Проекционные технологии. Технологии проекторов: LCD (3LCD), DLP, LCoS Как устроен проектор

Сегодня находят широкое применение в домах и различных организациях проекторы, устройства вывода информации используют для трансляции изображения на специальное полотно, применяемое в качестве экрана. Благодаря этому проецируемая картинка получается большой и приятной для глаза. По качеству изображения они немногим уступают телевизорам. Рынок сейчас наводнен проекторами на любой вкус. При выборе такой электроники нужно точно знать, какие задачи будут ставиться перед аппаратом. Ведь современные модели отличаются друг от друга не только классом и областью применения, но технологиями вывода картинки. Информация об устройстве проекторов и их работе может помочь в выборе.

Виды проекторов

Чаще всего, когда мы слышим о проекторах, представляем гаджет, который установлен в определенном месте. Такой тип устройства вывода информации на вертикальную плоскость очень востребован, хотя он отнюдь не единственный. Стационарные аппараты, как правило, оснащены максимально, поскольку производители не ограничены размерами корпуса. Их сложно брать с собой, зато пользователь получает мощную техническую начинку. Имеется и портативный тип устройства, проекторы эти легко переносить для проведения презентаций в разных местах. В них неплохие характеристики сочетаются с компактностью. Функциональный набор также здесь на хорошем уровне.

Но производители на этом не останавливаются, стараясь сделать размеры аппаратов еще меньше. Результатом чего стало появление девайсов карманного формата и проекторов для мобильных устройств с наименьшими габаритами. Вес первых не превышает отметку в 300 граммов. Для тех, кто находится в движении, модель, умещающаяся в кармане, - это настоящая находка. Однако для обеспечения высокой портативности техническую составляющую немного урезают. Наименьшие модели способны подключаться к смартфонам, что позволяет выводить изображение с экрана телефона. Их отличает легкость и удобство в эксплуатации, однако полезные функции в них сильно ограничены.

Области применения

Также проекторы классифицируются на офисные и домашние. Аппараты для дома выводят широкоформатную картинку с высокой контрастностью и реалистичностью, а также обладают качественным звуком, за счет чего можно с удовольствием смотреть фильмы, способные полностью погрузить зрителя в гущу событий. Размер светового потока в таком случае имеет второстепенное значение. Что касается гаджетов для работы в условиях офиса, то они более универсальны.

Чем отличаются домашние проекторы от офисных?

Домашние проекторы отличаются от офисных по некоторым параметрам, из которых стоит выделить следующее:

• формат экрана;
• разъемы и их назначение;
• производительность;
• вес корпуса;
• цветопередача;
• уровень шума и ресурс лампы;
• встроенные динамики.

Устройство и принцип действия

Устройство проекторов в большинстве своем отличается мало. Технический арсенал мультимедийного аппарата состоит из оптической системы, модулятора изображения, лампы, систем очистки и охлаждения, а также электронной начинки. Световой прибор, коим, по сути, является проектор, перенаправляет свет от лампы с концентрированным потоком на необходимую плоскость. Это довольно сложные по содержанию устройства, условно разделяющиеся на две категории. В первую входят модели с CRT-технологией получения изображения, оборудованные электронно-лучевыми трубками в количестве трех штук, а во вторую - девайсы DLP, LCD и LCoS, работающие с помощью фиксированной матричной структуры. Последние пользуются большей популярностью, так как обеспечивают более высокое качество. В устройство мультимедийных проекторов, как правило, входят ZOOM-объективы, благодаря им размер изображения меняется без необходимости перемещать сам аппарат. В некоторых моделях фокусное расстояние изменяется с помощью пульта управления, а в других - регулировкой объектива вручную. Последний способ не так удобен, но производит настройку более точно.

В большинстве случаев применяются металлогалогенные лампы, способные испускать больше светового потока, чем галогенные с аналогичной мощностью. Но к концу срока службы их эффективность снижается вдвое. Также используются в устройстве проекторов лампы проекционного типа с низким энергопотреблением и высоким потоком света, они отличаются более естественным спектром. В современных проекторах устанавливаются очень долговечные источники света, ресурс которых может варьироваться от 1000 до 4000 часов. Чтобы своевременно произвести замену данного элемента, в каждом аппарате предусмотрен счетчик.

Оптика отвечает за перенаправление света к дисплейной панели. В нее входят такие компоненты, как зеркала, призмы и линзы для проекции. Модуляторы изображения отвечают за уровень яркости, разрешение и быстродействие, сегодня используются системы DLP, LCD, LCoS и CRT, о них подробно будет рассказано далее. Немаловажная роль в устройстве проектора принадлежит охлаждению, вентилятор очень важен для нормализации температуры лампы и электронных плат. Чтобы взаимодействовать с источниками имеют на корпусе необходимые разъемы - VGA, DVI, HDMI и прочие. Многие модели оснащаются также USB-портом и поддержкой Wi-Fi.

DLP-проекторы

В таких аппаратах роль ядра выполняет специальная матрица, формирующая изображение. Каждое зеркало легко реагирует на поступающий сигнал поворотом на малый угол. Благодаря этому создаются пиксели изображения. Устройство DLP проекторов позволяет им выводить картинку с высокой контрастностью и с более детализированными тенями, что является главным преимуществом технологии. Модели, оборудованные подобной системой, показывают себя с лучшей стороны по части долговечности и надежности, особенно в сравнении с устройствами прошлого поколения. Минусом можно назвать высокую стоимость проекторов такого типа.

LCD-системы

В большинстве ситуаций используются аппараты, снабженные тройкой жидкокристаллических матриц синего, зеленого и красного цветов. Мощный поток света, исходящий из лампы, пробивается сквозь них. Таким образом возникает изображение, выводимое на экран. Данная технология имеет массу достоинств, к их числу можно отнести легкость конструкции и простоту эксплуатации отдельных компонентов. Проекторы LCD создают качественную картинку, характеризующуюся реалистичностью, насыщенностью цветовой гаммы и стабильностью. Но владельцы подобных девайсов могут столкнуться и с недостатками, в некоторых экземплярах встречается неприятный визуальный эффект, напоминающий проволочную сетку.

Проекторы с технологией LCoS

Этот тип проекторов появился не так давно. К сильным сторонам данной технологии, прежде всего, относится высокая четкость без эффекта «сетки». Прочие особенности также заслуживают внимания. Базируются такие аппараты на матрице LCoS, представляющей собой жидкие кристаллы на кремнии. По распространенности эта технология уступает LCD и DLP. Но за счет уникальных особенностей она имеет хорошие перспективы. За счет применения кристаллов LCoS получается изображение по отражательному принципу, а не просветному, как это можно видеть в аппаратах LCD. Отражающая матрица откликается на воздействие быстрее, в три раза превосходя по скорости просветную технологию. К тому же конструктивные особенности панелей LCoS позволяют эффективней использовать поверхность кристаллов, что дает возможность наращивать количество пикселей без необходимости увеличения панели. А это напрямую влияет на качество картинки. Устройство проекторов LCoS не очень сложное, а значит, в производстве они дешевле, так как отсутствуют механические элементы.

CRT-проекторы

Эта технология является пионером в области создания проекторов. Первый экземпляр с данной системой вывода изображения появился еще в далеком 1970 году. Такие аппараты базируются на трех электронно-лучевых трубках, имеющих красный, зеленый и синий светофильтры. Они отвечают за формирование светового потока, проходящего через фокусирующие линзы, он попадает на экран в виде полноцветной картинки. Сегодня устройства CRT встречаются все реже, уступая дорогу более современным аналогам. Пик популярности этой технологии остался позади. Однако она превосходит более новые технологии по многим параметрам, а именно по цветопередаче, разрешению, сроку службы лампы и акустическому шуму. Ее слабые стороны - сложность настройки и громоздкость моделей, где она используется. К тому же она отличается низким уровнем яркости, поэтому для просмотра необходимо отключать освещение.

Плюсы и минусы проекторов

Проекторы предлагают большую диагональ экрана, что является весомым аргументом в пользу покупки данного устройства. Можно довести информацию до большего количества людей. Все зависит лишь от предпочтений и размера помещения. Чем больше изображение, тем ярче впечатления. Если на мониторе могут быть черные полосы из-за разных форматов видео, то с проектором таких проблем не будет. В нем легко настроить экран под любой формат. В устройство цифровых проекторов нередко включают поддержку 3D-картинки без потери качества. Если создать подходящую обстановку, затемнив помещение, можно получить изображение лучше, нежели в LED-мониторе.

Недостатки тоже имеются. Самый дорогой элемент проектора - это лампа, и она приходит в негодность примерно раз в 4 года. Ее замена повлечет за собой немалые финансовые затраты. Проектор из-за активного охлаждения лампы ощутимо шумит. При просмотре видео или слайд-шоу приходится терпеть звук работающих вентиляторов.

