Baubericht Leinwand

  • Posted on: 11 November 2012
  • By: hurz

Lange angekündigt, aber erst jetzt finde ich die Zeit und Muse vom Bau meiner neuen Heimkinoleinwand zu berichten.
Die Rahmenbedingungen für die Leinwand wurden v.a. durch das Wohnzimmer und den persönlichen Anspruch diktiert:

  • heller Wohnraum mit Fensterfront, zwar über Rolläden fast vollständig abdunkelbar, aber es bleiben helle Wände und Decken
  • Leinwandbreite insgesamt max. 220 cm
  • Sitzabstand ca. 2,5 - 3 m
  • verschiedene Quellformate, deshalb variable Maskierung erwünscht
  • reiner 2D-Betrieb, 3D vernachlässigbar
  • Budget wie immer so wenig wie möglich so viel wie nötig, aber definitiv dreistellig angepeilt

Aus diesen Vorgaben hatte ich mich entschieden, mich nach einer grauen Leinwand mit niedrigem Gain umzusehen, da ich kein 3D schauen will aber vorhandenes Streulicht soweit wie möglich geschluckt werden sollte. 
Durch die limitierte Breite war auch schnell klar dass es eine 16:9-Leinwand werden sollte, mit variabler Maskierung von oben. Da auch ein Fernseher vorhanden ist, hatte ich mich eigentlich bereits nach Motorleinwänden umgeschaut, am besten mit Tension-System etc.
Leider ist mir aber schnell aufgefallen dass die bezahlbaren Tension-Motorleinwände keinen guten Ruf haben und auch bei den etwas teureren ein graues Low-Gain-Tuch wirklich selten ist. Zudem sind Tension-Motorleinwände mit variabler Maskierung kaum unter 1500€ zu haben und dadurch doch deutlich über meinem Budget.

Also blieb nur auf etwas zu verzichten, die Maskierung? Tension?, oder eben der Selbstbau. Nach einigem Grübeln hatte ich mir eine Lösung mit folgenden vorgaben überlegt:

  • Befestigung an der Decke
  • Manuell ausklappbar (motorisiert wäre ohne abgehängte Decke nicht ansprechend zu realisieren)
  • Zweitfunktion als Wohnzimmerlampe mit indirekter Beleuchtung, damit die Optik im "eingeklappten" Zustand auch ansprechend ist
  • Sie soll ausgeklappt direkt vor dem Fernseher, über dem Center und zwischen den Frontlautsprechern zum hängen kommen
  • Mototrisierte Maskierung, im Idealfall weitgehend automatisiert (ein Schrittmotor mit Ansteuerung war zufällig sowieso vorhanden und ich war in Bastellaune)
  • Versorgung über den vorhandenen, 2-phasigen Lampenanschluss an der Decke (eine Phase für Licht, eine für den Motor)
  • Der von der Leinwand im eingeklappten Zustand verdeckte Teil der Decke (ca. 3qm) kann ebenfalls schwarz maskiert werden, was die Raumreflexionen sehr positiv beeinflussen dürfte

Mit der konkreter werdenden Plaung hatte ich mich für das Leinwandtuch GREYSCREEN von Gerriets entschieden, ein graues Tuch mit einem Gainfaktor von 0,61. D.h. das Tuch schluckt somit ca. 40% des Lichts (auch des Streulichts natürlich), lässt sich aber wegen der relativ geringen Leinwandgröße mit einem mordernen Beamer immer noch problemlos ausleuchten.

Als Rahmen für das Tuch sollte ein Keilrahmen von keilrahmen.de dienen, wie er auch zur Bespannung von Leinwänden für Gemälde genutzt wird, in den Maßen 200x150 cm. Für den Lampenteil hatte ich über eBay einen 7 m langen LED-Streifen besorgt mit 60 LEDs/m und einem geeigneten Netzteil. Auch das Netzteil zur Versorgung des Motors (24V, 2.3A) hatte ich dort besorgt, sowie den Schrittmotor selbst bereits früher.

