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.
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? .
Шапочное знакомство с проекторами Philips серии PicoPix состоялось на выставке IFA в 2010 году . В преддверии IFA 2011 до нашей тестовой лаборатории добрался их представитель, отличающийся наличием встроенного мультимедийного плеера. Особый интерес представляет используемая технология проецирования, так как со светодиодными источниками света у нас побывали LCD- и DLP-проекторы, а вот LED-проекторы с отражающими ЖК-матрицами (LCoS) мы еще не тестировали.
Комплект поставки, характеристики и цена
| Паспортные характеристики | |
| Технология проецирования | LCoS |
| Матрица | 0,37″ |
| Разрешение матрицы | 800×600 |
| Объектив | Нет данных |
| Тип источника света | Светодиодный, КЗС |
| Срок службы источника света | 20 000 ч |
| Световой поток | 30 лм |
| Контрастность | 400:1 |
| Размер проецируемого изображения, диагональ (в скобках — расстояние до экрана) | минимум 13,2 см (0,2 м) |
| максимум 205,7 см (3,0 м) | |
| Интерфейсы |
|
| Форматы входного сигнала | телевизионные (композитный): NTSC, PAL, SECAM |
| компонентные аналоговые видеосигналы Y/Cb/Cr (Y/Pb/Pr): 480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p@50/60 Гц | |
| аналоговые RGB-сигналы: VGA (640×480, 60 Гц), SVGA (800×600, 60 Гц), XGA (1024×768, 60 Гц), WXGA (1280×768, 60 Гц) | |
| Уровень шума | Нет данных |
| Встроенная звуковая система | Два громкоговорителя по 0,3 Вт |
| Встроенный мультимедийный плеер — поддержка воспроизведения |
|
| Особенности |
|
| Размеры (Ш×В×Г) | 100×32×100 мм |
| Масса | 290 г |
| Потребляемая мощность | Нет данных |
| Напряжение питания (внешний БП) | 100—240 В, 50/60 Гц |
| Комплект поставки |
|
| Ссылка на сайт производителя | |
| Средняя текущая цена (количество предложений) в московской рознице (рублевый эквивалент — во всплывающей подсказке) | Н/Д() |
Внешний вид
По габаритам проектор почти карманный, в смысле в карман влезет, но только в большой. Его корпус изготовлен из пластика, при этом верхняя и нижняя панели черные с зеркально-гладкой относительно устойчивой к появлению царапин поверхностью, а по периметру — пластик с серебристой поверхностью. На верхней панели находятся логотип, кнопки управления, индикатор зарядки и колесико фокусировки.
Во время работы при нажатии на любую кнопку и при получении команды с пульта включается синяя подсветка значков на кнопках, которая гаснет через несколько секунд. Окошко единственного ИК-приемника находится в самом неожиданном месте — в углу, на переходе правой боковины в заднюю панель. На правой и на левой панели есть вентиляционные решетки, за которыми спрятаны миниатюрные громкоговорители. Кроме того, на левом боку есть разъем для наушников,
а на правом — выключатель питания.
На передней панели есть ниша объектива, обрамленная металлическим кольцом, и вентиляционная решетка,
на задней — интерфейсные разъемы, слот для карт памяти SD и разъем питания.
На днище находятся откидывающаяся ножка, еще одна вентиляционная решетка, штативное гнездо и резиновая площадка.
С прижатой ножкой из-за выпуклого днища проектор лежит на ровной плоскости неустойчиво, поэтому при проекции со стола лучше или откидывать ножку (но проекция при этом будет направлена вверх), или закрепить проектор на миниатюрном штативе, входящем в комплект поставки. Также в комплекте поставки есть чехол с двумя жесткими стенками, куда с трудом втискивается проектор и ничего больше не влезает.
Пульт
Пульт маленький с минимумом кнопок. Обозначения кнопок крупные и контрастные, но пользоваться таким пультом все равно неудобно. Зато маленький. Направлять пульт нужно примерно в сторону окошка ИК-приемника, по отражению с экрана пульт не работает.
Коммутация
В компании Philips видимо решили подзаработать на продаже аксессуаров, поэтому ввод качественного видеосигнала осуществляется через проприетарный малогабаритный разъем, а в комплекте поставки нет ни одного переходника на этот разъем. Но нам повезло, вместе с проектором нам достался кабель-переходник с этого разъема на штекер mini D-sub 15 pin и штекер миниджек 3,5 мм, который позволяет подключать проектор к компьютеру с VGA-видеовыходом и аудиовыходом в виде обычного гнезда 3,5 мм.
