Светодиоды (LED, Light Emitted Diode) активно проникают в нашу жизнь. Потребляя сравнительно мало энергии и, обладая значительной долговечностью, шаг за шагом они вытесняют традиционные лампы накаливания в бытовых осветительных приборах, красноречиво заявляют о себе, как о прекрасной альтернативе люмисцентной подсветке в ЖК-дисплеях, и, наконец, готовы встать во главе революции в стане видеопроекторов. О LED-видеопроекторах, их особенностях и текущем положении дел на рынке, и пойдет речь в данном материале.

Недостатки традиционных проекторов

Современным видеопроекторам, при всех их положительных качествах, также характеры и следующими недостатками:
1) проекционная лампа обладает ограниченным ресурсом работы, высокой стоимостью и значительным энергопотреблением;
2) проекционная лампа сильно нагревается во время работы - каждый проектор нуждается в специальной системе охлаждения, которая не только потребляет дополнительную энергию, но и ощутимо шумит (из-за вращения вентилятора);
3) наличие проекционной лампы и системы охлаждения накладывает определенные ограничения на размеры и вес проектора.

Светодиоды спешат на помощь

Светодиоды «начинали карьеру» как бытовые осветительные приборы, потом нашли применение в автопроме, затем LED стали использоваться для подсветки ЖК-матриц в соответствующих видеопанелях и, наконец, добрались до видеопроекторов. Идея заменить традиционную проекционную лампу накаливания светодиодным аналогом, на первый взгляд, проста и очевидна. Однако, создателям первых светодиодных проекторов пришлось решить ряд принципиальных технических задач. Во-первых, выбрать наиболее адекватный светодиодной специфике способ формирования изображения. Использование LED совместно с LCD-матрицами (которыми оснащается большинство продаваемых в мире проекторов) оказалось бесперспективным. Ведь работа на LCD-матрицы на просвет, подразумевает значительное (до 60%) ослабление светового потока на пути от его источника к объективу. Поэтому наиболее подходят для симбиоза со светодиодами микрозеркальные DMD-чипы, применяющиеся в DLP-проекторами. Не случайно компания Texas Instrument (являющаяся основоположником DLP-технологии) одна из первых предложила использовать их матрицы совместно со светодиодной подсветкой.

Однако, в настоящее время существует концепция применения LED совместно с LCoS-матрицами (они также работают по принципу отражения света) - вполне возможно, что светодиоды обусловят «ренессанс» данной технологии.

Стоит подчеркнуть, что своим появлением LED-проекторы обязаны значительному прогрессу в технологии производства ярких светодиодов. Лидером в данной области, а также главным LED-поставщиком для проекционной индустрии в настоящее время является компания Lumileds. Сегодня ее специалисты интенсивно работают над созданием еще более совершенных светодиодов, характеристики которых (яркость, эффективность энергопотребления) с каждым новым поколением становятся все лучше.

Принцип действия LED-проектора

Итак, в светодиодном проекторе вместо «горячей» и энергетически прожорливой лампы накаливания используются светодиодные световые излучатели. Их либо три (красный, синий и зеленый), либо больше (помимо основных цветов, Lumileds предложила добавить голубой и желтый, с целью повысить световой поток и обогатить цветопередачу). А еще в LED-проекторах нет светового колеса (которое традиционно применяется в DLP-аппаратах). Вместо него за формирование каждого цветового слоя изображения отвечает специальная электрическая схема, которая с определенной (незаметной глазу) частотой переключает цветовые каналы подсветки. Благодаря инертности зрительного восприятия, на экране мы видим целостную картинку.

LED-проекторы: масса достоинств

1) Размеры и вес
Способ формирования изображения светодиоды+DLP позволяет расположить все электронные элементы максимально плотно друг к другу и создавать миниатюрные (с коробку для CD) и сверхминиатюрные (с мобильный телефон) проекторы.

2) Энергопотребление
Светодиоды потребляют в 10 раз меньше энергии (светодиодные - порядка 10 Вт, ламповые - порядка 100 Вт). А значит, светодиодные проекторы могут работать от аккумуляторных батарей.

3) Срок службы
Срок службы обычной проекционной лампы составляет в среднем 2–3 тысячи часов. У светодиодных решений этот показатель составляет порядка 20 тыс. часов без падения яркости. Наметилась тенденция к увеличению вышеупомянутого ресурса до 100 тыс. часов.

Мультимедийный проектор давно стал привычным гаджетом для офисов, презентаций, переговорных, музеев, учебных заведений. Все чаще проекторы используют дома. Эти устройства выживают в достаточно сложном конкурентном климате (плазменные, ЖК и лазерные панели –конкуренты проекторов), имея при этом лишь одно огромное преимущество - большую диагональ проецируемого изображения.

Обилие технологий, использующихся для производства проекторов, рождает проблему выбора. Как отмечают специалисты Pult.ru, покупатели, намеревающиеся приобрести проектор, редко представляют, чего именно хотят, что не редко приводит к ошибкам при выборе. Этот пост об основных критериях выбора проекторов и перспективах развития современных технологий, которые применяются при их производстве.

Лампы

Пока самыми распространёнными источниками света в проекторах являются газоразрядные лампы высокого давления. И именно эти лампы признаны ахиллесовой пятой большинства современных проекторов, так как большинство из них требуют замены через 1000 – 4000 (в редких случаях 8000) часов работы.

Этот внушительный по стоимости расходник приходится менять каждые 3-4 года, а при интенсивном использовании чаще. Инженеры ведущих мировых производителей постарались решить проблему не слишком ресурсоёмкого источника света.

UHP

Чаще всего используется проекционные лампы UHP (Ultra High Performance). Принцип прост - в лампе светится разряд, возникающий между вольфрамовыми электродами в парах ртути, которые находятся под высоким давлением. Основные достоинства этих ламп - относительная высокая интенсивность светового излучения при достаточно компактном размере источника, а также хорошие показатели цветопередачи.

Недостатками UHP ламп является постепенное снижение интенсивности излучения на протяжении всего периода эксплуатации и сравнительно не большой срок службы (2000 часов). Отчасти, первый недостаток был компенсирован добавлением специальных реагентов, которые способствуют восстановлению вольфрама на электродах. Частично продлевает срок службы ламп использование стекла из кварца высокой очистки, которое позволяет поддерживать баланс тепловой энергии, вырабатывающейся при работе лампы.

HCX

Проекционные лампы HCX или металогалогенные лампы, как и другие, излучают свет благодаря разряду плазмы электрической дуги, возникающей в газе, находящимся под высоким давлением. От UHD их отличает добавление к парам ртути галогенидов некоторых металлов, что позволяет сделать спектральную характеристику светового излучения более равномерной.

Проблемой этих ламп является постепенная, но при этом постоянная потеря яркости, вплоть до 50 % за время эксплуатации источника. Время работы этих ламп сравнимо с другими газоразрядными аналогами.

