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PL & S Frankfurt März 2007


                    Medientechnik / Basics



Videotechnisches 1x1 der Großbildprojektion für die Praxis

im Dschungel der Geräte, Kabel und
             Formate

            ein Crashkurs
                        Oliver Reimann
                 IFB education - IFB consulting

                                       Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
die Aufgabenstellung




            Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Dimensionierungs-Ablauf
                                                                                                Auf-
                                Klärung Aufgabenstellung
             Raumgröße                                                                    o. Rückprojektion?
menschl.
 Sehfeld                                                                                      Projektor-/
                                                                                         Display-Technologie
            Bildwandgröße
                                   Beleuchtungs-
                                   bedingungen

             Bildhelligkeit
                                                                                                                      mögliche
                                      Störlicht
                                                                                                                      Montage-
                                                                                              Objektiv
                                                                                                                      Position
              Projektor-              Bild-/Programm-
              Lichtstrom                   Material
Auflösung
 menschl.
                                                                                          Signalführung,
  Auge
            Bildauflösung                                                                Anschlusstechnik,
                                                                                            Prozessing


                                                   Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Normen etc.




  Umfangreiche Hinweise zu Voraussetzungen :

          DIN 19045 -Teil 1
„Projektions- und Betrachtungsbedingungen
          für alle Projektionsarten“




                       Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Standardhalle


                                           5.0
                                              00
                                                 m³

                  s



     36 m

                8m


                                                                  17 m

                Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Blickwinkel und -abstände


                                            Breite Projektionswand??
                                                        Bmin = r-max / 6
                                                     (Sehwinkel rd. 9,5 °)

                                                                   besser:


                                                   B = rmax / 5
                                                   optimaler Zuschauerabstand:
                                                          Sehwinkel 45°
                                                          entsprechend
                                                           ropt = B * 1,2


                                                   minimaler Zuschauerabstand:
                                                           Sehwinkel 60°
                                                           entsprechend
                                                   rmin = B * 0,9 (DIN: B * 1,5)
             Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Berechnungen
      Berechnung der Projektionsgröße für das Projekt „Standardhalle“
       L = 36 m                          B = 17 m                            H=8m

           max. Betrachtungsabstand                          rmax =          35 m




                                                    35 m /           5= 7m
 günstige Projektionsbreite             bp-opt =
 Projektionshöhe
     für 4:3-Format                     hp-opt = bp-opt * 3/4          = 7 m * 3/4 =                       5,25 m


 Projektionsfläche                      Ap-opt = bp-opt * hp-opt = 7 m * 5,25 m = ca. 37 m²
                  endgültige Bildwandbreite aber abhängig von maximalem Bildformat (aspect ratio)

min. Betrachtungsabstand               rmin = bp-opt * 0,9           = 7 m * 0,9 =                        6,3 m

                                                    Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Lichtstrom

     Projektor         Spezifikation                                   Investition

                                                                       Preis
                       ANSI-Lumen
     Fabrikat Typ


1)   A / Typ 1          1.100 Lm                                        2.000 €
2)   A / Typ 2          1.800 Lm                                        3.000 €
3)   B / Typ 1          2.500 Lm                                        4.000 €
4)   B / Typ 2          4.500 Lm                                        7.000 €
5)   B / Typ 3          7.800 Lm                                       15.000 €
6)   C / Typ 1         12.500 Lm                                       40.000 €



                            Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Lichttechnische Größen



                                                       Φv
       Lichtstrom
       („ Lichtleistung“)



       Von der Strahlungsleistung - nach Bewertung mit der
       spektralen Hellempfindlichkeit des menschlichen
       Auges abgeleitete Größe – ist gleich der
       abgestrahlten Lichtmenge Q pro Zeiteinheit t (Q/t)




                                  LUMEN ( lm )
       Einheit




                 Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Lichttechnische Größen


Beleuchtungsstärke Ev
( Lichtstrom pro Auftrefffläche)
Auftreffender Lichtstrom Φv [Lumen] pro Fläche A [Quadratmeter]