Кроме этого кабеля в качестве дополнительных аксессуаров заявлены переходники для подключения к источнику компонентного видеосигнала (и стереофонического аудиосигнала), а также для подключения к «яблочной» технике — к iPod и iPhone. Без дополнительных трат проектор можно подключить к источнику композитного видеосигнала и стереофонического аудиосигнала, так как переходник для четырехконтактного гнезда миниджек 3,5 мм (на обычные гнезда RCA) в комплекте все же имеется, как и USB-переходник со штекера типа mini-B на гнездо типа A. К USB-порту можно подключать USB-накопители. Поддерживается, видимо, только FAT(32). Питания на порте хватает для работы типичного USB HDD с диском 2,5 дюйма. При подключении картовода проектор распознает все вставленные карты памяти одновременно, выводя их в браузере в виде отдельных корневых папок. Проектор можно напрямую подключить к компьютеру по USB, при этом проекция автоматически выключится, а с компьютера будет доступна встроенная в проектор память и карта SD, если она находится в картоводе проектора. Проектор комплектуется внешним блоком питания, который можно использовать для работы и для зарядки встроенной АКБ. Последняя по данным производителя заряжается за 3 часа, и уже по нашим данным обеспечивает непрерывную работу в ярком режиме в течение 1 ч 44 мин .
Меню и локализация
В меню используется ровный и достаточно крупный шрифт без засечек. При включении проектора выводится заглавная страница с подписанными иконками, откуда можно запустить браузеры с ограничением на файлы определенного типа или без ограничения, переключиться на внешний источник сигнала (А/В-вход имеет преимущество перед VGA/компонентным) или перейти в меню с настройками.
Настройки изображения можно вызывать и непосредственно при работе — сначала вызвав кнопками пульта ползунок с яркостью, затем стрелками вверх и вниз выбрав нужную настройку (контрастность, насыщенность или громкость). Есть русская версия экранного меню. Перевод на русский язык в целом адекватный. При работе с USB-накопителями или SD-картами кириллица в названиях файлов и папок отображается корректно. Теги из аудиофайлов частично отображаются (в браузере), русские должны быть в кодировке Unicode (UTF-8). На встроенную память записано руководство пользователя, также русскую версию руководства можно скачать с русского сайта компании в виде PDF-файла. Оттуда же можно скачать последнее обновление микропрограммы. На момент тестирования там была версия 2.1, до которой мы проектор благополучно и обновили.
Управление проекцией
Фокусное расстояние фиксированное и не меняется. Фокусировка изображения на экране производится вращением ребристого колесика. Проекция направлена строго вперед, так что центр области проекции практически находится на оси объектива. Такая прямолинейность не всегда удобна. Нет никаких режимов трансформации, проектор просто выводит картинку на всю область проекции. Переворота и отражения проекции тоже нет.
Настройка изображения
В проекторе есть несколько предустановленных профилей с фиксированными значениями настроек изображения и один пользовательский профиль, в котором можно настраивать яркость, контрастность и насыщенность.
Измерение яркостных характеристик
Измерение светового потока, контрастности и равномерности освещения проводились по методике ANSI .
Результаты измерений для проектора Philips PPX1430:
Максимальный световой поток меньше заявленных 30 лм. В полной темноте такой яркости хватает для проекции на экран шириной где-то до 0,5 м, в едва освещенном помещении лучше и не пытаться проецировать больше чем на лист А4. Равномерность освещенности белого поля приемлемая. Контрастность невысокая. Также мы измерили контрастность, измеряя освещенность в центре экрана для белого и черного поля, т.н. контрастность full on/full off.
| Режим | Контрастность full on/full off |
| Высокой яркости | 272:1 |
| Экономичный | 284:1 |
Контрастность ниже заявленных 400:1. Впрочем, так как световой поток невысокий, соответственно и уровень черного низкий, и как следствие черный цвет воспринимается довольно глубоким.
Проектор мы не разбирали, но результаты тестов позволяют предположить следующий принцип формирования полноцветного изображения. В проекторе используется одна жидкокристаллическая матрица на отражающей подложке (LCoS), которая последовательно освещается светодиодными источниками красного, зеленого и синего цветов. В течение импульса каждая ячейка матрицы пропускает (вернее, она только поляризует, а пропускает/не пропускает поляризатор) свет определенный интервал времени, чем он длиннее, чем выше воспринимаемая интенсивность цветовой компоненты соответствующего пикселя изображения. Глаз человека выполняет интегрирующую функцию, на основе импульсов трех цветов формируя результирующий цвет пикселя. Принцип работы в чем-то похож на технологию DLP. Для иллюстрации приведем зависимость яркости от времени для белого цвета и чистых основных цветов, а также для серого и темных оттенков цветов:
Для наглядности все графики яркости, кроме нижних, смещены вверх и выровнены по импульсам красного, зеленого и синего цветов.