Критерии выбора

Существует немало моментов, на которые стоит обращать внимание при поиске подходящего проектора, устройство вывода изображения всегда нуждается в хорошем уровне яркости. Хотя на этот показатель большое влияние имеют условия эксплуатации, хорошо если есть выбор режимов, зачастую их три - «Презентация», «Фильм» и «Динамический». К насыщенности цветом также стоит присмотреться. Трехматричные проекторы выдают более естественное изображение, превосходя в этом отношении одноматричные аппараты. Смотреть нужно и на уровень контрастности. Особенно данный параметр важен, если необходим домашний кинотеатр. Последним, но не менее важным моментом является разрешение картинки, что сказывается на четкости картинки.

Вывод

Современные проекторы - это довольно сложные устройства, однако в то же время они могут стать незаменимой вещью как в сфере бизнеса, так и для использования в домашних условиях. Они способны подарить зрителям яркие эмоции от просмотра благодаря качествам, которых нет у телевизоров или мониторов. Главное - подходить к выбору с умом.

Просмотр кинофильмов дома на большом экране – это весьма распространенное желание. Но его реализация для большинства мечтателей ощутимо дорога. Иначе они просто купили бы либо проектор, либо телевизор. Но тем, кто разбирается в устройстве электроприборов, вполне по силам самостоятельно изготовить проекционное устройство для домашнего кинотеатра. Об этом и пойдет речь далее.

Немного теории

Для начала посмотрим на схему правильного проектора. Очевидно, что сделать такое устройство сможет не каждый. Хотя бы потому, что потребуется несколько точных и качественных оптических деталей заводского изготовления:

• объектив;
• линзы.

От них будет зависеть равномерность распределения света на экране. В объектив свет должен входить под правильным углом. При незнании оптических характеристик объектива и линз все расстояния можно определить опытным путем.

Источником изображения в проекционном устройстве служит матрица на жидких кристаллах. Они работают на просвет. Причем каждый пиксель на экране проецируется с увеличением размеров. Поэтому исходное изображение должно быть максимально четким. Чем больше пикселей, тем лучше. Так называемое FULL HD – это 1920×1080 пикселей. От яркости проекционной лампы будет зависеть максимальный размер экрана, на котором можно смотреть фильмы с приемлемой яркостью и контрастом.

Простейший проектор

Если читатель является обладателем смартфона или планшета с ярким экраном и разрешением, близким к FULL HD, а также мечтает о просмотре фильмов на большом экране, он может попробовать сделать простейший аппарат из коробки, линзы и своего гаджета. Коробка-корпус должна быть в любом поперечном сечении больше гаджета, а линза по диаметру соизмерима с размерами его экрана. Но от ее фокусного расстояния будет зависеть расстояние до экрана. Идея проста:

• в коробке вырезается отверстие под линзу;
• внутрь помещается гаджет, который можно приблизить или отдалить от линзы.

Гаджет устанавливается в оправку, которую удобно перемещать в коробке. Для оправки вполне подходящей заготовкой может служить другая коробка с меньшими размерами. Отражение света от стенок коробок должно быть минимальным. Для этого лучше всего обклеить поверхности черной бархатной бумагой для аппликаций. Либо покрасить черной матовой краской. Вместо краски можно применить густой черный обувной крем. Лучше всего проложить между стенками коробок направляющие, особенно при использовании бархатной бумаги. Они предохранят покрашенные поверхности от протирания.

Вот и весь проектор. Детали его смотрим на изображениях ниже.

Окрашенная коробка-корпус
Линза прикладывается к корпусу и обводится карандашом.
По линии от карандаша острым ножом вырезается отверстие.
В отверстие вставляется линза, которая приклеивается по контуру

Помещаем каретку внутрь коробки-корпуса и пользуемся проектором

Результат, который мы видим на экране, сильно зависит от размеров изображения на нем. Если размер уменьшить, яркость и четкость кадра улучшатся. Качество изображения в этом простейшем проекционном устройстве на уровне «это лучше, чем ничего». Но причина этого очевидна – необходима более высокая яркость источника изображения и дополнительная оптика.

Качественный самодельный проектор

Далее расскажем, как сделать проектор своими руками, соблюдая все требования. Начинать надо с разборки гаджета. Он разбирается с сохранением своей работоспособности так, чтобы жидкокристаллическая матрица экрана была доступна для просвечивания посторонним источником света. Если вы не можете этого сделать, значит, сборка такого проектора не для вас.

Используемые детали:

1. плата источника питания светодиода;
2. светодиод 100 Вт (преимущество имеет источник света с минимальными размерами);
3. плата источника питания вентиляторов;
4. плата управления вентиляторами;
5. промежуточная линза;
6. выходной объектив;
7. пульт управления гаджетом через Wi-Fi;
8. две промежуточные линзы Френеля;
9. жидкокристаллическая матрица от гаджета.

Светодиод, смонтированный на радиаторе



Демонстрация эффективности линзы Френеля.
Промежуточная линза размещается между светодиодом и линзой Френеля для того, чтобы уменьшить потери света




Устранение искажений проекции подвеской матрицы с линзами с отклонением по горизонтали и вертикали

И вот результат проделанной работы. Расстояние до экрана 4 метра, диагональ кадра на экране 100 дюймов. Все хорошо видно.

На основе проектора для слайдов

Но существует и более простой путь для создания проектора. Для этого можно использовать проектор для слайдов, которые проецируются с листа бумаги формата А4 (оверхед-проектор). Поскольку вся оптика уже есть в наличии, остается приложить к ней только источник изображения. Им может стать матрица монитора. Его придется разобрать с сохранением работоспособности. Поскольку после установки матрицы в проектор монитор, как обычно, подключается к компьютеру. Лучше всего использовать проектор, который просвечивает слайд, а не использует отраженный свет.

Что получается в результате такой гибридизации монитора с проектором, показано на изображениях ниже.

Вот и все, что надо сделать. Если, конечно, у вас есть такой проектор. Какая видимость в результате получается на экране, демонстрирует изображение ниже.

Размеры и качество кадра на экране получаются очень хорошими. Причем существуют проекторы для проецирования небольших слайдов, которые соизмеримы с экраном смартфона. Они дешевле. Поэтому можно купить смартфон с битым экраном и неисправный проектор для его матрицы. А что должно получиться в результате, уже показано выше.

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.

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.. 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.

Устройство проекторов | Введение

Всех нас завораживает волшебный мир кино. Атмосфера кинотеатра позволяет полностью погрузиться в действие и прочувствовать замысел режиссёра, ощутить прилив эмоций и даже в какой-то мере прожить жизнь экранных героев. Разумеется, вряд ли кто-то будет спорить, что одним из основных аспектов столь сильного воздействия является яркое, насыщенное изображение большого формата. И на сегодняшний день такую картинку можно получить лишь при помощи проектора – устройства, которое использует источник света для проецирования кадров на экран. Стоит отметить, что современные проекторы – это весьма высокотехнологичные устройства, однако истоки появления самого принципа формирования такой картинки уходят в глубину веков. Если подойти к вопросу достаточно упрощённо, то первыми зрителями можно считать первобытных людей, которые наблюдали движущиеся тени от огня на сводах пещер. Затем вспоминается знаменитый китайский театр теней, использующий схему, которую мы могли бы назвать сегодня обратной проекцией. А первые массовые устройства возникли лишь в 17 веке. Назывались они "волшебными фонарями", изобретателем которых считают голландского учёного Христиана Гюйгенса. Устройство волшебного фонаря было очень простым: в деревянном или металлическом корпусе был размещён источник света, а изображения для проекции были нарисованы на пластинах из стекла, обрамлённых в рамки. Свет проходил через картинку и оптическую систему, расположенную в передней части аппарата, и попадал на экран.

История волшебного фонаря насчитывает почти три века, и всё это время происходило совершенствование конструкции. Например, для усиления светового потока чуть позже был добавлен рефлектор, а в 19 веке свеча была заменена на электрическую лампу. Кстати, волшебными фонарями часто пользовались бродячие артисты, удивляющие публику невиданным световым зрелищем. Стоит отметить, что такие устройства были распространены и в дореволюционной России, где они применялись в образовательных целях. Более того, диапроектор, любимый нами с детства, является прямым наследником волшебного фонаря. Также нельзя не упомянуть об определяющей роли этого устройства в изобретении кинематографа, с появлением которого волшебный фонарь перестал быть столь популярным, положив, однако, начало всей проекционной технике.

Популярность кино вызвала бурный прогресс оборудования не только для съёмки, но и для воспроизведения, который продолжается до сих пор. Появились специализированные устройства для обучения, такие как оверхед-проекторы , которые до сих пор можно встретить в школах. Им на смену пришли первые модели мультимедийных устройств, которые можно было подключать к различным источникам видеосигнала, а значит – использовать для демонстрации фильмов вне кинотеатров. Дальнейшее развитие технологий позволило организовать просмотр, ничем не уступающий кинотеатральному, в домашних условиях. Идея домашнего кинотеатра покорила энтузиастов и любителей кино и вызвала новый всплеск интереса к индустрии производства фильмов. Помимо этого, массовый спрос на проекторы стал причиной значительного удешевления технологий и разработки по-настоящему доступных моделей. А это, в свою очередь, позволило широко использовать проекционное оборудование и в других областях, таких как образование.

