Пора поэтапно разобраться в технологиях проекторов. Начнем с матрицы, какие они бывают и каково отличие. Рассмотрим каким образом формируется цветная картинка. А далее перейдем к свойствам светового источника
Матрица
Это основа формирования изображения в любом проекторе. Нам осталось разобраться, что это такое и в чем разница между одноматричными и трёхматричными моделями проекторов.
В общих чертах – матрица, это устройство, способное точечно пропускать, либо блокировать световой поток, за счёт чего на экране появляется видимое изображение. Даже у телевизора и компьютерного монитора тоже есть матрица, причём только одна. В чём разница между матрицей проектора и одноименным устройством телевизора? Для проектора используются матрицы, способные дать только чёрно-белую картинку. Однако если на неё падает не белый, а, к примеру, зелёный свет, то изображение будет чёрно-зелёным. В телевизорах и мониторах используются цветные матрицы. Почему? Ответ мы узнаем, рассмотрев две иллюстрации: пиксели проектора слева, пиксели монитора (справа)
Увеличив второе изображение (экран телевизора), мы увидим, что каждый пиксель состоит из трёх полосок разного цвета: красной, синей и зелёной. Пока пиксели маленькие, полоски визуально смешиваются друг с другом, образуя нужный оттенок. Но стоит их многократно увеличит, как становиться видна пиксельная сетка и все изображение теряется. Именно поэтому цветная матрица не применяется в конструкции проектора, ведь нам нужны монолитные пиксельные квадратики.
Ещё один нюанс: матрица должна выдерживать высокие температуры от непосредственного воздействия светового источника.
Вернёмся к нашему широкоформатному изображению. Как уже стало понятно, нам требуется матрица, которая будет отображать одноцветные точки. Такая матрица является одноцветной (или чёрно-белой) по определению. Используя три различных одноцветных изображения одного кадра, на выходе получаем желаемый результат:
Именно для этого нужны три матрицы. Три – по одной на каждый базовый цвет. Трёхматричный проектор совмещает изображения внутри, при этом на экран попадает уже готовая картинка.
Одноматричный проектор совмещает те же изображения непосредственно на экране, меняя их с такой скоростью, что человеческий глаз воспринимает сложенные одноцветные картинки, как одну.
Рассмотрим подробнее отличия одно- и трехматричных проеторов:
- Использование одной матрицы влияет на цену проектора. Следовательно, сам проектор будет дешевле, если только не используется дорогая, продвинутая матрица
- Компактные и «карманные» модели используют только одну матрицу
- Трёхматричный проектор одномоментно использует все три цвета, одноматричный – только один. Это немедленно отражается на яркости: при одной и той же мощности светового источника, яркость трёхматричного проектора будет ниже
- Одноматричные проекторы часто грешат «эффектом радуги», то есть разделением цвета на базовые составляющие. Трёхматричная модель не допустит подобного эффекта, ни при каких условиях
- Для точного отображения цвета, матрицы в трёхматричном проекторе должны быть подогнаны идеально. Малейшее разногласие немедленно сказывается на качестве картинки в виде размытых границ пикселей. Одноматричные же модели всегда выдают чётко очерченный пиксель
Вовсе не обязательно, чтобы перечисленные проблемы были присущи каждому отдельному проектору. Здесь приведены трудности, с которыми сталкиваются разработчики, решая их лучше или хуже в каждом конкретном случае.
Если обратить внимание на более дорогие проекторы, в особенности, на модели для домашнего кинотеатра, вы обнаружите, что большинство проблем на техническом уровне уже решены, а качество картинки зависит скорее от умения правильно настроить устройство.
Однако в бюджетном сегменте все недостатки, описанные выше – больная тема. Сюда относятся проекторы для офиса и образования, а также модели для дома (не для домашнего кинотеатра). В классе домашних проекторов основная конкуренция идёт между одноматричными DLP и трёхматричными LCD. Трёхматричные DLP тоже существуют, но это уже другая ценовая категория.
Теперь, когда мы осветили разницу между одноматричной и трёхматричной технологией, перейдём к типу матриц, ведь именно благодаря им, технологии получают свои названия (DLP, LCD и др.)
Проекторы DLP
Когда речь идёт о проекторах DLP, имеются в виду одноматричные модели, если нет уточнения, что DLP трёхматричный. Подавляющее большинство проекторов, встречающихся на рынке – это как раз DLP. Матрица DLP называется DMD чипом, что в переводе с английского при расшифровке означает «цифровое микрозеркальное устройство». Матрица состоит из нескольких миллионов микрозеркал, которые могут поворачиваться, фиксируясь в одном из двух предусмотренных положений.
Два положения зеркала предназначены для того, чтобы менять траекторию отражаемого луча света. В одном случае отражение попадает на экран, во втором – на светопоглотитель. В результате на дисплей проецируется белая или чёрная точка.
Оттенки серого получаются за счёт частоты многократного перехода луча с экрана на поглотитель света и обратно:
Вернёмся к цветному изображению. Как мы выяснили, каждый из базовых цветов появляются на экране поочерёдно.
Для того чтобы белый цвет лампы окрашивался этими базовыми цветами, существует цветовое колесо.
Цветовое колесо – это фильтр в виде диска с фиксированной скоростью вращения. У каждой модели эта скорость разная, и чем она выше, тем меньше выражен эффект радуги. По соотношению цветных сегментов, эта деталь также разнится. Например, на иллюстрации выше – классическое цветовое колесо с тремя базовыми цветами (RGBRGB). Колесо RGBCMY содержит дополнительные цвета (кроме красного, зелёного и синего – жёлтый, циан и маджента).