Видно, что уменьшение интенсивности достигается уменьшением длительности пропускания. Также можно заметить, что для ускорения переключения используется адаптивный разгон матрицы — для ярких цветов он включен, для темных выключен. Например, время отклика для яркого зеленого цвета равно 0,23 мс на включение и 0,02 мс на выключение, а для темно-зеленого — 0,70 мс и 0,28 мс соответственно. (Заметим, что на полученные значения времен отклика, особенно на время выключения в случае ярких цветов, может влиять и модуляция источников света.)
Анализ зависимостей яркости от времени показал, что частота чередования цветов составляет 60 Гц (при входном сигнале с 60 Гц вертикальной частоты). Это довольно низкая частота (соответствует односкоростному светофильтру), эффект радуги очень выражен, мало того, артефакты видны даже без движения глаз — яркие объекты в движении расслаиваются на составляющие их основные цвета.
Для оценки характера роста яркости на шкале серого мы измерили яркость 256 оттенков серого (от 0, 0, 0 до 255, 255, 255) при Яркость = 6 и Контраст = 5. Заметим, что настройка Яркость регулирует уровень черного, а настройка Контраст — уровень белого. Шаг регулировки большой, поэтому при диапазоне оттенков 0—255 имеется или небольшой завал в светах, или яркость белого чуть ниже максимально возможной яркости. График ниже показывает прирост (не абсолютное значение!) яркости между соседними полутонами:
Рост прироста яркости прослеживается, но разброс в приросте большой. При указанных значениях настроек в тенях различаются все оттенки:
Аппроксимация полученной гамма-кривой дала показатель 1,46 , что меньше стандартного значения 2,2, при этом аппроксимирующая показательная функция немного отклоняется от реальной гамма-кривой:
Звуковые характеристики и потребление электроэнергии
Внимание! Приведенные значения уровня звукового давления от системы охлаждения получены по нашей методике и их нельзя напрямую сравнивать с паспортными данными проектора.
Проектор относительно тихий, хотя странно, что при уменьшении яркости режим охлаждения не меняется. Потребление мы измеряли на входе внешнего блока питания при полностью заряженной встроенной АКБ. Если проектор выключен, а батарея заряжается, то от сети потребляется 11 Вт.
Встроенные громкоговорители для своих размеров довольно громкие и звучат не так плохо, как можно было бы ожидать. Даже стереоэффект прослеживается. При подключении наушников встроенные громкоговорители отключаются. В наушниках звук громкий, но без запаса. Различаются средние и высокие частоты (низких маловато), искажений немного, в паузах шума не слышно.
Тестирование видеотракта
VGA-подключение
Тестирование в основном проводилось при разрешении VGA-сигнала в 800 на 600 пикселей и вертикальной частоте обновления в 60 Гц. Результат работы функции автоподстройки под параметры VGA-сигнала требует ручной коррекции положения, но ее нет, поэтому картинка была обрезана с двух сторон на пару пикселей, хотя вывод был один к одному, без интерполяции. Белое поле в центре имело заметный зеленоватый оттенок. Черное поля было равномерным по цветовому тону и по яркости. Геометрия хорошая, прогиб границ внутрь составляет пару миллиметров на 50 см ширины. В центре картинка слегка расфокусирована. Ширина цветной каймы на границах объектов, обусловленная наличием хроматических аберраций у объектива, в целом незначительная, и только в углах доходит до 1/3 пикселя. Граница между пикселями едва заметна. Тонкие цветные линии толщиной в один пиксель выводятся без потери цветовой четкости. Поддерживаются, видимо, только указанные в спецификациях разрешения, любое отклонение от них приводило к черному экрану со списком поддерживаемых режимов.
Работа с бытовым плеером
Работа с источниками композитного видеосигнала проверялась с использованием . Четкость изображения несколько понижается из-за интерполяции к разрешению матрицы проектора. Слабые градации оттенков в тенях и на светлых участках изображения хорошо различаются (завал в тенях и светах после регулировки уровней настройками Яркость и Контраст не выходит за безопасные границы). Картинка выводится по полям.
Близкий к черному диапазон можно не учитывать, так как в нем цветопередача не так важна, а погрешность измерения цветовых характеристик высокая. Цветовая температура очень высокая, как и отклонение от спектра абсолютно черного тела. Причина этому — заниженная яркость красного цвета. К сожалению, возможность ручной правки цветового баланса непредусмотрена.
Встроенный мультимедийный плеер
С USB-носителей и с SD-карт проектор умеет показывать картинки (JPG , GIF , BMP , несжатый TIF и PNG ). Изображения можно просматривать в режиме слайд-шоу с заданным интервалом (2—20 c) и случайным эффектом перехода. Картинки отображаются вписанными до ближайших границ проекции с сохранением правильных пропорций. Есть увеличение со сдвигом увеличенной области.