                  Lux           ( lx = lm / m² )
Einheit




                                                 Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Störlicht auf der Bildwand



    Typische Beleuchtungsstärken in Lux (Anhaltswerte)


vollverdunkelter Raum                                        < 1 lx
gut abgedunkelter Raum                                5 .... 20 lx
leicht abgedunkelter Raum                           20 ... 100 lx
Raum mit ungedämpftem Tageslichteinfall             50 .... 1.500 lx
Arbeitsplatzbeleuchtungsstärke                      mind. 300 lx
Im Freien bei bedecktem Himmel                      5.000 ... 15.000 lx
Im Freien bei Sonnenschein                          > 20.000 lx




                                          Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Bildkontrast

Kontrast                Differenz zwischen hellstem Licht und „schwarz“




                                    1 10
                                   11111




 Richtwert 1:   Kontrastverhältnis 1 : 10 für befriedigende Präsentationsqualität




                                             Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Bildkontrast

Kontrast                 Differenz zwischen hellstem Licht und „schwarz“




                                                                                                                     5
                                                                                                    1
  1 10
 11111




Richtwert 1:   Kontrastverhältnis 1 : 10        befriedigende Präsentationsqualität

Richtwert 2:   Kontrastverhältnis 1 : 5           ausreichend                 für Computergrafik

                                aber:        1 : 500 ... 1 : 1000     !!! hochwertige Kinoprojektion !!!




Abhängigkeiten:           Störlicht      +         Projektions-Beleuchtungsstärke
                                                     Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Beispiel-Berechung der Projektionslichtleistung

Notwendiger Projektor-Lichtstrom für Projekt „Standardhalle“

festgelegt: Projektionsfläche         Ap- = bp * hp = 7 m * 5,25 m                                    = ca. 37 m²

  ?? vorhandenes Störlicht (Beleuchtungsstärke E in Lux) auf der Projektionsfläche??

Messung oder Vorab-Festlegung         Beispiel:        Störlicht =                E STÖR                  = 30 Lux

Minimaler Kontrast                Beispiel:            Kontrast = E Nutz / E STÖR = 10 : 1


   Notwendiges Nutzlicht = E Nutz = E STÖR * Kontrast = 30 Lux * 10                                         = 300 Lux


  erforderlicher Lichtstrom           = Ap        *      E Nutz
                                = 37 m² * 300 Lux
                                = 11.100      Lumen

                                                Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
das Thema Bild-Auflösung




... 640x480 ? 800x600 ? 1024x768 ? 1280x1024 ? 1600x1200 ? 2048x1536 ...???
                                        Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Auflösungswinkel des Auges




                Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
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text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das
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                                                                                                              Testtext ca. 50 Schriftzeilen
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                                                                                                                 pro Schriftzeichen sind mindestens
das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt
                                                                                                                       7 Bildzeilen notwendig
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                                                                                                                              ... bei Bildauflösung
alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke
daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das
delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein
                                                                                                          horizontal 1024 Punkte x vertikal 768 Zeilen
autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und
doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus
                                                                                                                               sind dann noch mit
text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das
dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem
das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt
                                                                                                                        ca. 7 Bildzeilen / 1 Schriftzeile
dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion
dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus
schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem
                                                                                                                        alle Schriftzeichen erkennbar
doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem
alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke
daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das
delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein
autobus globus schulbus obulus kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke
daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das
delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein
autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und
doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus
text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das
dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem
das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt
                                                                                                       Oliver Reimann     o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion
dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus
   h lb    b l t t dd           lt        dd      d d lt k           i dt       d dd hd fd
Dimensionierungsbeispiel

               Bildauflösung für Projekt „Standardhalle“
festgelegt: Projektionsfläche          Ap- = bp * hp = 7 m * 5,25 m                                   = ca. 37 m²

Auflösungs-Anforderung???        Verschiedene Ansätze – hier ein möglicher:

Beispiel : auf Vorlage noch 50 Schriftzeilen abbildbar              ca. Faktor 14 notwendig

     50 Schriftzeilen * 14 =           700 Zeilen vertikale Auflösung notwendig

       zum Beispiel erfüllt mit Auflösung                                                1024 * 768


   Bildzeilenhöhe      = h p / vert. Zeilenzahl = 5,25 m / 768                          = 6,8 mm

Bei dieser Bildzeilenhöhe sind zum Beispiel ab ca. 16 m Abstand (alpha =1,5‘) keine
einzelnen Zeilen mehr unterscheidbar (Zeichenhöhe 6,8mm * 7 = 48 mm),



