Licht

Dimmverhalten

Dimmer: Verdunkelungssysteme von Moving Lights

In der Regel sind die meisten Moving Lights mit Entladungslampen ausgestattet, die nur eingeschränkt elektronisch zu dimmen sind. Aus diesem Grund weisen Moving Lights einen elektromechanischen Dimmer auf. Die Ansprüche an das Dimmverhalten von Moving Lights sind sehr unterschiedlich. Während in einer Diskothek das Dimmen vernachlässigt werden kann bzw. beinahe nur die Zustände An oder Aus wahrgenommen werden, ist bei einem Theater oder Musical die homogene Lichtverteilung in allen Dimmerzuständen wichtig. Das bedeutet, dass ein fleckiger oder halb beleuchteter Lichtkreis bei 10 % Dimmung nicht akzeptiert werden kann, genauso wenig, wenn man Bit-weise Sprünge von einer Helligkeit zur anderen wahrnimmt. Die Dimmer, die diese Aufgabe nun erfüllen müssen, können sehr unterschiedlich aufgebaut werden, wobei jedes System seine Vor- und Nachteile hat. Diese Unterschiede wollen wir hier ein wenig näherbringen. Die elektronischen Dimmerarten bei Moving Lights wie z. B. für LED oder Halogen-Lichtquellen behandeln wir hier nicht, da sie bereits auf den Seiten über Dimmertechnik oder Grundlagen LED-Technik ausführlich behandelt werden.

Die einfachste Art zu Dimmen ist ein lichtundurchlässiges Objekt in den Lichtstrahl zu schieben. Dazu wird in der Regel ein einfaches Blech mittels Schrittmotor bewegt. Bei einfachen Moving Lights, die hauptsächlich für Anwendungen im Club bzw. Disco konstruiert sind, reicht dabei eine einfache Formgebung des Abschattungsblechs aus. Dabei kann es sogar sein, dass gar keine Helligkeitsstufen außer 100 % oder 0 % Licht vorgesehen sind. Für diese Anwendung wird auf das eigentliche Dimmen verzichtet. Dafür übernimmt diese Einheit das sogenannte Stroben oder Flashen. Bei dem Strobe bzw. Blitzen wird das Abschattungsblech einfach schnell vor den Strahlengang hinein und wieder herausgefahren. Daraus resultiert die Anforderung an das Abschattungsblech, dass es sehr leicht sein soll, aber sich nicht unter der großen Temperaturbelastung verbiegt bzw. verwirft. Denn die Belastungen auf diese Einheit sind manchmal enorm, denn ein kurzer Blackout ist eher die Seltenheit.

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In der Regel bedeutet der normale Betrieb für ein Moving Light, dass es eingeschaltet wird, das Leuchtmittel gezündet wird und dann erst mal eine ganze Weile gar nichts passiert, was bedeutet, dass das ganze vom Leuchtmittel emittierte Licht auf das Dimmerblech fällt und es erwärmt. Meist wird im Theater diese Arbeitsweise auf die Spitze getrieben, aber nicht aus Böswilligkeit der Beleuchter gegenüber Moving Lights, sondern der Arbeitsweise der Lichtsetzenden Regisseure, die keine Geduld haben für ein Leuchtmittel, das einige Zeit braucht, um die Betriebstemperatur zu erreichen bzw. Helligkeit und Farbtemperatur stabil sind. Folglich werden in einem Theater zum Beleuchtungsprobenbeginn alle Scheinwerfer gezündet. Dimmer 0 % und warten, vielleicht kommt dieser Scheinwerfer gar nicht zum Einsatz. Die Folge ist eine kontinuierliche Belastung auf die Dimmereinheit. Aber es sind ja nicht nur die Theater. In wie vielen Clubs sieht man die Moving Lights sich lustig bewegen, ohne dass der Dimmer aufgezogen wird. Wohl mal wieder den Submaster vergessen? Über die Problematik des elektronischen Herunterregelns des Leuchtmittels trotz Einsatz von Verdunklungsblechen hatten wir in der letzten Ausgabe bei den Entladungslampen bereits gesprochen. Bleibt noch festzustellen, dass das wenige an Lichtenergie im Lampenkopf bei geschlossenem Dimmer einbehalten wird und somit zur stärkeren Erwärmung des Lampenkopfs sorgt. Natürlich werden auch die Elemente in der Nähe der Dimmereinheit höheren Temperaturen ausgesetzt. Das abschattende Blech oder auch die anderen noch später behandelten Lösungen sind dann mehrere Minuten oder Stunden extrem temperaturbelastet, sollen sich aber nicht verwerfen, um nicht gegen andere Mechaniken anzustoßen und dennoch sehr leicht sein, denn man versucht bei dem Strobeeffekt ein schnelles Blitzen zu realisieren. 10-mal in der Sekunde auf und zu sind da eine Pflicht. Viele können da schneller. Die Entwickler eines Moving Lights haben aber nicht nur die Gestaltung des Abschattungsblechs und den Schrittmotor im Visier, abgesehen von der immer lauernden Temperaturbelastung, die manchen Permanentmagneten entmagnetisieren kann, wodurch die Hallsensoren für die Positionierung keine Signale mehr empfangen und so weiter und so fort. Der Entwickler hat mit der Gestaltung der Betriebssoftware noch etliche Möglichkeiten, die Strobe- aber auch die Dimmereinheit komfortabler zu gestalten.