Несколько модернизированное цветовое колесо RGBRGB имеет бесцветный сегмент. Он позволяет увеличить чёрно-белую яркость проектора.
А это оптический блок DLP проектора и принцип его действия:
Цветовое колесо с прозрачным сегментом явилось отличным решением для увеличения производительности бюджетных проекторов. Офисные и учебные модели, которые чаще всего используются в светлом помещении, за счёт увеличения чёрно-белой яркости могут преодолевать фоновую засветку экрана, делая изображение достаточно чётким. Конечно, цветовая яркость при этом отстаёт от чёрно-белой. Цвета могут казаться слишком тёмными или тусклыми. Однако прозрачный сегмент не является непременной деталью каждого DLP проектора, или технологии в целом.
Следует сразу же сказать, что зеркальная матрица наилучшим образом отсекает свет, позволяя добиться лучших значений контрастности, максимально достоверного чёрного цвета. С другой стороны, работа DMD чипа сопровождается постоянным движением массы микрозеркал. Из-за этого возникает эффект «цветового шума» на экране, снижение плавности оттеночных переходов и сокращение количества цветовых градаций.
Более дорогие проекторы используют трехматричную технологию DLP. Это могут быть солидные домашние модели, или инсталляционные. Три матрицы полностью исключают такие недостатки, как «эффект радуги» и низкая цветовая яркость.
Проекторы 3LCD
3LCD технология – разработка Epson, которая теперь используется многими производителями проекторов, в том числе такими гигантами, как Sony.
Использование трёх матриц вместо одной зашифровано в самом названии. И эти матрицы не зеркальные, а жидкокристаллические. Обработка цвета, таким образом, происходит внутри проектора и на экран проецируется готовое цветное изображение.
Упрощённая схема работы 3LCD проектора:
Если в DLP моделях базовые цвета получают, пропуская белый свет сквозь цветные фильтры цветового колеса, то в 3LCD проекторах три базовых цвета извлекают непосредственно из света лампы, пропуская его через призму. Разложив белый спектр на составляющие, проектор направляет цветовые потоки на матрицы, соединённые в одну конструкцию с призмой. Здесь три цвета снова объединяются, вследствие чего получается та многоцветная картинка, которую мы и видим.
Призма не пропускает белый свет напрямую к экрану, сам белый цвет формируется так же, как и остальные: путём смешением красного, зелёного и синего. Поэтому технология 3LCD исключает дисбаланс между чёрно-белой и цветовой яркостью. С одной стороны это несомненный плюс: мы видим точные цвета. С другой стороны яркость 3LCD проекторов заметно ниже, чем одноматричных DLP.
С права можно рассмотреть как выглядит 3LCD проектор изнутри, а слева вы можете наблюдать схему преобразования света в цвет.
В отличие от зеркального чипа DMD, 3LCD работает на просвет и в равных условиях 3LCD матрица немного хуже справляется с отсечением лишнего света, снижая, таким образом, контрастность картинки. Однако 3LCD матрицам не нужно двигаться наподобие микрозеркал, они могут работать в открытом и полузакрытом положении, пропуская тот процент светового потока, который требуется.
Дорогие проекторы для домашнего кинотеатра часто используют модификацию 3LCD с пометкой C2Fine. В этом случае контрастность считается достаточной для элитного сегмента моделей, работающих в идеальных условиях кинозала.
DLP или 3LCD?
Пора более подробно сравнить DLP и 3LCD технологий для бюджетных моделей, использующих лампы в качестве светового источника. Дорогие проекторы используют усовершенствованные технологии, которые чаще всего сглаживают или полностью исключают недостатки.
Рассмотрим DLP и 3LCD в условиях:
затемнённого помещения;
при свете.
Разные условия по определению предполагают разный результат, так как в темноте от проектора не требуется особая яркость. 1000 люмен или даже меньше, вполне достаточно, а вот контрастность должна быть на уровне. В освещённой комнате всё как раз наоборот: нам нужна яркость, чтобы «победить» фоновую засветку, а контрастность теряет свою актуальность.
Яркость и цветопередача
Как мы выяснили ранее, DLP проектор одномоментно выдаёт на экран один базовый цвет, отсекая остальные, словно бы выбрасывая их.
Если мы используем такой проектор в тёмном помещении, то всё в порядке: очень высокая яркость не нужна. Однако работа того же устройства в офисе или учебном классе при свете выглядит иначе. Здесь проектор должен обладать хорошим показателем яркости, а значит мощным световым источником: это влечёт за собой удорожание устройства, повышение уровня шума и некоторые другие неудобства. Чтобы избежать перечисленных минусов, производитель добавил в цветовое колесо бесцветный сегмент, за счёт чего увеличил яркость. Однако этот ход привёл к дисбалансу между чёрно-белой и цветовой яркостью: любой цвет на экране смотрится тёмным и/или недостаточно насыщенным.
Трёхматричная технология 3LCD исключает подобный дисбаланс, поэтому производитель в спецификации часто упоминает высокую цветовую яркость. Но сама по себе яркость – это одна из трёх характеристик цвета, наравне с насыщенностью и оттенком.
Контрастность
Технология DLP обеспечивает более высокую контрастность изображения, чем 3LCD. Это, опять же, характерно для тёмных помещений, в освещённой комнате контрастность не имеет никакого значения. Напомним, что речь идёт о бюджетном сегменте, не о дорогих проекторах.
Эффект разделения цвета, или знаменитый «эффект радуги». Этот недостаток характерен только для одноматричных DLP и проявляется он в контрастных сценах. Насколько эффект будет заметен или сглажен, зависит от того, с какой скоростью вращается цветовое колесо.
