Принцип работы видеопроектора

Что такое проектор — устройство и возможности техники

Здравствуйте, дорогие друзья.

В этой статье я расскажу вам, что такое проектор. Многие сталкивались с ним на работе, учебе или в клубах. Но я уверен, что это устройство вскоре будет у каждого дома. Предлагаю познакомиться с ним поближе.

Когда мы говорим о современных проекторах, то подразумеваем мультимедийное устройство, способное выдавать картинку или видео (со звуком) в виде светового потока на экран. При этом источником изображения является цифровой или аналоговый сигнал, а так же непосредственно файлы.

Это существенное отличие, от более ранних проекционных устройств. Из них старшему поколению хорошо знакомы фильмоскопы, кинопроекторы и фотоувеличители, выдававшие картинку с рулонной фотопленки или слайдов. Так же с листовыми прозрачными пленочными носителями работал кодоскоп.

В школах использовался эпидиаскоп, позволявший выдавать картинку с книги или журнала.

Здесь я еще хочу просветить вас: при диапроекии – свет проходит через источник изображения, при эпипроэкции – отражается от него.

Если вы заметили, то опцией воспроизведения звука из ретро-устройств обладали только кинопроекторы, и то не все (там использовалась оптическая запись акустического сигнала).

Но вот что объединяет все устройства именуемые проекторами, так это наличие мощного источника света и оптического модуля, фокусирующего четкое изображение на любой плоской поверхности.

Давайте разберемся, как устроен современный проектор. Ключевым его компонентом является матрица, формирующая изображение. Чтобы особо не заморачиваться, вспомните, что экран любого монитора или телевизора это тоже матрица, состоящая из отдельных элементов-пикселей.

На телевизор мы подаем цифровой или аналоговый сигнал, который преобразуется в код, управляющий матрицей. Точно так же и в проекторах. А вот дальше начинаются отличия и в самих матрицах, и в способах обработки и формирования светового потока.

Свойства качественной картинки

Для продолжения беседы необходимо выяснить, какие технические параметры проекторов определяют качество изображения:

  • яркость, измеряемая ANSI лм, по сути, эквивалентна мощности светового потока на единице площади. С удалением экрана она будет уменьшаться. Визуально определить уровень яркости сложно. Поэтому это делают с помощью прибора или, сравнивая белые изображения с нескольких проекторов. Так же существует такое понятие как цветовая яркость, измеряемая по синему, красному и зеленому участку специальной калибровочной картинки;
  • контрастность – это разница между яркостью черного и белого цвета выдаваемого проектором. Представляется в виде отношения, например, 1:7000;
  • разрешающая способность изображения. Чем она выше, тем картинка четче.

Этих характеристик вполне достаточно, чтобы подобрать устройство, выдающее качественную проекцию.

Технологии проецирования изображений

Устройство проектора технически сложное. Чтобы понять, как он работает, рассмотрим способы преобразования и обработки светового потока:

  • Работа DLP проекторов (Digital Light Processing) основана на использовании матрицы с подвижными пиксельными элементами в виде микроскопических зеркал. Каждое из них может находиться в одном из двух положений: либо отражая свет в объектив (белая точка), либо нет (черная).

Это позволяет получить максимально высокую контрастность. Оттенки серого формируются за счет того, что в течение одного кадра пиксель может быть N раз белым и M раз черным. Мы этого мерцания не замечаем благодаря инертности зрения.

Это же свойство нашего организма позволяет воспринимать несколько разноцветных кадров как один цветной. Дело в том, что луч света в DLP-проекторе поочередно проходит через красный, зеленый, синий, белый и иногда желтый светофильтры, размещенные в виде секторов на быстро вращающемся диске.

Из-за этого снижается светосила цветных лучей. И при отображении быстро перемещающихся объектов можно наблюдать радужный след. Такие эффект отсутствует у трехматричных DLP устройств, которые заметно дороже.

  • 3LCD проекторы – основные конкуренты DLP моделей. Здесь используется три ЖК матрицы (красная, синяя, зеленая), элементы которых имеют переменную прозрачность.

Луч от лампы, проходя через них, отражается зеркалами на объединяющий оптический модуль объектива. В результате мы получаем картинку, которая хоть и не отличается высокой контрастностью, но обладает сочными насыщенными цветами.

Сторонники этой технологии всегда приводят такой неоспоримый факт: даже при лучших показателях по обычной яркости DLP устройства проигрывают 3LCD моделям по яркости цветовой.

  • Технология LCoS (Liquid Crystal on Silicon) отличается от предыдущей тем, что свет не проходит через матрицу. А отражается от ее поверхности. Но управление пикселями так же возлагается на поляризационные ЖК кристаллы. Которые имеют большую полезную площадь и эффективно перекрывают световой поток.