Vier gedimmte Lichtkegel
Öffentlicher Vergleich Vier (hier: der vierte Scheinwerfer hatte schon auf “aus” gedimmt) Moving Lights dimmen, vier Mal verschiedenes Dimmverhalten. Das Dimmverhalten ist bei anspruchsvollen Anwendungen oftmals ein entscheidendes Kaufkriterium.

 

Schlechtes Lichtbild beim Dimmen
Beispiel für ein schlechtes Dimmverhalten im unteren Stellbereich

 

Dimmer und Steuerung

Aus der DMX-512-Definition heraus wird ein Byte benutzt, um einen Dimmerzustand zu übermitteln. Zur Erinnerung, ein Byte sind 8 Bit womit 2 hoch 8 Wertekombinationen sprich 256 verschiedene Werte resultieren. Für die Entwickler bedeutet es nun diesen Werten entsprechende Positionen des Schrittmotors des Dimmerblechs festzulegen. Dabei hat der Entwickler allen Gestaltungsspielraum. Er kann auch in einem Menü verschiedene Wertezuweisungstabellen hinterlegen, wodurch sich verschiedene Dimmerkurven realisieren lassen. Bei Moving Lights, die höchste Anforderungen erfüllen müssen, reichen diese 256 Werte nicht aus und es werden 2 Byte zur Ansteuerung herangezogen. Damit stehen zwar 16 Bit als Steuersignal zur Verfügung, jedoch die Positionierung für die Schrittmotoren wird meist mit 12 Bit oder noch geringer aufgelöst berechnet. So spricht man zwar von 16 Bit, aber man darf nicht erwarten, dass, wenn man mit einem DMX-Tester jedes Bit einzeln bewegt, die Mechanik auch bei jedem Bit zu zucken anfängt. Jedenfalls sind 10 Bit schon sehr fein auflösend, wenn man hochgenaue Dimmeranforderungen benötigt. Dem gegenüber stehen bei geringeren Anforderungen das Aufteilen des Steuerkanals in mehrere Funktionen. Dabei wird der Strobekanal einmal für die verschiedenen Strobefrequenzen mit 127 Werten aufgeteilt, während die weiteren Werte für verschiedene Steuerungsaufgaben reserviert werden. Einige gehen sogar so weit, dass sie einen Reset-Befehl mit auf den gleichen Steuerkanal legen. Es ist ärgerlich, wenn man mit seinem Fader beim „schneller Stroben“ einstellen mal kurz eine Reset-Anforderung zur Ausführung auslösen kann und damit das Moving Light erst mal außen vor ist. Gerade bei Schieberegler basierenden Pulten kann das leicht passieren. Diese Art von Moving Lights passt dann nicht zu dieser Art von Pult. Dass es auch anders geht, kann man bei einigen Moving Lights sehen, bei denen zwar die mechanische Dimmereinheit auch die Strobefunktion mit übernimmt, da es sich um ein und dasselbe Verdunkelungsblech mit gleichem Schrittmotor und Treiberelektronik handelt. Dafür stehen aber zwei getrennte Steuerkanäle zur Verfügung und selbstverständlich ist der Reset auf einem separaten Steuerkanal untergebracht. Nun kann man gleichzeitig dimmen und stroben. Aber auch hier gibt es noch Unterschiede. Bei der Programmierung der Wertetabelle einer solchen Aufteilung macht man es sich oft einfach und berücksichtigt nicht, dass wenn man eine Strobefrequenz bei 100 % Dimmer eingestellt hat, der Schrittmotor bei einem Dimmerwert von 50 % eine wesentlich kürzere Strecke zurücklegen muss als bei 100 % Licht bzw. Dimmer ganz offen. Folglich verändert sich meist die Strobefrequenz bei einfacher Firmware, wenn man dimmt. Das ist dann besonders ärgerlich, wenn man die Helligkeit mit einem Summensteller wie Master oder Submaster der momentanen Situation anpasst und damit auf einmal die Strobefrequenz mit geändert wird. Einige Hersteller zeigen zumindest, dass sie die Frequenz stabil halten können bei unterschiedlichen Dimmvorgaben.