Сравним некоторые другие особенности.
Так называемая «москитная сетка» (screen door effect), что это такое? Для наглядности возьмём два произвольных проектора для офиса, сравним.
На второй иллюстрации пиксельная сетка заметнее. Это происходит потому, что вокруг каждого пикселя в 3LCD проекторе существует некое очень маленькое пространство, необходимое для управляющего элемента. У зеркальных матриц DLP такой элемент находится позади пикселя и подобный зазор отсутствует. Приверженцы DLP технологии обосновывают свою позицию тем, что DLP изображение более слитное, в то время как 3LCD проектор даёт картинку с окантовкой каждой отдельной пиксельной точки, из-за чего возникает иллюзия взгляда сквозь москитную сетку. Мы считаем, что такое мнение является преувеличением, пиксельность хорошо заметна и на первой иллюстрации. И 3LCD и DLP проекторы в большей или меньшей степени демонстрируют пиксельную сетку. Очень часто непредвзятое сравнение не обнаруживает заметной разницы. Полное избавление от этого эффекта возможно только у солидных моделей премиум класса, которые используют дорогостоящие технологии интеллектуального сглаживания изображения.
Плавность цветовых переходов
Эта характеристика обусловлена особенностью отражающего чипа DMD DLP проектора и его управляющим устройством. Суть в том, что некоторые модели могут отображать более-менее плавные цветовые переходы, а другие – нет. Особенно хорошо это видно при резких цветовых перепадах. Здесь может проявиться так называемый «эффект пастеризации», то есть, визуальный цифровой шум вдоль границ объекта.
Несведение пикселей. Это недостаток, присущий трёхматричным проекторам. Он может проявляться у любой из бюджетных 3LCD моделей и обуславливается неточностью совмещения трёх матриц. Следствие – чуть размытые, нечёткие очертания каждого отдельного пикселя. DLP проекторы напротив, всегда демонстрируют пиксели с чётко очерченными краями. Впрочем, это сомнительное преимущество, потому что оно практически целиком теряется из-за использования дешёвых объективов.
Противопылевые фильтры. А вернее, их отсутствие у DLP проекторов, заявляется производителями как преимущество: вам не придётся менять фильтры, что сокращает расходы на обслуживание проектора. Достаточно просто время от времени пылесосить вентиляционные отверстия. Это сомнительный аргумент, поскольку накопившаяся пыль приводит к перегреву устройства и повышению его электропотребления. Однако оптический блок DLP герметичен и пыль никак не может повлиять на качество картинки. С другой стороны, от пыли не защищена лампа, следовательно, яркость может становиться ниже. Некоторые востребованные DLP проекторы всё же оборудуются фильтрами.
Размеры.
Вы не найдёте компактных 3LCD проекторов. Миниатюрность подразумевает использование одной матрицы, поэтому все мини-проекторы созданы на базе технологии DLP.
Технология LCoS
Обратимся к более дорогим проекторам. Здесь мы можем видеть ещё одну технологию, называемую LCoS. Собственно, LCoS представляет собой гибрид DLP и 3LCD. Существует множество вариаций, например Epson использует «зеркальный» 3LCD, фирма Sony - SXRD, и так далее.
Принцип технологии можно наглядно представить, как «Отражающий 3LCD». Поверх зеркального слоя матрицы присутствует слой жидких кристаллов:
Упрощённо, LCoS матрица - это LCD матрица, наклеенная на зеркало. Преимущество новшества в том, что свет проходит сквозь матрицу дважды, а значит, есть возможность лучше отсечь лишний свет. Это положительно сказывается на контрастности. Управляющий элемент находится с задней стороны матрицы, как у DLP. Однако LCoS отсутствуют микрозеркала и, по сути, нет вообще никаких движущихся элементов, а следовательно, и никакого зазора между пикселями. В результате – на экране вы не увидите пресловутой «москитной сетки».
Сравним прохождение света через 3LCD и LCoS матрицы.
3LCD проектор: LCoS проектор:
Во втором случае путь света заметно сложнее.
LCoS против 3LCD и DLP
Тот случай, когда детище перещеголяло родителей: LCoS технология изначально задумывалась для того, чтобы сохранить и преумножить достоинства DLP и 3LCD проекторов, избавившись от их недостатков.
Отметим, что LCoS модели имеют собственный минус – это цена. Гибридные матрицы используются именно в солидных проекторах для домашнего кинотеатра. Однако когда речь идёт об этом ценовом сегменте, проекторы DLP и 3LCD представлены уже совсем иными моделями. DLP и 3LCD класса «Премиум» избавлены от подавляющего большинства недостатков своих недорогих собратьев. Так 3LCD матрицы C2fine обеспечивают «глубокий чёрный» и значение контрастности высочайшего уровня, а в модернизированной матрице благополучно устранены зазоры, следовательно, исчезает «москитная сетка». А дорогой DLP проектор может иметь три матрицы.
Как итог – мы перемещаемся в высокую ценовую категорию, где сравнение качества изображения идёт на другом уровне и учитывается каждая мелкая деталь.
SXRD – новая технология формирования изображения в проекционных устройствах от Sony
Sony Corporation объявила о разработке устройства SXRD (Silicon X-tal1) Reflective Display – «Отражающий микро-дисплей на кремниевых кристаллах»). Оно представляет собой жидкокристаллическую панель, предназначенную для использования в мультимедиа проекторах, которая обеспечивает контрастность более 3000:1 при высокой четкости изображения, соответствующей полному стандарту ТВЧ (1920 H x 1080 V).