Из аудиофайлов воспроизводятся MP3 , OGG и WMA с практически любыми сочетаниями частоты дискретизации и битрейта, не поддерживаются только 24-битные и сжатые без потерь WMA. Кроме них плеер проектора справился также с AAC -файлами и c аудиофайлами MPEG-1/2 Layer 2 (с расширением MPA ). При проигрывании аудиофайлов проектор в обязательном порядке выключает проекцию, воспроизведение можно приостанавливать, и всё.
Заявленный список контейнеров и кодеков очень обширный, мы протестировали далеко не все их сочетания, ограничившись нашей подборкой из популярных типов видеофайлов. В итоге оказалось проще перечислить, что не воспроизводится. Это файлы WMV и OGM . Все остальное вплоть до разрешения Full HD с высоким потоком плеер сумел показать. Внешние субтитры не поддерживаются. Встроенные текстовые субтитры частично поддерживаются (хорошо в MKV и плохо — очень мелко выводятся — в AVI). Пропорции картинки сохраняются, но анаморфирование в MKV не обрабатывается. Переключения между аудиодорожками и субтитрами нет — всегда воспроизводятся только первые дорожки. При выводе изображения по экрану часто сверху вниз пробегает характерная волна рассинхронизации, видимо плеер не подстраивает частоту выводимых кадров под частоту обновления экрана. Работают быстрая перемотка вперед и назад, а также приостановка воспроизведения.
В проекторе есть встроенный браузер, который позволяет просматривать содержимое встроенной памяти, подключенных USB-носителей и вставленных карт SD. Между этими накопителями можно переключаться кнопкой возврата, находясь в главном меню. Папки и файлы можно копировать и удалять.
Выводы
Для продвинутых техноманьяков проектор Philips PPX1430 интересен как концепт устройства с необычным способом формирования изображения — «вечные» светодиодные источники света, ЖК на отражающей подложке, импульсный поочередный вывод цветов. Для обычных пользователей это устройство является, скорее, забавной игрушкой — кино посмотреть, и впечатление произвести, достав из кармана самодостаточную миниатюрную версию домашнего кинотеатра.
Достоинства:
- Небольшие размеры и вес
- Поддержка USB-носителей и SD-карт
- Встроенная память в 2 Гбайта
- Встроенный мультиформатный плеер
- Штатив в комплекте
Недостатки:
- Цветопередача отличается от стандартной
- Нестандартный интерфейсный разъем
- Отсутствие нужных переходников в комплекте
- В экономичном режиме уровень шума не понижается
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
В данной статье я попробую рассказать о технологиях проекторов в три шага. С моей точки зрения, понять достоинства и недостатки каждой технологии проще, если разделить для себя с самого начала три компонента, три пункта, из которых состоит «технология проектора»:
1. Технология формирования изображения
- каким образом свет лампы проектора превращается в цветную картинку?
1.1.
Используется ли в проекторе одна или три матрицы?
1.2. Технология
матрицы
(DLP, LCD, LCoS)
2. Технология источника света - источник света должен быть ярким, долговечным, излучать подходящий спектр, легко заменяться, что еще?.. Быстро включаться и выходить на нужую яркость, быть экономичным, не греться… Стоить недорого… Но так не бывает, чтобы все сразу. Так что выбрать - лампы? Светодиоды (LED)? Лазер? Каждый вариант обладает своими плюсами и минусами и хорош для определенных задач.
Одноматричные и Трехматричные проекторы
Есть два основных подхода к созданию проектора: трехматричный и одноматричный :
Но для начала давайте уточним, в чем смысл матрицы. Собственно, функция матрицы состоит в том, что каждая ее точка либо пропускает, либо блокирует свет, поэтому матрица способна формировать только одноцветное изображение, например черно-белое или черно-зеленое, если светить на нее зеленым фонариком.
В этом состоит небольшое отличие матриц проекторов от матриц телевизоров и мониторов, у которых одна матрица дает цветное изображение. Посмотрите на фотки и спросите себя, что будет смотреться лучше на большом экране?
На большом экране изображение справа будет выглядеть очень… сомнительно. Это - одна из причин, по которой в серьезных проекторах не используются цветные матрицы.
Увеличив фотографию справа, мы увидим, что каждая точка состоит из трех светящихся полосок, красной, синей и зеленой. Издалека эти полоски сливаются друг с другом, образуя тот или иной цвет по принципу RGB смешения:
Но по эстетическим соображениям трехцветные матрицы не применимы в проекторах, поскольку нам нужна картинка, как на изображении слева, с монолитными квадратными пикселями. Правда, есть еще одно соображение - это исключительно высокие температуры, воздействию которых подвергается матрица проектора при прохождении через нее светового потока лампы. Обычная LCD матрица этого не выдержит...