P-VIP

P-VIP ещё одна вариация на тему «Ртутные газоразрядные лампы для проектора». Можно считать этот тип вершиной эволюции ртутных проекторных ламп. Срок службы этих ламп может достигать 6000 - 8000 часов, интенсивность излучения и равномерность спектра сравнима с HCX, при этом у P-VIP нет болезни «возрастного снижения яркости», лампа одинаково здорово светит на протяжении всего срока службы. Не смотря на успехи в продлении полноценной жизни этого типа ламп, в корне их проблемы не решены.

Xenon

Еще одним типом газоразрядных ламп для проекторов является Xenon. Как явствует из названия, вместо паров ртути в лампе находится сжатый ксенон. Ксеноновые лампы многократно превосходят ртутные по мощности, давлению и, как следствие, по интенсивности светового потока.

Мощность ксеноновых ламп находится в диапазоне от 2 до 15 кВт, а давление газа в лампе достигает 300 атмосфер, что предопределило их использование в профессиональных кинотеатральных проекторах и крайне редко в предельно дорогих демонстрационных и домашних моделях. Как говорится «Всё лучшее детям кинотеатрам».

Сравнение спектров «ксенона» и «ртути»
Ось X- длинна волы в нм
Ось Y - отдача
синий график – «ксенон», красный – «ртуть»

К счастью использование газоразрядных ламп высокого давления постепенно отмирает, уступая место более совершенным источникам света. Их применение позволяет обеспечить относительно высокие показатели яркости и контрастности, но, как я уже отмечал – они дороги и периодически требуют замены.

Не лампы – led vs laser

Альтернативой газоразрядным лампам, которые появились ещё в начале прошлого столетия, стали светодиоды и лазеры. Каждый из этих источников обладает преимуществом длительной работы. Фактически, и светодиоды, и лазеры способны обеспечить не менее 20 000 часов работы, а в ряде случаев работают дольше. Кроме того светодиодные и лазерные проекторы позволяют уменьшить минимальное расстояние до экрана. К большим преимуществам лазерных проекторов перед остальными типами относятся высокое качество изображения и совершенная отсутствие «привередливости» к поверхности, на которую проецируется изображение. Как не прискорбно, но обе альтернативы имеют характерные недостатки.

Недостатки LED

Не смотря на внушительный прогресс за последние 8 лет, большинство светодиодных проекторов при равной стоимости уступают ламповым в интенсивности светового потока. Для большинства моделей значение светового потока источника не превышает 1000 -1200 ANSILm, а в большинстве случаев находится в пределах 1000. Еще одной проблемой Led-проекторов является уровень шума при работе, который не редко превышает значение 35 dB. Впрочем, указанные недостатки постепенно устраняются, стоит вспомнить, что на момент выпуска первых массовых серийных led-проекторов (2008 – 2009 годы) рекордом яркости последних было значение в 350- 400 ANSILm.

Недостатки лазерных проекторов

Основным недостатком лазерных проекторов является цена. Не смотря на серийное производство лазерных проекторов последние 10 лет цена не снизилась до вменяемых в понимании обывателя цифр. Также к ощутимым недостаткам лазерных аппаратов относят мерцание источника и неестественная насыщенность некоторых цветов. В некоторых моделях отмечают достаточно резкие переходы по цветовой палитре, что может раздражать при длительном просмотре. Стоит также отметить, что часть трудностей цветопередачи можно легко устранить дополнительной настройкой.

Гибридные схемы

Все чаще на рынке появляются гибридные модели, которые в качестве источников светового потока используют как лазер, так светодиоды. Применение такого подхода позволяет компенсировать недостатки одного источника другим. Большинство отзывов и сравнительных тестов такие системы проходят на уровне с ламповыми проекторами, при этом сохраняя главное достоинство альтернативных источников – колоссальный эксплуатационный ресурс. Недостаток один – неприлично высокая стоимость.

Достоинства и недостатки основных принципов работы

Прежде чем давать конкретные рекомендации по выбору проекторов необходимо немного рассказать о видах этих устройств. Сегодня на рынке наиболее широко представлены следующие типы проекторов:

• DLP (3DLP)
• LCD (3LCD)
• LCOS (SXRD,D-ILA)

Подробно описывать каждый из принципов смысла не имеет, так как энциклопедического материала в сети более чем достаточно. Полагаю, что лучше остановиться на достоинствах и недостатках каждой из них. Влезать в порядком затянувшийся спор с ангажированными любителями похоливарить о том, что же на самом деле круче 3DLP (DLP), LCD(3LCD), LCOS или 3LED не буду. В связи с разными задачами, которые ставятся перед проекторами, преимущества той или иной технологии определяют выбор, а в премиум сегменте недостатки технологий нивелированы чуть менее чем полностью. Могу лишь отметить, что несколько чипов лучше, чем один, так как позволяют увеличить качество изображения по целому ряду параметров.

DLP и 3DLP – чемпионы по контрасту

Достоинства DLP:

• высокий уровень контрастности, реалистичный черный;
• высокие возможности настойки цветопередачи;
• самый широкий ассортимент моделей и производителей, среди представленных на рынке;
• более приемлем для создания домашних кинотеатров, в связи с более реалистичной передачей картинки;
• в старших линейках нет оптических искажений;
• не требует дополнительного обслуживания, защищен от пыли;
• могут быть эффективно использованы для игр и 3D.

Недостатки DLP:

• Достаточно низкая яркость (особенно значения т.н. цветовой яркости) бюджетных моделей, которая проигрывает другим технологиям;
• В бюджетных моделях проявляется эффект радуги;
• Изображение одночиповых DLP проекторов мерцает, что заметно при съемке видео и может быть более утомительным для зрения;
• Более высокая стоимость решений с изображением высокого качества.

Фактически все недостатки, кроме высокой стоимости, одноматричных DLP не касаются проекторов с тремя чипами, т.н. 3 DLP, которые при этом сохраняют высокую контрастность, как одно из главных преимуществ.

3LCD –лидеры яркости цвета

Достоинства 3LCD:

• Высокая яркость при сравнении младших линеек;
• Как правило, выше удобство при настройке оптики;
• Некоторые из бюджетных моделей могут использоваться в незатемненных помещениях;
• По соотношению цена/результат идеальны для применения в качестве офисного презентационного проектора и учебного проектора для небольших аудиторий;
• В бюджетных линейках обеспечивают более реалистичную цветопередачу (кроме черных и серых тонов)

Недостатки 3LCD:

• Ограниченный ассортимент, монополия на использование технологии;
• Низкая контрастность, нереалистичный (серый) черный;
• Уязвимость перед пылью, необходимость замены фильтров специалистом;
• Артефакты (вогнутость вверху) заметные на экранах с большой диагональю;
• Появление артефактов (шлейфов) при воспроизведении динамичных сцен в играх и 3D.

В старших линейках решена проблема низкой контрастности (технология C2Fine)

LCOS - дорогая «золотая середина»

Достоинства LCOS

• У LCoS превосходит LCD и DLP по максимально доступному разрешению;
• За счет размещения управляющих элементов за светоотражающим слоем избавлены от эффекта «гребенки» характерного для LCD (3LCD);
• КПД технологии выше, чем у LCD (3LCD);
• Коэффициент заполнения (отношение рабочей площади к общей площади матрицы) у LCoS выше, чем DLP и LCD-проекторов;
• За счет использования охлаждающей подложки, устойчивость LCoS-чипов к температуре выше, чем DLP- и LCD-матрицы, что позволяет создавать более мощные устройства, рассчитанные для инсталляций;
• Контрастность и черный лучше, чем у LCD;
• Не мерцает, как DLP;
• Время отклика матрицы LCoS меньше, чем у LCD.

Недостатки LCOS:

• Представлены только в Hi End и профессиональных сегментах, что закономерно отразилось на цене, бюджетных моделей практически нет;
• Технология монополизирована несколькими компаниями, что серьезно отражается на ассортименте продукции;
• В старших сегментах практически не имеет преимуществ перед 3 DLP и 3 LCD, кроме устойчивости чипа к нагрузкам, при этом при равном качестве изображения – дороже;
• Широко востребованы только для дорогих инсталляций, как техника высокой надёжности.

3LED - победители марафонских дистанций

Достоинства 3 led:

• Отсутствие мерцания;
• Контрастность выше, чем 3 LCD;
• Применение почти вечного источника света;
• Отсутствие эффекта радуги и других артефактов;
• Высокая надёжность.

Недостатки 3 LED

• Низкий уровень яркости;
• Шум при работе, достигающий 35 – 40 дБ;
• Ограниченный ассортимент: 2 – 3 проектора у немногочисленных производителей;
• В ряде случаев нестабильность спектра;
• Высокая стоимость немногочисленных решений с высокой яркостью.

Основные характеристики

При выборе проектора стоит учитывать ряд характеристик от которых будет зависеть результат.

Яркость

При необходимости рассчитать световой поток проектора для аудитории или комнаты, освещение в которых соответствует действующим санитарно-гигиеническим нормативам (помещение где можно читать и работать, можно умножить 756 на площадь экрана в квадратных метрах.
Ниже приведена таблица расчёта яркости необходимой проектору в зависимости от площади экрана при освещении достаточном для чтения.

Разрешение

Ниже привожу соответствия стандартов и разрешений в зависимости от формата.

1. Формат изображения 4:3:

• VGA (640х480),
• SVGA (800х600),
• XGA (1024х780),
• SXGA (1280х1024),
• SXGA+ (1400х1050),
• UXGA (1600x1200),
• QXGA (2048x1536).

2. Формат изображения 16:9, 16:10, 15:9 или др.:

• W XGA (1280х768 либо 1280х780),
• HD720 (1280х720),
• W VGA (864х480),
• W SVGA (1024х576),
• Full HD (1920x1080),
• WUXGA (1920x1200),
• HD 4K (4096x2400).

Равномерность освещения

Редко указываемый параметр, который демонстрирует отношение минимальной периферической освещенности экрана к максимальной в центре. В проекторе для просмотра кино и игр и в профессиональных устройствах значение равномерности должно превышать 70 %.

И ещё немного о контрасте

Контраст оказывает максимальное влияние на качество изображения в затемненных помещениях. Во многом, поэтому высококонтрастные модели проекторов используют как элемент систем для домашних кинотеатров. При необходимости получить различимое изображение в освещенных интерьерах следует опираться на яркость.

Сухой остаток – что и кому

Как я уже отметил, люди, которые приобретают проекторы редко представляют, какой именно им нужен, чем иногда пользуются не слишком порядочные продавцы.

Начну с учебных заведений, где проектор позволяет демонстрировать презентации и учебные фильмы. Требования к качеству минимальны, при этом, как правило, есть требования к цене и в ряде случаев к яркости. Для помещений, где возможно затемнение подойдут одночиповые DLP, 3 LED или 3 LCD проекторы и с яркостью 700 – 1000 ANSIlm, в помещениях, где с затемнением есть проблемы, нужен более мощный световой поток, соответственно, от 1000 ANSIlm и выше. Как правило, в соотношении яркость/цена побеждают 3 LCD проекторы. При этом для помещений с возможностью затемнения DLP считаются более предпочтительными.

Выбор бизнес проектора для презентаций также будет связан с условиями работы и задачами, с той лишь разницей, что, как правило, для бизнеса необходимо более высокое разрешение (HD), соответственно возрастёт стоимость.

Для профессиональных презентаций и длительной работы могут применяться лазерные и гибридные 3 DLP, 3 LCD и LCOS проекторы, которые обеспечивают длительную работу и высококачественное изображение, как правило, с FullHD и WUXGA, 4 K HD разрешением. Значения светового потока в подобных проекторах, рассчитанных на работу в освещённых помещениях, а также днём на улице может достигать 20 000 ANSIlm.

Не смотря на жесткую конкуренцию со стороны ЖК-телевизоров и плазменных панелей, проекторы перестают быть экзотикой дома. Для домашних кинотеатральных и игровых систем большинство экспертов рекомендует DLPи 3DLP проекторы, так как последние меньше искажают картинку и значительно эффективнее работают в 3D режиме.

Наиболее привлекательными и перспективными источниками света в проекторах являются лазеры и светодиоды, которые при прочих равных условиях дают фору остальным в эксплуатационном ресурсе. Эксперты утверждают, что за ними будущее и это будущее уже рядом. По расчетам ряда производителей от газоразрядных ламп откажутся в ближайшие 10 лет.

Материал построен на комментариях экспертов pult.ru, использованы графические материалы сайтов: myprojector.ru, projector-lamps.ru, viking.ru, giga-line.ru, stereo.ru

P.S. Стоимость проекторов в зависимости от назначения варьируется в очень широких пределах, в нашем каталоге представлены проекторы от 19790 до 10 452 850. Если говорить об учебном, офисном, средняя стоимость последнего (в зависимости от характеристик и использованной технологии) варьируется в пределах от 19790 до 300 000. В случае с оборудованием для домашних кинотеатров и игр если и не затрагивать профессиональные и HI END линейки, то средняя стоимость такого проектора будет около 90 000 - 150 000 (опять же в зависимости от характеристик и использованной технологии). Представленные сведения о ценах достаточно условны, цена во многом зависит от производителя, функций, конструкции и возможностей устройства.

Технология DLP

Digital Light Processing (DLP) — передовая технология, изобретенная компанией Texas Instruments . Благодаря ей оказалось возможным создавать очень небольшие, очень легкие (3 кг — разве это вес?) и, тем не менее, достаточно мощные (более 1000 ANSI Lm) мультимедиапроекторы.

Краткая история создания

Давным-давно, в далекой галактике…

В 1987 году Dr. Larry J. Hornbeck изобрел цифровое мультизеркальное устройство (Digital Micromirror Device или DMD). Это изобретение завершило десятилетние исследования Texas Instruments в области микромеханических деформируемых зеркальных устройств (Deformable Mirror Devices или снова DMD). Суть открытия состояла в отказе от гибких зеркал в пользу матрицы жестких зеркал, имеющих всего два устойчивых положения.

В 1989 году Texas Instruments становится одной из четырех компаний, избранных для реализации «проекторной» части программы U.S. High-Definition Display, финансируемой управлением перспективного планирования научно-исследовательских работ (ARPA).

В мае 1992 года TI демонстрирует первую основанную на DMD систему, поддерживающую современный стандарт разрешения для ARPA.

High-Definition TV (HDTV) версия DMD на основе трех DMD высокого разрешения была показана в феврале 1994 года.

Массовые продажи DMD-чипов началиcь в 1995 году.

Технология DLP

Ключевым элементом мультимедиапроекторов, созданных по технологии DLP, является матрица микроскопических зеркал (DMD-элементов) из алюминиевого сплава, обладающего очень высоким коэффициентом отражения. Каждое зеркало крепится к жесткой подложке, которая через подвижные пластины соединяется с основанием матрицы. Под противоположными углами зеркал размещены электроды, соединенные с ячейками памяти CMOS SRAM. Под действием электрического поля подложка с зеркалом принимает одно из двух положений, отличающихся точно на 20° благодаря ограничителям, расположенным на основании матрицы.

Два этих положения соответствуют отражению поступающего светового потока соответственно в объектив и эффективный светопоглотитель, обеспечивающий надежный отвод тепла и минимальное отражение света.

Шина данных и сама матрица сконструированы так, чтобы обеспечивать до 60 и более кадров изображения в секунду с разрешением 16 миллионов цветов.

Матрица зеркал вместе с CMOS SRAM и составляют DMD-кристалл — основу технологии DLP.

Впечатляют небольшие размеры кристалла. Площадь каждого зеркала матрицы составляет 16 микрон и менее, а расстояние между зеркалами около 1 микрона. Кристалл, да и не один, легко помещается на ладони.

Всего, если Texas Instruments нас не обманывает, выпускаются три вида кристаллов (или чипов) c различными разрешениями. Это:

• SVGA: 848×600; 508,800 зеркал
• XGA: 1024×768 с черной апертурой (межщелевым пространством); 786,432 зеркал
• SXGA: 1280×1024; 1,310,720 зеркал

Итак, у нас есть матрица, что мы можем с ней сделать? Ну конечно, осветить ее световым потоком помощнее и поместить на пути одного из направлений отражений зеркал оптическую систему, фокусирующую изображение на экран. На пути другого направления разумным будет поместить светопоглотитель, чтобы ненужный свет не причинял неудобств. Вот мы уже и можем проецировать одноцветные картинки. Но где же цвет? Где яркость?

А вот в этом, похоже, и заключалось изобретение товарища Larry, речь о котором шла в первом абзаце раздела истории создания DLP. Если вы так и не поняли, в чем дело, — приготовьтесь, ибо сейчас с вами может случиться шок:), т. к. это само собой напрашивающееся элегантное и вполне очевидное решение является на сегодня самым передовым и технологичным в области проецирования изображения.

Вспомните детский фокус с вращающимся фонариком, свет от которого в некоторый момент сливается и превращается в светящийся круг. Эта шутка нашего зрения и позволяет окончательно отказаться от аналоговых систем построения изображения в пользу полностью цифровых. Ведь даже цифровые мониторы на последнем этапе имеют аналоговую природу.

Но что произойдет, если мы заставим зеркало с большой частотой переключаться из одного положения в другое? Если пренебречь временем переключения зеркала (а благодаря его микроскопическим размерам этим временем вполне можно пренебречь), то видимая яркость упадет не иначе как в два раза. Изменяя отношение времени, в течение которого зеркало находится в одном и другом положении, мы легко можем изменять и видимую яркость изображения. А так как частота циклов очень и очень большая, никакого видимого мерцания не будет и в помине. Эврика. Хотя ничего особенного, это всё давно известно:)

Ну, а теперь последний штрих. Если скорость переключения достаточно высока, то на пути светового потока мы можем последовательно помещать светофильтры и тем самым создавать цветное изображение.

Вот, собственно, и вся технология. Дальнейшее ее эволюционное развитие мы проследим на примере устройства мультимедиапроекторов.

Устройство DLP-проекторов

Texas Instruments не занимается производством DLP-проекторов, этим занимается множество других компаний, таких, как 3M, ACER, PROXIMA, PLUS, ASK PROXIMA, OPTOMA CORP., DAVIS, LIESEGANG, INFOCUS, VIEWSONIC, SHARP, COMPAQ, NEC, KODAK, TOSHIBA, LIESEGANG и др. Большинство выпускаемых проекторов относятся к портативным, обладающим массой от 1,3 до 8 кг и мощностью до 2000 ANSI lumens. Проекторы делятся на три типа.

Одноматричный проектор

Самый простой тип, который мы уже описали, это — одноматричный проектор , где между источником света и матрицей помещается вращающийся диск с цветными светофильтрами — синим, зеленым и красным. Частота вращения диска определяет привычную нам частоту кадров.

Изображение формируется поочередно каждым из основных цветов, в результате получается обычное полноцветное изображение.

Все, или почти все портативные проекторы построены по одноматричному типу.

Дальнейшим развитием этого типа проекторов стало введение четвертого, прозрачного светофильтра, позволяющего ощутимо увеличить яркость изображения.

Трехматричный проектор

Самым сложным типом проекторов является трехматричный проектор , где свет расщепляется на три цветовых потока и отражается сразу от трех матриц. Такой проектор имеет самый чистый цвет и частоту кадров, не ограниченную скоростью вращения диска, как у одноматричных проекторов.

Точное соответствие отраженного потока от каждой матрицы (сведение) обеспечивается с помощью призмы, как вы можете видеть на рисунке.

Двухматричный проектор

Промежуточным типом проекторов является двухматричный проектор . В данном случае свет расщепляется на два потока: красный отражается от одной DMD-матрицы, а синий и зеленый — от другой. Светофильтр, соответственно, удаляет из спектра синюю либо зеленую составляющие поочередно.

Двухматричный проектор обеспечивает промежуточное качество изображения по сравнению с одноматричным и трехматричным типом.

Сравнение LCD и DLP-проекторов

По сравнению с LCD-проекторами DLP-проекторы обладают рядом важных преимуществ:

Есть ли недостатки у технологии DLP?

