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Farbmischsysteme von Moving Lights

ML-Farben

Es sind Moving Heads auf dem Markt zu finden, der die übliche Aufnahme für ein Farbfolie am Tubus aufweisen. Auch sind Moving-Lights mit Rollenfarbwechslern die mit Farbfolien bestückt sind auf dem Markt. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn man die gleichen Farben benötigt wie bei den übrigen verwendeten konventionellen Scheinwerfer. Da diese Ansprüche fast ausschließlich von Theatern gestellt werden sind diese Moving Heads auch sonst speziell für den Theatermarkt optimiert.

Es können Farben auf dreierlei Grundsätzlichen Methoden bei Movinglights gemischt werden:

1. Mit Farbabsorbierenden Filtern

2. Mit Farb reflektierenden Filtern  

3. Durch Addition von farbigen Leuchtmitteln

     (Meist LED) siehe hier

Farbfolien in Moving-Lights sind gegenüber dichroitischen Farbwechselsystemen sehr wartungsintensiv. Da ein Rollenfarbwechsler ca. 24 Farben weitgehenst problemlos aufnehmen kann, muss oftmals bei wechselnden Stück auch eine besondere Farbe in den String mit aufgenommen werden bzw. der gesamte String ausgetauscht werden. Ansonsten ist man bei der Farbauswahl in der Praxis auf die Farben des bestücken Strings beschränkt. Jedoch haben sich die Beleuchter im Theater oft auf bestimmte Folien eingeschossen, so ist z.B. ein Half CT Blue (202) fast in jedem String zu finden.  Farbfolien verbleichen im Laufe der Zeit und müssen ausgewechselt werden. Dann verwerfen Sie sich unter der Temperaturbelastung des Scheinwerfers und können vom Rollenfarbwechsler immer schwerer sauber aufgewickelt werden oder verkleben sogar untereinander bei hoher Temperaturbelastung und zu guter letzt bauen sie durch das ständige auf und abwickelt elektrostatische Spannungen auf der Oberfläche auf, welche auf den Staub im Theater eine magische Anziehungskraft hat. Elektrisch leitende Borsten wie man sie von Laserdrucker her kennt könnte diese Spannungen ableiten. Somit erkauft man sich die Farbgleichheit zwischen Konventionellen Licht und Moving-Lights mit einem erheblichen größeren Wartungsaufwand.

Mehr zum Thema Farbfolien siehe hier

Unter Reflektierende Filter verstehen wir die dichroitischen Farbfilter. Ein dichroitischer Filter besteht in der Regel aus ca. 20 bis 50 extrem dünnen Schichten, die auf einen Glaskörper, meist wird Borosilikat-Glas, das eine Arbeitstemperatur bis 400° C erlaubt, in Vakuumtechnik aufgetragen werden. Die Stärke der Schichten muss also sehr exakt und über die Fläche äußerst homogen aufgetragen werden. Auf diese Weise kommt - je nach Betrachtungswinkel - die Vielfalt der Farben zustande.

Reflektierende Filter sind so Temperaturbeständig, das Sie innerhalb eine Scheinwerferkopfes eingesetzt werden können im Gegensatz zu Absorbierenden Filtern. Deshalb sind bis auf die vorhin besprochenen Ausnahmen alle Movinglights fit dichroitischen Filtern ausgestattet. Mit den Einsatz von dichroitischen Filtern mit Ihrem steilen Flanken ergibt ein durchweg anderes Licht als das in Farbfolien kreierter Farbgebung.

Die einfachste Art Farben mittels dichroitsche Filter in einem Moving-Light zu wechseln ist die Bestückung der Farbfilter auf ein Rad, welches ähnlich dem Revolver die Farben einzeln in den Lichtkanal schiebt. Eine Offene Stelle ist dann für das weiße Licht für einen ungefilterten Lichtdurchlass.


Bereits bei dieser einfachen Funktion des Moving Lights sind Unterschiede in der Funktionalität des Systems und in der Qualität zu erkennen. Je nach Anwendung ist es von Vorteil, wenn die Filter auf der rotierenden Trägerscheibe nicht direkt mit Silikon aufgeklebt sind, sondern schnell und einfach auszutauschen sind. Denn ein ungewöhnliches Lightdesign wird oftmals nicht mit der werksseitigen Filterbestückung realisiert.