Итак, возвращаемся к основной теме. Мы поняли, что нужна матрица с монолитными квадратными точками, а такая матрица заведомо является одноцветной. Но мы можем создать три отдельных изображения и, наложив их друг на друга, получить желаемый результат:
Совместить три изображения мы можем внутри проектора, если у нас одновременно используется три матрицы. Либо мы можем схитрить и совместить три изображения уже на экране . Точнее, мы можем проецировать их по очереди на экран, а в голове у зрителя они объединятся в цветное:
Здесь лежит корень различий между технологиями проекторов. Давайте перечислим очевидные особенности одноматричного и трехматричного подходов:
1.Одноматричный проектор использует одну матрицу вместо трех. Значит, эта матрица может быть более сложной или дорогой, либо же проектор будет дешевле.
2. Также, компактный проектор проще делать на базе одноматричной технологии.
3.Трехматричный проектор использует три цвета из спектра белого, одноматричный в каждый момент времени - только один, а остальное отсекается. Это означает низкую эффективность использования светового потока лампы. Другими словами, это означает недостаточную яркость.
4. В зависимости от скорости смены кадров, в определенных условиях зритель может заметить цветные компоненты изображения у одноматричного проектора. Это называется «эффектом разделения цветов» или "эффектом радуги ". Изображение трехматричного проектора в этом смысле будет безупречным.
Ниже - «эффект радуги» в его худшем виде:
5. У трехматричного проектора матрицы надо точно подогнать друг к другу. Если этого не происходит, то уменьшается точность границ отдельных пикселей. У одноматричного проектора пиксель будет иметь идеально точную форму и зависеть только от оптики проектора.
Я не утверждаю, что все перечисленные выше пункты обязательно присущи каждому проектору, построенному на базе одноматричного или трехматричного подхода, однако они обозначают те проблемы и возможности, с которыми имеют дело создатели проекторов.
В более дорогих ценовых сегментах и особенно - у High End проекторов, многие недостатки преодолены и все зависит скорее не от технологии, а от «прямых рук».
Однако, в бюджетном сегменте, - в бизнес-проекторах, проекторах для образования и недорогих домашних проекторах, особенности технологий проявляются более остро. Основные две технологии, воюющие за бюджетный сегмент - это одноматричные DLP проекторы и трехматричные LCD (3LCD) проекторы. В более дорогих сегментах добавляются трехматричные LCoS (они же SXRD, они же D-ILA и пр.) и трехматричные DLP.
Поняв отличие между одноматричным и трехматричным проектором, перейдем к типам матриц. В конце концов, технологии именуются в честь матриц (DLP, 3LCD и пр.).
DLP проекторы
Когда говорят о DLP проекторах, имеют в виду одноматричные DLP проекторы, если иное не оговорено. Это - большинство проекторов различных производителей, которые мы можем встретить в продаже. Сама матрица DLP проектора именуется DMD чипом (англ. «Цифровое Микрозеркальное Устройство»), производится американской компанией Texas Instruments. Как следует из названия, DMD матрица состоит из миллионов зеркал , способных поворачиваться, занимая одно из двух фиксированных положений.
Таким образом, каждое зеркало либо отражает свет лампы на экран, либо на светопоглотитель (радиатор) проектора, давая белую или черную точку на экране:
Многократно переключаясь с черного на белое, мы получаем оттенки серого на экране:
Full HD DMD чип содержит 1920 * 1080 = 2 073 600 микрозеркал.
Как ранее говорилось, одноматричный проектор в каждый момент времени выводит на экран только один цветной компонент изображения:
Для выделения отдельных цветов из белого света лампы используется вращающееся колесо с цветофильтрами («цветовое колесо»):
Цветовое колесо может иметь различную скорость вращения, чем она выше - тем менее заметен будет характерный для одноматричных проекторов «эффект радуги». Цветовое колесо может состоять из сегментов-фильтров различного цвета, помимо красного, зеленого и синего могут использоваться дополнительные цвета. К примеру, RGBRGB колесо будет состоять из красного, зеленого и синего компонентов. На фотографии ниже - колесо RGBCMY (Красный, Зеленый, Синий, Циан, Маджента, Желтый):
Вот так в реальности выглядит оптический блок DLP проектора:
На последней фотографии можно увидеть небольшой прозрачный сегмент цветового колеса. Прозрачный сегмент (если он есть) позволяет пропускать белый свет лампы, усиливая черно-белую яркость изображения.
Это позволяет решить проблему неэффективности одноматричного подхода, не устанавливая более мощную лампу. Это особенно полезно для ярких офисных проекторов, однако при этом яркость черно-белого компонента изображения оказывается существенно выше яркости цветного компонента изображения , - на максимальной яркости цвета могут оказаться более темными, блеклыми. Хотя этот метод является популярным и используется в большинстве DLP проекторов, он не является непременным свойством каждого DLP проектора или DLP технологии.
Сравнительные преимущества и недостатки одноматричных DLP проекторов рассматриваются в сравнении с аналогичными 3LCD проекторами, поэтому я перечислю их в разделе .
Однако, сразу имеет смысл обозначить, что DMD чип, благодаря зеркальному, отражательному принципу работы, позволяет лучше отсекасть свет, что дает высокую контрастность , или «глубокий черный». У некоторых DLP проекторов работа DMD чипа с его постоянным переключением зеркал сопряжена с возникновением небольших шумов на экране или уменьшением числа градаций цветов (плавности цветовых переходов).
Трехматричныее DLP проекторы используются, как правило, в дорогих инсталляционных или домашних моделях и полностью лишены большинства недостатков, с которыми связывают DLP технологию («эффект радуги», низкая энергоэффективность/низкая яркость цветов), при этом обладая свойственной DMD чипу высокой контрастностью.
3LCD Проекторы
3LCD технология создана компанией Epson, хотя используется в проекторах некоторых других известных производителей, включая Sony.
Название подсказывает нам, что в проекторах на базе технологии 3LCD используются три жидкокристаллические матрицы , которые одновременно работают с красным, зеленым и синим потоками света, выводя на экран «честное» цветное изображение.
Схема работы 3LCD проектора:
В 3LCD проекторах в качестве источника света используется лампа, свет которой изначально разделяется специальными фильтрами на три компонента. Но сердце проектора - это три матрицы, примыкающие к призме, в которой три потока света снова объединяются, другими словами, три цветных компонента изображения совмещаются в мтоговое цветное, которое и выводится на экран.
Белый цвет также формируется смешением красного, зеленого и синего, что исключает дисбаланс по яркости между черно-белым и цветным компонентами изображения, что позволяет производителям заявляеть о более высокой «цветовой яркости».
При прочих равных, работающая на просвет LCD матрица отсекает лишний свет несколько хуже, чем зеркальный DMD чип, что дает несколько меньшую контрастность по сравнению с DLP проекторами. Также стоит отметить, что, в отличие от DMD зеркального чипа, LCD матрицы могут быть в полузакрытом положении, пропуская больше или меньше света. Им не надо переключаться туда-сюда.
В более дорогих проекторах для домашнего кинотеатра используется модификация 3LCD матриц под обозначением C2Fine, дающая контрастность, достаточную для High-End сегмента домашнего кинотеатра.
3LCD против DLP
Здесь речь пойдет о сравнении технологий, одноматричной DLP и 3LCD, с точки зрения их применения в «ламповых» проекторах бюджетной и средней ценовых категорий. У более дорогих проекторов многие недостатки технологий могут оказаться в достаточной мере сведенными на нет, поэтому сравнивать лучше конкретные модели.
При этом, я предлагаю выделять две области применения проекторов: в затемненном помещении, либо при свете. Дело в том, что в затемненном помещении от проектора не требуется высокой яркости - может быть достаточно менее 1000 Люмен. Однако, в темноте очень важную роль играет контрастность изображения, «глубина черного». В освещенном помещении от проектора требуется высокая яркость, высокая контрастность не дает никаких преимуществ. Почему - написано в .
Яркость vs Цветопередача. Как было показано ранее, одноматричные DLP проекторы в каждый момент времени используют только один цвет, «выкидывая» остальное.
Это в меньшей степени создает проблему для проекторов, предназначенных для затемненных помещений, где не требуется слишком высокой яркости. Однако, для офисных проекторов, образования и пр., это создает проблему. Так как проектор обязан обладать высокой яркостью, а использование более мощной лампы приведет к удорожанию проектора, увеличению его шумности и пр., то обычно недостаточная яркость компенсируется установкой прозрачного сегмента цветового колеса. В результате этого создается дисбаланс: яркое черно-белое изображение и при этом темные цвета . У 3LCD проекторов этой проблемы нет, в связи с чем производители заявляют о высокой «цветовой яркости» 3LCD проекторов. А яркость является одной из трех базовых характеристик цвета (наряду с оттенком и насыщенностью) и важна для правильной цветопередачи.
Контрастность. Микрозеркала DLP проектора позволяют эффективнее отсекать ненужный свет, создавая глубокий уровень черного. У DLP проекторов обычно бывает более глубокий чёрный, чем у 3LCD проекторов (кроме более дорогих моделей для домашнего кинотеатра). Это играет существенную роль в затемненном помещении и не играет никакой роли при свете.
«Эффект радуги». Данный эффект может возникать на одноматричных DLP проекторах (см. описание DLP технологии), на контрастных сценах. Его заметность напрямую зависит от скорости вращения цветового колеса. «Эффект радуги» обычно обнаруживается при быстром перемещении взгляда с одного объекта на экране на другой.