В итоге изображение по всем параметрам лучше, чем у DLP и 3LCD. Но и цена такого технического решения достаточно высока, поэтому оно используется в авиатренажерах и в цифровых кинопроекторах.

  • Бывают еще и CRT (Cathode Ray Tube). Что такое проектор CRT? В нём три катодно-лучевые трубки, отдельно выдающих на экран красное, зеленое и синее изображение, которое еще нужно свести. Оно получается ярким, детальным, но не контрастным. Фактически единственным достоинством такого устройства является продолжительный ресурс работы, поэтому такие проекторы встречаются крайне редко.

Что выбрать то?

Обычному покупателю приходится делать выбор между DLP и 3LCD проекторами. Если речь идет о бюджетной и средней ценовой категории аналогичных устройств, то здесь совет простой: для презентаций лучше подойдет DLP, а для домашнего кинотеатра берите 3LCD. В более дорогих моделях все параметры «вытянуты» до солидного уровня и разницы между ними вы можете и не увидеть.

Техника, которой приятно пользоваться

Раз уж мы заговорили о выборе проектора, то пора перейти к конструкционным и эксплуатационным особенностям.

  • От зума и фокуса объектива зависит минимальные и максимальные параметры: расстояние до экрана и размер изображения на нем. Это важно, когда подбирается модель для конкретных условий.

  • Лампы в проекторах бывают разные: металлогалогенки, светодиоды и даже лазеры. Но обычному пользователю важно не это, а заявленный срок службы источника света. Он фактически является расходником. Поэтому оценивайте ваш режим использования проектора и возможность купить новую лампу взамен сгоревшей. Увеличит ее ресурс можно, используя проекционную технику в экономном режиме (если таковой есть).

  • Нагревающаяся лампа и начинка проектора нуждается в качественном охлаждении. Обычно оно осуществляется вентилятором. На уровень создаваемого им шума следует обращать внимание.
  • Проекционная техника может размещаться с любых сторон относительно экрана (в т. ч. и за ним) в пределах углов, указанных в техпаспорте. Поэтому в настройках используются ручные и автоматические способы корректировки трапециедальности изображения
  • Современные мультимедийный проектор поддерживает разные форматы файлов, которые можно транслировать с компьютера, смартфона или с флешки посредством нескольких протоколов (HDMI, VGA, Wi-Fi, Блютуз, USB).

Для современных проекторов уже является стандартной комплектацией наличие пульта дистанционного управления и звукового динамика. Покупателю остается уточнить соответственно для них дальность действия и мощность.

Беглый взгляд на витрину с проекторами

Обычно проекторы классифицируют по массе, габаритам и назначению. Это весьма условно, но можно выделить:

  • стационарные устройства для кинотеатров и концертных инсталляций;
  • модели для дома и офиса, которые можно переносить в сумке (идущей в комплекте);
  • компактные (карманные) проекторы.

И напоследок, о производителях проекционной техники. Безусловными лидерами являются BenQ, Epson, Acer, LG, Optoma, Sony. Но энтузиасты утверждают, что некоторые китайские модели готовы конкурировать брендовой продукцией не только по цене, но и по качеству картинки.

Что ж, друзья, подведем итог.

Информации о том что такое проектор думаю вам хватит. И если вы ее усвоите, то любой консультант магазина электроники удивится ваши познаниям о проекторах ;).

На этом я прощаюсь с вами и желаю всем удачи и благополучия.

СОВЕТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ. ПРОЕКТОРЫ

Видеопроекторы — что внутри?

Магия большого экрана. Приглушенный свет, широкий угол обзора, эффект полного погружения в происходящее действо. Нет, полностью заменить кино телевидением вряд ли получится и едва ли это целесообразно — разные у них задачи. «Никогда ТВ не заменит газет — попробуйте вздремнуть, прикрыв лицо телевизором». Но противопоставлять одно другому и не стоит: видеопроекторы — вот выход для решивших устроить «свое кино». И сделать это совсем не сложно — сегодня на рынке огромное множество видеопроекторов. Разброс цен от сотен долларов до сотен тысяч за аппарат дает понять, что видеопроекторы, мягко говоря, бывают разные. Различны технологии, а значит — характеристики и сферы применения.

Рассмотрим основные технологии, используемые на рынке современных проекторов, чуть более подробно, чем это позволяет сделать пара-тройка строчек пресс-релизов.

CRT (Cathode Ray Tube или ЭЛТ — проекторы на основе электронно-лучевых трубок)

Это самая первая технология проецирования видеоизображения на внешний экран. Зародилась она еще в 50-е годы прошлого века. Решение вполне логичное для того времени: раз лучевые трубки так успешно используются в телевизорах, стоит попытаться сделать проектор на основе таких же трубок.