Austauschsysteme können durch ein einfaches Blechnasen- und Federlaschensystem realisiert werden, bei dem dann mit Geschick und etwas Kraft das Glas einzubringen ist, wobei oftmals die Kanten des Filters beschädigt werden. Zuverlässiger und schonender funktioniert ein ausgereiftes Schnellwechselsystem, welches den Austausch der einzelnen Filter in Sekunden erlaubt. Hier verfügen die Filter meist über feine Rahmen, die in eine Aufnahme gesteckt werden.

Eine weitere Lösung ist ein Schnellwechselsystemfarbrad, welches in der Gesamtheit vom Modul zu trennen ist, so dass bei Einsatz neuer Moving Lights bereit vorgefertigte Farbräder blitzschnell eingesetzt werden können. Dies ist insbesondere auch für Musicals interessant, bei denen ein "Externer" Ersatzscheinwerfer schnell eingefügt werden soll.

Sind Halbfarben darzustellen, das heißt, dass das Trägerrad in die Zwischenstellung von zwei Farben fährt und damit z. B. rot und blau räumlich getrennt, gleichzeitig projiziert werden, ist ebenfalls ein Schellwechselsystem von immensen Vorteil, da die gewünschte Farbablauffolge dann schnell zusammengesteckt werden kann. Darüber hinaus ist es bei der Halbfarbendarstellung auch wichtig in welchen Schritten die Software des Moving Lights das Eindrehen der Halbfarben erlaubt. Hier wird beileibe keine 16 Bit Auflösung verlangt, aber es gibt Systeme auf dem Markt, bei denen nur die Vollfarbe oder 50% Halbfarbe anzusteuern ist. Je nach Farbabstufung benötigt man aber meist einen anderen Zwischenwert.















Dichroitische Filter lassen sich am einfachsten als homogene Fläche herstellen. Bei den Blocksystemen werden diese homogenen Filterscheiben mit Schrittmotoren in den Strahlengang gefahren. In der Regel verwendet man zwei gegenüber liegende Filter, die sich in der Mitte des Lichtkegels treffen. Bei einigen Systemen werden die Filter mit einem konstanten Anstellwinkel in den Strahlengang gefahren. Der absorbierte und rückwärts reflektierte Anteil des Lichtes würde das Leuchtmittel zusätzlich erhitzen, durch den Anstellwinkel der Filter wird die Hauptreflexion auf Bereiche des Moving Lights geworfen, die bessere Wärmeleitfähigkeiten besitzen und mit zusätzlicher Erwärmung leichter umgehen können. Ein Nachteil des Filterblöcke-Systems stellen die Glaskanten dar, die im Strahlengang unkontrollierbare  Lichtreflexionen und Brechungen verursachen können. Sind dann die Farben noch in unterschiedlichen Winkeln angeordnet, so kann im ungünstigen Fall eine Farbprojektion entstehen, die nicht dem Ideal einer homogenen Farbverteilung entspricht. Werden zwei Blöcke in der Mitte auf Stoß gefahren, so kann ein weißer Lichtspalt entstehen. Sind die Blöcke versetzt angeordnet, so entsteht ebenfalls ein Spalt, aus dem sich Reflexionen aus anderer Richtung ausbreiten können, die sich auf die gewollte Farbe aufmischen. Ein Lösungsweg wäre ein Metallrahmen nahe dem Nut und Feder Prinzip der Glaskantenstreulicht sowie Spaltlicht wirksam unterdrückt. Nebenbei würde dieser Rahmen wesentlich zur Stabilität des filigranen Filters beitragen. Dieses System nur bei weich zeichnenden MovingLights (Wash) angewandt werden. Bei Profil gebenden Systemen würde man die Teilung von Filter und freien Strahlengang abzeichnen wenn der Focus ungünstig in Richtung Farbscheiben eingestellt ist. Dennoch kann man den mittigen Lichtspalt eliminieren, indem man die Gläser überlappen lässt aber in der direkten Glaskantenumgebung keilförmige Aussparungen der dichroitischen Beschichtung wegätzt oder weglasert. Dann findet die Überschneidung der dichroitischen Schichten erst nach Überschneidung der Glaskanten statt.