Der scheinbar einfachen Funktion wie die Steuerung Dimmen oder Strobe kann man mit der Steuerungssoftware aber noch mehr Komfort einhauchen. So ist oftmals gern gesehen, wenn sich die Rücksetzer über der Musikband abwechselnd pulsen. Es können Flackereffekte wie Gewitterblitze oder auch zufallsgesteuerte Blitzabfolgen vorprogrammiert sein. Auch ist es mit einem internen Mikrofon möglich, soweit daran gedacht wurde, das Stroben synchron zur Musik gestalten zu lassen, zumindest wenn die Synchronisierung auf die energiereichen Bässe basiert. Das ist zwar nicht genauso präzise und vorhersehbar wie eine SMPTE Programmierung auf dem Lichtstellpult auf den Takt genau, aber wenn es mal schnell gehen soll, ist diese Funktion für gewollt aussehenden Effekt immer gut anzuwenden. Weiter sind da vorprogrammierte Abläufe, die z. B. ein langsames Aufdimmen und plötzliches Verdunkeln periodisch wiederholen bzw. alle Kombinationsformen von dynamischen, ständig wiederholenden Strobe- und Dimmfunktionen. Oft werden diese Steuerwerte für automatische Abläufe auch Macros genannt, die sehr hilfreich sein können, wenn es mal schnell gehen muss und man auf dem Pult die Effektengiene vermisst oder nicht mit Ihr vertraut ist. Weitere Vereinfachungen sind auch Funktionen wie Move in Black. Diese Funktion wird meist nicht mit einem Steuerkanal aktiviert, sondern erfolgt in der Regel als Einstellpunkt im Menü des Moving Lights sowie das Einstellen von Dimmerkurven meist als Personality im Menü zu finden ist. Diese Funktion ist hilfreich, wenn man keinen Lichtschwenk durch das Szenenbild gebrauchen kann, sei es bei Aufzeichnungen oder wenn es darum geht, statisches Bühnenlicht mit Szenenwechsel zu realisieren ohne die Aufmerksamkeit durch bewegendes Licht vom eigentlichen Ereignis abzulenken. Kurz eben das Gegenteil einer Beamshow. Dabei wird automatisch ohne Zutun des Programmierers bei jeder Anforderung einer Pan- oder Tilt-Bewegung durchzuführen das Strobe bzw. Dimmerblech vor den Strahlengang gefahren und bei Stillstand wieder aus dem Strahlengang genommen. Somit bewegt sich der Scheinwerfer immer nur abgedunkelt und reißt damit nicht unfreiwillig einen Lichtstreifen durch das Publikum, wenn der Positionierungsbefehl mal eben einen Flipp bedeutet hat. Diese Funktion wird gerne in Theatern angewendet, da ansonsten der Programmierer mehrere Cues dafür aufwenden müsste, um den Dimmer vor der Bewegung zuzumachen bzw. anschließend wieder zu öffnen. Größere Pulte können diese Funktion auch für das Moving Light übernehmen.

 

Positionierung des Dimmers

Bei Moving Lights die für Projektionen ausgelegt sind, sprich Spots, ist das Dimmverhalten kritischer als bei den weich abstrahlenden Wash-Typen, da durch die Fresnellinse Ungenauigkeiten der Dimmereinheit leicht durch den Streueffekt verwischt werden. Da der Spot zur Projektion eine Abbildungsoptik aufweist, würde eine Dimmermechanik, die sich in diesem Abbildungsbereich befindet, natürlich auch abgebildet werden, was einer homogenen Lichtreduktion entgegenwirkt. So ist man bestrebt, die Dimmereinheit möglichst weit aus dem Abbildungsbereich heraus anzuordnen. Dies kann entweder vor oder hinter der Abbildungsebene erreicht werden.

Optischer Aufbau und Lichtbild
Einfache Strobe-Dimmereinheit am vorderen Ende der optischen Achse

 

Dimmlichtbild und Chema Optische Komponenten
Trotz Wash-Scheinwerfer ist ein inhomogenes Dimmen zu beobachten.