                                                Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Entscheidungsfluss Projektionsdimensionierung
                                                                                                   Auf-
                                  Klärung Aufgabenstellung
                Raumgröße                                                                    o. Rückprojektion?
                                       „Standardhalle“
menschl.
 Sehfeld                                                                                         Projektor-/
              Bildwandgröße                                                                 Display-Technologie
               7 m x 5,25 m
                                      Beleuchtungs-
                                      bedingungen

               Bildhelligkeit
                                                                                                                         mögliche
                                        Störlicht
                                                                                                                         Montage-
                                                                          Projektion
                                                                                                 Objektiv
                                                                                                                         Position
                                                                            okay!
            Projektorlichtstrom          Bild-/Programm-
            11.000 ANSI-Lumen                 Material
Auflösung
 menschl.
                                                                                             Signalführung,
  Auge        Bildauflösung
                                                                                            Anschlusstechnik,
               1024 x 768
                                                                                               Prozessing


                                                      Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Chaos




        Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Sortierversuch
Man kann Signale und Daten zum Beispiel so einteilen:

Analoge Signale
•    RGB-Komponenten-Signale
•    Fernseh- und Videosignale
•    Komponenten-Differenz-Signale

Digitale Signale und Daten
•     Digitale RGB-Komponenten Signale
•     Digitale Datenströme

      Die unterschiedlichen Bildsignale und Datenformate haben natürlich
      auch unterschiedliche Bildinformationsqualitäten.


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Sortierversuch, RGB

Die Bildinformation besteht hier aus:
•    Farb-Helligkeits-Information für Rot, Grün und
     Blau
•    Sync-Information

Rot-Helligkeits-Information,      R
Grün-Helligkeits-Information,     G
Blau-Helligkeits-Information,     B
Horizontal-Sync              H-Sync
Vertikal-Sync                V-Sync

Es gibt eine Vielzahl von RGB-Signalarten.
Meist tragen sie in ihrer Bezeichnung R G B.
                         Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Bedeutung der Signalarten



           R G B - Signale                         sind          universell,

   sind in keiner Weise festgelegt auf bestimmte Qualitäten oder Bandbreiten,
                                 somit zum Beispiel
                        VGA, SVGA, XGA, SXGA, QXGA, ...
                50 Hz, 60 Hz, ...., 100 Hz, ...     alles ist möglich



                            Videosignale                  (F) BAS, Y/C, Y-Cr-Cb,
gilt prinzipiell auch für

       aber es werden meist festgelegte Bandbreiten und Trägerfrequenzen
        vorausgesetzt (CCIR- bzw. ITU-Fernsehnormen wie PAL, NTSC,
                                  SECAM,...)
                                        .


                                  Oliver Reimann    o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Bandbreite




Umso exakter das Bild wiedergegeben werden soll,
- desto größer muss die Anzahl der erfassten einzelnen Zeilen sein,
- desto schneller muss die Abtastung in jeder Zeile einem Wechsel
  zwischen hellen- und dunklen Zonen folgen können.


                                       Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Bandbreite als Funktion der Auflösung


Hohe Detailtreue
erfordert
hohe Auflösung der
Abtastung, d.h.
- viele Zeilen je Bild
- viele Hell-/Dunkel-
Wechsel je Zeile



Damit steigt die Anzahl der übertragenen elektrischen Schwingungen pro
Sekunde:
d.h.
Detailtreue
erfordert hohe
Übertragungs-
frequenzen!
                                           Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Signal-Bandbreiten



    Bandbreite für Rechnergrafik-Ausgänge

                                                                 zum Beispiel XGA
                                                                 Auflösung = 1.024 x 768
                                                                 Bildwechselfrequenz =
                                                                       70 Hz
                                                                 Signalbandbreite ca.
                                                                            30 MHz




                                                                                      DVI (digital)
   Video
nur etwa 5 MHz                                                                         > 330 MHz
                                      Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de    www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
typische Bild-Übertragungsleitungen



  klassisch:
  Kupfer-Koaxialkabel
  75 Ohm




weiter zunehmend :
Twisted Pair         CAT 5 / 6 / 7
                                        Lange Strecken + höchste Qualitäten:
                            100 Ohm
                                                              Lichtwellenleiter




                                          Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Geräte




                            A/V-Switcher
                                                                                                        Sync-Pr
                                                                                                                oc     essor
                                                                  Interface

            itcher
    atrix-Sw
  M


                          Scaler-/Sca
                                                                                                                      oder
                                     n   ner
                                                                                                               Transc
                                                                      Line-Driver