Но теория теорией, а на практике еще есть над чем поработать. Основной недостаток заключается в несовершенстве технологии и как следствие — проблеме залипания зеркал.

Дело в том, что при таких микроскопических размерах мелкие детали норовят «слипнуться», и зеркало с основанием тому не исключение.

Несмотря на приложенные компанией Texas Instruments усилия по изобретению новых материалов, уменьшающих прилипание микрозеркал, такая проблема существует, как мы увидели при тестировании мультимедиапроектора Infocus LP340 . Но, должен заметить, жить она особо не мешает.

Другая проблема не так очевидна и заключается в оптимальном подборе режимов переключения зеркал. У каждой компании, производящей DLP-проекторы, на этот счет свое мнение.

Ну и последнее. Несмотря на минимальное время переключения зеркал из одного положения в другое, едва заметный шлейф на экране этот процесс оставляет. Эдакий бесплатный antialiasing.

Развитие технологии

• Помимо введения прозрачного светофильтра постоянно ведутся работы по уменьшению межзеркального пространства и площади столбика, крепящего зеркало к подложке (черная точка посередине элемента изображения).
• Путем разбиения матрицы на отдельные блоки и расширения шины данных увеличивается частота переключения зеркал.
• Ведутся работы по увеличению количества зеркал и уменьшению размера матрицы.
• Постоянно повышается мощность и контрастность светового потока. В настоящее время уже существуют трехматричные проекторы мощностью свыше 10000 ANSI Lm и контрастностью более 1000:1, нашедшие свое применение в ультрасовременных кинотеатрах, использующих цифровые носители.
• Технология DLP полностью готова заменить CRT-технологию показа изображения в домашних кинотеатрах.

Заключение

Это далеко не все, что можно было бы рассказать о технологии DLP, например, мы не затронули тему использования DMD-матриц в печати. Но мы подождем, пока компания Texas Instruments не подтвердит информацию, доступную из других источников, дабы не подсунуть вам «липу». Надеюсь, этого небольшого рассказа вполне достаточно, чтобы получить пусть не самое полное, но достаточное представление о технологии и не мучать продавцов расспросами о преимуществе DLP-проекторов над другими.

Спасибо Алексею Слепынину за помощь в оформлении материала

Прежде всего, что такое DLP? DLP – это Digital Light Processing, цифровая обработка света.

Технология цифровой обработки света основана на применении специальных микрозеркальных микросхем, по-английски – DMD, Digital Micromirror Device.

DLP-технология родилась в США благодаря перспективным разработкам оборонного агентства DARPA 1 .

DARPA – это очень интересная организация, пожалуй, не имеющая аналогов в мире. Это агентство Министерства обороны США, отвечающее за разработку новых технологий для использования в вооружённых силах. DARPA готово финансировать самые сумасшедшие разработки, понимая, что 90% из них «не выстрелит», но среди оставшихся 10% окажется «золотое яичко», которое позволит Пентагону совершить технологический прорыв.

Сейчас трудно сказать, какую задачу решало агентство DARPA, размещая в конце 1980-х гг. в фирме Texas Instruments крупный государственный заказ. То ли учёные надеялись создать систему точной фокусировки мощного лазерного пучка на боеголовке баллистической ракеты, то ли им была нужна надёжная технология для отображения показаний приборов на стекло кабины истребителя, как у советских самолётов, сейчас это уже неважно. А важно то, что в 1987 г. учёный-оптик Ларри Хорнбек, работавший в Texas Instruments, изобрёл первую в мире DMD микросхему.

Надо отдать должное топ-менеджерам компании: ознакомившись с изобретением, они немедленно запустили проект по исследованию коммерческой применимости DMD и через семь лет, в 1994 г., был продемонстрирован прототип DLP-проектора. Технология быстро получила признание специалистов как перспективная, хотя поколебать позиции ЖК проекторов в те годы было нелегко.

С этого времени и начинается победное шествие DLP проекторов, уверенно оттеснивших все другие технологии и, по некоторым оценкам, ныне занимающим до 70% рынка профессиональных проекторов.

Более того, компания Texas Instruments выкупила и по сей день поддерживает исключительный патент на DMD микросхемы, поэтому все без исключения DLP проекторы в мире и все проекционные DLP видеокубы используют их микросхемы.

Как это работает?

В основе DLP проектора лежит матрица из DMD микросхем.

Рассмотрим её конструкцию более подробно.

Рис. 1 DMD микросхема

DMD-микросхема - это кремниевый кристалл КМОП-памяти, на котором сформирована матрица, состоящая из квадратных алюминиевых микрозеркал (рис. 1), способных поворачиваться на определённый угол в одну или другую сторону. То есть микрозеркало будет либо отражать падающий свет, либо направлять его в специальный поглотитель. Соответственно, на экране возникнет светлая или тёмная точка.

Поскольку угол поворота зеркала определяется геометрическими параметрами структуры, а она формируется с помощью точной кремниевой фотолитографии, все элементы DMD-матрицы оказываются практически идентичными. Первоначально размер зеркала был 16x16 мкм, а угол его поворота 10°, в сегодняшних матрицах размер зеркал зависит от их разрешения, а угол отклонения достиг 12°. Квадратик в центре зеркала от «ножки» в микросхемах последних поколений отсутствует.

Каждое микрозеркало крепится на т.н. торсионном подвесе, благодаря чему DLP-матрица может надёжно работать много лет. Торсионный подвес образуют ленты особой формы из сверхпрочного материала (на рисунке – подвижные пластины). По оценкам компании Texas Instruments, время наработки DMD-микросхемы на отказ в трёхматричном проекторе достигает 76 тыс. ч. Для управления поворотами микрозеркал используется явление электростатического притяжения между адресным электродом и зеркалом.

Информация о состоянии каждого пикселя картинки записывается в соответствующую ему ячейку памяти – обычный триггер. Его противофазные выходы подключены к адресным электродам микроструктуры, а потому содержимое ячейки памяти влияет на положение зеркала.

Работа DMD-матрицы предусматривает шесть различных состояний. В состоянии готовности памяти все триггеры матрицы загружены нужной информацией (загрузка осуществляется последовательно, по строкам). В состоянии сброса все микрозеркала притягиваются к адресным электродам импульсом повышенного напряжения, подаваемым на шину смещения, т. е. на сами зеркала. Состояние освобождения достигается, когда все зеркала освобождаются, выстраиваясь в нейтральном положении, т. е. в одной плоскости. Состояние дифференциации предусматривает подачу на шину смещения промежуточного (между логическим нулём и единицей) напряжения, при котором электростатические поля между адресными электродами и зеркалом подталкивают освобождённое зеркало в нужную сторону, определяемую содержимым ячейки памяти. В состоянии приземления на шину смещения подаётся такое напряжение, при котором зеркала ускоренно притягиваются к адресным электродам, поворачиваясь на максимальный угол. В процессе загрузки памяти зеркала остаются неподвижными в одном из двух наклонных положений, а содержимое ячеек памяти обновляется по строкам.