Als Elektronik zur Ansteuerung des Motors sowie zur Bedienung der Maskierung, dient der Baukasten von TinkerForge. Das kleine deutsche Unternehmen stellt verschiedene Module bereit um Automatisierungsaufgaben und andere kleine Projekte zu realisieren. Für die Leinwand sollten ein Stepper Brick und ein Joystick Bricklet reichen.

Beim Außenrahmen hatte ich mich für MDF entschieden, genauer zwei Schichten a 16 mm miteinander verschraubt. Zwei Schichten deshalb, weil der zum Zuschauer zugewandte Teil der Leinwand die bespannte, eigentliche Leinwand überlappen sollte. Da erschien mir das Verschrauben zweier Schichten einfacher und flexibler als das Herausfräsen des entsprechenden Überstandes. Ich habe das Projekt denoch als gute Gelegenheit gesehen eine günstige Oberfräse zu besorgen um Kanten fasen zu können oder bestimmte Teile des Rahmens zu versenken.

Beim Einkaufen im Baumarkt habe ich neben den Zuschnitten für den Rahmen auch diverse Schrauben zwei Fräsköpfe und anderen Kleinkram besorgt den ich benötigen würde. Für den Rahmen habe ich mir die folgenden Holzstreifen zuschneiden lassen:

  • 2x 220x15cm (hintere Schicht oben und unten)
  • 1x 190x18cm (vorne oben)
  • 1x 190x15cm (vorne unten)
  • 2x 145x9cm (hinten links und rechts)
  • 2x 175x15cm (vorne links und rechts)

Ich würde also ein sichtbares Bild von 190x142 cm realisieren, also ein Format von 4:3, um alle gängigen Filmformate abdecken zu können (und weil es mir die Höhe auf Grund der geringen Breite gerade so erlaubt hat). Die Gesamtkonstruktion des Außenrahmens würde somit 220x175cm betragen mit einem maskierten Außenrahmen von 15 cm bzw. 18 cm an der Oberseite. Durch die Deckenhöhe von ca. 245 cm bleibt die Leinwandunterkante auf ca. 70 cm Höhe über dem Fußboden und damit bequem über dem zukünftigen, 60 cm hohen Lowboard mit dem Centerlautsprecher darin.

Die Materialien für die Leinwand

Da die Leinwand mittels Magnete an der Decke halten sollte, habe ich zunächst die Löcher dafür in die seitlichen Holzstreifen der Front gebohrt. Alle Streifen für den Frontteil des Rahmens habe ich anschließend an den Stellen für die zukünftige Außenkante gefast. Im nächsten Schritt habe ich die Holzleisten miteinander zum vollständigen Außenrahmen verschraubt und daraufhin auch die Innenkante des sichtbaren Bildes gefast. Reichlich Spax-Schrauben mit 25 mm Länge sorgen für einen feste Verbindung der zwei Holzschichten, v.a. in den kritischen Ecken..

Ergebnis der unteren Ecken   Verschraubung der Schichten und Ecken

Der Grundrahmen für alle weiteren Arbeiten war somit fertig. Ein Loch im rechten Rahmenteil wird später den Joystick zu Steuerung der variablen Maskierung beinhalten. Für diese hatte ich bei IKEA ein "Tupplur" Rollo in schwarz mit 2 m Breite besorgt. Die Leinwand hatte trotz der moderaten Beite beeits eine stattlcihen Größe im Wohnzimmer. Die Frontlautsprecher würden später in die Ecken wandern um nicht verdeckt zu sein.