                 Switch                                                                      RGB-S
                                                                                                  caler

                                                Distr
                                                     ibutio
                                                           n-Am
                                                               p

Scan-Converter                                                                                                   Multi-Processor
                                                     Oliver Reimann     o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Geräte


   Die                                                         Die
                 Die
 Signal-                                                     Signal-
               Signal-
Aufbereiter   Manager                                       Umwandler




                    Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalaufbereiter
                                                     Leitungstreiber, Aufholverstärker

                                                         (Line-Driver-Amp, “Interface”)
                                                                     mit EQ




                              Leitungsdämpfung                                         Leitungs-EQ                                         Mit Treiber und EQ

                 0                                                           9                                                  0
                                                                             8
                      0   1     2       3        4   5    6                                                                     -2 0   1      2       3         4      5     6
                 -5                                                          7
                                                                                                                                -4
                                                                             6
                                                              Verstärkung
     Dämpfung




                                                                                                                    Dämpfung
                -10                                                          5                                                  -6
                                                                             4
                                                                                                                                -8
                                                                             3
                -15
                                                                             2                                                 -10
                                                                             1
                -20
                                                                                                                               -12
                                                                             0
                                                                            -1 0
                -25                                                                                                            -14
                                                                                   1   2      3       4    5    6
                                     Frequenz                                              Frequenz                                                Frequenz




... verstärken sowohl breitbandig,
als auch selektiv bestimmte Frequenzbereiche der Bildsignale, die im
Kabel besonders gedämpft werden
                                                                                              Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de           www.ifbcon.de           Spezialseminare März 2007
Die Signalaufbereiter

Line-Driver+Delay / Leitungstreiber+Verzögerung


                                                                          Rot


                                                                        Grün


                                                                         Blau


                                                                          Hsync
                                                                              Vsync
                                                          ... Delays können diese
                                                         Unterschiede ausgleichen
                        Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalaufbereiter

    Galvanische Trennglieder, “Isolation-Amp”

                              Videosignal

                                                                        Gerät 2
Gerät 1




    ... trennen Video-Signale galvanisch zur
   Vermeidung von Brummschleifen, z.B. durch
   einen Übertrager
                             Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalmanager


                                                                                                       Kreuzschiene
      Verteilverstärker        Quellenwahlschalter
                                                                                                          (Matrix)
     (Distributionamp)              (Switcher)
                               n
                         n
                                                                     n                                                     m
1                                                    1
1



    Verteilt Bildsignale von                                            Schaltet Bildsignale von n
                                 Schaltet Bildsignale
                                                                        Eingängen ...
                                 von n Eingängen .....
    1 Eingang .....
                                                                        .... auf m Ausgänge,
                                 ..... auf 1 Ausgang
    ....auf n verschiedene
    Ausgänge.                                                           gleichzeitig und unabhängig
                                                                        voneinander.
                                                Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalumwandler

                    Wozu Signal-Converter?

a) TV-Videobild    anzeigen auf Beamer oder Flatscreen




                          b) Computergrafik                  anzeigen auf TV-Monitor




c) Computergrafik bestimmter Auflösung / Wechselfrequenz
        anzeigen auf Beamer oder Flatsreen mit anderer Auflösung /
      Wechselfrequenz


                                  Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalumwandler
      Was leisten Signalumwandler (Converter)?

Beim Umwandeln können bzw. sollen sich folgende
Parameter ändern:

•    Anzahl der Übertragungskanäle
•    Halbbilder/Vollbilder
•    Bildwiederholfrequenz
•    Auflösung (Pixel, Zeilen)
•    Bandbreite (Datenmenge bzw. Frequenz)
•    Bildqualität

Aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen
     Bildsignale gibt es auch eine sehr große Anzahl
     von Konvertern.
                           Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalumwandler

                     Scale-Scan-Konverter RGBHV




Auflösung                                                           Auflösung
 n2 x m2                                                             n1 x m1


                                                                         Vollbilder
Vollbilder




   Bildfrequenz f2                                                              Bildfrequenz f1

                                   Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de    www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Die Signalumwandler
                    Scale-Scan-Konverter      z.B. HiResRGBHV-> FBAS



