DLP & LCD: Video-Projektionstechnik im Vergleich

Autor: Karsten Serck, AREADVD - update: 05.05.2004

Wer sich mit der Anschaffung eines Videoprojektors beschäftigt, hat nicht nur die Qual der Wahl zwischen einer großen Anzahl von Geräten, sondern auch verschiedenen Technologien. Im Profibereich kommen hier immer noch für die bestmögliche Qualität Röhrenprojektoren zum Einsatz, die ähnlich wie bei einem Fernseher im Zeilensprungverfahren mit drei Röhren in den Grundfarben Rot, Grün und Blau ihr Bild an die Wand werfen. Doch im Consumerbereich wird der Markt heutzutage vor allem durch Digitalprojektoren dominiert, welche nicht nach dem Zeilensprungverfahren arbeiten, sondern das Bild pixelgenau aus Bildpunkten zusammensetzen. Nachdem jahrelang der Consumer-Markt vor allem durch LCD-Projektoren dominiert wurde, sind inzwischen auch DLP-Projektoren selbst in den unteren Preisregionen erhältlich. Dieser Systemvergleich bezieht sich auf LCD und DLP als die beiden derzeit dominanten Technologien und soll die spezifischen Eigenarten der beiden Systeme erläutern.

Bei der Suche nach der idealen Projektionstechnik ist es hilfreich, die Prinzipien zu verstehen, mit denen die beiden Technologien zu arbeiten. Denn dies hilft dabei, Qualitätsunterschiede zwischen verschiedenen Videoprojektoren wahrnehmen zu können und das ideale Gerät zu finden. Die nachfolgenden Erläuterungen sollen vor allem dazu dienen, vor dem Kauf eine Beurteilung des Geräts anhand verschiedener Kriterien zu ermöglichen.

LCD-Projektion

LCD-Projektoren arbeiten mit Flüssigkristall-Panels. Das Prinzip ist von LCD-Quartzuhren und -Displays bekannt: Durch das Anlegen einer Spannung werden einzelne Bildpunkte schwarz. Auf diesem Wege lässt sich bei einer ausreichend hohen Auflösung ein Bild darstellen. Für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau sind einzelne Panel zuständig, die von einer Lichtquelle durchleuchtet werden. Das Licht der Projektorenlampe wird durch sogenannte "dichroitische Spiegel", die jeweils nur eine Farbe reflektieren, in die Grundfarben zerlegt. Die drei Einzelbilder werden mit Hilfe eines Prismas wieder zusammengeführt und sollten im Idealfall sauber übereinander liegen. Obwohl diese Optimierung wirklich Millimeterarbeit ist, treten heutzutage bei Heimkino-LCD-Projektoren nur relativ selten Konvergenzprobleme auf.

Das LCD-Projektionsprinzip im schematischen Überblick

Video-Projektoren mit LCD-Panels gibt es schon sehr lange, doch erst in den letzten Jahren sind sie wirklich für den Einsatz im Heimkino brauchbar geworden. Lange Zeit wurden LCD-Projektoren in erster Linie für den Business-Einsatz konzipiert, nicht zuletzt deswegen, weil die Geräte lange Zeit so teuer waren, dass sie für Privathaushalte eine nur schwer finanzierbare Investition darstellten. In erster Linie sollten die Projektoren möglichst hell sein, damit ihr Bild auch noch bei Tageslicht zu erkennen ist. Diese Helligkeit hatte dann meist einen Nachteil, da auch in dunklen Szenen das Bild noch zu hell war und somit in Filmen selbst schwarze Bildbereiche mehr Grau als Schwarz aussahen. Doch der durch die DVD ausgelöste Heimkino-Boom der letzten Jahre hat hier für ein Umdenken gesorgt. Immer mehr Projektoren werden gezielt als Heimkinoprojektoren konzipiert. Hier ist die Helligkeit nicht das wichtigste Kriterium. Wesentlich entscheidender sind der Kontrast (die möglichst große Differenz zwischen den hellsten und dunkelsten Bildern) und der Schwarzwert. Da die LCD-Panels durchleuchtet werden und auch im aktiven Zustand immer noch etwas Licht durchlassen, ist selbst ein dunkles Bild selten richtig schwarz. Durch die Verbesserungen der LCD-Technologie sind aber inzwischen selbst bei Projektoren unter 2000 EUR die Bilder so dunkel geworden, dass ein vernünftiger LCD-Projektor zumindest ein tiefdunkles Grau hinbekommt. 