Читать еще:  Топ бюджетных смартфонов 2018 года

Общий принцип заключается в следующем: три специальные электронно-лучевые трубки повышенной яркости формируют общее изображение. Каждая трубка, обычно «черно-белая», диагональю дюймов в девять, передает один из базовых цветов (красный, зеленый и синий — окрашиваемых светофильтрами) и через свой объектив проецирует на внешний экран. Путем очень точной настройки три изображения совмещаются на проекционном экране в единое целое. Этакий гипертрофированный цветной телевизор, где в качестве электронных пушек используются электронно-лучевые трубки с объективами, а роль цветного люминофора выполняют светофильтры.

Смотреть проецируемое CRT-проектором изображение желательно в полностью затемненном помещении — яркость у них не самая высокая. Проекторы тяжелы в установке: как физически не самые легкие, так и ввиду необходимости прецизионной юстировки – приходится раздельно настраивать резкость и геометрию по всем трем цветовым каналам.

Широко распространено мнение, что эти проекторы дают самое качественное видеоизображение. Дело тут, скорее всего, вот в чем: проекторы на ЭЛТ не имеют цифровых артефактов интерполяции — принцип формирования кадра у них самый что ни на есть аналоговый. Строчная и кадровая развертки формируют кадр строго в соответствии с форматом — будь то 720х576 для PAL или 640х480 для NTSC. Даже более того, если количество строк определяется форматом и жестко фиксировано, то о количестве точек в строке в аналоговой системе говорить даже как-то странно. Более корректно — горизонтальная четкость, которая зависит от верхней граничной частоты пропускания видеоусилителя. Аналоговое вещательное качество (студийное) — это 800-900 вертикальных линий. Для примера: бытовые видеомагнитофоны формата VHS — 240 линий, S-VHS и Video Hi8 — 400 линий, цифровой формат DV — 500 линий (на компонентных выходах).

LCD (Liquid Crystal Display или ЖКИ — проекторы на основе жидкокристаллических индикаторов)

Если в мониторах на смену ЭЛТ пришли ЖК, то стоило этого ожидать и в технологиях видеопроекторов. Принцип работы LCD рассматривался уже много раз, в том числе и на портале HiFiNews.ru, например — «Что лучше: ЖК или плазма». Остановимся подробнее только на отличиях.

Цветное изображение формируется небольшой ЖК матрицей (диагональю в дюйм-два) и мощной лампой подсветки проецируется через объектив на экран. Матрица работает на просвет, в отличие от D-ILA технологии, о которой чуть позже.

Похоже, это самая доступная на сегодня технология — проекторы стартуют долларов от 800 за бюджетные модели. Хорошо отработанные схемные решения, отсутствие механически подвижных частей (кроме, возможно, моторизированных приводов объективов), надежность цифровых технологий — вот основные причины популярности проекторов на базе LCD. В такой «бочке меда», конечно, не обойтись без проблем. Главная — видимая пикселизация изображения, вызванная технологическими причинами. Незаметные на глаз границы между пикселями (субпикселями) на ЖК мониторах при значительных увеличениях становятся различимыми на больших экранах. Проблему стараются решать с разной степенью успешности. Кто-то уменьшает до предела границы между отдельными ячейками ЖК матрицы, кто-то предлагает три матрицы — по одной для каждого базового цвета — с небольшим смещением, чтобы перекрыть черную сеточку, проецируемую на экран. Второе, что приходится решать производителям — это повышение контраста. Просветить насквозь LCD-матрицу из пары пластин, слоя жидких кристаллов, поляризатора и светофильтров — значит снизить яркость белого. Просто повысить яркость лампы подсветки — потерять глубину черного. Впрочем, в лучших образцах LCD-проекторов производители решают эти проблемы, что не может не приводить к их значительному удорожанию.

DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света)

В двух словах — это как пускать зеркальцем солнечные зайчики. Основой проектора является специальный DMD-чип (Digital Micromirror Device — цифровое микрозеркальное устройство). Поверхность чипа состоит из большого множества крошечных зеркал, которые могут отклоняться при подаче на них напряжения. Отраженный от такого зеркальца луч не попадает в объектив (а значит и на экран) — так формируется черная точка. Если же зеркальце не отклонено от плоскости чипа, точка на экране будет белой. Промежуточные значения яркости формируются, когда зеркальце направляет отраженный луч в объектив. Каждое зеркальце отвечает за свою точку создаваемой на экране картинки.

Придать изображению цвет в такой системе можно двумя способами. Первый — «одночиповый». Как видно из названия — в системе используется один DMD-чип (устройство, стоит заметить, недешевое). На нем последовательно образуется светотеневая картинка для каждого базового цвета (красного, зеленого, синего). Окрашивание происходит с помощью вращающегося диска-светофильтра с секторами соответствующих цветов. Второй способ — «трехчиповый». Тут дорогостоящих чипов не пожалели — для каждого из базовых цветов используется свой чип и картинка формируется сразу.