В процессе работы DMD-матрица попеременно проходит шесть фаз: сброс, освобождение, дифференциация, приземление, загрузка памяти, готовность памяти. Фаза сброса помогает преодолеть силы прилипания. Оказывается, что при малых размерах механической структуры они настолько велики, что одной упругости ленточного подвеса для высвобождения зеркала не достаточно.

Управление зеркалами на DMD-матрице достигается изменением напряжения на шине смещения, которое формируется специальными электронными схемами, размещёнными вне DMD-кристалла. Все зеркала в структуре поворачиваются синхронно, что благоприятно сказывается на динамических свойствах матрицы, т. е. она хорошо передаёт движение.

В ранних образцах DMD-матриц случались залипания микрозеркал, но сейчас эта «детская болезнь» преодолена.

Готовый кристалл помещают в металлокерамический корпус с кварцевым стеклом на месте верхней крышки. Контактные площадки по периметру кристалла соединяют с выводами корпуса тонкими золотыми проводниками. С обратной стороны корпуса в центре располагается прямоугольное металлизированное поле для отвода тепла от DMD-матрицы, а по периметру размещены позолоченные контактные площадки наподобие тех, что можно видеть на процессорах Intel для гнезда LGA 775.

Рис. 2. DMD микросхема

В процессе совершенствования DLP-технологии компания Texas Instruments сменила несколько поколений DMD-матриц, постоянно улучшая их характеристики.

Как устроен DLP проектор

Устройства проецирования изображений известны очень давно – это и слайд-проекторы, эпидиаскопы и другие тому подобные устройства. Главной их особенностью являлось обязательное наличие физического объекта проецирования – слайда, диапозитива, рисунка на плёнке и т.п.

Рис. 3. Принцип действия мультимедийного проектора

Современному мультимедийному проектору физический объект для проецирования не требуется – для этого он использует электронный сигнал. Поэтому проблема создания качественных статических и динамических изображений в значительной степени потеряла актуальность. Сейчас любой человек, овладевший тем или иным компьютерным пакетом, может создавать весьма сложные и красивые рисунки и анимации.

Как же устроен современный DLP проектор?

Он обязательно имеет набор следующих основных и вспомогательных устройств (систем).

Источник света. Для мощных проекторов обычно используют одну или несколько специальных ртутных или ксеноновых ламп (ламп сверхвысокого давления или маталлогалоидных).

Металлогалоидные лампы получили название из-за добавок солей йода и брома. Полезный световой поток таких ламп примерно в два раза больше, чем у обычных и достигает 3 ANSI лм/Вт. Цветопередача у металлогалоидной лампы значительно лучше, чем у галогенной, благодаря непрерывному, а не линейчатому, спектру излучения. Свет этих ламп белый и больше похож на дневной, тогда как у галогенных он жёлтый.

Срок службы ламп определяется временем, по истечении которого световой поток уменьшается вдвое. Средний ресурс ламп составляет от 1000 до 2000 часов.

Лампы сверхвысокого давления – развитие компанией PHILIPS идеи металлогалоидных источников света. Эти лампы стоят дороже. Давление в их колбе превышает 100 атмосфер. Светотехническая эффективность составляет 5 ANSI лм/Вт, а ресурс 4000 часов. Лампы сверхвысокого давления применяют в своих моделях фирмы SONY, SANYO и другие производители проекторов. У этого вида ламп к концу срока службы световой поток снижается лишь на 25%.

До настоящего времени подавляющее большинство ламп для проекторов производится всего тремя компаниями – Philips, Osram и Ushio.

В последние годы в ЖК проекторах стали использовать сверхъяркие светодиоды, цвет свечения которых может меняться в зависимости от напряжения питания.

Для мощных кинотеатральных DLP проекторов часто используют блок ламп, содержащий 2-4 излучателя. Это позволяет, во-первых, не прерывать трансляцию в случае отказа одной лампы и, во-вторых, увеличить срок службы ламп за счёт их поочерёдного использования или использования в т.н. «эко-режиме» при пониженном напряжении питания.

Ртутные и ксеноновые лампы имеют невысокие КПД, и поэтому выделяют много тепла, которое приходится отводить. До недавних пор единственным возможным вариантом теплообменника была система принудительного воздушного охлаждения, однако в последнее время фирмы всё чаще обращаются к системам жидкостного охлаждения. Причинами этого является то, что, во-первых, система жидкостного охлаждения гораздо эффективнее воздушного, поскольку выше удельная теплоёмкость носителя, а, во-вторых, снижается шум проектора. Получить шум системы воздушного охлаждения в 30 дБ не так-то просто, а в тихом помещении он будет ощутимо заметен.

Для оптической системы источник света является точкой. Чтобы собрать его и направить на матрицу используют систему линз, называемую конденсором. Конструкция конденсора тем сложнее, чем больше его апертура. При числовой апертуре до 0,1 применяют одиночные линзы, при 0,2-0,3 - двухлинзовые системы, свыше 0,3 - трёхлинзовые. Наиболее распространены конденсоры из двух плоско-выпуклых линз, обращённых сферическими поверхностями друг к другу. Эта схема позволяет уменьшить сферические аберрации.

Свет от источника, собранный конденсором, поступает на самую главную часть проектора, устройство, управляющее световым потоком. Оно может быть просветным или отражающим. В DLP проекторе используется отражающая матрица.

Отразившись от матрицы DMD микросхем, световой поток через объектив проецируется на экран.

К другим устройством проектора, не упомянутым ранее, относят блок электроники с процессором, блок управления, блок коррекции трапецеидальных искажений и блок питания.

Основные характеристики DLP проекторов

Основными характеристиками мультимедийных, и, в том числе, DLP проекторов обычно считаются:

• разрешающая способность (разрешение),
• световой поток (яркость),

Дополнительными характеристиками, влияющими на выбор проектора, являются:

• контрастность,
• равномерность освещения,
• наличие ZOOM-объектива,
• количество и типы входных и выходных разъёмов.

Кроме того, необходимо учитывать возможность обслуживания приобретённого аппарата (сервис).

Разрешающая способность

Этот параметр характеризует дробность видео картинки, создаваемой проектором, и определяется разрешением, т.е. физическим числом пикселей матрицы проектора.

Для формата изображения 4:3 наиболее распространёнными являются следующие форматы: VGA (640х480), SVGA (800х600), XGA (1024х780), SXGA (1280х1024), SXGA+ (1400х1050), UXGA (1600x1200), QXGA (2048x1536).

Для формата изображения 16:9, 16:10, 15:9 или близкого к ним: W XGA (1280х768 либо 1280х780), HD720 (1280х720), W VGA (864х480), W SVGA (1024х576), Full HD (1920x1080), WUXGA (1920x1200), HD 4K (4096x2400).