Durch Tricks wie die Verwendung von optischen Filtern oder einer Irisblende lässt sich aber der Schwarzwert noch etwas verbessern und damit auch meist der Kontrast erhöhen. Projektoren wie der Epson EMP-TW10 verwenden einen einfachen Filter, der vor die Optik geklappt wird. Noch etwas raffinierter ist eine Irisblende. Hierbei handelt es sich um eine Mechanik, die den Lichtaustritt reguliert. Dadurch wird zwar auch die Gesamthelligkeit reduziert. Die Irisblende hat den Effekt, dass sie nicht nur Licht von den LCD-Panels, sondern auch Streulicht reduziert, welches durch Reflektionen innerhalb des Projektors auf die Leinwand gelangt, dort aber eigentlich nichts zu suchen hat. Da eine Irisblende vor allem dieses Streulicht verringert, welches selbst in dunklen Szenen vorhanden ist, ergibt sich meist ein verbesserter Kontrast. Projektoren wie z.B. der Sanyo PLV-Z5 bieten eine regelbare Irisblende, deren Wirkung man in Abhängigkeit vom Bildmaterial anpassen kann. Während man bei hellen Bildern wie z.B. von Sportübertragungen die Blende ruhig voll aufdrehen kann, da es hier ohnehin kaum dunkle Szenen gibt, sorgt eine Irisblende bei dunklen Filmen wie z.B. "From Hell" für einen deutlich verbesserten Schwarzwert. 

LCD-Projektoren sind gerade in den letzten zwei Jahren sehr preiswert geworden und insbesondere die Anzahl an Geräten im 16:9-Format hat deutlich zugenommen. Auch die Auflösungen haben sich mit rasendem Tempo erhöht: Mittlerweile gibt es Projektoren mit HDTV-Auflösung schon zu Straßenpreisen ab 1500,00 EUR. Für das Geld gab es vor noch kurzer Zeit gerade einmal Projektoren mit NTSC-Auflösung. Damit ist die LCD-Projektion zur preiswertesten Möglichkeit geworden, HDTV in den eigenen vier Wänden zu erleben.

Irisblende beim Sanyo PLV-Z2

Obwohl Projektoren mit LCD-Technik schon seit Jahren verkauft werden, ist der Gebrauch dieser Geräte im praktischen Einsatz nicht ganz unkompliziert: In der Praxis fallen LCD-Projektoren häufiger durch Pixelausfälle und Staubprobleme auf. Da solche Störungen nur eingeschränkt von der gesetzlichen Gewährleistung umfasst werden und z.B. ein einziger Pixelfehler auch noch nicht zum Umtausch berechtigt, sollte man gerade LCD-Projektoren vor dem Kauf selbst in Augenschein nehmen. Pixelfehler äußern sich meist dadurch, dass in einer gleichmäßigen Fläche an einer Stelle ein Pixel dunkel bleibt oder in einer Farbe blinkt. Um Pixelfehler zu erkennen, sollte man eine Test-DVD wie z.B. die "Test-Disk" von Peter Finzel verwenden und den Projektor sowohl mit Farbbildern in den drei Grundfarben sowie Schwarz und Weiß überprüfen. Hundertprozentig sicher ist man dann allerdings auch noch nicht, denn öfters treten Pixelfehler auch erst nach ein paar Stunden Betrieb auf. Das Problem der Pixelfehler wird in den nächsten Jahren aber an Relevanz abnehmen, denn bei Auflösungen von 1280 x 720 Pixeln und zukünftig wohl auch 1920 x 1080 Pixeln sind die einzelnen Bildpunkte so klein geworden, dass auftretende Pixelfehler kaum noch zu erkennen sind.