Просвечивать насквозь тут ничего не нужно, поэтому яркость изображения у таких проекторов очень высокая. Черное — полное отсутствие света, так как «зайчик» от повернувшегося зеркальца совсем не попадает в объектив, а значит значение контраста также максимально возможное. Зазоры между зеркальцами тут тоже минимальны, а потому нет присущей LCD-проекторам «сеточки» на большом экране. В первых моделях был сильно заметен «эффект радуги» — цветные ореолы вокруг контрастных или быстро движущихся объектов. Вызвано это тем, что изображение формируется последовательно тремя базовыми цветами и при движении контрастных объектов на экране получалось что-то вроде цветных бегущих огней. Борются с этим явлением по-разному: от повышения частоты последовательного проецирования картинок базовых цветов, для чего диск светофильтров содержит до семи секторов (по два на базовые красный-синий-зеленый плюс изумрудный), до использования трех чипов для одновременного проецирования.

D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier — усилитель света изображения с прямым управлением)

Это технология, которая совмещает в себе преимущества LCD и DLP. Возникла на пересечении их подходов в формировании изображения — надежности жидких кристаллов с эффективностью отражения света.

Световой поток модулируется в ЖК матрице, как и в LCD-проекторах, но свет не проходит матрицу насквозь, а отражается от электродов пикселей как от микрозеркалец в DLP. Свет проходит только через стекло, прозрачные электроды и слой жидких кристаллов. Вся же электронная разводка (переключатели и компоненты, обеспечивающие адресацию к ячейкам матрицы) остается под слоем отражающих электродов и не препятствует прохождению света как в «чистом» LCD-проекторе. Отражает практически вся поверхность матрицы, за исключением изоляции между электродами.

Главным преимуществом D-ILA технологии над LCD и DLP является высокое отношение апертуры. Если для LCD технологии площадь, пропускающая свет сквозь себя, составляет до 60% от общей площади пикселя, для DLP площадь отражения микрозеркальцем — около 80%, то для технологии D-ILA эта площадь может достигать 95%. Это делает пикселизацию изображения практически незаметной. Кроме того, уменьшаются потери фототеплового преобразования, так как почти весь световой поток отражается, что позволяет увеличить мощность лампы подсветки. Другой стороной медали (высокого отношения апертуры) является то, что матрицу HD разрешения можно сделать не крупнее чем диагональю в один дюйм, а значит получить довольно компактный проектор.

LDT (Laser Display Technology — технология лазерного дисплея)

Новейшая технология проецирования видео на большой экран. Первые серийные образцы появились только в 2000 году, несмотря на то, что сами лазеры появились относительно давно. Мешало то низкое КПД и высокое энергопотребление газоразрядных лазеров, то слишком малая мощность и «недостаток цветности» лазеров полупроводниковых. Но вот технологические ограничения были преодолены, и на рынок выходят проекционные телевизоры и видеопроекторы на полупроводниковых лазерах.

Три лазера излучают свет в красном, зеленом и синем спектре видимого диапазона. Яркость излучения каждого лазера изменяется электрооптическими модуляторами в соответствии с видеосигналом на входе. Три модулированных цветных луча собираются зеркалами и призмами в единый пучок, который подается на вращающиеся зеркала строчной развертки и качающееся зеркало кадровой — подобно растру ЭЛТ.

Основным отличием LDT проектора является то, что ему не нужен объектив. Лазер дает параллельный пучок света, с одинаково резким пятном на большом диапазоне расстояний. Это как избавляет вас от необходимости наводить на резкость при установке проектора на разных расстояниях от экрана, так и дает совершенно новое качество: возможность проецирования на самые различные, в том числе и неровные, поверхности. Даже если проецировать изображение на цилиндрические поверхности или на плоские, но под большим углом — изображение будет резким по всей площади. Чистота и постоянство базовых цветов, определяемых характеристиками используемых лазеров, дают яркую, сочную и контрастную картинку, недоступную при использовании прочих технологий.

Технология DLP

Digital Light Processing (DLP) — передовая технология, изобретенная компанией Texas Instruments. Благодаря ей оказалось возможным создавать очень небольшие, очень легкие (3 кг — разве это вес?) и, тем не менее, достаточно мощные (более 1000 ANSI Lm) мультимедиапроекторы.

Краткая история создания

В 1987 году Dr. Larry J. Hornbeck изобрел цифровое мультизеркальное устройство (Digital Micromirror Device или DMD). Это изобретение завершило десятилетние исследования Texas Instruments в области микромеханических деформируемых зеркальных устройств (Deformable Mirror Devices или снова DMD). Суть открытия состояла в отказе от гибких зеркал в пользу матрицы жестких зеркал, имеющих всего два устойчивых положения.