Имитация «эффекта радуги»
Второстепенные Особенности
«Москитная сетка» (screen door effect). У DLP матриц управляющие элементы располагаются под зеркалами , тогда как у 3LCD матриц они занимают некоторое пространство вокруг пикселя, формируя небольшой зазор между пикселями. Фанаты DLP технологии заявляют, что в результате 3LCD проекторы демонстрируют оконтовку отдельных точек, создающую эффект смотрения через москитную сетку. На мой взгляд, значение этого эффекта преувеличено. Прежде всего, как 3LCD, так и DLP проекторы могут обладать данным эффектом, зачастую прямое сравнение бок о бок не обнаруживает никакой разницы. У дорогих проекторов для домашнего кинотеатра могут использоваться специальные методы для ликвидации видимой границы между пикселями.
Прямое сравнение случайных офисных проекторов
Плавность цветовых переходов. Данная особенность имеет отношение к управлению DMD чипом DLP проектора. Некоторые недорогие DLP проекторы могут отображать резкие переходы цветов («эффект постеризации»), при отображении одноцветного поля может быть заметен цифровой шум. Тем не менее, это - особенность отдельных проекторов, а не технологии в целом.
Несведениие пикселей. У всех трехматричных проекторов, включая 3LCD, может проявляться не идеальное совмещение точек трех матриц. В этом случае точки на экране окажутся слегка размытыми, менее четкими. При прочих равных, использование единственной матрицы дает DLP проекторам более четкие пиксели. Однако, зачастую это преимущество остается не реализованным из-за использования недорогой оптики.
 |
Отсутствие противопылевых фильтров. У DLP проекторов запечатан оптический блок, что предотвращает попадание в него пыли. В результате, большинство производителей DLP проекторов не используют воздушные фильтры, заявляя это, как преимущество. Данный вопрос является неоднозначным. С одной стороны, производители DLP проекторов заявляют, что для очистки фильтра нужен кто-то, кто будет этим заниматься в вашей организации. С другой стороны, существуют DLP проекторы популярных марок с фильтрами, а в руководстве пользователя некоторых DLP проекторов рекомендуется периодически пылесосить вентиляционные отверстия и пр. В любом случае, герметичность оптического блока не означает, что от пыли защищены остальные узлы проектора, такие как лампа и платы.
Компактность. Использование всего одного чипа позволяет производить мини-проекторы и пико-проекторы на базе DLP технологии. Особенно - в сочетании со светодиодным источником света.
Технология LCoS
Еще одна технология, используемая преимущественно в более дорогих проекторах.
LCoS («Жидкие Кристаллы на Кремнии») – своеобразный гибрид 3LCD и DLP технологий. Многие компании имеют собственные обозначения для своих вариантов этой технологии проекторов: у Sony - SXRD, у JVC - D-ILA, у Epson – «reflective 3LCD» (отражающий 3LCD).
«Отражающий 3LCD», пожалуй, отлично иллюстрирует принцип работы LCoS. Представьте себе 3LCD проектор, в котором слой жидких кристаллов расположен поверх отражающего слоя:
Условно говоря, LCoS матрица - это LCD матрица, приклеенная к зеркалу. Одно из преимущест такого подхода в том, что свет вынужден проходить через LCD матрицу два раза, что позволяет лучше отсекать лишний свет, увеличивая контрастность. Как и у DLP матрицы, управляющие элементы расположены под матрицей, но при этом у LCoS матрицы нет движущихся элементов, что позволяет практически полностью избавиться от зазора между пикселями - никакого «эффекта москитной сетки».
Если с точки зрения расположения матриц и пути света 3LCD проектор выглядел следующим образом:
то LCoS будет устроен чуть сложнее из-за отражающего характера матриц:
LCoS против Всех
Технология LCoS изначально задумана, как сочетание преимуществ 3LCD и DLP технологий, но без их недостатков.
Однако, так как LCoS проекторы обычно относятся к довольно дорогим, например - к High-End домашним проекторам, то на этом уровне цен и DLP и 3LCD проекторы будут совершенно другого уровня, в них будет реализован ряд решений, позволяющих в значительной мере избавиться от изначальных недостатков технологий. К примеру, 3LCD матрицы C2fine дают контрастность high-end уровня, а массив микролинз позволяет в значительной степени убрать промежутки между пикселями. А DLP проектор может просто оказаться трехматричным.
В итоге, сложно говорить о конкретных преимуществах той или иной технологии в дорогом сегменте, где важна каждая мелочь.
Источники Света: Лампы
UHP ртутные ламы являются традиционным источником света для проекторов. Они сочетают низкую стоимость и простоту замены с высокой яркостью, а их приблизительный ресурс работы составляет в среднем от 3000 до 5000 часов в режиме максимальной мощности. Как правило, мощность устанавливаемых в проектор ламп составляет 200 Вт и более. В приведенном выше описании технологий предполагалось, что в качестве источника света используются UHP лампы.
Лампа дает поток белого цвета , который необходимо разделить на красный, зеленый, синий и пр. потоки с помощью специальных цветофильтров, которые используются как в 3LCD проекторах, так и в цветовом колесе DLP проекторов. При этом, UHP лампы изначально дают не идеально белый цветовой оттенок. Как правило, он зеленоват. Чтобы компенсировать этот оттенок и сделать свет лампы идеально белым, используются как оптические фильтры, так и корректировка с помощью матриц проектора, путем ограничения яркости зеленого.
В этом и заключается причина, по которой у классических проекторов имеется «Яркий» («Динамический») и «Точный» («Кино») режимы изображения: в ярком оттенок изображения зеленоват, но в нем достигается максимальная яркость, а в точном зеленый оттенок убран ценой существенного снижения яркости. Все это, конечно, не имеет никакого отношения к особенностям LCD или DLP технологий.
Одним из недостатков UHP ламп является высокая температура работы, требующая интенсивного охлаждения. Лампе требуется некоторое время, чтобы выйти на оптимальную яркость. Еще один момент - яркость лампы может снижаться с течением времени.
Тем не менее, лампы представляют собой проверенный, прогнозируемый, качественный, яркий, недорогой источник света, который в ближайшее время нас не покинет.
Отдельно следует упомянуть ксеноновые лампы . Они мощнее, дороже и менее эффективны, зато обладают изначально более правильным балансом белого и исключительно ровным спектром излучения, позволяющим добиться более качественной цветопередачи. Такие лампы хорошо подходят для High-End проекторов.
Сравнение спектров излучений ртутной
и ксеноновой
ламп
Источники Света: LED и Лазер
Мы переходим к полупроводниковым источникам света (светодиоды и лазеры). Характерная их особенность в том, что что они могут обладать исключительно узким спектром излучения, что дает чистые, насыщенные цвета, которые не нужно выделять из белого спектра специальными фильтрами. Эта особенность будет особенно важна в эпоху новых стандартов видео, таких как Ultra HD, требующих отображения предельно чистых цветов.
Упрощенно говоря, разница между лазерными и светодиодными источниками света состоит в их мощности и стоимости. Лазерные проекторы мощнее, но стоимость изготовления самих лазеров довольно высока, особенно - зеленого. Светодиодный источник света не так дорог, хотя его яркость обычно ограничена 500-700 Лм, причем слабым звеном с точки зрения яркости является зеленый светодиод.
В итоге, лазерные проекторы используются, в основном, в более дорогих домашних проекторах, тогда как светодиодные проекторы - это, в основном, миниатюрные модели, причем поголовно на базе одноматричной DLP технологии.
При использовании цветных светодиодов в таких проекторах, отпадает нужда в движущихся элементах наподобие цветовго колеса (светодиоды обладают мгновенным откликом):
Правда, существуют проекторы, в которых используются белые светодиоды. Такие проекторы своим устройством мало чем отличаются от ламповых.
Важным преимуществом полупроводниковых источников света является средний ресурс в 20 000 часов. Помимо этого, энергопотребление и температура такого источника света гораздо ниже, чем у ламп.
При всем вышесказанном, наличие светодиодного источника света не гарантирует ни бесшумности, ни реальных экономий на электроэнергии по сравнению с классическими UHP лампами - все зависит от конкретного проектора.
Также следует помнить, что 5000 часов «обычной лампы» - это просмотр двухчасового фильма каждый день на протяжении почти 7 лет! Тоже немало.
В отличие от ламп, которые легко достать из проектора и заменить, полупроводниковые источники света вряд ли удастся заменить, не обращаясь в сервис-центр.
Гибридный Источники Света: LED/Лазер
Как было ранее сказано, LED источник света ограничен яркостью зеленого светодиода, а лазерный источник света ограничен дороговизной зеленого лазера. Одним из решений (используемых в проекторах Casio) является замена зеленого светодиода LED проектора синим лазером, светящим на зеленый люминофор . При этом, для излучения синего света используется синий светодиод, либо тот же синий лазер .
Если синий лазер используется и для синего и для зеленого, то без вращающегося цветового колеса никак не обойтись:
В случае с синим светодиодом все значительно проще:
Ресурс гибридных источников света обычно оценивается производителем в 20000 часов, как у лазеров и светодиодов, однако существуют сомнения, продержится ли этот срок сам зеленый люминофор и теряет ли он со временем яркость? Все-таки, старые-добрые лампы давно понятны и изучены, а здесь мы имеем дело с довольно новой технологией.
Еще один момент связан с тем, что чистота зеленого цвета, его насыщенность, будет определяться у гибридного проектора не лазером, а люминофором. Таким образом, такой проектор может отображать чистые красный и синий и при этом довольно слабонасыщенный зеленый.
Поэтому основным преимуществом гибридных проекторов считается именно долгий срок службы, который дает долгосрочную экономию по сравнению с ламповыми проекторами.