Weitaus störender ist der Staub, der sich im Laufe der Zeit gerne auf den LCD-Panels ablässt. Da der Projektor zur Kühlung eine Lüftung benötigt, die Luft ansaugt, lässt sich das Eindringen von Staub trotz Filtern nicht ganz verhindern. Staub lässt sich meist in Form von leicht erhellten Wolken in dunklen Bildern wahrnehmen, die mit zunehmender Anzahl störend werden. Durch Veränderung der Fokussierung kann man diese Staubkörner meist deutlicher erkennbar machen. Generell ist es kaum möglich, Prognosen für die Staubanfälligkeit eines Projektors zu machen. Manch ein Projektor zeigt bereits nach weniger als 50 Betriebsstunden Staubflecken, andere Geräte bleiben selbst nach mehreren hundert Stunden sauber. Allgemein kann nur empfohlen werden, den Projektor an einem möglichst staubfreiem Ort aufzustellen. Im Neuzustand sollte der Projektor auf jeden Fall noch keine Staubwolken zeigen und darauf vor dem Kauf kontrolliert werden.

LCD-Projektoren präsentieren zwar meist sehr kräftige Farben, doch diese müssen nicht immer auch wirklich neutral sein. Unter "neutralen" Farben versteht man in der Heimkino-Projektionstechnik eine Farbtemperatur von 6500 Kelvin. Während leichte Farbverschiebungen im Gesamtbild über oder unter diesem Richtwert eigentlich für die Betrachtung keine große Relevanz haben, fallen in der Praxis doch häufiger größere Unregelmäßigkeiten in Form von richtigen Farbstichen auf. Je nach Modell und dessen Einstellmöglichkeiten kann man die Farben meist noch auf ein weitgehend neutrales Level bringen. Erschwert wird dies allerdings dadurch, dass manch ein Projektor dazu neigt, diese Farbverschiebungen nicht gleichmäßig über den gesamten Helligkeitsbereich anzuzeigen. Wie auf dem unteren Graustufen-Test-Bild zu sehen ist, produziert das Beispiel-Gerät zwar in hellen Bildbereichen ein recht neutrales Grau, tendiert aber bei manchen Helligkeitsstufen zur Überbetonung von Rot. In diesem Fall ist eine exakte Justierung nur schwer möglich. Mit Hilfe von Graustufen-Test-Bildern, wie sie auch auf der bereits erwähnten "Test Disk" zu finden sind, kann man die Farbneutralität des Projektors erkennen. Achten sollte man auch auf die Neutralität des tiefsten Schwarz, denn manche Projektoren produzieren gerade hier einen leichten Farbstich, der sich of kaum regulieren lässt.

Störender ist bei vielen LCD-Projektoren eine Veränderung der Farbwiedergabe in der Gesamtfläche des Projektionsbildes. Dies erkennt man am besten mit einem Grautestbild in verschiedenen Helligkeitsstufen. Viele LCD-Projektoren tendieren dazu, das Grau auf der einen Seite des Bildes violett und auf der anderen Seite türkis darzustellen. Gegen dieses "Shading" kann man mit einfachen Mitteln kaum etwas machen und seine Stärke variiert vielfach auch in der Serienstreuung der Geräte. Erfreulicherweise gibt es aber mit den neuen Panel-Generationen auch immer mehr Projektoren, die kaum oder sogar fast gar kein Shading aufweisen. Häufiger sieht man indes bei LCD-Projektoren leichte Strukturen (Vertical Banding) im Panel, die wie leichte Kachelmuster erscheinen. Diese Effekte lassen sich ebenfalls mit einem einfachen Grau-Testbild nachweisen.

Zwar werden die Auflösungen von LCD-Projektoren immer höher, doch lassen sich die Abstände zwischen den einzelnen Pixeln nicht beliebig reduzieren, da auf den LCD-Panels auch noch Platz für die Leiterbahnen vorhanden sein muss. Daher erkennt man bei LCD-Projektoren beim genauen Hinsehen auch das feine Raster der LCD-Panels, an dem sich manche Zuschauer stören. Erst bei höheren Auflösungen verringert sich dieser sogenannte "Screendoor"-Effekt. Wer ganz penibel hinschaut, wird ihn aber z.B. sogar noch bei einem HDTV-Projektor mit 1280 x 720 Pixeln wahrnehmen können. Es gibt aber auch hier Gegenmittel: Bei neueren LCD-Projektoren von Panasonic wie z.B. dem Panasonic PT-AE500 wird die "Smooth Screen"-Technologie verwendet. Obwohl auch dieser Projektor mit 1280 x 720 Pixeln arbeitet, sind die Abstände zwischen den einzelnen Pixeln praktisch nicht mehr zu erkennen.