Читать еще:  Зачем нужен микшерный пульт

В 1989 году Texas Instruments становится одной из четырех компаний, избранных для реализации «проекторной» части программы U.S. High-Definition Display, финансируемой управлением перспективного планирования научно-исследовательских работ (ARPA).

В мае 1992 года TI демонстрирует первую основанную на DMD систему, поддерживающую современный стандарт разрешения для ARPA.

High-Definition TV (HDTV) версия DMD на основе трех DMD высокого разрешения была показана в феврале 1994 года.

Массовые продажи DMD-чипов началиcь в 1995 году.

Технология DLP

Ключевым элементом мультимедиапроекторов, созданных по технологии DLP, является матрица микроскопических зеркал (DMD-элементов) из алюминиевого сплава, обладающего очень высоким коэффициентом отражения. Каждое зеркало крепится к жесткой подложке, которая через подвижные пластины соединяется с основанием матрицы. Под противоположными углами зеркал размещены электроды, соединенные с ячейками памяти CMOS SRAM. Под действием электрического поля подложка с зеркалом принимает одно из двух положений, отличающихся точно на 20° благодаря ограничителям, расположенным на основании матрицы.

Два этих положения соответствуют отражению поступающего светового потока соответственно в объектив и эффективный светопоглотитель, обеспечивающий надежный отвод тепла и минимальное отражение света.

Шина данных и сама матрица сконструированы так, чтобы обеспечивать до 60 и более кадров изображения в секунду с разрешением 16 миллионов цветов.

Матрица зеркал вместе с CMOS SRAM и составляют DMD-кристалл — основу технологии DLP.

Впечатляют небольшие размеры кристалла. Площадь каждого зеркала матрицы составляет 16 микрон и менее, а расстояние между зеркалами около 1 микрона. Кристалл, да и не один, легко помещается на ладони.

Всего, если Texas Instruments нас не обманывает, выпускаются три вида кристаллов (или чипов) c различными разрешениями. Это:

  • SVGA: 848×600; 508,800 зеркал
  • XGA: 1024×768 с черной апертурой (межщелевым пространством); 786,432 зеркал
  • SXGA: 1280×1024; 1,310,720 зеркал

Итак, у нас есть матрица, что мы можем с ней сделать? Ну конечно, осветить ее световым потоком помощнее и поместить на пути одного из направлений отражений зеркал оптическую систему, фокусирующую изображение на экран. На пути другого направления разумным будет поместить светопоглотитель, чтобы ненужный свет не причинял неудобств. Вот мы уже и можем проецировать одноцветные картинки. Но где же цвет? Где яркость?

А вот в этом, похоже, и заключалось изобретение товарища Larry, речь о котором шла в первом абзаце раздела истории создания DLP. Если вы так и не поняли, в чем дело, — приготовьтесь, ибо сейчас с вами может случиться шок :), т. к. это само собой напрашивающееся элегантное и вполне очевидное решение является на сегодня самым передовым и технологичным в области проецирования изображения.

Вспомните детский фокус с вращающимся фонариком, свет от которого в некоторый момент сливается и превращается в светящийся круг. Эта шутка нашего зрения и позволяет окончательно отказаться от аналоговых систем построения изображения в пользу полностью цифровых. Ведь даже цифровые мониторы на последнем этапе имеют аналоговую природу.

Но что произойдет, если мы заставим зеркало с большой частотой переключаться из одного положения в другое? Если пренебречь временем переключения зеркала (а благодаря его микроскопическим размерам этим временем вполне можно пренебречь), то видимая яркость упадет не иначе как в два раза. Изменяя отношение времени, в течение которого зеркало находится в одном и другом положении, мы легко можем изменять и видимую яркость изображения. А так как частота циклов очень и очень большая, никакого видимого мерцания не будет и в помине. Эврика. Хотя ничего особенного, это всё давно известно 🙂

Ну, а теперь последний штрих. Если скорость переключения достаточно высока, то на пути светового потока мы можем последовательно помещать светофильтры и тем самым создавать цветное изображение.

Вот, собственно, и вся технология. Дальнейшее ее эволюционное развитие мы проследим на примере устройства мультимедиапроекторов.

Устройство DLP-проекторов

Texas Instruments не занимается производством DLP-проекторов, этим занимается множество других компаний, таких, как 3M, ACER, PROXIMA, PLUS, ASK PROXIMA, OPTOMA CORP., DAVIS, LIESEGANG, INFOCUS, VIEWSONIC, SHARP, COMPAQ, NEC, KODAK, TOSHIBA, LIESEGANG и др. Большинство выпускаемых проекторов относятся к портативным, обладающим массой от 1,3 до 8 кг и мощностью до 2000 ANSI lumens. Проекторы делятся на три типа.