                                                                                                        FBAS Videosignal

        5 Signale
                                                                                                        1 Signal
Auflösung
                                                                                   Auflösung
 n1 x m1
                                                                                    n2 x m2

x Vollbilder                                                                     Halbbilder




Bildfrequenz
                                                                                 Bildfrequenz
      f1


                                           Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
Ein paar zusammengefasste Regeln


- geeignete Bildwandgrößen
      nach einfachen Regeln ermittelbar (s.a. DIN 19045) zum Beispiel: R-max / 5
- die erforderliche Lichtleistung eines Projektors (LUMEN) ist berechenbar:
                     aus Bildgröße + gemessenem / abgeschätztem Störlicht
- die erforderliche Bildauflösung
                            ist abhängig vom Anspruch nach Natürlichkeit.

 - übliche Bildsignale sind heute zumeist noch analog und störanfällig.
        die „Mutter aller Bildsignale“ ist R-G-B plus H- und V-Sync 5 Kanäle

 - Computergrafik geht einher mit hoher Bandbreite !
                  ... das schwächste Glied in Kette bestimmt die Bildqualität!

              ... exzellente Leitungsqualitäten mit geringer Dämpfung einsetzen !

                        ... Leitungstreiber mit EQ (+ggf. Delay) einsetzen!

Jede Signalkonvertierung ist aufwändig + teuer und verschlechtert die Bildqualität:
nur bei wirklichem Bedarf einzusetzen - aber dann ist ausreichende Qualität erforderlich.
                                               Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007
PL & S Frankfurt März 2007




... vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !




            Fragen ? !


              Oliver Reimann
              o.reimann@ifbcon.de                                                   www.ifbcon.de
                              Oliver Reimann   o.reiman@ifbcon.de   www.ifbcon.de   Spezialseminare März 2007

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Nahtlose Mehrfeldprojektion durch vernetzte Computer Teil 3
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Lösung komplexer Beschallungsaufgaben durch Hybridsysteme
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Videotechnisches 1 mal 1 der Großbildproketion für die Praxis