Pixelstruktur Panasonic PT-AE 500 (mit "Smooth Screen")

Pixelstruktur Sanyo PLV-Z2

Fazit LCD-Projektion:

Pro:

- Relativ preiswert
- Sehr hohe Auflösungen zum humanen Preis
- Gute Farbsättigung

Contra:

- Staubempfindlich
- Shading
- Vertical Banding
- Screendoor
- Pixelfehler

DLP-Projektion

"Digital Mirror Device" (DMD) von Texas Instruments

Während bei der LCD-Projektion kleine Flüssigkristall-Panels durchleuchtet werden, arbeitet die noch relative junge DLP-Technik mit Lichtreflektion. DLP steht für "Digital Light Processing" und wurde von Texas Instruments entwickelt. Kernstück eines DLP-Projektors ist das "Digital Mirror Device" (DMD): Auf einer Platine befinden sich Tausende von kleinen Spiegeln, die sich durch das Anlegen einer Spannung einzeln ansteuern lassen. Die Anzahl der Spiegel hängt von der Auflösung des Projektors ab. So hat ein Projektor mit einer Auflösung von 1024 x 768 beispielsweise 786432 einzelne Spiegel oder ein HDTV-Projektor mit 1280 x 720 Pixeln insgesamt 921600 einzelne Spiegel. Jeder der Spiegel auf dem DMD lässt sich in zwei Positionen bewegen. Die Lichtquelle des Projektors wird auf das DMD gerichtet. Durch das Kippen der Spiegel kann man bestimmen, ob das Licht in Richtung Leinwand reflektiert wird oder nicht. Auf diesem Wege lässt sich mit einem solchen Spiegelchip ein Schwarz/Weiss-Bild produzieren. Natürlich ist es damit nicht allein getan, denn auch Schwarz/Bilder haben Helligkeitsabstufungen, um z.B. Grautöne darstellen zu können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Pixel sehr schnell zwischen ihren zwei Positionen hin- und hergeschaltet werden. Dies geschieht so schnell, dass das Auge dies praktisch nicht bemerkt. Bei Messungen des Lichtstrahls wird man aber feststellen, dass das Licht leicht pulsiert. In dunklen Bildbereichen kann man bei einigen DLP-Projektoren auch ein leichtes Helligkeitsrauschen erkennen, welches wie ein feiner Fliegenschwarm aussieht. Dieser Effekt wird durch minimale Unregelmäßigkeiten in der Ansteuerung der einzelnen Spiegel verursacht. Je besser das DMD und je genauer der Projektorenhersteller dieses ansteuern kann, um so weniger fällt dieser Effekt auf.