Одноматричный проектор

Самый простой тип, который мы уже описали, это — одноматричный проектор, где между источником света и матрицей помещается вращающийся диск с цветными светофильтрами — синим, зеленым и красным. Частота вращения диска определяет привычную нам частоту кадров.

Изображение формируется поочередно каждым из основных цветов, в результате получается обычное полноцветное изображение.

Все, или почти все портативные проекторы построены по одноматричному типу.

Дальнейшим развитием этого типа проекторов стало введение четвертого, прозрачного светофильтра, позволяющего ощутимо увеличить яркость изображения.

Трехматричный проектор

Самым сложным типом проекторов является трехматричный проектор, где свет расщепляется на три цветовых потока и отражается сразу от трех матриц. Такой проектор имеет самый чистый цвет и частоту кадров, не ограниченную скоростью вращения диска, как у одноматричных проекторов.

Точное соответствие отраженного потока от каждой матрицы (сведение) обеспечивается с помощью призмы, как вы можете видеть на рисунке.

Двухматричный проектор

Промежуточным типом проекторов является двухматричный проектор. В данном случае свет расщепляется на два потока: красный отражается от одной DMD-матрицы, а синий и зеленый — от другой. Светофильтр, соответственно, удаляет из спектра синюю либо зеленую составляющие поочередно.

Двухматричный проектор обеспечивает промежуточное качество изображения по сравнению с одноматричным и трехматричным типом.

Сравнение LCD и DLP-проекторов

По сравнению с LCD-проекторами DLP-проекторы обладают рядом важных преимуществ:

    DLP-проекторы, в отличие от LCD, работают на отражение, а не на просвет. Это позволяет получать более мощный световой поток. Кроме того, элементы DMD-матрицы расположены намного ближе друг к другу, нежели элементы LCD, что еще более увеличивает яркость изображения и делает менее заметной дискретную структуру.

Есть ли недостатки у технологии DLP?

Но теория теорией, а на практике еще есть над чем поработать. Основной недостаток заключается в несовершенстве технологии и как следствие — проблеме залипания зеркал.

Дело в том, что при таких микроскопических размерах мелкие детали норовят «слипнуться», и зеркало с основанием тому не исключение.

Несмотря на приложенные компанией Texas Instruments усилия по изобретению новых материалов, уменьшающих прилипание микрозеркал, такая проблема существует, как мы увидели при тестировании мультимедиапроектора Infocus LP340. Но, должен заметить, жить она особо не мешает.

Другая проблема не так очевидна и заключается в оптимальном подборе режимов переключения зеркал. У каждой компании, производящей DLP-проекторы, на этот счет свое мнение.

Ну и последнее. Несмотря на минимальное время переключения зеркал из одного положения в другое, едва заметный шлейф на экране этот процесс оставляет. Эдакий бесплатный antialiasing.

Развитие технологии

  • Помимо введения прозрачного светофильтра постоянно ведутся работы по уменьшению межзеркального пространства и площади столбика, крепящего зеркало к подложке (черная точка посередине элемента изображения).
  • Путем разбиения матрицы на отдельные блоки и расширения шины данных увеличивается частота переключения зеркал.
  • Ведутся работы по увеличению количества зеркал и уменьшению размера матрицы.
  • Постоянно повышается мощность и контрастность светового потока. В настоящее время уже существуют трехматричные проекторы мощностью свыше 10000 ANSI Lm и контрастностью более 1000:1, нашедшие свое применение в ультрасовременных кинотеатрах, использующих цифровые носители.
  • Технология DLP полностью готова заменить CRT-технологию показа изображения в домашних кинотеатрах.

Заключение

Это далеко не все, что можно было бы рассказать о технологии DLP, например, мы не затронули тему использования DMD-матриц в печати. Но мы подождем, пока компания Texas Instruments не подтвердит информацию, доступную из других источников, дабы не подсунуть вам «липу». Надеюсь, этого небольшого рассказа вполне достаточно, чтобы получить пусть не самое полное, но достаточное представление о технологии и не мучать продавцов расспросами о преимуществе DLP-проекторов над другими.

СОВЕТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ. ПРОЕКТОРЫ

Видеопроекторы — что внутри?

Магия большого экрана. Приглушенный свет, широкий угол обзора, эффект полного погружения в происходящее действо. Нет, полностью заменить кино телевидением вряд ли получится и едва ли это целесообразно — разные у них задачи. «Никогда ТВ не заменит газет — попробуйте вздремнуть, прикрыв лицо телевизором». Но противопоставлять одно другому и не стоит: видеопроекторы — вот выход для решивших устроить «свое кино». И сделать это совсем не сложно — сегодня на рынке огромное множество видеопроекторов. Разброс цен от сотен долларов до сотен тысяч за аппарат дает понять, что видеопроекторы, мягко говоря, бывают разные. Различны технологии, а значит — характеристики и сферы применения.

