225
15.3.3 Lichtdesign
225
15.3.4 Kameramann
226
15.3.5 Beleuchtungsmeister
226
15.3.6 Lichtpult-Operator
226
15.3.7 Beleuchter
226
15.3.8 Bildingenieur
226
15.3.9 Maske
227
15.3.10 Kostüm
227
15.3.11 Protagonisten
227
15.4 Eingesetzte Scheinwerfer
227
15.4.1 Fresnel-Scheinwerfer
227
15.4.2 Weitere Scheinwerfer im Fernsehstudio
228
15.5 Fernsehsystem
228
15.5.1 Die Fernsehübertragungskette
229
15.5.2 Display und Bildbeurteilung
229
15.5.3 Kamera und Objektiv
230
15.5.3.1 Objektiv
230
15.5.3.2 Lichtempfindlichkeit, Arbeitsblende und Lichtniveau der Produktion
231
15.5.3.3 Weißabgleich
232
15.6 Fernseh-Licht
232
15.6.1 Lichtkonzepte
232
15.6.1.1 Punktuelles Licht
233
15.6.1.2 Flächiges Licht
234
15.6.2 Ausleuchtung mehrerer Personen
234
15.6.3 Beleuchtung bei Talk-Sendungen im Fernsehen
234
15.6.4 Beleuchtung von Zuschauern im Fernsehen
234
15.6.5 Beleuchtung des Sets im Fernsehen
235
15.7 Sendeablauf
235
15.7.1 Vor der Sendung
235
15.7.2 Einleuchten
235
15.7.3 Lichtplan
237
15.7.4 Pultkonzept
237
15.7.5 Lichtänderung während der Sendung
237
15.7.6 Lichtwechsel
238
15.7.7 Sendung
239
16 Film-Licht
240
16.1 Kurzer historischer Überblick
240
16.2 Filmempfindlichkeit
241
16.2.1 Belichtung
241
16.2.2 Dichtewert D
242
16.2.3 Gradation
242
16.2.4 Lichtempfindlichkeit (ISO – DIN/ASA)
243
16.2.5 Kontrastumfang beim Filmmaterial
243
16.2.6 Lichtempfindlichkeit digitaler Filmkameras
243
16.2.7 Schärfentiefe versus Tiefenschärfe
244
16.3 Personen
246
16.4 Messtechnik
246
16.5 Eingesetzte Scheinwerfer
246
16.5.1 Dino Lights
247
16.5.2 Spacelights
248
16.5.3 Heliumballon
248
16.5.4 Butterfly
249
16.5.5 Bouncing
249
16.5.6 Fahnen/French Flags
249
16.6 Lichtstile im Filmbereich
250
16.7 Modelling
251
17 Konzert-Licht
252
17.1 Kurzer historischer Überblick
252
17.2 Personen
254
17.3 Eingesetzte Scheinwerfer
254
17.4 Lichtkonzeption und Produktion
255
17.5 Produktionsablauf
256
17.5.1 Rigging
256
17.5.2 Positionierung und Adressierung von Scheinwerfern
257
17.5.3 Einleuchten/Fokussieren
257
17.6 Bühnenform und Lichtrichtungen
258
17.6.1 Bühnenformen
258
17.6.2 Traversen
258
17.6.3 Lichtrichtungen
259
17.7 Bühnenbeispiele
260
17.7.1 Kleine Bühne
260
17.7.2 Mittlere Bühne
261
17.7.3 Große Bühne
262
18 Show- und Event-Licht
263
18.1 Beispiel: Eurovision Song Contest 2012 in Baku (Aserbaidschan)
264
18.2 Lichtdesign
264
18.2.1 Erzeugung eines „Looks“
265
18.2.1.1 Dramaturgie
266
18.2.1.2 Ästhetik
266
18.2.1.3 Bühnendesign
266
18.2.1.4 Video-Content
266
18.2.2 Gestaltungsregeln
266
18.2.3 Anordnung der Scheinwerfer
267
18.3 Grundlagen Farbkonzept
267
19 Lichtpläne und Lichtsimulation
269
19.1 Grundlagen
269
19.1.1 Modellbau
269
19.1.2 Simulation
270
19.2 Lichtpläne
271
19.3 Begriffe der Computersimulation
273
19.3.1 Drahtgittermodell (Wireframe)
273
19.3.2 Materialbeschreibung
273
19.3.3 Beleuchtung
274
19.3.4 Rendering
274
19.4 Rechenalgorithmen
274
19.4.1 Flat-Shading
275
19.4.2 Gourand-Shading
275
19.4.3 Phong-Shading
275
19.4.4 Radiosity- bzw. Punkt-zu-Punkt-Verfahren
276
19.4.5 Raytracing-Verfahren
276
19.4.6 Hybrid-Verfahren (Two-Path-Methode)
277
19.5 Lichtsimulationsprogramme
278
19.5.1 Einteilung der Programme in Anwendungsbereiche
278
19.5.1.1 High-End-Programme
278
19.5.1.2 Middle-Programme
278
19.5.1.3 Programme aus dem Veranstaltungsbereich
278
19.5.1.4 Lichtberechnungsprogramme
279
19.5.1.5 Game-Engines
279
19.5.2 Spezielle Programme für den Einsatz im Showbereich
279
19.5.2.1 wysiwyg
279
19.5.2.2 grandMA 3D
280
20 Ausblick: Lichttechnik in der Zukunft
281
20.1 Zusammenwachsen von Eventwelt und Lichtarchitektur
282
20.2 Zusammenwachsen von Licht, Video und Netzwerktechnik
282
Die Autoren
285
Anhang A
287
Lösungen der Übungsaufgaben und Verständnisfragen
287
Kapitel 3 „Lichttechnische Grundgrößen“
287
Kapitel 4 „Kontrast und Helligkeit“
287
Kapitel 6 „Farbmetrische Grundlagen“
288
Kapitel 7 „Licht- und Farbmesstechnik“
288
Kapitel 14 „Theater-Licht“
288
Anhang B
289
Webadressen (Verbände)
289
Literaturverzeichnis
291
Bildnachweis
293
Index
299
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