Der fertige Grundrahmen

Ein Knackpukt der Konstruktion ist mir bereits mit dem Außenrahmen im obigen Stadium aufgefallen: Das Gewicht. Die MDF-Konstruktion wog hier bereits 24 kg, was mich in einem Punkt zum Umdenken gebracht hatte: Der Lampenschirm sollte nicht wie zunächst geplant aus einer milchigen Acrylglasplatte bestehen, da diese weitere 10 kg zur Konstruktion hinzufügen würde, sondern stattdessen aus einem weiteren, leichten Holzrahmen und japanischem Shoji-Papier, wie es in den bekannten Holzschiebetüren verwendet wird. Das Papier sollte dann gut für diffuses Licht sorgen. Doch dazu später mehr!

Ein weiteres, zu lösendes Problem sollte die Befestigung des bespannten Keilrahmens am außenrahmen sein. Ich wollte das Tuch zum Einen nicht durchbohren müssen, zum Anderen musste zum überlappenden Frontteil des Außenrahmens genügend Platz zum Heruntergleiten der Maskierung bleiben. Dieses Problem wollte ich mit kleinen Türscharnieren lösen, in die die Keilrahmenleinwand seitlich eingehängt wird. Für die Gegenstücke am Außenrahmen sollte ich jedoch noch zusätzliche Kanthölzer benötigen. Ein Schnitt durch den geplanten Aufbau sei im folgenden dargestellt:

Schnitt Leinwandrahmen

Die Front ist unten, Lampe oben, Leinwand und Maskierungsrollo rechts. Holz ist in Brauntönen dargestellt, der Papierlampenschirm in blau, die LEDs in rot und Schrauben/Scharniere in schwarz. Ich hatte zunächst Dämmung (grau) zwischen Leinwand und Rahmen geplant, dies jedoch später verworfen. Um den Rahmen soll schwarzes Velours als Maskierung gespannt sein und somit auch Technik und weiteres auf der Rahmenrückseite verdecken. Hierfür habe ich entsprechende DC-Fix-Klebefolie in 45 cm Breite besorgt.

Die Befestigung der Gesamtkonstruktion an der Betondecke sollte ebenfalls über sehr stabile Türscharniere erfolgen, um die Leinwand bei Bedarf auch aushängen zu können. Im Rahmen selbst mussten dafür entsprechende Aussparungen gefräst werden, um den Drehpunkt der Scharniere so zu platzieren, dass eingehängt möglichst kein Abstand zur Decke bleibt. In der Decke selbst sorgen stabile Messingdübel (da die verwendeten Scharniere metrisches Gewinde haben) für stabilen halt. Nun ging es an die Rückseite des Rahmens. Ich habe den Motortreiber platziert und ein USB-Kabel angeschlossen mit dem die Leinwandmaskierung zunächst vom Laptop aus gesteuert und programmiert werden kann. Der Kleine Joystick sorgt dann später dafür, dass die Maskierung direkt an der Leinwand gesteuert werden kann. 

Türscharniere für die Deckenbefestigung   Motoransteuerung, USB-Kabel und Joystick für de Maskierung

Danch folgen die Kanthölzer, die gemäß obigem Schnittbild zur Befestigung der Keilrahmenleinwand sowie der Maskierung des Rahmens dienen. Auch die nicht angetriebene Seite des Maskierungsrollos wird daran befestigt wie unten zu sehen. Auf der anderen Seite habe ich ein Zahnrad mit dem Rollo verbunden und den Motor mit einem Ritzel zur Übersetzung mittels eins Alu-Wikels am Rahmen angeschraubt. Der Motor wird direkt aus der Treiberplatine gespeist, diese wiederrum aus einem Trafo (24V, 2.5A) der an eine Phase des Lampenanschlusses an der ecke angeschlossen wird. Diese Phase habe ich im Lichtschalter durchverbunden damit die Energieversorgung des Motors immer gewährleistet und nicht von der Schalterstellung abhängig ist. 