Читать еще:  Особенности домашних кинотеатров с беспроводной акустикой

Рассмотрим основные технологии, используемые на рынке современных проекторов, чуть более подробно, чем это позволяет сделать пара-тройка строчек пресс-релизов.

CRT (Cathode Ray Tube или ЭЛТ — проекторы на основе электронно-лучевых трубок)

Это самая первая технология проецирования видеоизображения на внешний экран. Зародилась она еще в 50-е годы прошлого века. Решение вполне логичное для того времени: раз лучевые трубки так успешно используются в телевизорах, стоит попытаться сделать проектор на основе таких же трубок.

Общий принцип заключается в следующем: три специальные электронно-лучевые трубки повышенной яркости формируют общее изображение. Каждая трубка, обычно «черно-белая», диагональю дюймов в девять, передает один из базовых цветов (красный, зеленый и синий — окрашиваемых светофильтрами) и через свой объектив проецирует на внешний экран. Путем очень точной настройки три изображения совмещаются на проекционном экране в единое целое. Этакий гипертрофированный цветной телевизор, где в качестве электронных пушек используются электронно-лучевые трубки с объективами, а роль цветного люминофора выполняют светофильтры.

Смотреть проецируемое CRT-проектором изображение желательно в полностью затемненном помещении — яркость у них не самая высокая. Проекторы тяжелы в установке: как физически не самые легкие, так и ввиду необходимости прецизионной юстировки – приходится раздельно настраивать резкость и геометрию по всем трем цветовым каналам.

Широко распространено мнение, что эти проекторы дают самое качественное видеоизображение. Дело тут, скорее всего, вот в чем: проекторы на ЭЛТ не имеют цифровых артефактов интерполяции — принцип формирования кадра у них самый что ни на есть аналоговый. Строчная и кадровая развертки формируют кадр строго в соответствии с форматом — будь то 720х576 для PAL или 640х480 для NTSC. Даже более того, если количество строк определяется форматом и жестко фиксировано, то о количестве точек в строке в аналоговой системе говорить даже как-то странно. Более корректно — горизонтальная четкость, которая зависит от верхней граничной частоты пропускания видеоусилителя. Аналоговое вещательное качество (студийное) — это 800-900 вертикальных линий. Для примера: бытовые видеомагнитофоны формата VHS — 240 линий, S-VHS и Video Hi8 — 400 линий, цифровой формат DV — 500 линий (на компонентных выходах).

LCD (Liquid Crystal Display или ЖКИ — проекторы на основе жидкокристаллических индикаторов)

Если в мониторах на смену ЭЛТ пришли ЖК, то стоило этого ожидать и в технологиях видеопроекторов. Принцип работы LCD рассматривался уже много раз, в том числе и на портале HiFiNews.ru, например — «Что лучше: ЖК или плазма». Остановимся подробнее только на отличиях.

Цветное изображение формируется небольшой ЖК матрицей (диагональю в дюйм-два) и мощной лампой подсветки проецируется через объектив на экран. Матрица работает на просвет, в отличие от D-ILA технологии, о которой чуть позже.

Похоже, это самая доступная на сегодня технология — проекторы стартуют долларов от 800 за бюджетные модели. Хорошо отработанные схемные решения, отсутствие механически подвижных частей (кроме, возможно, моторизированных приводов объективов), надежность цифровых технологий — вот основные причины популярности проекторов на базе LCD. В такой «бочке меда», конечно, не обойтись без проблем. Главная — видимая пикселизация изображения, вызванная технологическими причинами. Незаметные на глаз границы между пикселями (субпикселями) на ЖК мониторах при значительных увеличениях становятся различимыми на больших экранах. Проблему стараются решать с разной степенью успешности. Кто-то уменьшает до предела границы между отдельными ячейками ЖК матрицы, кто-то предлагает три матрицы — по одной для каждого базового цвета — с небольшим смещением, чтобы перекрыть черную сеточку, проецируемую на экран. Второе, что приходится решать производителям — это повышение контраста. Просветить насквозь LCD-матрицу из пары пластин, слоя жидких кристаллов, поляризатора и светофильтров — значит снизить яркость белого. Просто повысить яркость лампы подсветки — потерять глубину черного. Впрочем, в лучших образцах LCD-проекторов производители решают эти проблемы, что не может не приводить к их значительному удорожанию.

DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света)

В двух словах — это как пускать зеркальцем солнечные зайчики. Основой проектора является специальный DMD-чип (Digital Micromirror Device — цифровое микрозеркальное устройство). Поверхность чипа состоит из большого множества крошечных зеркал, которые могут отклоняться при подаче на них напряжения. Отраженный от такого зеркальца луч не попадает в объектив (а значит и на экран) — так формируется черная точка. Если же зеркальце не отклонено от плоскости чипа, точка на экране будет белой. Промежуточные значения яркости формируются, когда зеркальце направляет отраженный луч в объектив. Каждое зеркальце отвечает за свою точку создаваемой на экране картинки.