Ein DLP-DMD unter dem Mikroskop

Mit einem einzigen DLP-Chip lässt sich noch nicht ohne weiteren Aufwand Farbe darstellen. Hierzu würde man drei einzelne DMDs benötigen, die jeweils eine der Grundfarben Rot, Grün oder Blau darstellen und deren Einzelbilder anschließend mit Hilfe eines Prismas überlagert werden. Da dies recht aufwendig ist, wird dieses Verfahren bislang nur in sehr teuren 3 Chip-DLP-Projektoren verwendet, die ab 20.000 EUR zu erhalten sind. 3 Chip-DLP-Projektoren, wie sie in Kinos für die Digitalprojektion verwendet werden, kosten zumeist sogar über 100.000 EUR. In DLP-Projektoren für den Heimgebrauch wird meist nur ein einziger DMD-Chip eingesetzt. Solche 1 Chip-DLPs erzeugen die Farben auf einem anderen Wege: Zwischen Lichtquelle und Spiegelfläche wird ein Farbrad mit den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau installiert. Durch die Drehung des Rades wird entsprechend abwechselnd ein rotes, ein grünes und ein blaues Bild dargestellt. Für die Farbprojektion wird die Ansteuerung des DMD-Chips mit der Drehbewegung des Farbrades synchronisiert. Sensoren auf dem Farbrad ermöglichen es, Farbrad und Spiegel so anzugleichen, dass keine Falschfarben dargestellt werden. Die Trägheit des Auges sorgt aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der sich das Farbrad dreht, dafür, dass der Zuschauer das Bild nicht in wechselnden Farben, sondern als ein Gesamtbild wahrnimmt. Da das DMD selbst farblos ist, treten bei DLP-Projektoren praktisch keine Unterschiede in der Farbdarstellung über die gesamte Projektionsfläche auf, wie sie vielfach bei LCD-Projektoren zu erkennen sind. Allerdings kann bei DLP-Projektoren dafür mitunter ein Effekt auftreten, der durch die doch nicht ganz so hundertprozentige Trägheit des menschlichen Auges verursacht wird. Insbesondere bei Bildern mit starken Hell-Dunkel-Kontrasten (z.B. Schwarzer Anzug mit weißem Hemd) erkennt man nämlich mitunter doch für einen kurzen Moment die drei Grundfarben des Farbrades. Diese erscheinen dann wie ein leichter senkrechter Regenbogen, weswegen dieser Effekt auch allgemein als "Regenbogeneffekt" oder abgekürzt "RBE" bezeichnet wird. Da nicht jeder Mensch die gleichen Augen hat, wird dieser Effekt unterschiedlich stark wahrgenommen. Verstärkt wird der RBE auch durch Kopfbewegungen während des Betrachtens. Allerdings ist die Wahrnehmung des RBE wirklich individuell von jedem einzelnen Betrachter abhängig. Es gibt Personen, die diesen Effekt so irritierend finden, dass für sie ein DLP-Projektor nicht in Frage kommt. Viele andere Zuschauer werden diesen Effekt aber vielleicht auch gar nicht registrieren. Zudem sorgen die Projektorenhersteller dafür, dass durch eine Erhöhung der Farbsegmente auf dem Farbrad (z.B. eine Farbfolge Rot, Grün, Blau, Rot, Grün, Blau) und eine Erhöhung der Drehzahl des Rades die Wechsel zwischen den einzelnen Farben beschleunigt werden. Hierfür ist es allerdings auch erforderlich, dass auch der DMD-Chip in der Lage ist, die Kippbewegungen entsprechend schneller durchzuführen, weswegen ein einfacher Wechsel des Farbrades alleine nicht ausreicht. Solch verbesserte Farbräder findet man vor allem in teureren DLP-Modellen.

Funktionsweise der DLP-Technologie (1 Chip-DLP)

Da DLP-Projektoren das Licht über ihre Spiegel reflektieren, ist die Lichtausbeute weitaus höher als bei LCD-Projektoren. Deswegen wird das Bild von DLP-Projektoren meist auch wesentlich heller wahrgenommen als bei den meisten LCD-Projektoren. Allerdings produzieren auch DLP-Projektoren Streulicht. Zum einen kann Licht innerhalb des Projektors wieder auf die Leinwand reflektiert werden. Andererseits sind auch die kleinen DLP-Spiegelchen nicht ganz perfekt. Sie reflektieren zum Teil auch Licht, auch wenn sie nicht in Richtung Leinwand geschaltet sind. Das liegt z.B. an dem relativ geringen Kippwinkel des Spiegel von anfangs gerade einmal zehn Grad oder auch den Kanten der Spiegel, die in leichtem Umfang auch Licht reflektieren. Streulicht ist daher auch bei DLP-Projektoren vorhanden. Teurere DLP-Projektoren verwenden daher ebenso Filter oder Irisblenden zur Kontrastverbesserung. Zudem wurde der Kippwinkel der neueren DMD-Chips auf 12 Grad erhöht. Selbst preiswerte DLP-Projektoren können mit Verbesserungen schon Kontrastwerte von mehr als 1000:1 erreichen. Top-Geräte wie z.B. der Sharp XV-Z12000 erreichen sogar einen Kontrast von annähernd 5000:1 und einen Schwarzwert, der selbst mit Röhrengeräten kaum noch verbessert werden kann. Bei preiswerten Geräten kann das Bild in dunklen Bereichen aber durchaus heller als bei LCD-Projektoren der gleichen Preisklasse sein.