Великолепное качество изображения, формируемого панелью SXRD, достигается благодаря большому числу пикселов в пределах площади изображения. Размер каждого отдельного элемента изображения и межэлементный зазор были доведены до минимально возможных значений. Комбинация совершенно новой технологии Silicon Driving Circuit и нового технологического процесса Silicon Wafer Process Technology (технологический процесс на кремниевой решетке), объединенная с еще одной новой технологией Liquid Crystal Device (устройство на жидких кристаллах), позволила довести число элементов изображения до 2 000 000, размещенных с шагом 9 мкм и зазором всего 0,35 мкм. По сравнению с высокотемпературными жидкими кристаллами поликристаллического кремния выигрыш по плотности элементов составил 2,4 раза, а межэлементный зазор уменьшен в 10 раз. На основе этих достижений было получено изображение очень высокого качества, с четкостью, которая прежде была просто недостижимой в проекционных устройствах с фиксированным числом элементов. В результате было достигнуто прекрасное кинематографическое качество и обеспечена весьма хорошая равномерность изображения, на котором полностью отсутствует эффект «зернистой сетки», до сих пор замечавшийся в ЖК-проекторах.
Также, в устройстве Sony SXRD вместо скрученных нематических жидких кристаллов, Sony применила материалы, названные Vertically Aligned Liquid Crystal (вертикально выровненные жидкие кристаллы). Эти новые технические решения реально обеспечили малое время отклика, составляющее всего 5 миллисекунд и чрезвычайно высокий уровень контрастности панели, достигающий 3000:1 - примерно в три раза выше по сравнению с традиционными ЖК-проекторами.
Является третьей по распространенности после технологий DLP и 3LCD (LCD) , но занимает значительно меньшую долю рынка.
Синонимами LCoS являются аббревиатуры D-ILA (англ. Direct Drive Image Light Amplifier ) компании JVC и SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display ) компании Sony . D-ILA - официально зарегистрированный товарный знак компании JVC, который означает, что в данном продукте применена оригинальная разработка на основе дисплея выполненного по технологии LCoS, сетчатого поляризационного фильтра и ртутной лампы . D-ILA подразумевает трёхчиповое LCoS-решение. Также часто можно встретить аббревиатуру HD-ILA. SXRD - зарегистрированный торговый знак Sony для продукции, сделанной с использованием технологии LCoS.
Принцип технологии
Принцип работы современного LCoS-проектора близок к 3LCD, но в отличие от последней использует не просветные ЖК-матрицы, а отражающие. Так же, как и DLP-технологии, LCoS использует эпипроекцию вместо традиционной диапроекции, свойственной LCD.
На полупроводниковой подложке LCoS-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего направленного источника отражаться от зеркальной подложки кристалла.
Как и в LCD-проекторах, в LCoS-проекторах сегодня используются в основном трёхчиповые схемы на основе монохромных LCoS-матриц. Так же, как и в технологии 3LCD для формирования цветного изображения обычно используются три кристалла LCoS, призма , дихроичные зеркала и светофильтры красного, синего и зелёного цветов.
Тем не менее, существуют одночиповые решения, в которых цветное изображение получается использованием трех мощных цветных быстро переключаемых светодиодов, последовательно дающих свет красного, зеленого и синего цвета, такие решения выпускает фирма Philips . Мощность их света невелика.
В конце 1990-х годов компания JVC предлагала одночиповые решения на основе цветных матриц LCoS. В них световой поток разбивался на составляющие RGB непосредственно в самой матрице при помощи фильтра HCF (англ. Hologram Color Filter - голографический цветовой фильтр ). Эта технология получила название SD-ILA (англ. single D-ILA ). Также одноматричные решения разрабатывал и Philips.
Но одночиповые LCoS-проекторы не получили широкого распространения из-за ряда недостатков: трехкратные потери светового потока при прохождении фильтра, что в том числе накладывало ограничения по причине перегрева матрицы, невысокое качество цветопередачи, более сложная технология производства цветных LCoS-чипов.
История
Предыстория появления технологии
В 1972 в лаборатории Hughes Research Labs авиастроительной корпорации Говарда Хьюза Hughes Aircraft Company, которая в то время являлась центром самых передовых исследований в области оптики и электроники, был изобретен LCLV (англ. Liquid Cristal Light Valve - жидкокристаллический оптический модулятор). Впервые технология LCLV была использована для отображения информации на больших экранах в командных центрах управления ВМФ США. Тогда эти устройства могли отображать только статическую информацию.
Развитие технологии продолжалось и термин LCLV был заменен на англ. Image Light Amplifier (ILA) , как более подходящий.
ILA отличается от D-ILA тем, что управление жидкими кристаллами осуществляется с помощью фоторезиста , на который подается модулирующий луч, создаваемый электронно-лучевой трубкой.
В начале 1990-х компании Hughes и JVC решили объединить усилия по работе над технологией ILA. 1 сентября 1992 стало официальной датой образования совместного предприятия Hughes-JVC Technology Corp. Впервые коммерческий проектор на основе технологии ILA были продемонстрирован компанией JVC в 1993 году. В течение 1990-х годов было продано свыше 3000 таких проекторов.
Использование электронно-лучевой трубки в качестве модулятора изображения в устройствах ILA накладывало ограничения на разрешающую способность, габариты и стоимость устройства и требовала сложной юстировки оптических трактов. Поэтому JVC продолжает исследования для создания принципиально новой отражающей матрицы, которая решила бы эти проблемы, сохранив достоинства технологии. В 1998 году компания продемонстрировала первый проектор, сделанный по технологии D-ILA, в котором модулирующее изображение устройство в виде связки «луч ЭЛТ - фоторезист» заменено на управляющие КМОП -элементы, имплементированные в полупроводниковую структуру подложки - отсюда и название технологии «direct drive ILA» - ILA с прямым управлением. Иногда D-ILA расшифровывают как «digital ILA» (цифровой ILA), это не совсем верно, но так же правильно отражает суть изменений технологии D-ILA от управляемой аналоговым устройством (ЭЛТ) ILA.