  • 1. PL & S Frankfurt März 2007 Medientechnik / Basics Videotechnisches 1x1 der Großbildprojektion für die Praxis im Dschungel der Geräte, Kabel und Formate ein Crashkurs Oliver Reimann IFB education - IFB consulting Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 2. die Aufgabenstellung Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 3. Dimensionierungs-Ablauf Auf- Klärung Aufgabenstellung Raumgröße o. Rückprojektion? menschl. Sehfeld Projektor-/ Display-Technologie Bildwandgröße Beleuchtungs- bedingungen Bildhelligkeit mögliche Störlicht Montage- Objektiv Position Projektor- Bild-/Programm- Lichtstrom Material Auflösung menschl. Signalführung, Auge Bildauflösung Anschlusstechnik, Prozessing Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 4. Normen etc. Umfangreiche Hinweise zu Voraussetzungen : DIN 19045 -Teil 1 „Projektions- und Betrachtungsbedingungen für alle Projektionsarten“ Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 5. Standardhalle 5.0 00 m³ s 36 m 8m 17 m Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 6. Blickwinkel und -abstände Breite Projektionswand?? Bmin = r-max / 6 (Sehwinkel rd. 9,5 °) besser: B = rmax / 5 optimaler Zuschauerabstand: Sehwinkel 45° entsprechend ropt = B * 1,2 minimaler Zuschauerabstand: Sehwinkel 60° entsprechend rmin = B * 0,9 (DIN: B * 1,5) Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 7. Berechnungen Berechnung der Projektionsgröße für das Projekt „Standardhalle“ L = 36 m B = 17 m H=8m max. Betrachtungsabstand rmax = 35 m 35 m / 5= 7m günstige Projektionsbreite bp-opt = Projektionshöhe für 4:3-Format hp-opt = bp-opt * 3/4 = 7 m * 3/4 = 5,25 m Projektionsfläche Ap-opt = bp-opt * hp-opt = 7 m * 5,25 m = ca. 37 m² endgültige Bildwandbreite aber abhängig von maximalem Bildformat (aspect ratio) min. Betrachtungsabstand rmin = bp-opt * 0,9 = 7 m * 0,9 = 6,3 m Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 8. Lichtstrom Projektor Spezifikation Investition Preis ANSI-Lumen Fabrikat Typ 1) A / Typ 1 1.100 Lm 2.000 € 2) A / Typ 2 1.800 Lm 3.000 € 3) B / Typ 1 2.500 Lm 4.000 € 4) B / Typ 2 4.500 Lm 7.000 € 5) B / Typ 3 7.800 Lm 15.000 € 6) C / Typ 1 12.500 Lm 40.000 € Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 9. Lichttechnische Größen Φv Lichtstrom („ Lichtleistung“) Von der Strahlungsleistung - nach Bewertung mit der spektralen Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges abgeleitete Größe – ist gleich der abgestrahlten Lichtmenge Q pro Zeiteinheit t (Q/t) LUMEN ( lm ) Einheit Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 10. Lichttechnische Größen Beleuchtungsstärke Ev ( Lichtstrom pro Auftrefffläche) Auftreffender Lichtstrom Φv [Lumen] pro Fläche A [Quadratmeter] Lux ( lx = lm / m² ) Einheit Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 11. Störlicht auf der Bildwand Typische Beleuchtungsstärken in Lux (Anhaltswerte) vollverdunkelter Raum < 1 lx gut abgedunkelter Raum 5 .... 20 lx leicht abgedunkelter Raum 20 ... 100 lx Raum mit ungedämpftem Tageslichteinfall 50 .... 1.500 lx Arbeitsplatzbeleuchtungsstärke mind. 300 lx Im Freien bei bedecktem Himmel 5.000 ... 15.000 lx Im Freien bei Sonnenschein > 20.000 lx Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 12. Bildkontrast Kontrast Differenz zwischen hellstem Licht und „schwarz“ 1 10 11111 Richtwert 1: Kontrastverhältnis 1 : 10 für befriedigende Präsentationsqualität Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 13. Bildkontrast Kontrast Differenz zwischen hellstem Licht und „schwarz“ 5 1 1 10 11111 Richtwert 1: Kontrastverhältnis 1 : 10 befriedigende Präsentationsqualität Richtwert 2: Kontrastverhältnis 1 : 5 ausreichend für Computergrafik aber: 1 : 500 ... 1 : 1000 !!! hochwertige Kinoprojektion !!! Abhängigkeiten: Störlicht + Projektions-Beleuchtungsstärke Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 14. Beispiel-Berechung der Projektionslichtleistung Notwendiger Projektor-Lichtstrom für Projekt „Standardhalle“ festgelegt: Projektionsfläche Ap- = bp * hp = 7 m * 5,25 m = ca. 37 m² ?? vorhandenes Störlicht (Beleuchtungsstärke E in Lux) auf der Projektionsfläche?? Messung oder Vorab-Festlegung Beispiel: Störlicht = E STÖR = 30 Lux Minimaler Kontrast Beispiel: Kontrast = E Nutz / E STÖR = 10 : 1 Notwendiges Nutzlicht = E Nutz = E STÖR * Kontrast = 30 Lux * 10 = 300 Lux erforderlicher Lichtstrom = Ap * E Nutz = 37 m² * 300 Lux = 11.100 Lumen Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 15. das Thema Bild-Auflösung ... 640x480 ? 800x600 ? 1024x768 ? 1280x1024 ? 1600x1200 ? 2048x1536 ...??? Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 16. Auflösungswinkel des Auges Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 17. text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem Testtext ca. 50 Schriftzeilen alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem pro Schriftzeichen sind mindestens das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt 7 Bildzeilen notwendig dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem + 7 Bildzeilen für Zeilenabstand doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel t und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem ... bei Bildauflösung alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein horizontal 1024 Punkte x vertikal 768 Zeilen autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus sind dann noch mit text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt ca. 7 Bildzeilen / 1 Schriftzeile dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem alle Schriftzeichen erkennbar doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007 dahinein autobus globus schulbus obulus text und dem alten wege der dem das delta kommunion dortmund und doch darf dem doofen dackel das dicke daddelding dort direkt dahinein autobus globus h lb b l t t dd lt dd d d lt k i dt d dd hd fd
  • 18. Dimensionierungsbeispiel Bildauflösung für Projekt „Standardhalle“ festgelegt: Projektionsfläche Ap- = bp * hp = 7 m * 5,25 m = ca. 37 m² Auflösungs-Anforderung??? Verschiedene Ansätze – hier ein möglicher: Beispiel : auf Vorlage noch 50 Schriftzeilen abbildbar ca. Faktor 14 notwendig 50 Schriftzeilen * 14 = 700 Zeilen vertikale Auflösung notwendig zum Beispiel erfüllt mit Auflösung 1024 * 768 Bildzeilenhöhe = h p / vert. Zeilenzahl = 5,25 m / 768 = 6,8 mm Bei dieser Bildzeilenhöhe sind zum Beispiel ab ca. 16 m Abstand (alpha =1,5‘) keine einzelnen Zeilen mehr unterscheidbar (Zeichenhöhe 6,8mm * 7 = 48 mm), Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 19. Entscheidungsfluss Projektionsdimensionierung Auf- Klärung Aufgabenstellung Raumgröße o. Rückprojektion? „Standardhalle“ menschl. Sehfeld Projektor-/ Bildwandgröße Display-Technologie 7 m x 5,25 m Beleuchtungs- bedingungen Bildhelligkeit mögliche Störlicht Montage- Projektion Objektiv Position okay! Projektorlichtstrom Bild-/Programm- 11.000 ANSI-Lumen Material Auflösung menschl. Signalführung, Auge Bildauflösung Anschlusstechnik, 1024 x 768 Prozessing Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 20. Chaos Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 21. Sortierversuch Man kann Signale und Daten zum Beispiel so einteilen: Analoge Signale • RGB-Komponenten-Signale • Fernseh- und Videosignale • Komponenten-Differenz-Signale Digitale Signale und Daten • Digitale RGB-Komponenten Signale • Digitale Datenströme Die unterschiedlichen Bildsignale und Datenformate haben natürlich auch unterschiedliche Bildinformationsqualitäten. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 22. Sortierversuch, RGB Die Bildinformation besteht hier aus: • Farb-Helligkeits-Information für Rot, Grün und Blau • Sync-Information Rot-Helligkeits-Information, R Grün-Helligkeits-Information, G Blau-Helligkeits-Information, B Horizontal-Sync H-Sync Vertikal-Sync V-Sync Es gibt eine Vielzahl von RGB-Signalarten. Meist tragen sie in ihrer Bezeichnung R G B. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 23. Bedeutung der Signalarten R G B - Signale sind universell, sind in keiner Weise festgelegt auf bestimmte Qualitäten oder Bandbreiten, somit zum Beispiel VGA, SVGA, XGA, SXGA, QXGA, ... 50 Hz, 60 Hz, ...., 100 Hz, ... alles ist möglich Videosignale (F) BAS, Y/C, Y-Cr-Cb, gilt prinzipiell auch für aber es werden meist festgelegte Bandbreiten und Trägerfrequenzen vorausgesetzt (CCIR- bzw. ITU-Fernsehnormen wie PAL, NTSC, SECAM,...) . Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 24. Bandbreite Umso exakter das Bild wiedergegeben werden soll, - desto größer muss die Anzahl der erfassten einzelnen Zeilen sein, - desto schneller muss die Abtastung in jeder Zeile einem Wechsel zwischen hellen- und dunklen Zonen folgen können. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 25. Bandbreite als Funktion der Auflösung Hohe Detailtreue erfordert hohe Auflösung der Abtastung, d.h. - viele Zeilen je Bild - viele Hell-/Dunkel- Wechsel je Zeile Damit steigt die Anzahl der übertragenen elektrischen Schwingungen pro Sekunde: d.h. Detailtreue erfordert hohe Übertragungs- frequenzen! Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 26. Signal-Bandbreiten Bandbreite für Rechnergrafik-Ausgänge zum Beispiel XGA Auflösung = 1.024 x 768 Bildwechselfrequenz = 70 Hz Signalbandbreite ca. 30 MHz DVI (digital) Video nur etwa 5 MHz > 330 MHz Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 27. typische Bild-Übertragungsleitungen klassisch: Kupfer-Koaxialkabel 75 Ohm weiter zunehmend : Twisted Pair CAT 5 / 6 / 7 Lange Strecken + höchste Qualitäten: 100 Ohm Lichtwellenleiter Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 28. Geräte A/V-Switcher Sync-Pr oc essor Interface itcher atrix-Sw M Scaler-/Sca oder n ner Transc Line-Driver Switch RGB-S caler Distr ibutio n-Am p Scan-Converter Multi-Processor Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 29. Geräte Die Die Die Signal- Signal- Signal- Aufbereiter Manager Umwandler Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 30. Die Signalaufbereiter Leitungstreiber, Aufholverstärker (Line-Driver-Amp, “Interface”) mit EQ Leitungsdämpfung Leitungs-EQ Mit Treiber und EQ 0 9 0 8 0 1 2 3 4 5 6 -2 0 1 2 3 4 5 6 -5 7 -4 6 Verstärkung Dämpfung Dämpfung -10 5 -6 4 -8 3 -15 2 -10 1 -20 -12 0 -1 0 -25 -14 1 2 3 4 5 6 Frequenz Frequenz Frequenz ... verstärken sowohl breitbandig, als auch selektiv bestimmte Frequenzbereiche der Bildsignale, die im Kabel besonders gedämpft werden Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 31. Die Signalaufbereiter Line-Driver+Delay / Leitungstreiber+Verzögerung Rot Grün Blau Hsync Vsync ... Delays können diese Unterschiede ausgleichen Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 32. Die Signalaufbereiter Galvanische Trennglieder, “Isolation-Amp” Videosignal Gerät 2 Gerät 1 ... trennen Video-Signale galvanisch zur Vermeidung von Brummschleifen, z.B. durch einen Übertrager Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 33. Die Signalmanager Kreuzschiene Verteilverstärker Quellenwahlschalter (Matrix) (Distributionamp) (Switcher) n n n m 1 1 1 Verteilt Bildsignale von Schaltet Bildsignale von n Schaltet Bildsignale Eingängen ... von n Eingängen ..... 1 Eingang ..... .... auf m Ausgänge, ..... auf 1 Ausgang ....auf n verschiedene Ausgänge. gleichzeitig und unabhängig voneinander. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 34. Die Signalumwandler Wozu Signal-Converter? a) TV-Videobild anzeigen auf Beamer oder Flatscreen b) Computergrafik anzeigen auf TV-Monitor c) Computergrafik bestimmter Auflösung / Wechselfrequenz anzeigen auf Beamer oder Flatsreen mit anderer Auflösung / Wechselfrequenz Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 35. Die Signalumwandler Was leisten Signalumwandler (Converter)? Beim Umwandeln können bzw. sollen sich folgende Parameter ändern: • Anzahl der Übertragungskanäle • Halbbilder/Vollbilder • Bildwiederholfrequenz • Auflösung (Pixel, Zeilen) • Bandbreite (Datenmenge bzw. Frequenz) • Bildqualität Aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen Bildsignale gibt es auch eine sehr große Anzahl von Konvertern. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 36. Die Signalumwandler Scale-Scan-Konverter RGBHV Auflösung Auflösung n2 x m2 n1 x m1 Vollbilder Vollbilder Bildfrequenz f2 Bildfrequenz f1 Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 37. Die Signalumwandler Scale-Scan-Konverter z.B. HiResRGBHV-> FBAS FBAS Videosignal 5 Signale 1 Signal Auflösung Auflösung n1 x m1 n2 x m2 x Vollbilder Halbbilder Bildfrequenz Bildfrequenz f1 Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 38. Ein paar zusammengefasste Regeln - geeignete Bildwandgrößen nach einfachen Regeln ermittelbar (s.a. DIN 19045) zum Beispiel: R-max / 5 - die erforderliche Lichtleistung eines Projektors (LUMEN) ist berechenbar: aus Bildgröße + gemessenem / abgeschätztem Störlicht - die erforderliche Bildauflösung ist abhängig vom Anspruch nach Natürlichkeit. - übliche Bildsignale sind heute zumeist noch analog und störanfällig. die „Mutter aller Bildsignale“ ist R-G-B plus H- und V-Sync 5 Kanäle - Computergrafik geht einher mit hoher Bandbreite ! ... das schwächste Glied in Kette bestimmt die Bildqualität! ... exzellente Leitungsqualitäten mit geringer Dämpfung einsetzen ! ... Leitungstreiber mit EQ (+ggf. Delay) einsetzen! Jede Signalkonvertierung ist aufwändig + teuer und verschlechtert die Bildqualität: nur bei wirklichem Bedarf einzusetzen - aber dann ist ausreichende Qualität erforderlich. Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007
  • 39. PL & S Frankfurt März 2007 ... vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Fragen ? ! Oliver Reimann o.reimann@ifbcon.de www.ifbcon.de Oliver Reimann o.reiman@ifbcon.de www.ifbcon.de Spezialseminare März 2007