В каждой паре чисел первое показывает число пикселей по горизонтали, а второе – по вертикали изображения.

Надо отметить, что проекторы с разрешением VGA уже не выпускаются, и в список включены для полноты картины. Существуют и другие, менее распространённые разрешения.

Чем выше разрешение, тем меньше размеры элементов изображения и тем более качественным, фотореалистичным оно смотрится на экране. Однако, с увеличением разрешения стоимость проекторов быстро растёт. С другой стороны, относительная стоимость проекторов от поколения к поколению быстро падает, поэтому какие либо конкретные рекомендации давать сложно. Однако ясно, что если проектор планируется для домашнего кинотеатра, его разрешение должно быть Full HD. С другой стороны, разрешение 4К для этой цели является явно избыточным хотя бы потому, что на год написания этой брошюры (2014) не существовало серийных источников контента с таким разрешением. Это проекторы, рассчитанные на большие панели, и предназначены для работы от специальных мультимедийных плееров.

Напомним, что процессор проектора способен выполнять как повышающую, так и понижающую конверсию входного сигнала. Здесь стоить обратить внимание на одну тонкость. Дело в том, что не все проекторы обладают мощными и совершенными процессорами, особенно из бюджетной части модельного ряда. Поэтому иногда очень хорошие результаты может дать приобретение внешнего скейлера, чей мощный, специализированный процессор справится с задачей конверсии гораздо лучше.

Примером такого прибора является цифровой масштабатор-коммутатор VP-740 израильской фирмы Kramer Electronics (рис. 4).

Рис.4 Цифровой масштабатор-коммутатор Kramer Electronics VP-740

Световой поток

Световой поток – это величина, характеризующая количество световой мощности в потоке излучения. Световой поток – величина субъективная в том смысле, что оценивается в соответствии с относительной спектральной чувствительностью среднего человеческого глаза.

Световой поток мультимедийных проекторов измеряют в ANSI 2 люменах Этот параметр был введён в 1982 г. в качестве единицы, характеризующей среднюю величину светового потока проектора по девяти равномерно распределённым по площади экрана зонам.

Световой поток проекторов может находиться в диапазоне до 10 тыс. ANSI лм, но для домашнего кинотеатра или небольшого офиса вполне достаточно будет и 3 тыс. ANSI лм, а если в проекторе в качестве источника света используется светодиод, то световой поток составит всего несколько сотен и даже десятков ANSI лм.

На практике проекторы используют в условиях подтемнения или обычного освещения.

«Подтемнение» означает, что засветка экрана от посторонних источников не должна превышать 20 люкс. То есть окна вблизи экрана должны быть занавешены, яркий свет вблизи экрана отключён, но в помещении достаточно светло для чтения документов, иначе работать будет просто некомфортно.

Термин «обычное освещение» означает, что помещение перед включением проектора не затемняется, однако всё-таки нужно избегать попадания на экран прямого солнечного света яркое потолочное освещение перед экраном лучше выключить.

Чем больше яркость проектора, тем лучше картинка. Краски более контрастны, больше возможностей для регулировок параметров изображения.

Приведённая ниже эмпирическая формула позволяет сделать приблизительную оценку требуемой мощности светового потока проектора:

Ф = S x к

Где: Ф – световой поток в ANSI лм;
S – площадь экрана в кв. м;
к – коэффициент, на величину которого влияет уровень освещённости помещения.

Значение к для незатемнённых помещений составляет 500-800, а для затемнённых – 200-350.

Контрастность проектора

Контрастность может быть представлена в спецификации проектора одним из двух способов. Если указана просто Контрастность, то этот параметр обычно измерен на основе метода On/Off, то есть измерение отношений «самого белого» и «самого чёрного» элементов изображения, которые способен воспроизводить данный проектор. Если же указана ANSI Контрастность, то соотношение было определено при отображении на экране шахматного поля (белых и черных квадратов) и измерения и сравнения относительной яркости каждого из них. Вариант On/Off даёт более высокие значения, тогда как вариант ANSI – несколько более точные.

Некоторые проекторы имеют т.н. динамическую или ирисовую диафрагму, установленную между источником света и объективом. Проектор несколько раз в секунду оценивает общую яркость изображения и по результатам измерений регулирует световой поток за счёт приоткрывания или закрывания отверстия динамической диафрагмы.

Динамическая диафрагма увеличивает On/Off контрастность. Темные области будут представляться темнее, а яркие будут выглядеть ярче. Динамическая диафрагма не влияет на показатель ANSI контрастность.

Вес проектора

DLP проекторы обычно тяжелее своих жидкокристаллических собратьев и могут весить несколько десятков кг. Например, вес проектора Barco HDX-W12 составляет 50 кг.

Характеристики объектива

Современные мультимедийные проекторы обычно комплектуются варио объективами, обладающими изменяемым фокусным расстоянием: объективы с трансфокаторами, или ZOOM-объективы. Благодаря наличию ZOOM-объектива заметно упрощается подготовка к видео показам, поскольку, не передвигая проектор, можно менять размер изображения.

Самые совершенные модели оснащены объективами с электроприводами. Это очень удобно при потолочном креплении проектора, однако повышает стоимость проектора.

Анализ конструкции DLP проектора показывает его достоинства и недостатки.

К достоинствам можно отнести возможность работы с очень большими световыми потоками. Конечно, и возможности микрозеркал не беспредельны, но всё-таки они гораздо больше, чем у ЖК, поэтому мощные кинотеатральные проекторы выполнены по технологии DLP. Исключений нет.

Другим существенным достоинством является меньшая пикселизация изображения по сравнению с ЖК.

Рис. 5. Сравнение пикселизации изображения у ЖК и DLP проекторов

Наконец, у DLP проекторов отсутствует проблема чёрного цвета, поскольку у них чёрный цвет – это просто отсутствие цвета.

Есть и недостатки, и они весьма серьёзны.

Прежде всего, это неприятный эффект радуги у одноматричных проекторов. «Лечится» переходом на трёхматричную схему, что, естественно, влечёт за собой ухудшение массогабаритных характеристик и рост цены.

Во-вторых, и это тоже характерно для одноматричных проекторов, существенны проблемы с цветопередачей, особенно жёлтых и голубых тонов.

В-третьих, для управления огромным количеством микрозеркальных микросхем требуется мощный и весьма дорогой микропроцессор.

Управление яркостью изображения в DLP проекторах

До сих пор мы говорили об основных принципах формирования изображения в DLP проекторах, но не рассматривали принципы управления яркостью и формирования цветной картинки. Сначала поговорим об управлении яркостью.