Была и промежуточная, тоже уже цифровая, технология между ILA и D-ILA, не получившая распространения - FO-ILA, - где управляющая электронно-лучевая трубка была заменена пучком световодов на основе оптоволокна (Fiber Optic), которые передавали модулирующий сигнал с поверхности монохромного монитора.
Первая волна
Вторая волна
Philips
Sony
Первый SXRD-проектор (на основе чипа собственной разработки) компания Sony продемонстрировала в июне 2003 года. В следующем году Sony анонсировала проекционной телевизор на основе технологии SXRD. К 2008 году компания отказалась от выпуска всех проекционных телевизоров, включая модели на основе технологии SXRD. Но от выпуска проекторов компания не отказалась. Сегодня Sony выпускает проекторы для больших инсталляций и цифрового кино разрешением до 4096×2160 (на основе чипа -SXRD) и светосилой до 21 000
LCOS-технология наступает
Феликс Точанский
В индустрии высоких технологий так случается довольно часто: сначала поднимается шумиха по поводу новой перспективной технологии, потом обнажаются подводные камни, препятствующие ее реализации. Сроки появления новых продуктов откладываются, и чем дольше это продолжается, тем больше сомнений в том, что обещанное когда-нибудь сбудется. Примерно по такому же сценарию, хотя и со своими особенностями, развивались события вокруг технологии LCOS (Liquid Crystal on Silicon - жидкие кристаллы на кремниевой подложке), которая, как казалось сначала, способна была заметно потеснить или даже заменить собой наиболее распространенные в индустрии мультимедиа-проекторов технологии - LCD и DLP. История несколько затянулась, но, похоже, в ней начинается новый интересный этап.
Что такое LCOS-технология
Оптимистические прогнозы в отношении LCOS-технологии базировались на ее уникальных особенностях. Используя те же свойства жидких кристаллов, что легли в основу LCD-проекторов, LCOS-кристаллы в отличие от LCD-матриц реализуют не просветный, а отражательный принцип формирования изображения, ранее воплощенный в DLP-устройствах. При этом время отклика отражающей жидкокристаллической матрицы на управляющее воздействие примерно в три раза меньше, чем у просветной. Отличия этим не исчерпываются: управляющий прохождением света слой жидких кристаллов в LCOS-панели располагается поверх кремниевой подложки, в которую вынесена вся схема управления пикселами. Поскольку транзисторы не препятствуют прохождению световых лучей через рабочий ЖК-слой (как это происходит в обычной LCD-матрице), эффективность использования поверхности кристалла, или так называемый коэффициент заполнения (отношение суммарной площади пикселов к общей площади матрицы), достигает 93%, заметно превышая этот показатель у DMD и LCD-кристаллов.
DMD содержат механические элементы - микрозеркала, что существенно усложняет их производство. С LCOS таких проблем нет - технология их изготовления легко вписывается в типовой процесс формирования CMOS-структур, а значит, сами панели могут быть относительно недорогими. Кроме того, LCOS
|
Проектор JVC DLA-G3010Z |
На острие атаки - JVC
Первой в мире разработала LCOS-технологию и внедрила ее в свои мультимедийные проекторы корпорация JVC. Чтобы отделить свою разработку от других, она использует для выпускаемых ею LCOS-матриц специальное название - D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier). Проекторы JVC с разрешением SXGA, изготовленные на основе этой технологии (DLA-G11, DLA-G15, DLA-G20), выпускаются уже несколько лет. Однако они не приобрели большого распространения, особенно в Росcии. Доля их на мировом рынке составляет несколько десятых процента от общего количества выпускаемых проекторов. Возможно, причиной тому является довольно высокая цена и большая масса.
Важным этапом в развитии D-ILA-проекторов стал 2001 г. Именно в этом году на выставке CeBIT 2001 в Ганновере JVC показала проектор DLA-G3010Z с разрешением SXGA+ (1385ґ1024 пиксела). В этом проекторе, в отличие от предыдущих моделей, где применялись мощные ксеноновые лампы, установлена 200-ваттная UHP-лампа, что позволило уменьшить его массу до 6 кг. Проектор имеет световой поток 1300 ANSI-лм и по своим возможностям достаточно универсален. Его можно использовать для оснащения диспетчерских пультов, ситуационных комнат, тренажеров и других объектов подобного рода, а также для проведения мобильных компьютерных презентаций. Кроме того, уникальные технические характеристики и элегантный дизайн выдвигают DLA-G3010Z в ряд лучших проекторов для домашних кинотеатров. И цену его (на российском рынке - 9,5 тыс. долл.) следует признать вполне приемлемой для устройства такого класса.
Между тем основной упор корпорация JVC делает на разработку и выпуск мощных проекторов высокого разрешения, предназначенных для больших залов и прежде всего - кинотеатров. Для этого сегмента она сегодня предлагает три модели с разрешением SXGA: DLA-M2000L (2000 ANSI-лм, 15,6 кг, 15 тыс. долл.); DLA-M4000L (4000 ANSI-лм, 71 кг, 50 тыс. долл.); DLA-M5000L (5000 ANSI-лм, 71 кг, 71 тыс. долл.).
|
Проектор JVC с разрешением QXGA |
Даже профессионалы, многие годы работающие в сфере кинопроката и ранее весьма скептически относившиеся к видеопроекторам, поражаются качеству изображения, которое обеспечивают эти устройства, хотя разрешение у них меньше, чем у кинопленки.