Das gezackte Prinzip kann natürlich verfeinert werden. Um eine homogenere Farbmischung zu erreichen werden auf dem Glasträger die dichroitischen Flächen in der Art angeordnet, dass viele spitze Dreiecke parallel in den Strahlengang hinein gefahren werden. Man bedient sich wieder rechteckiger Blöcke die nun über die gesamte Fläche das Keilmuster tragen. Diese Blöcke werden aber dementsprechend wesentlich stärker mit der Überlappung in den Strahlengang hineinfahren um eine vollständige Filterfläche zu bilden. Bei großflächigen Filteranordnungen, wie sie z.B. bei Fluterähnlichen Moving Lights Anwendung finden, werden die Keilträger mit Kulissensystemen in den Strahlengang eingebracht. Aber in der Regel findet man die engen Filterkeile auf einem rotierenden Glaskörper aufgebracht. Mit zunehmender Rotation werden die Abstände zwischen den dichroitischen Flächen immer geringer, so sich am Ende ein vollflächiger Filter im Strahlengang befindet. Je nach verwendetem Typ von Glasträger können die Verluste Strahlengang deutlich sichtbar sein. So verwundert es nicht, dass in der 0 Stellung – also Farbfilter nicht im Strahlengang – der rotierende Glasträger über einen Ausschnitt verfügt, so dass das Licht nicht erst das Medium Glas durchdringen muss. Dies bedeutet den Vorteil eines insgesamt höheren Wirkungsgrades bei weißem Licht, beim Einfahren der Farbe steht dem Wirkungsgrad aber eine brechende Glaskante entgegen. Dieser Effekt ist meist auch deutlich wahrzunehmen. Vom Prinzip her ist die Reihenfolge der Farbfilter beliebig. Wenn jedoch bei Movinglights eine bestimmte Anordnung herauskristallisiert, sind dies meist Überlegungen der Wärmebelastungen im Kopf oder den Einfluss der vom Filter reflektierten Farben und wohin diese Refexionen weitergestreut werden bzw. ungünstiger Weise wieder in den Strahlengang zurückreflektiert werden.


Anstatt der Keile ist es auch möglich einen kontinuierlichen Sättigungsverlauf herzustellen. Aber die Krönung der Dichroitischen Filterherstellung sind Farb- und Sättigungsverlaufsfilter. Dort werden über eine Richtung hinweg die Sättigung des Farbtones verändert, in der anderen Richtung werden alle Spektralfarben hintereinander angeordnet. Diese Art von Filtern werden bisher nur in einem Typ eingesetzt und davon sind nur noch wenige im Verleih.

Um Farbmischsysteme zu beurteilen ist es hilfreich sich vor allem Mischfarben wie z.B. das entstehende Rot, Blau oder Grün, zu betrachten. Hier zeigt sich dann wie gut die Filter untereinander ausgewählt wurden, damit eben auch ein brauchbares rot entsteht. Noch wichtiger als die statische Farbe sind die Farbübergänge wenn man langsame Überblendungen von einer Mischfarbe in die nächste anfährt. Hier offenbaren dann einige Systeme dabei Farbkreationen bzw. inhomogene Farbflächen die aufgrund Halbstellungen der Filter im Strahlengang mit all seinen Glaskanten oder Reflexionen im Kopf entstehen.


Hatten wir bei LED-Strahlern von deinem RGB Farbmischsystem gesprochen sprechen wir bei Movinglights von CMY Farbmischung. Aber es sind ja auch dichroitische Farbfilter wie Grün Rot und Blau erhältlich und die Kosten sind genauso hoch wie gelbe magenta oder cyan farbende Filter. Warum setzt man bei subtraktiven Farbmischsystemen die Farben gelb cyan und magenta ein und warum nicht Rote Grüne und Blaue Farbfilter? Dann können wir mit einem wirklich kräftiges Rot rechnen, und die Grundfarben entsprechen genau den LED-Systemen. An unseren Lichtstellpult kann man einfach umschalten zwischen RGB und CMY und aus unserer Erfahrung beim Bedienen von Lichtstellpulten wissen wir das wir zum Einstellen der Grundfarbe bei dem einen System einen Kanal hochziehen und beim anderen System zwei Kanäle hochziehen. RGB ist also scheinbar einfach in CMY umzuwandeln bzw. stellt den Kehrwert dar:




Moving Light


Cyan

Magenta

Gelb


Rot


100%

100%

Grün

100%


100%

Blau

100%

100%


Cyan

100%



Magenta


100%


Gelb



100%


LED Strahler


Rot

Grün

Blau

Rot

100%



Grün


100%


Blau



100%

Cyan


100%

100%

Magenta

100%


100%

Gelb

100%

100%


Zurück zum Gedankenspiel. Würden wir Rot Grün und Blau einsetzen für ein subtraktives System einsetzen, dann würden wir dabei zwei Farben – rot und Blau – anwenden, die jeweils im Spektralzug die äußersten Positionen besetzen. Denn der große Unterschied zwischen dem Farbdreieck der Farben die vom Menschen wahrgenommen werden und den physikalischen Farben ist das fehlen von Magenta in den Spektralfarben. Wir können mit der subtraktiven Mischung aus der Kombination Grün und Rot oder Grün und Blau kein Magenta erzeugen. Machen wir uns bewusst dass bei den Farben die beim subtraktiven System angewendet werden wie gelb cyan und Magenta der Filter nur den Komplimentären Anteil herausfiltert und somit wie z.B. beim Gelb noch rote und grüne Spektralanteile vorhanden sind, die dann mit einem darauf folgenden Filter herausgenommen werden können. Eine Farbmischung ist möglich. Bei einem Blauen, oder roten Filter sind aber keine benachbarten Frequenzen mehr übrig, so das hier beim subtrahieren keine Farbfrequenz mehr übrig bleiben würde. Aus diesem Grund wählt man bei subtraktive Systemen die Farben Cyan, Magenta und Gelb, wobei einige Hersteller bei den Farben variieren. So wird z.B. mit einem rötlichdern Gelb oder grünlicheren Gelb versucht die erreichbaren Farben in der Mischung besser zu treffen. So ist zur Beurteilung des Farbmischsystems der Farbort der Einzelfarben nicht so entscheidend wie die Kombination der Farben zueinander. Folglich wenden einige Hersteller Systeme an, die so aufeinander abgestimmt sind dass Sie eher einen Amber-Filter statt einem Gelb-Filter nutzen oder ein bläulicheres Cyan, während andere mehr ein grünliches Gelb einsetzen was man zwar zur reinen Gelberzeugung noch mit dem Magentafilter unterstützen muss, aber dafür ein wesentlich besseres Grün erhalten kann.   

Ein Hersteller versucht mit einer weiteren Farbe (Hier als Beispiel ein extremes Grün) den Farbraum zu erweitern. Dies ist durchaus machbar und ermöglicht weitere Farben die auch eine stärkere Annäherung an die Farben von absorbierenden Filtern sprich Farfolien erreichen. Dabei ist das gleiche Problem wie bei den LED-Strahlern, dass mit Erweiterung der Farbgebenden Kontrollkanäle die Steuerung der Farben immer komplexer wird.

Wie haben einmal die ein Farbmischsystem CMYG gemessen und in den DIN Farbraum eingetragen. Im allgemeinen werden die RGB Farben solo wie z.B. rot  in den Strahlengang zur 100% Sättigung gefahren und man erhält einen Farbort. Dies wiederholt man bei den anderen zwei Grundfarben grün und Blau und erhält so ein drei Farborte. Dann werden dann diese Farbpunkte mit einer Linie verbunden und alle Farben die sich innerhalb des gebildeten Dreiecks befinden können mit diesem Farbmischsystem dargestellt werden. Jedoch muss man bei CMY Farbmischsystem nicht nur die einzelnen Solofarben bestimmen, man muss zusätzlich noch die Farborte Rot Grün und Blau ermitteln. Denn der Farbraum basiert auf unsere drei Zapfenstimmulierung auf rot Grün und blau und damit wird auch der eingeschlossene Farbraum definiert. Man kann an der Messung erkennen dass wenn man das System mit einer weiteren Farbe erweitert, so kann sich der darstellbare Farbraum erweitern.