Итак, все современные способы формирования проекционных изображений можно разделить три группы: излучающие, такие как CRT, просветные, такие как LCD, и отражающие, такие как LCoS и DLP. Каждая из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки, которые и определяют популярность той или иной системы на рынке.

Устройство проекторов | Основные проекционные технологии

CRT (технология электронно-лучевых трубок)

Несмотря на то, что проекторы , построенные на основе электронно-лучевой трубки, были и остаются достаточно редкими устройствами, для полноценного обзора их упоминание и место в истории современной проекционной техники являются весьма важными. Эти устройства можно с уверенностью назвать прародителями домашних кинотеатров, поскольку они позволяли формировать огромные изображения ещё тогда, когда ни о жидких кристаллах, ни о микрозеркалах ещё никто не слышал. Итак, что же представляет собой CRT-проектор ?

Принцип действия этих устройств знаком каждому, кто помнит старые телевизоры или компьютерные мониторы. Катод, расположенный в основании электронно-лучевой пушки, испускает поток электронов, который разгоняется высоким напряжением. Затем электромагнитная отклоняющая система фокусирует пучок и изменяет направление движения заряженных частиц, в результате чего они бомбардируют внутреннюю поверхность стеклянного экрана, покрытого люминофором, который начинает светиться под действием электронов. Таким образом, электронный луч, прочерчивая каждый кадр строка за строкой, и формирует картинку на экране. Однако, поскольку в подобных устройствах применяются монохромные вакуумные элементы, для получения полноценного цветного изображения одного кинескопа недостаточно. Поэтому в CRT-проекторах устанавливаются три трубки, которые отвечают за формирование базовых цветов: красного, зелёного и синего. Кстати, поскольку от таких устройств всегда требуется большой световой поток, диагональ экрана каждого кинескопа может составлять до 9 дюймов. Далее все три изображения при помощи массивных объективов и различных аналоговых систем коррекции искажений сводятся в единое целое на экране.

Схема технологии CRT

Что касается качества изображения, то даже по нынешним временам его можно назвать замечательным. Во-первых, это отличная цветопередача. Во-вторых, способность воспроизводить низкий уровень чёрного, и, как следствие, демонстрировать картинку с высокой контрастностью. И, в-третьих, возможность воспроизведения практически любого входного разрешения сигнала. Кроме того, такие проекторы могут изменять геометрию картинки, оставляя постоянным количество элементов изображения. Правда, стоит отметить, что такие возможности требуются только в специальных задачах, таких, как, например, совмещение нескольких изображений в авиатренажёрах.

CRT-проекторы – весьма тихие, поскольку в них практически не используются активные системы охлаждения. И при этом они могут непрерывно работать в течение сотен часов, хотя, опять же, такое преимущество для обычного домашнего кинотеатра практически не требуется. Также стоит отметить, что подобная технология проецирования изображения более чем испытана временем, ведь её история насчитывает около пятидесяти лет, а, значит, все возможные сложности производства и эксплуатации были давно уже преодолены. Кстати, такие устройства выпускаются до сих пор.

К сожалению, несмотря на все усилия, яркость демонстрируемого изображения нельзя назвать рекордной. Кроме того, такие проекторы не очень подходят для формирования статических изображений, поскольку люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность кинескопа, имеет тенденцию выгорать со временем, а неподвижные картинки, формируемые в течение длительного времени, оставляют фантомные следы, достаточно заметные на других изображениях. Также стоит отметить, что довольно сложная система совмещения трёх базовых сигналов требует периодической калибровки, для проведения которой необходим специалист высокого класса.

Учитывая, что современные технологии воспроизведения изображений больших форматов, подгоняемые модой на объёмную картинку и внеднением стандартов сверхвысокой чёткости развиваются с огромной скоростью, CRT-проекторы на фоне нынешних моделей выглядят эдакими динозаврами: такие же огромные, тяжёлые и устаревшие.

LCD (жидкокристаллическая просветная технология)

С этим способом воспроизведения изображения связана уже современная эра проекционных устройств. Стоит отметить, что формула "новое – это хорошо забытое старое" полностью применима к данному случаю. Как утверждает история, первые попытки создания жидкокристаллических проекторов относятся к началу восьмидесятых годов прошлого века. Фактически идея заключалась в том, чтобы заменить движущуюся плёнку и затвор в кинопроекторе на LCD-матрицу, демонстрирующую видеоряд. И уже к середине десятилетия появились первые коммерческие образцы. Разумеется, эти устройства были не лишены недостатков – типичные показатели: 9 килограммов веса при световом потоке не более 300 люмен, низком разрешении и заметной сетке пикселов – однако они послужили отправной точкой развития доступных средств воспроизведения картинки большого формата и, как следствие, целого направления массовых домашних кинотеатров.

Итак, каким образом работает ЖК-проектор ? В основе функционирования лежит свойство молекул жидкокристаллического вещества менять пространственную ориентацию под воздействием электрического поля. Однако гораздо более важен тот факт, что проходящий через ячейку свет может менять направление плоскости поляризации. Более того, управляя приложенным напряжением, можно изменять это самое направление. Но что это даёт для формирования картинки? Всё очень просто: если добавить до и после ячейки поляризационные фильтры, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны, можно управлять прозрачностью любого элемента изображения. Разумеется, подобное представление принципа работы достаточно упрощено, однако когда-то всё работало именно так. А теперь добавьте управляющие транзисторы, проводники, дополнительные пиксели для каждого цветового канала, соответствующие цветофильтры – и получите цветную жидкокристаллическую панель.

Итак, у нас есть массив точек, расположенный на стеклянной подложке (для того, чтобы свет мог свободно проходить через матрицу), прозрачностью которых мы можем управлять. Но это еще не проектор : нам потребуется мощная лампа, система охлаждения, управляющая электроника, блок питания, объектив для проецирования изображения и корпус. На первый взгляд, всё довольно просто, однако применение одной матрицы практически сразу же выявило несколько серьёзных недостатков: перегрев LCD-панели, невысокая контрастность и общее ухудшение качеств поляризующих плёнок под действием высоких температур. Поскольку потенциал новой технологии был весьма высок, то дальнейшее её развитие привело к появлению в 1988 году схемы с тремя матрицами, которая получила название 3LCD.

Это конструктивное решение оказалось настолько популярным, что используется в проекторах до сих пор. В чем же его особенность? В том, что, как нетрудно догадаться из названия, в формировании изображения участвуют сразу три матрицы. Итак, свет от источника (как правило, это газоразрядная лампа) попадает на систему дихроичных зеркал, которые установлены в оптическом блоке. Их задача – пропускать свет определенного спектра и отражать всё остальное. Таким образом, белый свет разделяется на три потока, которые формируют базовые цвета изображения: красный, зелёный и синий. Каждый луч проходит через свою монохромную матрицу, формирующую картинку соответствующего цвета, а затем все три составляющие совмещаются при помощи специальной призмы. Полученное изображение проецируется через объектив на экран.

Схема технологии 3LCD

Дальнейший прогресс технологии, который позволил разместить все три матрицы вплотную к призме, что, в свою очередь повысило точность сведения трёх изображений. Кроме того, внедрение полисиликоновой технологии помогло не только повысить сопротивление ЖК-панели тепловому нагреву, но и заметно уменьшить размеры проводников и управляющих транзисторов. Таким образом, значительно повысилась световая эффективность матриц и появилась возможность дополнительного увеличения их разрешения. В современных проекторах также применяется микролинзовые растровые панели, которые направляют световой поток через прозрачную область и тем самым дают дополнительный выигрыш по яркости. Стоит отметить, что технологический процесс продолжает совершенствоваться до сих пор, поскольку предел возможностей пока не достигнут.

Итак, основными достоинствами технологии формирования изображения на основе трёх ЖК-матриц можно назвать высокую яркость картинки, небольшой вес конструкции, легкую настройку и эксплуатацию, а также возможность проецирования изображений очень больших форматов. Что касается недостатков, то к ним обычно относят большое расстояние между пикселями, которое является следствием необходимости размещать между ячейками проводники и управляющие транзисторы. Это приводит к эффекту сетчатости изображения, однако, учитывая перпективы внедрения разрешений, превышающих Full HD при сохранении размера диагонали экрана, подобный вопрос исчезнет уже в ближайшем будущем. Другой серьёзный недостаток, присущий ЖК-проекторам , - это довольно высокий уровень чёрного, и, как следствие, низкая контрастность, однако справедливости ради стоит отметить, что современные решения на основе IPS-матриц демонстрируют уже весьма впечатляющие результаты. Кроме того, недостаточное быстродействие LCD-панелей тоже давно уже не стоит на пути к качественному изображению. А вот шум по-прежнему является актуальным недостатком. Дело в том, что в этих проекторах применяются мощные газоразрядные лампы, нуждающиеся в серьёзной системе охлаждения, в которой применяются вентиляторы, что приводит к повышенному уровню шума. Также стоит отметить, что срок службы лампы составляет от 2000 до 4000 часов, после чего происходит снижение яркости в два раза, а, значит, при интенсивном использовании придётся периодически её менять, что связано с заметными финансовыми вложениями. Кроме того, сами матрицы тоже имеют тенденцию к изменению своих свойств с течением времени.

Кстати, тот самый первый и простой вариант проекционной технологии, когда используются одна ЖК-панель и источник света, послужил основой для множества самодельных конструкций. В Интернете и сейчас есть множество инструкций по самостоятельному изготовлению проекционного устройства при помощи матрицы монитора и проектора для лекций.

LCoS (жидкокристаллическая отражающая технология)

Ближайшим родственником принципа формирования изображения 3LCD является LCoS-технология, которая расшифровывается как Liquid Crystal on Silicon – "Жидкий Кристалл на Кремнии". Итак, в чём же суть? Если говорить совсем просто, то световой поток модулируется жидкокристаллической матрицей, которая работает не на просвет, а на отражение. Как это реализовано на практике? На подложке располагается управляющий полупроводниковый слой, покрытый отражающей поверхностью, а над этим "сэндвичем" находятся матрица из ячеек с жидкими кристаллами, защитное стекло и поляризатор. Свет от источника попадает на поляризатор, поляризуется и проходит через жидкокристаллическую ячейку. На полупроводниковый слой подаётся сигнал, который позволяет управлять плоскостью поляризации входящего света путём изменения пространственной ориентации жидкого кристалла. Таким образом, ячейка становится в той или иной степени прозрачной, позволяя регулировать количество света, которое проходит к отражающему слою и обратно.

На основе этого принципа формирования изображения было разработано несколько коммерческих технологий, причём каждая из них была запатентована. Одни из самых известных – это SXRD от компании Sony и D-ILA от JVC. Кстати, стоит отметить, что несмотря на то, что обе из них активно используются и по сей день, точкой отсчёта следует считать далёкий 1972 год, когда был изобретён жидкокристаллический оптический модулятор. Технологией заинтересовались военные, и несколько лет спустя уже все командные центры ВМФ США были оснащены на основе этих устройств. Разумеется, это были полностью аналоговые аппараты и, кстати, в качестве источника изображения в них выступали электронно-лучевые трубки. Не стоит и говорить, что те были непомерно сложны и дороги. Уже в наше время коммерческой разработкой и усовершенствованием принципа модуляции отражённого света занялась компания JVC, которая представила первый на основе технологии D-ILA в 1998 году. Итак, как же устроен такой аппарат?

В настоящее время в основном используются решения на основе трёх матриц, однако справедливости ради стоит сказать, что существуют и одночиповые LCoS- . Обычно используются две схемы. В первом случае источником света выступают три мощных светодиода красного, зелёного и синего цветов, которые переключаются последовательно и с высокой скоростью, а на отражающей матрице синхронно формируются кадры для каждого потока. Во втором случае белый свет от лампы разделяется на составляющие непосредственно на матрице при помощи специального фильтра, а сам массив ячеек формирует уже полноцветное изображение. Подобные не получили широкого распространения либо по причине невысокого светового потока, либо по причине сложности производства. Поэтому, как и в случае с просветными жидкокристаллическими панелями, наиболее успешной стала схема с тремя LCoS-матрицами.

Итак, свет от источника при помощи системы дихроичных и простых зеркал разделяется на три световых потока, соответствующих красному, зелёному и синему цвету. Далее каждый из них попадает на свою призму-поляризатор (PBS). Затем потоки направляются на отражающие матрицы, модулируются, формируя цветовые компоненты для базовых каналов изображения, проходят обратно через PBS-элементы и сводятся вместе в дихроичной призме. Полученная картинка проецируется через объектив на экран.

Схема технологии D-ILA

Достоинствами этой технологии можно с уверенностью назвать замечательное качество изображения, высокую яркость и контрастность картинки, а также возможность проецирования изображений очень больших форматов. Также стоит отметить, что особенности производства отражающих матриц позволяют располагать управляющие проводники и электронику за отражающим слоем, значит, площадь покрытия пикселей гораздо больше. Иными словами, изображение выглядит гораздо более однородным, чем в случае с просветными панелями. Кроме того, управление массивом точек в компании JVC реализовано при помощи аналоговых сигналов, что позволяет получить более плавные градиенты. А технология производства, помимо всего прочего, позволяет создавать матрицы с очень высоким разрешением, что, безусловно, будет очень актуальным в свете внедрения стандартов изображения 4K.

Что касается недостатков, то в первую очередь стоит упомянуть весьма высокую цену. Позволить такой могут себе лишь весьма обеспеченные энтузиасты домашнего кинотеатра. Кроме того, такие устройства нельзя назвать компактными и лёгкими, поэтому использовать их в мобильных презентациях вряд ли получится. Их удел – большие и средние залы кинотеатров. Поскольку в этих устройствах используются такие же газоразрядные лампы, как и в просветных жидкокристаллических , все недостатки, связанные с их использованием, присутствуют здесь в полной мере. Напомним, это, в первую очередь, шум активных охлаждающих систем, а также ограниченный срок службы лампы, замена которой обойдётся в значительную сумму.

DLP (микрозеркальная технология)

Третьим, и наиболее активным игроком на рынке современных проекционных устройств, можно с уверенностью назвать DPL-технологию, которая также работает по отражающему принципу. Её название – это аббревиатура от Digital Light Processing, что можно перевести как "Цифровая Обработка Света". В основе этой технологии лежит специальная микроэлектромеханическая система, которая представляет собой крошечное зеркало, за положение которого отвечает столь же миниатюрная механика, управляемая при помощи электрических сигналов. Зеркало может находиться в двух положениях. В первом случае оно отражает свет, который после прохождения всего тракта формирует точку на экране. Во втором положении свет попадает на специальное светопоглощающее устройство. Стоит отметить, что благодаря очень маленькому размеру зеркало может переключаться между двумя состояниями очень быстро. Поскольку принцип работы и управления схож с бинарным (света нет – логический ноль, свет есть – логическая единица), то устройства такого типа считаются цифровыми.

Для того чтобы формировать изображение, понадобится целый массив таких микрозеркал вместе с управляющей механикой, поэтому инженеры разработали специальный микрочип, выполненный по микроэлектронной технологии, который называется DMD или Digital Micro Device – "Цифровое Микро Устройство".

Стоит отметить, что эта технология была разработана компанией Texas Instrumens ещё в 1987 году, и по сей день DMD-матрицы выпускаются только этой фирмой. Кстати, первый коммерческий образец проекционного устройства на основе DLP был представлен лишь в 1996 году. Так как же устроены подобные ?

Существуют две основные схемы, представленные на рынке: одночиповая и трёхчиповая. Первая – более дешевая и, соответственно, более популярная, а вторая – более дорогая и менее распространённая.

Итак, схема с одним DMD-чипом работает следующим образом. Свет от источника проходит через быстро вращающееся прозрачное колесо, которое разделено на несколько цветных сегментов. В первом приближении это красный, зелёный и синий цвета. Далее окрашенный световой пучок проецируется на DMD-чип, строго синхронизированный с диском, на котором микрозеркала уже сформировали кадр для данного цвета. Отражённый поток проецируется через объектив на экран. Поскольку, как уже упоминалось, для каждого микрозеркала возможно только одно из двух положений, то оттенки цветов формируются за свет времени, которое каждое микрозеркало проводит в состоянии отражения. А всё остальное делает наше сознание и инерционность зрения, поэтому на экране мы видим не отдельные цвета, а плавно изменяющееся изображение.

Схема одночиповой технологии DLP

Основными достоинствами такой схемы на сегодняшний день являются высокая яркость и отличная контрастность изображения. За счёт конструкции DMD-чипов DLP-устройства также отличаются невиданным временем отклика. Поскольку здесь работает принцип отражения, то эффективность использования светового потока в таких очень высока, а, значит, для получения необходимых значений яркости требуются лампы меньшей мощности. В связи с этим сокращается энергопотребление, а также шум активной системы охлаждения. Стоит также отметить, что DMD-чипы сохраняют свои первоначальные характеристики с течением времени. Кроме того, благодаря простоте конструкции такие устройства, как правило, отличаются относительно невысокой ценой и компактностью габаритов. По однородности изображения и заметности пикселей на экране DLP-технология находится как раз между 3LCD и LCoS.

Что касается недостатков, то они тоже достаточно весомые. В первых моделях цветовое колесо вращалось со скоростью до 3600 оборотов в минуту, поэтому скорость вывода отдельных изображений на экран, с одной стороны, была весьма высокой, а с другой - всё же недостаточной. Из-за этого зритель периодически мог наблюдать так называемый "эффект радуги". Его суть состоит в том, что если на экране отображался яркий объект на тёмном фоне, а взгляд быстро переводился с одного края кадра на другой, то этот яркий объект распадался на красные, синие и зелёные "фантомы". Причём в фильмах таких сцен хватало, и дискомфорт от просмотра также был ощутимым.

Для уменьшения его влияния разработчики начали раскручивать цветовое колесо и увеличивать количество сегментов на диске. Сначала были всё те же красные, зелёные и синие сегменты, но их стало шесть, и располагались они уже друг напротив друга. Таким образом частота выводимых кадров удваивалась, и "эффект радуги" становился менее заметным. Были варианты с добавлением сегментов промежуточных цветов, однако результат был практически таким же – менее заметно, но всё же присутствует. Кстати, отдельно стоит упомянуть проблему цвета и яркости в DLP- . Трёхсегментное колесо позволяло получить хорошую цветопередачу, но всё же снижало яркость, поэтому к нему начали добавлять ничем не окрашенный участок. Это позволило увеличить световой поток, но привело к выбеленным цветам с малым количеством градаций. Тогда Texas Instruments создала технологию Brilliant Color (с тем самым шестисегментным диском с дополнительными промежуточными цветами), которая и помогла исправить положение. В настоящий момент на рынке присутствуют модели с количеством отдельных сегментов на цветовом колесе, достигающим семи.

Справедливости ради стоит сказать, что существуют и двухчиповые DLP- , которые также используют цветовое колесо для разделения света на две составляющие, которые представляют собой смеси красного с зелёным и красного с синим цветов. При помощи системы призм происходит выделение красной составляющей, которая направляется на один из микрозеркальных массивов. Зелёная и синяя компоненты попеременно проецируются на другой чип. Далее две DMD-матрицы модулируют соответствующие лучи, таким образом кадр красного цвета проецируется на экран постоянно, что позволяет компенсировать недостаточную интенсивность соответствующей части спектра излучения лампы. Стоит отметить, что при увеличении стоимости (за счёт использования двух микрозеркальных чипов), подобная схема полностью не решала проблему "эффекта радуги", и широкого распространения не получила. Поэтому производителям не оставалось ничего другого, кроме использования конструкции с тремя микрозеркальными чипами.

В трёхматричных световой поток от источника света разделяется на три составляющих при помощи массива специальных призм. Затем каждый луч направляется на соответствующую микрозеркальную панель, модулируется и возвращается в призму, где происходит совмещение с другими цветовыми компонентами. Далее готовое полноцветное изображение проецируется на экран.

Схема трёхчиповой технологии DLP

Достоинства такой схемы очевидны: высокая яркость и контрастность, низкое время отклика, отсутствие "эффекта радуги", что означает комфорт при просмотре. Опять же, высокая эффективность использования светового потока в таких позволяет применять лампы меньшей мощности, что, в свою очередь, снижает энергопотребление и шум активной системы охлаждения.

Основной недостаток тоже вполне очевиден: это цена. Стоимость одного DMD-чипа в отдельности весьма высока, а уж трёх – и подавно, поэтому трёхматричные модели в основном обслуживают средний сегмент домашних кинотеатров. Вторая трудность состоит в том, что из-за особенностей конструкции оптического тракта в DLP- крайне непросто сделать механический сдвиг линз, поэтому его можно встретить лишь в дорогих моделях.

Возвращаясь к одночиповой схеме, стоит отметить, что современное развитие оптических полупроводниковых технологий и появление светодиодов и лазеров синего и зелёного цветов позволило разработать модели, в которых отсутствует "эффект радуги". Самым простым вариантом стала замена газоразрядной лампы на три мощных светодиода основных цветов. Источники света могут включаться и выключаться очень быстро, поэтому такая схема позволила отказаться ещё и от цветового колеса, а также ещё больше увеличить скорость смены цветных кадров. Кроме того, удалось очень сильно уменьшить энергопотребление и габариты устройства, в том числе и за счёт более простой системы охлаждения. А меньшее тепловыделение так же положительно сказывается на работе всей электроники. Первый такой появился в 2005 году и весил менее полукилограмма, при этом его светового потока было достаточно для проецирования изображения с диагональю 60 дюймов.

Схема светодиодной технологии DLP

Следующим шагом стало использование в качестве источника света полупроводниковых лазеров. Дело в том, что применение таких источников считается весьма перспективным, благодаря отличным цветовым, временным и энергетическим характеристикам. Кроме того, свет, испускаемый лазерами, имеет ещё и круговую поляризацию, которую можно достаточно просто преобразовать в линейную и таким образом упростить конструкцию . Итак, источники когерентного излучения с длинами волн, соответствующими красному, зелёному и синему цвету, поочередно поступают на специальные дифракционные формирователи, которые обеспечивают равномерность света по всему сечению пучка. Затем, после совмещения системой дихроичных зеркал, каждый цветовой компонент проходит через оптический преобразователь, который превращает тонкий луч в широкий световой поток. Массив микрозеркал модулирует падающий свет, и полученное изображение соответствующего цвета проецируется на экран.

Схема лазерной технологии DLP

Самым значительным улучшением таких схем можно считать отсутствие эффекта радуги, а также замечательные результаты по цветопередаче, яркости и контрастности. Применение полупроводниковых светодиодов и лазеров в качестве источника света в позволило не только заметно снизить энергопотребление, но ещё и значительно увеличить ресурс . Производители заявляют о среднем времени наработки на отказ от 10000 до 20000 часов. Кроме того, яркость источника остаётся постоянной в течение всего времени эксплуатации. Правда, доступны подобные устройства пока далеко не всем: цена инновационного продукта по-прежнему на весьма высоком уровне.

Добавим, что на рынке можно встретить модели, которые используют в качестве источника света одновременно и лазеры, и светодиоды. Если быть совсем точными, то лазер всего один – синего цвета, который, однако, отвечает за зелёную составляющую. Как такое возможно? Дело в том, что синий лазер светит на специальную пластину, покрытую люминофором, которая начинает светиться зелёным светом. Красную и синюю составляющие изображения формируют соответствующие светодиоды. Ну а дальше всё как обычно: свет с различной длиной волны попадает поочередно на DMD-чип, а затем выводится на экран.

Кроме того, у этой схемы есть вариации с цветовым колесом, но не просветным, а покрытым люминофором. В первом случае красный цвет формирует светодиод, а зелёный и синий – голубой лазер, который направлен на вращающийся диск с двумя видами люминофора, которые поочередно светятся синим и зелёным светом. Во втором варианте красный светодиод отсутствует, а все три цвета формируются лазером и цветовым колесом с тремя разными люминофорами. Дело в том, что люминофор позволяет избежать так называемого пятнистого шума, а применение лазера – достичь очень насыщенных оттенков.

LDT (лазерная технология)

В предыдущих разделах мы рассмотрели наиболее популярные в настоящее время технологии, широко представленные на рынке. Теперь настала пора познакомиться с совсем уж экзотическим способом формирования изображения.

В главе про DLP- мы рассмотрели применение полупроводниковых лазеров в качестве источника света. А что, если сами лазерные лучи будут формировать изображение непосредственно на экране? Этот вопрос волнует человечество уже не первое десятилетие, однако ответ на него был получен в 1991 году, после того, как была изобретена технология LDT или Laser Display Technology, что переводится как "Технология Лазерного Отображения". Рабочий прототип был представлен в 1997 году, а серийный – в 1999 году. Итак, чем же примечателен физический принцип, основанный на применении лазеров?

Прежде чем ответить на этот вопрос, стоит понять, зачем вообще понадобилось разрабатывать такую технологию. Дело в том, что проекционные устройства 90-х годов прошлого века были недостаточно хороши для воспроизведения очень ярких и при этом очень контрастных изображений с высоким разрешением. Лазеры в силу своих физических особенностей могли исправить положение.

Стоит отметить, что попытки использования когерентных источников света для формирования изображения предпринимались достаточно давно, с 60-х годов. Причём первоначальная идея заключалась в том, чтобы заменить в электронно-лучевой трубке пучок электронов на лазерный луч. В этом случае конструкция значительно упрощалась, а цветопередача улучшалась. Однако в то время оказалось невозможным преодолеть некоторые технические трудности, такие, как создание лазеров, работающих при комнатной температуре, а также системы отклонения луча. Кстати, подобные работы велись и в СССР. Развитие полупроводниковых и микроэлектронных технологий позволило преодолеть вышеуказанные трудности и создать LDT- , однако до массового внедрения таких устройств по-прежнему очень далеко.

Итак, как работает технология LDT? Система построена на использовании трёх лазеров базовых цветов, которые модулируются по амплитуде особыми электрооптическими устройствами. При помощи специальной системы полупрозрачных зеркал лучи объединяются в один световой поток, который пока ещё не является полноценной цветной картинкой. Далее сигнал по оптическому кабелю поступает на оптико-механическую систему развёртки изображения. Кадр строится по тому же принципу, что и в телевизоре, – по строкам: слева направо и сверху вниз. Развёртка изображения по одной оси осуществляется при помощи специального вращающегося барабана с двадцатью пятью специальными зеркалами, а по другой – путём отклонения луча качающимся отражателем. Стоит отметить, что лазер способен описывать на экране 48000 строк или 50 кадров в секунду, а скорость перемещения точки на экране достигает 90 км/с! Такая скорость для нашего довольно инерционного восприятия, разумеется, очень велика, что и позволяет видеть на экране плавно меняющееся изображение. После развёртки световой сигнал поступает на систему фокусировки, которая объединена с отклоняющими устройствами в проекционную головку. Кстати, одной из особенностей системы является то, что источник света может быть удалён от проецирующего устройства на расстояние около 30 метров, что, в свою очередь, означает возможность применения очень мощных лазеров, требующих специальных систем охлаждения, а, значит, – получения изображения огромной яркости.

Схема лазерной технологии LDT

Какими преимуществами обладает подобный принцип формирования проекции? Во-первых, как уже было сказано, это огромная яркость изображения, и, как следствие, возможность проецировать картинку площадью в несколько сотен квадратных метров. Кроме того, её можно проецировать не просто на плоскость, а вообще на всё, что угодно, – и изображение будет оставаться резким в каждой точке! А всё благодаря лазерам: именно они позволяют избавиться от сложной системы сведения и фокусировки лучей. Более того, все остальные преимущества также обусловлены физической природой когерентного излучения. Например, лазеры очень слабо рассеиваются, поэтому создаваемое изображение имеет очень высокую контрастность, в четыре раза превышающую возможности человеческого зрения! Кроме того, поскольку лазеры обладают высокой монохроматичностью, то картинка ещё и обладает расширенным цветовым охватом и высокой насыщенностью. Помимо этого, время работы источников излучения – десятки тысяч часов, поэтому никакие традиционные газоразрядные лампы не в состоянии полноценно конкурировать с ними. То же самое можно сказать и про энергопотребление.

Технология LDT ещё очень молода и не лишена некоторых недостатков. Например, всё та же цветопередача. Для окраски каждого луча применяются специальные кристаллы, которые меняют длину волны, поэтому добиться точного соответствия совсем не просто. Разработчики занимаются этим вопросом, но пока он достаточно актуален. Размеры устройства совсем не маленькие, поэтому мобильность такого под силу только специальной бригаде. Ну и, пожалуй, главный недостаток технологии – это огромная цена, что в принципе неудивительно, поскольку этот продукт ещё очень далек до звания массового. Поэтому в настоящее время технология LDT может заинтересовать лишь крупные компании, которые специализируются на концертной деятельности, крупных световых шоу, а также инсталляциях для серьёзных конференций.

Устройство проекторов | Технологии формирования трёхмерного изображения

Интерес к проецированию объёмной картинки занимает человечество практически со времен изобретения кинематографа. Вариантов реализации было предложено множество, но базовый принцип всегда оставался неизменным: для каждого глаза должно быть сформировано своё изображение.

Современный интерес к объёмной картинке возник после выхода на экраны в 2009 году фильма Джеймса Кэмерона "Аватар". Мир планеты Пандора, показанный в картине в стереоскопическом формате, был столь реалистичен, что новая волна моды на трёхмерное изображение не заставила себя ждать. К тому времени уже был неотъемлемой частью полноценного домашнего кинотеатра, поэтому производители оборудования постарались как можно оперативнее внедрить новую технологию не только в телевизоры, но и в проекционные устройства.

К сожалению, разработчикам не удалось договориться о некоем едином формате, поэтому в настоящий момент на рынке главенствуют две основные технологии: поляризационная и затворная. Первая основана на разделении картинок при помощи поляризаторов. Вначале коммерческое воплощение этой идеи использовало линейную поляризацию, причём плоскости направления волн для каждого глаза были взаимно перпендикулярны. На практике всё было реализовано следующим образом. При помощи двух на экран проецируются два изображения, поляризованные для каждого глаза, специальные очки разделяют картинки, и зритель воспринимает объекты на экране как объёмные. Недостатков у такого способа формирования было несколько: необходимость использования двух , а также специального экрана, который имел повышенную отражающую способность и не менял направление поляризации. Кроме того, зрителю всегда приходилось держать голову прямо для того, чтобы эффект трёхмерности не пропадал. Следующим шагом в развитии этой технологии была замена линейной поляризации на круговую, а также проецирование кадров для каждогоглаза попеременно при помощи только одного устройства. Такой подход позволил держать голову во время просмотра произвольно, однако привёл к потере половины светового потока. Поляризационная технология при всех своих достоинствах практически не используется в домашних кинотеатрах, а применяется в основном в профессиональной сфере.

Второй вариант получения трёхмерного изображения основан на разделении кадров для каждого глаза при помощи специальных очков. демонстрирует попеременно изображения для каждого глаза, при этом частота смены кадров может достигать 120 Гц. Вместо линз в активных очках применяются специальные ЖК-матрицы, которые синхронизированы с и перекрывают световой поток таким образом, что каждый глаз видит только предназначенные для него изображения. Поскольку, как мы уже говорили, наше восприятие достаточно инерционно, потоки вопринимаются непрерывно и складываются в единую трёхмерную картинку. Именно эта технология в настоящее время наиболее активно применяется в домашнем кинотеатре, правда, справедливости ради стоит отметить, что и в профессиональной среде она тоже достаточно популярна.

Итак, процесс получения объёмного изображения понятен, осталось разобраться, какие позволяют воспроизводить такую картинку. На современном этапе развития проекционных технологий получение трёхмерного изображения удалось реализовать на основе LCD, DLP и LCoS-систем. Правда, учитывая, что затворный способ используется в домашнем кинотеатре совсем недавно, разработчикам ещё предстоит решить много вопросов. Например, быстродействие ЖК-матриц пока не в полной мере отвечает запросам по скорости обновления и отклика.

Устройство проекторов | Выводы и перспективы

Итак, мы познакомились с основными проекционными технологиями формирования изображения кинотеатрального формата, а также рассмотрели их особенности, достоинства и недостатки. Ещё десять лет назад были весьма экзотическими средствами отображения, которые только начинали массовое наступление на сферу домашнего применения. За эти годы качество изображения достигло очень высокого уровня, многие технологические недостатки ранних моделей преодолены, а разноообразие устройств позволяет подобрать на свой вкус за весьма приемлемые деньги. Даже внезапно возникшая мода на трёхмерное изображение тут же нашла отражение в выпускаемых моделях.

На сегодняшний день ситуация выглядит следующим образом. Наиболее распространённой технологией можно с уверенностью считать DLP. , построенные на микрозеркальных панелях, встречаются как в недорогом сегменте, так и в среднем. Кроме того, эта технология является ещё и весьма перспективной, причём по нескольким причинам. Во-первых, внедрение светодиодных и лазерных источников света поможет создать массовые проекционные устройства, которые будут весьма миниатюрными и низкопотребляющими, с большим световым потоком, отличной контрастностью, замечательным цветовым охватом и большим сроком службы. А, во-вторых, высокое быстродействие таких панелей создает великолепные возможности для внедрения высокоскоростных способов формирования трёхмерного изображения.

Самым ближайшим конкурентом DLP является технология 3LCD. Несмотря на то, что эта схема не нова, она по-прежнему весьма популярна и в недорогих , и в устройствах средней ценовой категории. Более того, несмотря на заложенные ограничения, например, по контрасту и по размеру расстояния между пикселями, каждое новое поколение матриц не перестает удивлять отличными результатами. Так что на сегодняшний день технологический предел возможностей этого способа формирования изображения ещё не достигнут.

Технология жидких кристаллов на кремнии на сегодняшний день является одной из самых качественных по параметрам картинки, однако и одной из самых дорогих, поэтому такие используются только в домашних кинотеатрах высшего уровня. Тем не менее, такие модели становятся доступнее с каждым годом и даже появляются в среднем ценовом сегменте, однако по этому параметру им до DLP- и LCD- пока очень далеко.

Периодически возникает вопрос возможного влияния проецируемого изображения на здоровье человека. Считается, что картинка, формируемая при помощи технологий 3LCD и LCoS, не имеет каких-либо отрицательных аспектов, поскольку транслируется на экран в сведённом виде, в то время как DLP с одним микрозеркальным чипом последовательно формирует три разноцветных изображения с высокой скоростью. Кстати, некоторые исследования показывают, что частоты смены кадров 180 Гц недостаточно для полного исключения "эффекта радуги" и связанной с ним утомляемости зрения во время длительного просмотра.

Что касается перспектив развития проекционно техники, то очень большие надежды связаны с внедрением полупроводниковых источников света, таких как светодиоды и лазеры, причём не только в сфере домашнего кинотеатра, но и в области профессиональной техники для концертов и световых шоу. Мы уже рассказывали о преимуществах, которые даёт эта технология, поэтому тоит сказать пару слов о возможных последствиях. Пока что способ формирования картинки при помощи лазерных лучей не только весьма перспективен, но и очень молод, а, значит, нет практически никаких данных о возможном влиянии на здоровье человека. Тем не менее, давно известно, что лазерный луч мощностью излучения в 1 мВт может быть опасен для зрения, а, значит, при использовании такой техники должно быть полностью исключена возможность попадания прямого светового потока на зрителей. В общем, вопрос безопасности еще предстоит исследовать.

Возможно, в ближайшем будущем все усилия производителей проекционной техники могут оказаться напрасными, поскольку, как это ни парадоксально, основным конкурентом на рынке домашнего кинотеатра может стать OLED-технология. Судите сами: уже сегодня никого не удивишь ЖК-телевизорами с диагональю 1,5 метра, а модели-рекордсмены и вовсе демонстрируют картинку более 2,7 метров, при том, что средние размеры изображения в домашнем кинотеатре как раз и составляют около 3-4 метров по диагонали. Уже сейчас есть коммерческие образцы моделей OLED-телевизоров на основе гибких подложек, которые позволяют производить не только плоские, но даже вогнутые экраны. А это, в свою очередь, рисует перед нами весьма заманчивые перспективы: возможно, в будущем нам больше не понадобятся ни , ни экраны. Для того чтобы погрузиться в действие фильма, достаточно будет нажать на кнопку электропривода и огромное гибкое полотно, покрытое органическими светодиодами, плавно появится из настенной ниши. Останется только включить кино и наслаждаться изображением.

Проектор становится все более популярной составляющей частью домашнего кинотеатра. По габаритам он не превышает небольшого чемоданчика, а по размерам создаваемого изображения превосходит любую плазменную или ЖК-панель. Стоимость проекторов неуклонно снижается, и подходящую модель для использования дома можно купить меньше чем за $2000, что ниже цен на ЖК или «плазму». Как устроен проектор внутри, чего от него ждать и какая технология создания изображений лучше — вопросы, которые задают себе многие потенциальные покупатели проектора. Мы постараемся рассказать об этом.

5 технологий проекторов: выбираем лучшую

Проекторы на ЭЛТ и лазерах 3 ЖК-матрицы лучше, чем одна

В проекторе нет самой главной части. Все его составляющие оказывают серьезное влияние на качество картинки, и все они так или иначе совершенствуются с течением времени. Наибольшее внимание уделяется собственно технологии, формирующей изображение, однако качество оптики и электронная «начинка» могут оказать на картинку не меньшее влияние.

Оптические системы в проекторах не менее, а, зачастую и более сложны, чем в цифровых или пленочных фотокамерах. Качественную же оптику в мире делает не так много компаний, и иногда изображение даже в проекторах одного производителя может создаваться объективами с разными логотипами — от Fuji до Carl Zeiss. Электронная «начинка» также основывается на микросхемах именитых производителей, и там можно увидеть такие логотипы как Faroudja, Philips или Zoran. Электроника приобретает тем более важное значение, чем большее распространение получают источники сигналов высокой четкости (HDTV). Видеовход HDMI, который является аналогом компьютерного интерфейса DVI, также получает все большее распространение в бытовых DVD-плеерах (об одном из них мы недавно писали). Сегодня все более доступны и записи с высоким разрешением картинки, до 720 р.

Важной частью проектора является и лампа, создающая световой поток, равномерный по световым свойствам. При покупке проектора обязательно следует учитывать срок службы лампы — ее стоимость обычно доходит до $500, а срок службы не так велик, как того бы хотелось.

В соответствии со сложившимися стереотипами мы все-таки расскажем больше именно о том, что «на слуху», то есть о технологиях формирования изображения — с использованием электронно-лучевых трубок, жидкокристаллических матриц или микромеханических устройств.

Большинство проекторов способно выдавать великолепную «картинку», но вынуждено работать с не самым идеальным источником в виде аналогового сигнала. Часто проектор получает черезстрочную развертку, аналогичную применяемой при телевизионном вещании, когда изображение формируется за два прохода, с пропуском строк «через одну». Для этого электроника проектора должна иметь возможность адаптировать сигнал перед его выводом на проецирующую систему. В других случаях необходимо создать из 24 кадров, получаемых в секунду, 30 кадров. За это отвечает система цифровой обработки сигнала, которая повышает четкость изображения и избавляет его от «лесенок». В недорогих системах производители применяют чипы собственной разработки или предыдущих поколений специализированных процессоров, в более дорогих решениях используются чипы сторонних производителей. Одним из самых известных и качественных решений является чип с поддержкой технологии DCDi компании Faroudja — он (или его аналог) обязательно должен быть интегрирован в любой кинотеатральный проектор. У него существует конкурент, который сегодня «отъедает» все более заметную долю и имеет практически идентичные характеристики — чип от компании Zoran.

Электронно-лучевые трубки

Эта технология формирования изображения — пожалуй, самая старая и, казалось бы, знакомая всем. Ведь в ней картинка создается привычными всем кинескопами, то есть ЭЛТ. Но принципы работы ее заметно отличаются от домашних телевизоров. Во-первых, в таком проекторе сразу три электронно-лучевых трубки. Каждая из них отвечает за свой цвет — красный, синий или зеленый, из которых и формируется изображение. Нужный цвет обычно формируется цветофильтром, стоящим позади трубки. Выбор цветов основан на том, что именно из этих трех основных можно сформировать все остальные цвета спектра, и в системе цветности RGB (Red Green Blue) работает великое множество устройств, формирующих видеосигнал.

Предназначение ЭЛТ-проекторов — кинозалы и дорогие домашние кинотеатры

Световой поток из трех основных цветов проходит через относительно несложную систему линз и фокусируется на экране, создавая полноцветную картинку. Такие проекторы имеют отличную цветопередачу — технологии производства трубок отточены за десятилетия, а также отсутствие видимого зерна на картинке в связи с синтетическим характером каждого участка изображения. Также ЭЛТ-проекторы отлично передают и черный цвет, с чем у многих других систем явные проблемы.

ЭЛТ-проекторы могут быть симпатичными

Главными трудностями и недостатками системы являются большой размер и вес — каждая трубка имеет диаметр более 10 см и требует мощного охлаждения. Кроме того, качественное изображение формируется путем тщательного сведения трех картинок на одном экране, исключительно сложно в настройке и не позволяет быстро переместить проектор ни на сантиметр после настройки. Цена таких проекторов запредельна по сегодняшним меркам — много выше $10 тыс. Некоторым недостатком является не самая высокая яркость таких систем, что вынуждает использовать затемненные помещения. Однако для качественного домашнего кинотеатра такие проекторы до сих пор остаются одним из лучших решений. Хороши они так же и при установке «на века», то есть когда они устанавливаются на несколько лет и не планируются к перемещению.

Лазерные проекторы

В некоторой степени наследниками электронно-лучевых трубок являются лазерные проекторы, в которых изображение формируется за счет излучения трех (иногда больше) лазеров. Наследниками — потому, что матрица лазеров формирует три луча тех же цветов, которые потом смешиваются. Изображение создается очень сложной системой фокусировки и развертки, в которой находится специальная система зеркал. По своей сути формирование изображения таким проектором подобно картинке на экране ЭЛТ телевизора — лазерный луч «обегает» проекционный экран сверху вниз до 50 раз в секунду, и глаз человека воспринимает получившуюся картину как единое целое.

Реалистичное изображение формируется при этом практически на любой, в том числе и неровной, поверхности, а его характеристики достаточно высоки. С 2000 года, когда началось серийное производство таких проекторов, они стали выдавать более качественную картинку, но все еще остаются проблемы с цветопередачей, хотя изображение и обладает впечатляющими показателями контраста и яркости.

Такие проекторы пока остаются в большей степени дорогими профессиональными инструментами — они излишне велики и потребляют много энергии. Однако их конструкция позволяет разделить излучающую батарею лазеров с большим тепловыделением и проецирующую часть. Кроме того, время жизни лазера заметно превосходит срок службы лампы традиционных проекторов, а энергии при сопоставимых параметрах яркости расходуется меньше. Ну, и самым главным достоинством лазерных проекторов является их способность создавать изображения на огромных экранах -диагональ может быть до нескольких десятков метров.

Существуют еще и такие малоизвестные устройства как лазерные ЭЛТ, в которых лазерный луч выбивает световой поток из люминофора, но они мало распространены и находятся на стадии разработки коммерческих прототипов (такие разработки ведутся и в России).

ЖК-матрицы

Традиционная и одна из самых старых технологий, применяющихся в проекторах — использование ЖК-матрицы «на просвет». Самая заслуженная и самая дешевая технология до сих пор остается самой распространенной — проекторы, созданные на основе одной LCD-матрицы неплохо подходят для образовательных целей, работы в презентационных комнатах при показе статичных слайдов и так далее. Однако в домашнем использовании они практически бесполезны, так как картинка, создаваемая ими, часто получается недостаточно четкой, к тому же движущиеся объекты выглядят не лучшим образом.

Дело здесь в том, что свет лампы, проходя сквозь LCD-матрицу как через диафильм или кинопленку, а затем через объектив, проходит через множество слоев матрицы и цветового фильтра. Готовое изображение, проецирующееся на экран, в итоге часто имеет эффект «мозаичности». Кроме того, проблема черного цвета проявляется здесь в полной красе. Так как ЖК-матрицы работают на просвет, то создать абсолютно непрозрачный участок в условиях яркого и мощного освещения они попросту не способны. Поэтому и часто черный цвет получается больше похожим на серый. По этой же причине ЖК-матрицы с трудом справляются с полутонами — количество градаций серого цвета не так велико, как это необходимо.

Более качественных результатов позволяет добиться технология, в которой вместо одной ЖК-матрицы используются сразу три.

Технология трех ЖК-матриц была призвана стать ответом на появление DLP-проекторов, явно превосходящих по качеству изображения большинство устройств, основанных на жидкокристаллической матрице. Основным «двигателем» ассоциации компаний, активно работающих над популяризацией этой технологии, является один из самых крупных производителей ЖК-матриц в мире — компания Seiko Epson.

Три ЖК-матрицы позволяют создать изображение гораздо лучшего качества, чем при использовании одной матрицы, за счет разделения светового потока и прохождения его только через одну ЖК-панель, а не через три цветофильтра последовательно. Это гарантирует большую яркость и дополнительное качество картинки, особенно в плане четкости.

Система дихроичных зеркал разделяет свет на три составляющих цвета, пропуская каждый через свою ЖК-матрицу, а потом призма собирает все три изображения в одну картинку. Однако и в них сохраняется проблема черного цвета — он опять оказывается скорее серым, чем черным.

Такая технология обладает даже некоторым преимуществом перед однокристальными DLP-проекторами, в которых цвет создается путем последовательного наложения цветов. В 3LCD-проекторах цвет создается одновременно и без использования движущихся частей.

Технология ЖК-панелей отработана немногим хуже ЭЛТ, и новые матрицы со сверхвысоким разрешением уже демонстрируются на выставках, чем не могут похвастаться другие альтернативные технологии.

Микрозеркальная технология DLP

Самой бурно развивающейся технологией, на которой строятся проекторы, можно считать микрозеркальную или DLP-технологию. При ее использовании свет мощной лампы отражается от специального чипа (Digital Mirror Device), содержащего тысячи микрозеркал, каждое из которых отвечает за свой пиксель изображения. Матрица с зеркалами очень миниатюрна, обычно около одного дюйма, и именно на нее и на систему управления приходится большая часть стоимости таких проекторов и телевизоров. Каждое из миллионов микрозеркал управляется индивидуально, и в итоге создается очень четкая и ясная картинка, лишенная мерцания и артефактов, присущих жидким кристаллам. Разработчиком этой технологии и поставщиком всех DMD-матриц и схем управления ими является американская компания Texas Instruments.

Свет на микрозеркала DMD-матрицы попадает через специальный вращающийся светофильтр, имеющий три или четыре грани. На трехцветном светофильтре они окрашены в красный, зеленый и синий цвета, а на четырехгранном добавлена прозрачная грань, оказывающаяся полезной тогда, когда имеются большие неокрашенные участки изображения. Скорость смены всех сочетаний настолько высока, что человеческим взглядом отмечается только цельная картинка, очень яркая и четкая. В последнее время приобретают популярность системы, в которых применяется цветовое колесо с шестью или семью сегментами — качество картинки от этого заметно улучшается и пропадает эффект «радуги», возникающий на резких цветовых границах изображения.

Пикселизация изображения, присущая ЖК-технологии, присутствует и в DLP-проекторах, хотя и в заметно меньшей степени. Дело в промежутках между элементами, формирующими пиксель. Если в ЖК-матрице на неработающие участки матрицы между точками, которые никак не формируют изображение, приходится до 30% площади (в старых матрицах было и до 40%), то в DLP-технологи — не более 10–15%. Учитывая, что эта технология работает не на просвет, а на отражение, некоторые проблемы у такой картинки могут быть с белым цветом, а также с несвоевременным срабатыванием зеркал, т.н. «залипанием».

Не так давно появился и первый HDTV-совместимый микрозеркальный проектор, HD2 Mustang. В нем микрозеркала могут отклоняться уже на 12 градусов в каждую сторону против 10 градусов в чипах предыдущего поколения. Благодаря этому стало возможным более качественно отображать черный цвет — эффективность направления света на светопоглощающую пластину повысилась довольно заметно.

Проекторы и проекционные телевизоры на базе этой технологии наиболее компактны, к тому же позволяют доводить световой поток до потрясающей величины 10 тыс. ANSI-люменов. Существуют разновидности микрозеркальной технологии, несколько отличающиеся по своим принципам от DLP, например iMOD или интерференционные дисплеи, но они пока не отработаны до конца, хотя имеют отличные перспективы. Например, в технологии iMOD отсутствуют цветные фильтры, и она гораздо менее энергоемка.

Технология D-ILA (LCOS)

Технология D-ILA (Digital Direct Drive Image Light Amplifier) является коммерческим развитием технологии LCOS (Liquid Crystal on Silicon — жидких кристаллов на кремнии) и активно развивается разными производителями, в том числе и компанией JVC, которая выпускает на ее основе проекционные системы. Изображение в этой технологии формируется жидкими кристаллами, однако работает она не на просвет, как привычные ЖК-матрицы, а на отражение, и иногда, для упрощения понимания ее сути, технология называется «отражающими жидкокристаллическими панелями». Главное отличие от обычной ЖК-матрицы в том, что вся электронная «начинка» расположена за слоем жидких кристаллов под отражающими электродами, а не между ячейками. Это обеспечивает лучший коэффициент заполнения — изображение формируется на большей площади матрицы, и незадействованной остается минимальная площадь. Световой поток формируется несильным источником света, а потом усиливается специальной лампой, отчего и происходит название технологии.

В результате граница между пикселями практически незаметна, светоотдача матрицы возрастает, а ее нагрев уменьшается. Теоретически контрастность самой матрицы может достигать 2000:1. Оптическая схема, сходная с той, которая используется в обычных ЖК-проекторах, и три матрицы D-ILA позволяют получить полноцветное изображение. Формирование цветов происходит по-разному — так, например, JVC создала голографический фильтр, у других производителей — вращающаяся призма, разделяющая цвета, также существуют и трехчиповые системы, в которых нет движущихся частей.

Эта технология сегодня активно развивается, как и технология трех ЖК-матриц, и позволяет получить изображение, по своим характеристикам схожее с ЭЛТ-проекторами, то есть хорошо воспринимаемое человеческим глазом. С черным цветом эти проекторы справляются также отлично, к тому же данная технология позволяет добиваться очень больших разрешений. До сих пор такие проекторы остаются достаточно тяжелыми и дорогими, однако над началом их производства работают многие компании, и перспективы у этой технологии хорошие.

Будущее технологий

Технология DLP не стоит на месте, как и все остальные. Уже продаются проекторы с многосегментным цветовым колесом, а создатель технологии DLP, компания Texas Instruments, разрабатывает системы, лишенные недостатков цветового колеса. На иллюстрации можно увидеть новый оптический узел со светосмесительной призмой и тремя DLP-матрицами. В нем отсутствует цветовое колесо, а значит, на его основе можно построить проектор, лишенный даже возможности эффекта «радуги». Кроме того, он будет менее шумным за счет исключения того же вращающегося колеса. Стоит отметить, что на сегодняшний день DLP-технология представляется самым явным кандидатом на лидирующие позиции на проекционном рынке. И хотя три ЖК-матрицы обеспечивают не худшее, а зачастую и лучшее качество, именно проекторам на основе DLP уготовано будущее лидеров рынка. Нам же остается лишь надеяться, что замечательные качества других технологий не останутся незамеченными и получат достойное развитие.

В производстве LCD-матриц тоже «процесс идет», пускай и более медленными темпами, чем в других технологиях. Так, в компании Epson активно разрабатывают новые виды матриц на самых различных носителях, уменьшая их размер и увеличивая разрешение. Все чаще в проекторах применяются широкоформатные матрицы — теперь видео с соотношением сторон 16:9 воспроизводится более качественно, тогда как ранее приходилось выключать из работы заметную часть квадратной матрицы и, соответственно, преобразовывать картинку, что плохо сказывалось на ее качестве.

Кроме того, зачастую из сферы внимания покупателей проектора выпадает одна из главнейших составляющих домашнего кинотеатра или презентационной комнаты. Экран, на котором будет проводиться просмотр, важен если не настолько же, как сам проектор, то уж немногим менее. Упомянем лишь, что указанных параметров яркости и контрастности можно достигнуть только на специально подготовленной поверхности, а хороший экран увеличивает контрастность изображения как минимум в полтора раза! В итоге к стоимости проектора следует обязательно приплюсовать минимум $300 на качественный экран. Ну а классные образцы с большими диагоналями могут стоить существенно больше $1000. Но об этом расскажем как-нибудь в следующий раз.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+