Ближайшие перспективы
Для того чтобы окончательно закрыть вопрос о преимуществе “целлулоида”, необходимо иметь видеопроектор с разрешением не ниже QXGA (2048ґ1536 пикселов) и соответствующий источник информации. В 2001 г. на выставке CeBIT в Ганновере JVC впервые продемонстрировала мощный D-ILA-проектор с разрешением QXGA, предназначенный для больших кинозалов. Аппарат выполнен в том же корпусе, что и проекторы DLA-M4000L/ M5000L, и имеет ту же массу - 71 кг. Величина светового потока этого уникального прибора составляет около 8500 ANSI-лм, декларируемая контрастность - 1000:1. Качество изображения ставит его существенно выше собратьев - мощных проекторов, основанных на DLP-технологии. Этот проектор, несомненно, будет одним из наиболее вероятных претендентов на место в цифровых кинотеатрах XXI века и в престижных конференц-залах.
В ближайших планах JVC - разработка проектора с разрешением 4096ґ2048 пикселов, т. е. вдвое большим, чем у кинопленки. Прототип панели с таким разрешением был показан на выставке InfoComm-2001. Впервые возникнет ситуация, когда возможности технических средств превысят запросы пользователей, - обычно бывает как раз
|
Проектор Everest RX-1300 |
JVC не единственная компания, работающая в сфере LCOS-технологии. В конце 2000 г. тайваньская фирма Everest, производитель поляризационных фильтров для LCD-матриц, начала выпускать проектор RX-1300 (XGA, 1300 ANSI-лм, 4,9 кг). Отражательные матрицы для него поставляет американская компания S-Vision, разработавшая собственную технологию изготовления LCOS-панелей. Проектор RX-1300 привлекает невысокой ценой - 4,5 тыс. долл., что гораздо меньше стоимости большинства LCD- и DLP-проекторов с аналогичными характеристиками.
До конца года на рынке, вероятно, появится и проектор CP-SX5500W, продемонстрированный на InfoComm-2001 компанией Hitachi America. Он выполнен на базе 0,9-дюймовой LCOS-панели (собственная разработка Hitachi) и, обладая разрешением SXGA+, выдает световой поток в 1500 ANSI-лм. Еще более высокий световой поток (1800 ANSI-лм) при том же разрешении имеет портативный проектор Vivid Red, показанный на выставке в Лас-Вегасе компанией Christie, которая заимствовала D-ILA-матрицы у JVC.
Подготовку к выпуску линейки LCOS-проекторов в содружестве с фирмой Three-Five Systеms ведет крупнейший производитель мультимедийных проекторов корпорация InFocus. Об аналогичных планах объявили Sanyo и 3M. По данным Insight Media, не дремлют и тайваньские производители. Acer, Primax, Imaging Quality Technologies, Delta Electronics, Prokia Technology, Optoma, K Laser, WellSome - все эти компании работают над LCOS-продуктами. Одновременно разрабатывается более дюжины платформных архитектур для создания проекторов, и это имеет принципиальное значение, так как все LCD- и DLP-аппараты основываются всего на двух-трех архитектурах.
Stanford Resourses, ведущая исследовательская фирма в сфере маркетинга дисплейных технологий, прогнозирует на ближайшие пять лет средний ежегодный рост выпуска LCOS-проекторов на уровне 55% при общих темпах развития рынка проекционных устройств 31%. И хотя по разным причинам вопрос цены таких проекторов остается открытым, потребители, если технология начнет широко внедряться (а для этого прикладываются очень серьезные усилия), могут рассчитывать на то, что в один прекрасный день им удастся приобрести SXGA-проектор по цене XGA.
С автором, заместителем директора компании “Викинг”, можно связаться по адресу: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Судя по статистике, эта тема интересна очень многим читателям и я с радостью ее продолжу.
Сегодня, как я и обещал, речь пойдет о технологии LCD, а точнее 3LCD (почему так расскажу ниже).
Если обратиться к великой и ужасной Wiki, то история возникновения LCD-проекторов уходит в 70-80е годы прошлого века, когда некий американский изобретатель Gene (Eugene) Dolgoff (судя по имени и фамилии коренной американец ) начал разработку и воплотил в жизнь конструкцию LCD-проектора, способного побороться с тогдашним “Богом” проекторов — устройством на базе ЭЛТ(электоронно-лучевая трубка).
Соответственно, первые LCD-проекторы содержали одну ЖК-матрицу, схожую с теми, что используются в телевизорах. Плюсом такой схемы была простота. Но фактически сразу выявился недостаток — с увеличением мощности источника света, которая была необходима для увеличения светового потока, и как следствие яркости изображения, LCD-панель начинала перегреваться. Результатом “работы над ошибками” стало появление в 1988 году технологии под названием 3LCD, а в 1989 году сразу 3 компании Epson, InFocus и Sharp выпустили первые проекторы на ее основе.
Что же придумали инженеры, и откуда взялось название 3LCD?
Принцип работы 3LCD-проектора. Для формирования изображения в 3LCD-проекторе установлена система линз, дихроичных зеркал и три ЖК-матрицы. Работает это всё так. Свет от источника (в случае с LCD-проектором это всегда лампа, т.к. единственный представленный компанией Epson прототип LCD LED-проектора так и не пошел в массы) падает на установленные в оптическом блоке, так называемые, дихроичные зеркала. Эти зеркала (фильтры) пропускают свет одного из цветов (свет в определенном спектре) и отражает оставшуюся часть света. Проходя через систему зеркал, свет делиться на 3 основные составляющие R, G, B (красный, зеленый и синий), каждый из цветов попадает на предназначенную для него ЖК-матрицу.
Сами по себе матрицы, установленные в ЖК-проекторе — монохромные (т.е. формируют черно-белое изображение). Работают они так же как и в ЖК ТВ, т.е., в отличие от DLP-чипа, не отражают, а пропускают свет, и при большом увеличении, образно, представляют из себя решетку, где прутья несут на себе управляющие каналы, а пустоты между прутьями — пиксели — точки изображения.
Вот эти самые пиксели могут закрываться и открываться, тем самым пропуская либо не пропуская свет (либо пропуская его частично). При попадании на матрицу света одного из цветов, ЖК-панель формирует изображение этого цвета и посылает его в призму, где изображения трех цветов складываются в полноцветное изображение, далее посылемое через объектив на экран. Отсюда и название 3LCD. Надеюсь, что описание понятно, а если нет — смотрите видео, описывающее мою тираду наглядно.
Такая схема, как обычно, имеет свои преимущества и недостатки.
Благодаря тому, что изображение формируется внутри проектора, и на экран попадает уже “слепленным”, а не выводится по цветам, есть мнение, что изображение от ЖК-проекторов меньше напрягает зрение. В Японии даже проводились исследования на эту тему, и они, вроде как, доказали этот факт, но каких-либо подтверждений тому у меня нет, равно как и доказательств обратного. Но факт остается фактом, в LCD и LCOS-проекторах картинка проецируется на экран полноцветной, в одноматричных DLP-проекторах она представляет из себя последовательность цветных изображений, складываемых в мозгу.
Одним из преимуществ, вытекающих из абзаца выше, является отсутствие “эффекта радуги”, о котором я рассказывал в посте про DLP-проекторы. Здесь его не может быть как такового.
Следующий положительный момент в трех-матричной системе является постоянство и высокая яркость цветного изображения. Я уже рассказывал, что когда речь идет об офисных DLP-проекторах, производители, для увеличения яркости используют белый сегмент в цветовом колесе, который портит цветопередачу. В случае с LCD-проектором свет также поглощается компонентами системы, но в итоге, по эффективности при выводе цветного изображения LCD-проекторы оказываются выгоднее, а качество их цветопередачи не зависит от яркости проектора.
Недостатками LCD-проекторов называют несведение, низкий уровень черного и низкую контрастность, так называемый Screen door effect и «выгорание матриц».
Несведение . На самом деле этот недостаток проявляется достаточно редко. Заключается в появлении на изображении цветных контуров объектов. Дело в том, что, как вы уже знаете, в проекторе используется три матрицы, каждая из которых отвечает за свой цвет. Если установить эти матрицы недостаточно точно по отношению друг к другу, то картинка одного цвета будет чуть «съезжать» по отношению к изображениям других цветов, тогда, например, можно справа от объекта увидеть синий контур, а слева — красный. К счастью, производители LCD-проекторов очень точно настраивают положение панелей, несмотря на их крохотный размер (а представьте какого размера пиксели в них!), поэтому такое несведение обычно не превышает полпикселя (такой контур можно увидеть только вплотную подойдя к экрану, и это абсолютно никак не сказывается на изображении). Но конечно бывают случаи, когда несведение может составлять и 2, и 3, и более пикселей. В таком случае пользователю прямая дорога в сервис или к продавцу.
Контрастность и уровень черного. DLP-проекторы, появившись в 1996 году произвели фурор в плане черного цвета и контрастности, и с первых дней, со стороны поклонников этой технологии и производителей DLP-проекторов пошла активная пропаганда данного преимущества над “старичками” в лице LCD-устройств. И вправду, увидеть разницу в черном цвете между DLP и LCD-проекторами можно было невооруженным глазом. Там где “Черный квадрат” Малевича на DLP-проекторе выглядел действительно приближенным к чёрному, LCD-проекторы выдавали откровенную серятину. Производители LCD-матриц начали модификацию своих панелей, и на сегодня, сменилось порядка десяти поколений этих устройств (DMD-чипы сменили 4 поколения). И один из пунктов, который улучшался от поколения к поколению был уровень черного и контрастность. На сегодня можно констатировать, что в проекторах для домашнего кинотеатра, лучшие представители LCD-лагеря не уступают, а иногда и превосходят своих “DLP-друзей” в плане контрастности и уровня черного. В офисной сфере и в образовании разрыв в цифрах и просмотре в темноте остается, но во-первых он уже не так заметен, а во-вторых — черный цвет и контрастность во время презентаций в условиях внешней засветки не так важны, ведь черного цвета на белом экране при свете в принципе нет и быть не может.
Screen door effect. Этот излюбленный пункт ярых “DLPишников” меня “радовал даже во времена, когда мониторы были квадратными, а о 720р проекторе можно было только мечтать. Screen door effect — это так называемый “эффект решетки”. Всё дело в том, что расстояние между пикселями у DMD-чипа, LCD-чипа и LCOS-чипа разное. Это связано с управлением чипами: в LCOS и DMD управление работой отдельных пикселей осуществляется “сзади” чипа, в то время как у “просветной” LCD -технологии такое невозможно, и для управления ячейками чипа необходима прокладка управляющих каналов между ними. Таким образом расстояние между пикселями в LCOS-панели минимально, а полезная площадь чипа максимальна. В LCD — наоборот, минимальная из трех технологий полезная площадь чипа и максимальное расстояние между точками изображения. DLP находится между ними.
Несмотря на то, что разрешение проекторов растет, некоторые производители DLP-проекторов продолжают упирать на то, что при просмотре изображения от LCD-проектора на экране можно увидеть решетку. Если сидеть в упор к экрану — я с этим соглашусь. Но если смотреть изображение с адекватного расстояния... При разрешении SVGA на экране в 2 метра шириной мы имеем пиксель размером 2,5 мм, а расстояние между ними составляет чуть меньше миллиметра, и при желании и расстоянии до 3 метров от экрана решетку увидеть можно. При XGA разрешении размер пикселя становится менее 2 мм, при WXGA — 1,5мм, при FullHD — 1 мм. О каких пикселях и решетках можно говорить? Безусловно, можно увидеть пиксели и на Retina дисплее iPhone... С лупой! Но зритель смотрит не на пиксели, а на картинку, а тут уже, при нормальном качестве контента, никаких пикселей не замечаешь.
«Выгорание матриц». Вы когда-нибудь наблюдали на проекторе желтое изображение? Нет, не в смысле желтый лимон на картинке, а всё изображение, отдающее жёлтым! Для такого казуса может быть три причины.
Сигаретный дым. Зачастую в барах, висят проекторы. Если в зале, где висит проектор, разрешено курить, через некоторое время после установки проектор начинает желтить.
Всё дело в сигаретном дыме и смолах, в нем содержащихся. Оседая на оптические компоненты проектора они превращаются в желтый налёт, который делает изображение желтым и снижает яркость. И не важно какая используется технология (отдельные производители DLP-проекторов заявляют, что у них герметичный оптический блок, поэтому Эта проблема их не касается, смола оседает повсюду, в том числе и на объективе) — рано или поздно изображение потускнеет и пожелтеет. А очистить оптику от этой гадости еще та проблема, поэтому в баре лучше изолировать проектор от курильщиков по максимуму.
Неправильная настройка. Тут всё банально — например выставлена слишком низкая цветовая температура и вуаля, изображение слишком теплое.
Ну и наконец, «выгорание матриц» у LCD-проектора. А конкретно, деградация поляризатора ЖК-панели, отвечающей за формирование синей составляющей изображения, в результате чего изображение недополучает синего цвета и, как следствие, появляется желтизна.
В своё время компания TI (Texas Instruments) — производитель DMD-чипов и главный оппонент LCD-производителей на рынке, провела исследование, которое показало, что деградация происходит уже через 3000 часов. Вот только условия, в которых эти исследования проводились представляются очень спорными. Они взяли самые компактные, а значит, предназначенные для выездных мобильных презентаций, проекторы и запустили их в круглосуточном режиме. Производители подобной техники никогда не заявляют, что она рассчитана на круглосуточную работу, а мобильные проекторы вообще, обычно, используют не более 3-4 часов в сутки.
В обычных условиях работы, деградация происходит гораздо позже — это раз. 3000 часов — это 3 года ежедневных (по будням) четырехчасовых презентаций — это два. С момента проведения опыта, а проводился он, если мне не изменяет память, году в 2004—2005, много воды утекло и 5 поколений LCD-панелей сменилось — это три. Сегодня, на подобные высказывания, я бы внимания уже не обращал.
Для справки: дома, уже 5 лет использую LCD-проектор — у меня не то чтобы желтизна появилась, даже лампу еще не менял (это к слову о боязни пользователей. что лампу нужно часто менять)!
Ну и напоследок, давайте вернемся к хорошему. Еще одно существенное преимущество LCD-проекторов — сдвиг линз. Конечно, система сдвига объектива может быть установлена фактически в любом проекторе (обычных размеров), но только в LCD-проекторах “начального” уровня она присутствует, в то время как в DLP и LCOS-стане, это будут устройства другого ценового диапазона. Почему я употребил ковычки? Потому, что на сегодняшний день самый доступный из FullHD-проекторов со сдвигом линз стоит порядка 50 тысяч рублей.
Я уже не раз говорил про “Сдвиг линз”, в том числе в предыдущей статье цикла про DLP-проекторы, но еще раз напомню, что это такое. Если в проекторе есть сдвиг линз (Lens Shift) или, как его еще называют “Сдвиг объектива” это означает, что в проекторе присутствует система линз, которая позволяет перемещать изображение, не перемещая сам проектор. Сдвиг бывает вертикальным и горизонтальным. Вертикальный сдвиг линз имеет больший диапазон, чем горизонтальный и встречается гораздо чаще (до недавнего времени, в DLP-проекторах среднего уровня встречался только он, а горизонтальный добавлялся в моделях верхнего уровня). В чем его функция? В упрощении установки проектора. Представьте себе ситуацию, что нет возможности установить проектор по центру экрана, но есть сдвиг линз. В этом случае проектор устанавливается, например, слева от экрана, а картинка сдвигается вправо колесиком, рычажком или кнопкой на корпусе или пульте ДУ (в зависимости от модели проектора). Соответственно, сдвиг линз может быть ручным (колесико) или моторизованным (кнопка). В отличие от простого поворота или наклона проектора, в случае со сдвигом линз не возникает трапецеидальных искажений, требующих электронной коррекции, вносящей искажения в оригинальное изображение. Пример работы ручного сдвига линз приведен в видеоролике.
Штука мегаудобная!
Ну вот вроде бы и всё, что я хотел рассказать о 3LCD-проекторах. Если что-то забыл — комментарии приветствуются.
Следующая статья из данного цикла будет посвящена LCOS. Не переключайтесь
Все проекторы, а также экраны, лампы, крепления и другие аксессуары — в моём .
Хочешь получать другие статьи и новости на почту? .