Придать изображению цвет в такой системе можно двумя способами. Первый — «одночиповый». Как видно из названия — в системе используется один DMD-чип (устройство, стоит заметить, недешевое). На нем последовательно образуется светотеневая картинка для каждого базового цвета (красного, зеленого, синего). Окрашивание происходит с помощью вращающегося диска-светофильтра с секторами соответствующих цветов. Второй способ — «трехчиповый». Тут дорогостоящих чипов не пожалели — для каждого из базовых цветов используется свой чип и картинка формируется сразу.

Просвечивать насквозь тут ничего не нужно, поэтому яркость изображения у таких проекторов очень высокая. Черное — полное отсутствие света, так как «зайчик» от повернувшегося зеркальца совсем не попадает в объектив, а значит значение контраста также максимально возможное. Зазоры между зеркальцами тут тоже минимальны, а потому нет присущей LCD-проекторам «сеточки» на большом экране. В первых моделях был сильно заметен «эффект радуги» — цветные ореолы вокруг контрастных или быстро движущихся объектов. Вызвано это тем, что изображение формируется последовательно тремя базовыми цветами и при движении контрастных объектов на экране получалось что-то вроде цветных бегущих огней. Борются с этим явлением по-разному: от повышения частоты последовательного проецирования картинок базовых цветов, для чего диск светофильтров содержит до семи секторов (по два на базовые красный-синий-зеленый плюс изумрудный), до использования трех чипов для одновременного проецирования.

D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier — усилитель света изображения с прямым управлением)

Это технология, которая совмещает в себе преимущества LCD и DLP. Возникла на пересечении их подходов в формировании изображения — надежности жидких кристаллов с эффективностью отражения света.

Световой поток модулируется в ЖК матрице, как и в LCD-проекторах, но свет не проходит матрицу насквозь, а отражается от электродов пикселей как от микрозеркалец в DLP. Свет проходит только через стекло, прозрачные электроды и слой жидких кристаллов. Вся же электронная разводка (переключатели и компоненты, обеспечивающие адресацию к ячейкам матрицы) остается под слоем отражающих электродов и не препятствует прохождению света как в «чистом» LCD-проекторе. Отражает практически вся поверхность матрицы, за исключением изоляции между электродами.

Главным преимуществом D-ILA технологии над LCD и DLP является высокое отношение апертуры. Если для LCD технологии площадь, пропускающая свет сквозь себя, составляет до 60% от общей площади пикселя, для DLP площадь отражения микрозеркальцем — около 80%, то для технологии D-ILA эта площадь может достигать 95%. Это делает пикселизацию изображения практически незаметной. Кроме того, уменьшаются потери фототеплового преобразования, так как почти весь световой поток отражается, что позволяет увеличить мощность лампы подсветки. Другой стороной медали (высокого отношения апертуры) является то, что матрицу HD разрешения можно сделать не крупнее чем диагональю в один дюйм, а значит получить довольно компактный проектор.

LDT (Laser Display Technology — технология лазерного дисплея)

Новейшая технология проецирования видео на большой экран. Первые серийные образцы появились только в 2000 году, несмотря на то, что сами лазеры появились относительно давно. Мешало то низкое КПД и высокое энергопотребление газоразрядных лазеров, то слишком малая мощность и «недостаток цветности» лазеров полупроводниковых. Но вот технологические ограничения были преодолены, и на рынок выходят проекционные телевизоры и видеопроекторы на полупроводниковых лазерах.

Три лазера излучают свет в красном, зеленом и синем спектре видимого диапазона. Яркость излучения каждого лазера изменяется электрооптическими модуляторами в соответствии с видеосигналом на входе. Три модулированных цветных луча собираются зеркалами и призмами в единый пучок, который подается на вращающиеся зеркала строчной развертки и качающееся зеркало кадровой — подобно растру ЭЛТ.

Основным отличием LDT проектора является то, что ему не нужен объектив. Лазер дает параллельный пучок света, с одинаково резким пятном на большом диапазоне расстояний. Это как избавляет вас от необходимости наводить на резкость при установке проектора на разных расстояниях от экрана, так и дает совершенно новое качество: возможность проецирования на самые различные, в том числе и неровные, поверхности. Даже если проецировать изображение на цилиндрические поверхности или на плоские, но под большим углом — изображение будет резким по всей площади. Чистота и постоянство базовых цветов, определяемых характеристиками используемых лазеров, дают яркую, сочную и контрастную картинку, недоступную при использовании прочих технологий.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector