Информации

Современные мультимедийные средства отображения

Под мультимедийными средствами отображения информации в настоящее время понимается широкий спектр устройств, напрямую подключаемые к компьютеру или источнику видеоинформации (видеомагнитофону, видеокамере, цифровой камере и т.д.), часто заменяющий или дополняющий монитор компьютера или экран телевизора для проекции изображения на большой экран. Кроме того эти устройства могут зачастую работать и без компьютера, снимая самостоятельно информацию с разнообразных носителей, например флеш-карт, TV-тьюнеров и т.д.

Наиболее универсальным устройством для проекции изображения являются мультимедийные проекторы, которые по устройству модуляции и формирования светового потока могут быть подразделены на два основных класса: LCD и DLP- проекторы.

Рассмотрим их принципы работы более подробно.

LCD - проекторы.

Наиболее распространенной технологической разновидностью являются проекторы на жидкокристаллических панелях (ЖК, Liguid Grystall Display)

Оптическая схема таких прокторов приведена на рис. 1. Здесь световой поток от источника света, пройдя оптический компенсатор естественного спада потока от центра кадра к его периферии, разделяется с помощью нормальных и дихроичных зеркал на три составляющие.

Эти составляющие посредством конденсатной оптики формируют пучки света на входные линейные поляризаторы и ЖК - панели, каждая из которых представляет «сэндвич» из оптических пластин, между которыми находится ЖК- среда, и выходного поляризатора анализатора. За счет поворота поляризации элементов ЖК панели достигается модуляция интенсивности отдельных пикселей изображения. Далее модулированные по интенсивности цветовые составляющие светового потока поступают на сложную призму, где собираются вместе и направляются в проекционный объектив. Каждый пиксель ЖК -панели содержит тонкопленочный полевой транзистор TPT (TrinFilmTransistor), управляющий степенью поворота поляризации, вносимой пикселем.

Какие основные «проблемы такой системы»?

1. Термоустойчивость ЖК - панелей, т.к. панель рассеивает в виде тепла не проходящую часть светового потока.

2. 50% потери светового потока на входных поляризаторах.

3. Виньетирование светового потока непрозрачными участками панели, занимаемыми транзистором и электрическими цепями.

Есть устройства и технологические приемы снижающие отрицательный вклад этих факторов, однако полностью их преодолеть в данной схеме невозможно.

DLP - проекторы.

DLP (Digital Light Processing) - проекторы возникли, как результат попыток обойти вышеуказанные проблемы LCD - проекторов с помощью иных подходов.

Основным элементом оптической схемы таких проекторов является DMD - чип Рис.2.

DMD (Digital Micromirror Device) - микрозеркальный чип, каждый пиксель которого представляет управляемое микрозеркало, отражающее световой поток или по необходимому направлению или в поглотитель.

Время оптического переключения микрозеркала не превышает 2 мкс, при отражении более 95%.

Интенсивность светового потока от каждого пикселя определяется временем «открытого состояния» микрозеркала. При этом используется физиологическое свойство человеческого глаза усреднять квалифицированные яркости. Цветовое изображение формируется путем последовательного формирования красного, синего и зеленого изображения путем пропускания всего светового потока через вращающийся 3 х цветовой светофильтр. При этом схема также базируется на физиологическом свойстве человеческого зрения по формированию цветного образа быстроменяющихся цветных картин.

Что является недостатком такой системы проекторов?

Увеличенная нагрузка на глаза зрителя, что в принципе может привести к повышенной утомляемости.

Во-первых, глазам приходится делать высокочастотное усреднение яркости.

Во-вторых, низкочастотное усреднение цветности, так как изображение на всем экране появляется последовательно в первичных цветах.

При трехсекторном светофильтре эта частота равна 150 Гц (180 Гц для системы NTSC), что может оказаться недостаточным для исключения зрительных артефактов. Однако чаще всего этот фактор является субъективным в силу различности оптических свойств от глаз отдельных индивидуумов.

Поэтому никто безоговорочно не может рекомендовать подобные проекторы для домашнего кинотеатра.

Однако такая оптическая схема нашла применение в проекторах с большим световым потоком.

Рассмотрим теперь основные параметры проекторов и методы их измерения.

Световой поток.

Очень часто вместо этого термина используется термин яркость, то совершенно неправильно с физической точки зрения.

Итак, световой поток. Единица измерения лм (люмен). Вычисляется по американскому стандарту ANSI, поэтому этот параметр в паспорте обычно обозначается ANSI - лм.

Большинство пользователей на сегодняшний день удовлетворяют проекторы, имеющие световые потоки в ~ 1000 лм. Необходимо отметить, что чувствительность глаза к свету носит логарифмический характер. Т.е. яркость изображений от двух проекторов со световыми потоками, отличающимися в 10 раз (например, 500 и 5000 лм), на «глаз» будет отличаться только в два раза. А определить без приборов, что световые потоки разнятся на 10 - 30% практически невозможно.

С точки зрения перспектив развития светового потока в будущем не следует ожидать резкого их увеличения, т.к. для большинства деловых применений достаточно потоков в 800 - 1500 лм. (для портативных моделей). Для стационарных моделей эти цифры 4000 - 8000 лм.

Контрастность.

Параметры определения контрастности достаточно сложны, поэтому скажем, что на практике конкретные соотношения 100:1 и 200:1 считаются отличными для LCD и DLP - проекторов соответственно. Однако следует помнить, что для LCD проекторов при повышении яркости этот параметр понижается.

Равномерность.

Изменение уровня освещенности по площади экрана. В некоторых малогабаритных проекторах он может спадать н краях на 50%. Локальные неравномерности могут быть вызваны неоднородностью дугового разряда проекционной лампы.

Разрешение. [4]

Следует четко понимать, что существуют два вида разрешения: реальное физическое и поддерживаемое. Как правило, все современные проекторы поддерживают разрешение на 1-2 ступени выше реального. Другими словами, проектор с реальным разрешением (1280х768) может показать изображение с разрешением 1280х1024 и даже 1600х1200. В рекламных листовках разных фирм, как правило, приводятся завышенные значения разрешения. Практически все известные проекторные фирмы имеют свой собственный, патентованный, и, естественно, самый лучший в мире способ обработки входного сигнала - т.е. алгоритм преобразования разрешения входного сигнала (более высокого или низкого) к реальному разрешению проекта. Алгоритмов много, но все они ухудшают изображение. Поэтому крайне желательно использовать проектор с реальным разрешением, равным разрешению входного сигнала. Современные проекторы обеспечивают вполне достаточное для большинства пользователей разрешение.

Источники света

В современных мультимедийных проекторах со световыми потоками до 3000лм применяются миниатюрные дуговые лампы мощностью до 400 Вт с соответственной световой отдачей до 100 лм/Вт. Такие лампы представляют собой единый блок из отражателя и самого источника света - кварцевой трубочки, в которой происходит дуговой разряд при давлении 30-100 атм. Как таковая нить накаливания отсутствует.

Срок службы такой лампы - величина условная так как лампа вообще не перегорает, а постепенно темнеет, уменьшая общий световой поток.

Вес.

Обычно вес портативных проекторов составляет от 0,5 до 2 кг,

Дата добавления: 2014-11-18