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Der Unterschied zwischen Farbfiltern und Dichroitischen Filtern ist in erster Linie die Flankensteilheit der Dichroiten, wie es im unteren Bild gut zu erkennen ist.

Damit erreichen die Dichoiten eine extrem gute Farbbrillianz.

Aber im Theater wo man seit alters her mit Filterfolien gearbeitet hat, ist diese Farbbrillianz gar nicht gewünscht um spezielle Stimmungen zu erzeugen.

Leider können die dichroitischen YMC Mischsysteme die Farben von Folien nicht immitieren (Ausnahme VL). So ist im Theater ein Folienbasierendes System, solange auch die Geräuschentwicklung tragbar ist, vorzuziehen.

Nebenbei, oftmals werden CTO oder CTB Filter mit Farbfiltern gleichgesetzt. CTO (Change to Orange und CTB Cange to Blue, haben aber einen sehr weichen Flankenverlauf um die Anteile des Kontniums gleichmäßig zu verschieben, wie man es im nebenstehenden Bild erkennen kann.

Die Qualität der verwendeten Dichrioten macht sich in folgenden Punkten bemerkbar:

a) Wie sind die Farben C, M, Y aufeinander abgestimmt?

b) Wie gesättigt (rhein) sind die Farben?

c) Wie stark unterscheiden sich die Farben in mehreren Scheinwerfern

d) Wird die Farbe in gleicher Qualität auch nach z.B. einem Jahr geliefert, oder ist dies dann ein gänzlich anderer Farbton?


Durch verdrehen der Scheiben werden die Farbkeile immmer enger oder offener, so dass eine Farbabstufung erfolgen kann


Quelle: Clay Paky

Hier wird mit einem zusätzlichen Farbrad noch stufenlos eine CTO Anpassung erlaubt. Nebenbei hilft dieses Farbrad auch bei der erstellung einiger Pastelltöne.


Typisches Farb-Effektrad mit CTO, CTB, Vierfarbfiltern und gelochten Farbfilter. Damit lassen sich intressante Effekte erzielen. Ein UV simmulationsfilter ist nicht mit einem UV-Schutzfilter zu verwechseln. Beide im Strahlengang machen verständlich das dabei die Ausbeute nicht sehr hoch sein kann.

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Das bedeutet dass die Geräuschemission möglichst gering sein muss, auf der anderen Seite eine Großzahl von speziellen Effekten wie Goboshake und andere aus Theatersicht „Spielereien“ nicht zur Anwendung kommen. Statt Rotierenden Prisma weisen diese Moving-Lights eher motorische Blendenschieber auf. In der Regel sind diese Moving-Lights für beide Leuchtmittelarten Halogen- und Entladungslampe erhältlich.


Die Projektion der Halbfarben ist abhängig vom verwendeten System. Nebenbei bemerkt, ein Wash mit Konstantfilter-Farbrad reagiert dabei nicht so sensibel wie Profil fähige Movinglights, dessen Focus womöglich noch in Richtung Farbscheibe eingestellt ist. Die runden Filter haben bei der Halbfarbendarstellung den Nachteil, dass Sie gemäß den runden Aussparungen Schattenausbuchtungen projizieren. Besser ist da die Trapetz Form. Hierbei entsteht aber ein neues Problem: Der Abstand von einem Farbfilter zum nächsten ist mit einem Lichtspalt verbunden. Das Licht kann ungefiltert bei diesem Übergang hindurch treten und wird durch die Glaskanten zusätzlich reflektiert. Die Folge ist ein Weißanteil in der Halbfarbendarstellung. Die Problematik mit dem Weißlicht kann gelöst werden indem die trapezförmige Filteranordnung in einen Rahmen integriert werden der ein durchdringen von Streulicht zuverlässig verhindert. Weiterhin kann das Farbrad so zum Strahlengang angeordnet sein, dass der mittige Übergang in der Halbfarbendarstellung Vertikal vollzogen wird. Dies ist eine Anschauungssache, ob man Farbverläufe in der Vertikalen, z. B. für Schriftzüge bevorzugt, oder horizontale, z. B. für einen Abendhimmel, bevorzugt.