Im Vergleich zu LCD-Projektoren sind DLP-Projektoren weitaus besser für den Alltag gerüstet: Berichte über Ausfälle von Spiegeln oder Staub im Geräte gibt es nur äußerst selten. DLP-Projektoren zeichnen sich meist auch durch weitaus homogenere Farben aus. Die Intensität der Farben ist bei LCD-Projektoren zwar von Fall zu Fall sogar noch höher, aber es gibt bei DLPs z.B. keine Shading-Probleme mit Farbverläufen. Auch sind die Farben im Helligkeitsverlauf homogener, so dass man DLP-Projektoren meist etwas einfacher auf die idealen Farbwerte bringen kann.

Die Geräuschkulisse von DLP-Projektoren kann etwas höher als bei LCD-Projektoren sein, da in einem DLP-Projektor sich nicht nur ein Lüfter dreht, sondern auch das Farbrad rotiert. Diese Drehbewegung ist mitunter durch ein leichtes, sehr hochfrequentes Surren wahrzunehmen. 

Eigentlich könnte man sagen, dass die meisten Argument für die DLP-Technologie sprechen, doch ganz so einfach ist es natürlich doch wieder nicht: Für viele potentielle Projektoren-Käufer ist der Regenbogeneffekt immer noch ein K.O.-Kriterium, auch wenn er durch verbesserte Farbräder eigentlich immer weniger auffällt. Und dann wäre da noch der Preisunterschied: Während man für HDTV-Projektoren mit 1280 x 720 Pixeln schon teilweise weniger als 2.000,00 EUR bezahlt, bekommt man einen DLP-Projektor in dieser Auflösung praktisch nicht unter 5000 EUR (Stand: Mai 2005). Selbst die "Matterhorn"-Projektoren mit 1024 x 576 Pixeln sind zu Preisen ab 3500 EUR nicht wesentlich günstiger. Günstigere DLP-Projektoren sind zwar schon ab 1.000,00 EUR zu bekommen, sind dann aber meist auf den Office-Einsatz optimierte Geräte mit SVGA-Auflösung (800 x 600). Immerhin bekommt man aber sogar noch unter 2.000,00 EUR Projektoren mit XGA-Auflösung (1024 x 768). Da erscheint der Aufpreis auf einen Matterhorn-Projektor, der ja nur mit 576 Bildzeilen auskommen muss (was für die 16:9-Wiedergabe durchaus reicht) doch recht hoch. Die niedrige Auflösung macht sich bei DLP-Projektoren allerdings lange nicht so stark bemerkbar wie bei einem LCD-Gerät, da die Abstände zwischen den einzelnen Spiegeln weitaus geringer sind als die Pixelabstände bei einem LCD-Projektoren Dadurch gibt es selbst bei DLP-Projektoren mit geringer Auflösung kaum einen Screendoor-Effekt, wodurch das Bild auch optisch feiner aufgelöst erscheint.

Fazit DLP-Projektion

Pro:

- Sehr hoher Kontrast möglich
- Sehr neutrale Farben
- Kaum Spiegel-Ausfälle oder Staubprobleme
- Pixelstruktur selbst bei niedrigen Auflösungen kaum erkennbar

Contra:

- Verhältnismäßig teuer
- Erhöhungen der Auflösung kosten überproportional viel Geld
- Regenbogeneffekt (RBE)
- DLP-Rauschen (vorwiegend bei preiswerten Geräten)
- Hohe Geräuschkulisse durch Lüftung und Farbrad

Gesamtfazit

Sowohl die LCD- als auch die DLP-Technik haben Vor- und Nachteile, die man beim Kauf eines Geräts berücksichtigen sollte. Nicht immer handelt es sich dabei um wirklich von jedem nachvollziehbare Eigenarten wie z.B. der DLP-"Regenbogeneffekt" zeigt, der vollkommen unterschiedlich stark wahrgenommen werden kann. Daher sollte man möglichst vor dem Kauf eines Projektors das gewünschte Gerät direkt anschauen und anhand der hier aufgelisteten Kriterien untersuchen, um das zu den eigenen Ansprüchen passende Gerät zu finden.

Verantwortlich für den Inhalt: Detlev Schnick, © Copyright 2004 HIFI-REGLER, AREADVD
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