Как работает проектор? Технология формирования изображения.

13 ноября 2011

Современные проекторы, представленные сегодня на рынке, формируют изображение при помощи одной из перечисленных ниже технологий:

  • 1-чиповая DLP матрица
  • 3-х чиповая DLP матрица
  • 3- матричная LCD-система
  • LCoS/D-ILA

Достоинства и недостатки различных технологий формирования изображения:

1-чиповая DLP матрица3-чиповая DLP матрицаLCDLCoS/D-ILA
Коэффициент заполнения++++++++
Контрастность+++++++
Максимально доступное разрешение++++++++++
Эффективность++++++++
Отсутствие эффекта «радуги»-+++

 

Коэффициент заполнения - отношение площади пиксела, используемой для формирования изображения, к общей площади пиксела. Сетка между отдельными пикселами - это неиспользуемое пространство, которое может быть заметно для зрителя. Чем выше коэффициент заполнения – тем более сглаженным будет изображение.

Уровень контрастности – соотношение между самым ярким и самым тёмным участками проецируемого изображения. Чем выше уровень контрастности, тем чётче картинка.

Разрешение – способность отображать мелкие детали изображения. Разрешение включает в себя две составляющие: количество точек (пикселей) по горизонтали и по вертикали. Чем выше разрешение проектора, тем более детальное изображение он может проецировать.

Эффективность – соотношение светового потока к энергопотреблению проектора.

Эффект радуги – возникновение «артефактов» изображения – радуги или цветовых вспышек – при проецировании динамичного изображения или при перемещении взгляда зрителя между различными частями изображения. Возникает только в одночиповых DLP проекторах. Восприятие этого эффекта зависит от индивидуальных особенностей зрителя - большинство людей не замечает «эффект радуги».

Источники света

    Сегодня в проекторах наиболее часто используются следующие источники света:
  • Лампы высокого давления (UHP)
  • Ксеноновые лампы (Xenon)
  • Светодиодные источники света (LED)

Лампы UHP (Ultra High Pressure, лампы высокого давления) сегодня чаще всего используются в бюджетных моделях проекторов. Их преимуществом являются компактные размеры и достаточно высокая энергоэффективность. Однако такие лампы имеют низкую стабильность цветовых параметров и яркости с течением времени использования. Именно поэтому основной рынок для таких проекторов это компактные проекторы с яркостью до 6000 ANSI люмен. Обычно срок службы таких ламп составляет 1500-2000 часов. Существуют проекторы, использующие в качестве источника света две или четыре таких лампы одновременно, что позволяет достигать яркости 10000 ANSI люмен и более. Однако такое решение является скорее компромиссным, чем профессиональным.

Ксеноновые лампы – обладают высокой светоотдачей: одна лампа может обеспечить световой поток до 30000 ANSI люмен. Излучаемый свет стабилен по цветовым характеристикам и неизменен по яркости вплоть до истечения срока службы, который для таких ламп может составлять 700-1000 часов. Данные лампы по всем характеристикам превосходят лампы UHP, единственным недостатком является существенно более высокая цена.

Светодиодные источники света (LED) – новый перспективный вид источника света. По сравнению с традиционными лампами обладает гораздо более длительным сроком службы, а также стабильностью цветовых характеристик с течением времени. Недостатком такого источника является низкая яркость – на сегодняшний день она обычно не превосходит 2000 ANSI люмен.

Источник света в проекторе (лампа проектора) относится к расходным материалам и требует периодической замены. У разных проекторов может быть различное время работы лампы. При приобретении проектора необходимо учитывать ресурс лампы и ее стоимость.

Во многих случаях для замены лампы требуется демонтаж проектора, или как минимум изменение его положения в пространстве. Это очень критично для многопроекторных панорамных систем, требующих точной механической настройки положения. Именно для этого сегмента инсталляций компанией projectiondesign была разработана система с вынесенным источником света (RLS – Remote Light Source). Идея заключается в том, что лампа находится не в проекторе, а вынесена в специальный бокс, устанавливаемый в рэковую стойку. Свет в проектор подводится при помощи световода. Таким образом, процесс замены лампы существенно упрощается: касаться проектора при этом не требуется.

Разрешение проектора определяется числом пикселей по горизонтали и по вертикали соответственно. 

Основные разрешения, которые используются в современных проекторах: XGA 1024х768, SXGA + 1400х1050, FullHD 1920х1080, WUXGA 1920x1200. Кроме того, относительно недавно появился стандарт высокого разрешения 2.5K (2560x1600) и 4K (3840x2160), которое используется, например, в симуляторах и цифровых кинотеатрах. 
Также необходимо упомянуть соотношение сторон – отношение между размерами горизонтальной и вертикальной сторонами проецируемого изображения. Обычное телевизионное вещание происходит с соотношением сторон равным 4:3. Соотношение сторон телевизионного вещания в цифровом формате HDTV – 16:9, его называют широкоформатным. Кроме того, все шире распространяется формат 16:10 – это соответствует современному разрешению компьютерной техники. Данный формат наиболее универсален.

Фокусное расстояние

Основная характеристика объектива – проекционный коэффициент. Он определяется как деление расстояния между экраном и линзой проектора на ширину проецируемого изображения. Проекционный коэффициент применяется для расчета необходимого расстояния между проекционным экраном и проектором.

Существуют короткофокусные проекторы, основным достоинством которых является возможность установки в ограниченном пространстве, максимально близко к проекционному экрану.

Световой поток (яркость)

Яркость проектора измеряется в ANSI лм. Яркость является одним из ключевых показателей при выборе проектора – чем выше освещенность помещения, чем больше размер изображения, тем ярче должен быть проектор

Контрастность

Контрастность это соотношение освещенности при проецировании белого и черного цвета на экран. Стоит отметить, что единой методики измерения контрастности не существует, поэтому в зависимости от производителя могут декларироваться различные величины контрастности. Данная характеристика является в основном маркетинговым показателем, и сравнивать по нему проекторы разных производителей нельзя. В реальной жизни соотношение уровня белого к уровню черного в прямой проекции редко превышает 10:1. Основное правило, которое необходимо учитывать, что LCD технология обладает худшим показателем контрастности по сравнению с DLP.

Поддержка 3D

Сегодня 3D технологии находятся на пике популярности. Компания Texas Instruments сделала возможным демонстрацию объемного изображения в режиме активного стерео во многих проекторах начального уровня. Эта технология называется DLP-Link 3D Ready, для ее работы требуется источник сигнала с частотой обновления изображения 120 Гц, а также специальные очки с электронными LCD-затворами, которые синхронизируются с проецируемым сигналом. 
Трехмерное изображение может воспроизводиться с использованием технологии прямой или обратной проекции.

Кроме того, к важным характеристикам относится количество и типы входов и выходов, уровень шума, вес, возможность работы в режиме 24х7 (важно для инсталляционных проекторов).