 

Formgebung

Wie bereits von der Seite über das Dimmen von Tageslichtscheinwerfer bekannt ist, so hat auch bei Moving Lights die Formgebung des Verdunklerblechs einen enormen Einfluss auf die Homogenität des Lichtbilds. Es gibt Dimmereinheiten, bei der nur ein einzelnes Verdunklungsblech in den Strahlengang eingefahren wird. Leider ist der Platz innerhalb eines kopfbewegten Scheinwerfers so begrenzt, dass die Dimmereinheit nicht weit genug aus dem Wirkungsbereich der Abbildungsoptik herausgeht, so dass das einzelne Blech im untersten Stellbereich, wenn die Überstrahlung des Restlichts das Auge nicht mehr „übersteuert“ und damit die Ungenauigkeit sichtbar wird, beim Einfahren deutlich sichtbar wird und man dann nicht mehr von einem homogenen Lichtkreis sprechen kann.

Dimmlichtbild
Beispiel für ein einseitig einfahrendes Dimmerblech und die resultierende Abschattung

 

Aus diesem Grund werden in der Regel meist zwei gegenüberliegende Bleche in den Strahlengang eingefahren. Vom Prinzip her verengen sie den Lichtkanal wie eine „Fotoapparat-Blende“, auf die wir später noch einmal unter dem Namen Iris zu sprechen kommen. Somit wird zumindest nicht mehr einseitig abgeschattet, sondern von beiden Seiten gleichmäßig. Dabei kann jedes Blech von einem eigenen Schrittmotor, die beide gleich angesteuert werden, angetrieben werden, oder über nur über einen einzelnen Schrittmotor und das zweite Blech wird über eine Mechanik mitbewegt. Da diese Bleche den Lichtkanal immer weiter verengen haben sie durch die ungewollte Abbildungseigenschaft der Optik auch einen Lichtkreis-Durchmesser verengenden Effekt, den sogenannten Iriseffekt. Es ist auch zu beobachten, dass einige Hersteller ihre Verdunklungsbleche schwarz beschichten. Dieser Zusatzaufwand wird mit weniger Lichtreflexionen beim Dimmen belohnt. Einmal kann Licht, das vom Gobo zurück reflektiert wird, auf eingedimmte Dimmerbleche fallen, wenn die Dimmereinheit nahe dem Leuchtmittel angeordnet wurde, und somit für ungewolltes Streulicht sorgen. Abgesehen davon, dass alles reflektierte Licht, welches im Kopf nicht absorbiert wird, irgendwo wieder als Streulicht erscheinen muss. Ist nur die Frage wie störend der Effekt ist bzw. in welcher ungünstigen Anordnung der strahlbeeinflussenden Elemente dieser Effekt überhaupt sichtbar wird.

Shutterbleche
Variante A Zwei einfach geformte Bleche verengen den Lichtkanal zum Dimmen

 

Dimmerblades eingekerbt
Variante B Dimmereinheit mit zwei Verdunklerblechen mit jeweils eigenem Schrittmotor, hier mit Einkerbung in der Mitte. Das zweite Verdunklerblech wird von der Prismaeinheit überdeckt.

 

Gedimmtes Lichtfeld
Lichtbild zur Variante B Homogenität der Lösung vom Vorbild ist anfänglich gut

 

Dimmverhalten
Lichtbild zur Variante B Offenbart aber im unteren Stellbereich erhebliche Schwächen durch die Aussparung

 

Dimmverhalten gezahnt
Variante C Verzahnung soll gegen den Iriseffekt der aufeinander zulaufenden Shutterblenden wirken

 

Lichtbild Dimmer gezahnt
Lichtbild zur Variante C Das Ergebnis der verzahnten Lösung zeigt erst im unteren Stellbereich ihre Schwächen

 

Dimmverhalten noch weiter runtergedimmt
Lichtbild zur Variante C Asymmetrie der versetzt übereinander liegenden Verdunklerbleche bewirkt im untersten Stellbereich (noch weiter heruntergedimmt) sogar einen einseitigen Abschattungseffekt

 

dimmer mit Reisszähnen
Variante D Um den asymmetrischen Effekten der Variante C entgegenzuwirken, werden hier empirisch ermittelte Verzahnungen zur Verdunklung angewendet

Dimmerräder

Die soeben gezeigte Variante der Verzahnung kann noch weiter fortgeführt werden, indem man mehrere Keile in den Strahlengang schiebt. Dazu bedient man sich der Einfachheit halber einer rotierenden Scheibe, die dann durch die Rotation immer weiter zulaufender Keile den Lichtkanal immer weiter verdeckt. Dies ermöglicht schon ein relativ gutes Dimmergebnis.

Dimmerrad
Variante E Durch Rotation einfahrende Dimmerkeile. Sichtbar: die Verbindungsstäbe für bessere mechanische Stabilität.

 

Dimmer-Iris

Ob der symmetrisch zuziehende Mehrlamellenverdunkler als Dimmer oder als Iris arbeitet liegt einzig daran, ob sich dieses Bauelement im Bereich der Abbildungsebene befindet oder weit außerhalb vom Abbildungsbereich der abbildenden Optik. Wie man aus Fotoapparaten bereits her weiß, ist die Verdunklung mittels Irismechanik eine sehr gleichmäßige Art homogen zu dimmen. Oft wird aber auch ein Verengen der Lichtfläche beobachtet. Auch die aufwendige Konstruktion und die mechanische Anfälligkeit der filigranen Bleche unter dauerhaftem „Blackout“-Einsatz lassen diese Art von Verdunklung immer mehr ins Hintertreffen geraten.

Iris als Dimmer
Variante F Dimmer in Irisausführung (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Gleichmäßiges Dimmerbild
Sehr gleichmäßig Dimmen mit dem Irisdimmer

 

Frost im Dimmer

In der Variante g) sind die Kanten der zwei gegenüberliegenden Verdunklungsbleche mit einem zusätzlichen Frostfilter bestückt worden. Diese Maßnahme hat einen sehr großen Effekt auf die Homogenität des gedimmten Lichtfelds und ist als sehr vorteilhaft bei gleichzeitig einfacher Ausführung zu betrachten.

Forstfilter am Dimmer
Für ein homogeneres Dimmverhalten befinden sich an den Kanten der Dimmer-Blades Frostfilter

 

Optischer Strahlengang Prinzip
Der Dimmer ist hier in der Nähe der Lichtquelle, möglichst entfernt von der Abbildungsebene angeordnet. Der Strobe ist eine separate unabhängige Einheit. Bemerkenswert ist hier die Tatsache, dass das Leuchtmittel zuerst elektronisch gedimmt wird, bevor der elektromechanische Dimmer zum Einsatz kommt. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Dimmerverhalten Elektronisches Dimmen
Lichtbild zur Variante G Homogenes Dimmverhalten

 

Mechnisches Dimmverhalten
Lichtbild zur Variante G Erst im alleruntersten Stellbereich ist eine kleine Inhomogenität festzustellen (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Verlaufsdimmer

Die aufwändigste Art einen Dimmer zu realisieren ist, ähnlich einem Farbverlaufsfilter, eine rotierende Scheibe dichroitisch mit einer Spiegelschicht zu bedampfen, welche immer weiter ihre Spiegelintensität im Verlauf verliert. Somit kann vom Ansatz her durch Drehen der Scheibe stufenlos homogen gedimmt werden. Jedoch hat diese Dimmereinheit auch einen Nachteil. Das Rotieren der Scheibe dauert meist wesentlich länger als das Zufahren von zwei Blechen. So kann die Aufgabe eines plötzlichen Blackouts mit diesem Dimmer nicht realisiert werden, weil er schlicht nicht schnell genug rotiert. Aber sollte das der Fall sein, so gibt es auch hier andere Lösungsansätze (Work arounds – drum herum arbeiten), indem man z. B. für den schnellen Blackout nicht den Dimmer alleine bedient, sondern auch den Strobe „zumacht“. Sollte die CMY-Farbeinheit schneller als der Dimmer sein, so ist das auch mittels schnellem Farb-Blackout zu realisieren.

Prinzipzeichnung
Der Strobe ist hier in der Nähe der Lichtquelle, möglichst entfernt von der Abbildungsebene angeordnet. Der Dimmer ist dafür als stufenloser Spiegelverlaufsfilter ausgeführt, wodurch die Nähe der Abbildungsebene akzeptabler wird. Ein homogeneres Dimmverhalten würde man bei einem Austausch von Farbrad mit dem Dimmerrad erhalten.

 

Dimmerbild Verlauf
Lichtbild zur Variante H Ein ganz leichter Verlauf ist festzustellen

 

Dimmverhalten
Lichtbild zur Variante H Erst im alleruntersten Stellbereich ist eine kleine Inhomogenität festzustellen

 

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