Befestigung des Maskierungsrollos  Motor mit Übersetzung auf das Maskierungsrollo

Auf dem Bild ist eine weitere Kabelverbindung zu sehen. Sie führt vom Motortreiber zum unteren Rand des Rollos, wo ein Luxmeter eingebaut ist. Eine kleine Spielerei für einen automatisierten Ausbau der Masierung: Sie soll einmal selbstständig feststellen können wo das beleuchtete Bild aufhört und sich somit automatisch auf des gewünschte Bildformat einstellen können. Das ist allerdings noch Zukunftsmusik, zunächst steht die reguläre, manuelle Bedienung im Vordergrund.

Mit diesem Stand der Konstruktion wollte ich das Ganze mal an der Decke in Aktion sehen und habe den Rahmen "eingehängt", das USB-Kabel an den Treiber angeschlossen und die Maskierung ausprobiert:

Erster Test an der Decke

Im nächsten Schritt ging es an den Zusammenbau der Keilrahmenleinwand. Ich hatte mich beim rahmen für ein Gerüst mit Doppelkreuz entschieden, wegen der größeren Stabilität bzw. Verwindungssteifigkeit. Zunächst musste das Doppelkreuz verschraubt, dann in die äußeren Rahmenteile eingesetzt und schließlich diese sauber ineinander geklopft werden. Insgesamt war der zusammenbau kinderleicht, man muss nur darauf achten, dass die Ecken perfekt im rechten Winkel sind (Wasserwaage!).

Auf ca. 6qm freier, sauberer und absolut planer Bodenfläche musste nun die Leinwandfolie abgerollt werden. Den Keilrahmen habe ich so darauf platziert, dass ausreichend Rand zum um-den-Rahmen-schlagen bleibt. Nun kam der schwierige Teil, das Tuch musste mit reichlich Spannung so angetackert werden, dass keine Falten zurückbleiben, es aber auch sehr plan und straff sitzt. Dazu fängt man in der Mitte einer Seite an und arbeitet sich zu beiden Ecken. Dann setzt man dasselbe auf der gegenüber liegenden (!) Seite fort, mit reichlich Spannung auf dem Tuch.

Fertiger Keilrahmen für das Leinwandtuch   Bespannung mit dem grauen Tuch

Dann dasselbe Prozedere mit den zwei anderen Rahmenseiten. Die Ecken selbst kommen ganz zum Schluss. Verwendet man richtige Keilrahmen (statt eifnachen Kanthölzern) kann man mit den mitgelieferten Keilen die Ecke zusätzlich auseinandertreiben um die Spannung auf dem Tuch nachträglich zu erhöhen und evtl. verbleibende Falten glatt zu bekommen. Falls das alles etwas kompliziert klingt: Es gibt in Youtube und anderen Seiten auch Videotutorials zur Bespannung von Leinwänden! 

Das Ergebnis der etwas anstrengenden (und am besten zu zweit auszuführenden) Arbeit konnte sich dann aber sehen lassen, probeweise in den Rahmen eingesetzt:

Testweises Anbringen in den Rahmen

Um die Zweitfunktion der Leinwand als Deckenlampe zu ermöglichen habe ich einen ca. 7m langen LED-Streifen an die, mit Aluklebeband verkleideten, Innenseiten der Keilrahmenleinwand geklebt. Die LEDs sollten parallel zur Leinwand nach innen scheinen um später auf dem Lampenschirm ein diffuses Licht zu erzeugen. Dann noch kurz den Verbindungsstecker für die Stromversorgung angelötet und fertig war die Lampe.

Angelöteter Stecker für die Versorgung

Die Stromversorgung geschieht über einen passenden Trafo auf der Rückseite des Außenrahmens und die zweite Phase des Lampenanschlusses an der Decke. Doch zur Vervollständigung der Lampe gehört natürlich auch der Lampenschirm. Die Zierleisten dafür im Mahagoni-Look musste ich auf der passenden Länge im 45°-Winkel zuschneiden damit die Ecken ansprechend werden. Für den nötigen Halt sorgen flache Winkel an der Unterseite der Zierleisten. Durch diese wird die Leiste Außenrahmen und somit an der Decke gehalten werden.

Bau des Zierleistenrahmens für den Lampenschirm    Fertiger Lampenschirm

Als Lampenschirm selbst und Diffusor des Lichts dient japanisches Shoji-Papier. Diese Art Papier ist leicht durchscheinend und sehr reißfest. Ich musste aber wegen der Bahnbreite von 94cm zwei Bahnen über eine schmale und dünne Zierleiste verbinden. Das Antackern des Papiers am Zierleistenrahmen geschieht nach demselben Prinzip wie beim Leinwandtuch oben beschrieben. Um ein Ausreißen des Papiers an den Klammern zu verhindern, habe ich einen schmalen Rolladengurt in den Rand des Papiers eingerollt und durch diesen getackert. Da die mittlere Leiste ein optimales Bespannen etwas behindert, konnte ich einen leichten Faltenwurf letzten Endes nicht verhindern. Dies konnte ich später beim Anbringen des Lampenschirms am Rahmen durch zusätzliche Spannung allerdings minimieren.

Bevor allerdings der finale Zusammenbau beginnen konnte, musste noch der Außenrahmen schwarz maskiert werden. Ein entscheidendes Detail fehlte aber noch: Da die gesamte Leinwandkonstruktion beim Herunterschwingen etwas gedämpft werden sollte und durch eine Kraft im Lot gehalten werden sollte (da sie sich sonst wegen der Gewichtsverteilung etwas nach vorne neigt), habe ich Gasdruckdämpfer vorgesehen, die eine Kraft in Ausfahrrichtung erzeugen, das Ausfahren aber auch dämpfen. Sie werden an der Decke sowie innerhalb des Leinwandrahmens an der Vorderseite befestigt und verschwinden im "Lampenmodus" vollständig im Rahmen. Dazu mussten Aussparungen in den Rahmen gefräst werden:

Ausfräsen der Aussparungen für die Gasdruckfedern an der Vorderseite   Verbindung mit der Gasdruckfeder auf beiden Seiten

Daraufhin konnte der Rahmen maskiert werden. Dazu habe ich 45cm breite Bahnen von schwarzem DC-Fix Velours verwendet, das hervorragend lichtschluckende Eigenschaften besitzt. Wie im Schnittbild oben angedeutet habe ich das Velours auf die Vorderseite des Rahmens geklebt, um die gefasten Kanten herum, und über die Kanthölzer gespannt. Die Ecken, besonders nach innen hin, waren dabei knifflig und gelangen mir auch nicht perfekt, ich war jedoch zufrieden mit dem Ergebnis. 

Um die Keilrahmenleinwand in den äußeren Rahmen einzuhängen, habe ich kleine Türscharniere an den Keilrahmen sowie die Kanthölzer angebracht. Am unteren Rand des Rahmens sorgt ein Bolzenriegel für eine Sicherung vor Verrutschen des Ganzen (siehe Bildergalerie). So konnte ich die Leinwand in den Rahmen hängen und zum ersten Mal die fertige Leinwand im "Kinomodus" bestaunen. Die Gasdruckdämpfer hatte ich dafür auch bereits angebracht (durch sehr lange Holzschrauben seitlich parallel zur Rahmenvorderseite eingeschraubt):

Fertige Leinwand von vorne

Den Lampenschirm auf der Rückseite habe ich über Gewindeschrauben, Abstandhalter und dekorative Schubladengriffe angebracht (Detailbild in Galerie). Durch die ansprechende Mahagoni-Optik, das schöne Shoji-Papier und eben diese Griffe ist mir es mir gelungen, die Leinwand als (zugegebenermaßen große) "Deckenlampe" optisch ansprechend zu verstecken. Eingeschaltet ergibt sich eine mehr oder weniger indirekte Beleuchtung, die vielleicht etwas stärker ausfallen könnte, als zweitrangige Nebenfunktion der Leinwand allerdings ausreichen sollte:

Eingeschaltete Lampe

Um die, mit geschätzten 40 kg, doch recht schwere Konstruktion sicher an der Decke zu halten, musste ich die zunächst geplanten Magnete durch stärkere ersetzen mit jeweils 50 kg Haltekraft (im Idealfall). Als Gegenstücke an der Decke dienen Stahlscheiben mit 45mm Durchmesser. Nun hält alles Bombenfest und ich benötige sogar einiges an Zugkraft um die Leinwand von der Decke zu lösen. Da zwischenzeitlich der Beamer geliefert wurde (ein Epson TW4400), konnte ich die Leinwand mit Ridley Scotts Klassier "Alien" einweihen:

Erster Einsatz mit dem Klassiker "Alien"

Durch die Maskierung rundherum und die graue Leinwandfolie zeigte sich trotz der Verwendung eines LCD-Beamers ein durchaus beeindruckender Kontrast, der lediglich durch ein kleines Manko geschmälert wurde: In hellen Szenen zeigten sich an der weißen Decke noch starke Reflexionen die den Raum noch deutlich aufhellten. Um dies zu minimieren hatte ich mich entschieden den von der Konstruktion im "Lampenmodus" verdeckten Teil der Decke schwarz zu maskieren. Hierfür habe ich die Decke mit Dekomolton (130g/qm) verhängt:

Befestigung der Leiste am oberen Rand der Leinwand  Einfädelung der Ösen in die Schrauben der Magnet-Scheiben  Spannen des Moltons an die Decke

Mit Ösen in den Ecken habe ich diesen in die Schrauben für die Stahlscheiben der Magnete eingefädelt, mit ordentlich Spannung damit der Molton nicht durchhängt. Da das andere Ende des Moltons etwas unterhalb der Decke am Rahmen befestigt ist (über eine eingerollte, dünne Holzleiste), wird der Zug auf den Molton im eingeklappten Zustand entlastet. Durch diese letzte Modifikation ist das Filmvergnügen soweit perfekt, wie es das ansonsten nicht optimierte Wohnzimmer erlaubt, und die schlimmsten Reflexionen bzw. Raumeinflüsse auf das Bild minimiert, so dass sich selbst in sehr hellen Szenen ein guter Kontrast ergibt:

Deutlich verbesserter Kontrast durch maskierte Decke

Der LeinwandBAU war somit abgeschlossen, des Projekt an sich noch nicht ganz. Hier steht in naher Zukunft noch die Programmierung des Maskierungsrollos an (in hardwarenahem C-Code) damit die Maskierung auch ohne Laptop bequem zu verstellen ist. Die vollständige Automatisierung über den Lichtsensor ist dann der letzte Schritt den es zu meistern gilt.

Es bleibt also spannend, v.a. weil ich mir bereits das nächste Heimkino-Projekt überlegt habe: Den Bau zweier Ripol-Subwoofer mit insgesamt 8 10-Zoll-Chassis und deren Integrierung in die Wohnzimmermöbel unterhalb der Frontlautsprecher. Davon wird denächst natürlich auch hier im Blog berichtet!

Comments

Klasse Projekt und schöner Blog! Danke, dass Du für den Bau der Leinwand SPAX verwendet hast!

Kennst Du eigentlich schon unsere Facebookseite (facebook.com/SPAX)? Stell uns dort gern Deine nächsten Projekte mit SPAX vor und tausch Dich mit anderen SPAX-Fans aus!

Viele Grüße aus Ennepetal ins ferne Japan,
Dein SPAX-Team.

[...] on the other it's a very cool screen. Also built by Raul and again you can see all the process here. I don't think we're going to change anything any time soon. We just bought the ship wood [...]

[...] dem Bau der Heimkinoleinwand hatte ich mich Anfang des Jahres an ein weiteres Bastelprojekt gemacht: Zwei Ripol-Subwoofer. [...]