Поскольку источник света равномерно освещает всю матрицу DMD микросхем, управление яркостью каждого пикселя, очевидно, должно осуществляться на уровне отдельной микросхемы. Это реализовано за счёт управления временем, которое микрозеркало отражает свет от источника. Короткие импульсы света интегрируются в мозгу зрителя и создают ощущение более или менее яркого пикселя (рис. 6). Такой способ управления в радиотехнике называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Чем больше длительность жёлтых импульсов на осциллограмме, тем меньше скважность сигнала и тем больше величина напряжения Uвых (на рисунке зелёного), соответствующего яркости пикселя.

Скважностью S в радиотехнике принято называть отношение:

S = T/τ

Где: S – скважность;
Т – период повторения;
τ – длительность импульса.

Рис. 6. К пояснению принципа ШИМ

На практике это выглядит следующим образом:

Рис. 7. К пояснению принципа ШИМ

На фото 7 отчётливо видно, что левое изображение пересветлено.

Как получается цвет в DLP проекторах

Первые DLP проекторы имели одну матрицу DMD микросхем, поэтому для получения цветного изображения приходилось использовать схему (рис. 8) с цветовым колесом (рис. 9). Колесо состояло из нескольких цветовых сегментных фильтров и вращалось с большой скоростью (до 10 тыс. об/мин). Такое техническое решение обеспечивало приемлемую цветопередачу, однако создавало много проблем. Во-первых, возникал т.н. эффект радуги, в результате которого изображение на экране «разваливалось» (рис. 10). Правда, наблюдали этот эффект не все люди. В «железе» одноматричный DLP проектор выглядит, как показано на рис. 11.

Вторая проблема заключалась в том, что не все цвета воспроизводились одинаково хорошо, особенно большие проблемы возникали с голубыми и жёлтыми оттенками. Производители по-разному боролись с этой проблемой, например, увеличивая количество цветных секторов в колесе, меняя их ширину и алгоритм работы процессора. Всё это позволяло, как правило, улучшить воспроизведение одних цветов за счёт других. Кроме того, увеличение сегментов цветового колеса влекло за собой увеличение количества границ между сегментами, т.н. «спиц». При большой скорости вращения колеса спицы загораживали источник от объектива заметное время, и изображение получалось тусклым.

Некоторые производители предоставляли пользователям возможность выбрать тип цветового колеса в зависимости от изображений, которые должен был воспроизводить проектор.

Рис. 8. Оптическая схема одноматричного DLP проектора с цветовым колесом

Рис. 9. Цветовое колесо

Рис. 10. Эффект радуги у одноматричного DLP проектора

Рис. 11. Одноматричный DLP проектор со снятым кожухом

Но всё это были полумеры, не решавшие органичные проблемы одноматричных DLP проекторов. И только переход к трёхматричной оптической схеме (рис. 12) позволил преодолеть эти проблемы. Как видно, эта оптическая схема не требует цветового колеса, а вместе с ним исчезают и все органические недостатки одноматричной схемы проекторов. Вместе с тем, за качество изображения приходится платить высокой сложностью оптического блока (рис. 13) и высокой ценой проектора.

Рис. 12. Трёхматричная оптическая схема DLP проектора

Рис. 13. Оптический блок трёхматричного DLP проектора

Для примера рассмотрим DLP проектор HDX-W14 компании Barco, построенный на трёх 0,96 дюймовых DMD матрицах (рис. 14).

Рис. 14. Проектор HDX-W14 компании Barco

Проектор обладает следующими основными техническими характеристиками:

• Разрешение 1920 x 1200 (WUXGA);
• Светоотдача 13000 ANSI-люмен;
• Контрастность 1850:1 (стандартный режим) и 2400:1 (режим высокой контрастности).

Сдвиг оптической линзы:

• По вертикали: от -10% до +110%;
• По горизонтали: от -30% до +30% на трансфокаторе (с памятью).

• Ксеноновая лампа мощностью 2,5 кВт;
• Срок эксплуатации лампы 1750 часов;
• Ориентация: Стол - потолок - сторона (книжная) - вертикальная;
• Входы DVI-I (HDCP, включая аналоговый сигнал RGB YUV), SDI/HDSDI/двойной HDSDI/3G/BarcoLink;
• Контроль – проводной XLR, ИК, RS-232, вход/выход DMX512, встроенный веб-обозреватель, Projection Toolset;
• Дополнительное управление по Wi-Fi и GSM/мобильному телефону;
• Соединение сети 10/100 Мбит/с Ethernet (на RJ45), Wi-Fi;
• Энергопотребление 2600 Вт;
• Уровень шума (при 25 °C) 50 дБ(A);
• Габариты (WxLxH) 475 x 725 x 382 мм;
• Вес 50 кг.

Поскольку компания Barco de facto является одним из лидеров рынка профессиональных DLP проекторов большой мощности, а серия проекторов HDX удостоена награды InAVation за самый инновационный коммерческий проектор, то на эти характеристики следует ориентироваться интеграторам при выборе проектора для решения своих задач.

1 DARPA –Defense Advanced Research Projects Agency (англ) – Агентство передовых оборонных исследовательских проектов.
2 ANSI (American National Standards Institute, англ.) – Американский национальный институт стандартов.

Проекционные технологии завоевывают все больше поклонников на рынке современных технических новинок. И даже в этой области уже есть два основных конкурента: DLP и LCD проекторы. В чем отличие технологии DLP и LSD проекторов и какой агрегат лучше приобрести? Подробности в данной статье.

Проекционные технологии

Обходя самые популярные LSD и DLP – технологии, стоит вспомнить и другие удивительные агрегаты, использующие CRT-проекцию. Прародители конкурирующих сейчас технологий показывали высокое качество изображения еще в конце 20 века, когда цветное телевидение только что вошло в жизнь современных людей. Ее последователи — технологии DLP и LSD давно стали противоборствовать между собой, потому что каждая из них стремится завоевать популярность и имеет свои специфические особенности.

LSD или Liquid Crystal Display основана на комбинировании зеркал и отражении света специальной лампы, а DLP или Digital Light Processing идет по другому пути, используя матрицу микроскопических зеркал.

Что это и как это работает на практике?

Особенности DLP-технологии

Что такое DLP? Изобретена технология DLP Тexas Instruments – компанией, которая смогла создать облегченную модель проектора весом до трех килограмм. При этом мощность данных агрегатов никуда не делась – более 100 ANSI Lm – довольно серьезный показатель. Такая технология была впервые представлена в конце 20 века и являла собой цифровое устройство с большим количеством зеркальных поверхностей, в котором производители отказывались от изгибающихся зеркал и переходили к матрице жестких зеркал, которые имеют только 2 положения.

DLP-технология позволила сделать изображение цветным при помощи манипуляций с цветом и светом. Все эти зеркала сделаны из особого, обладающего повышенным коэффициентом отражения алюминиевого сплава. С противоположной стороны от углов зеркал размещаются электроды, которые прикреплены к RAM-памяти. После подачи электричества данными зеркалами принимается одно из двух возможных положений, отличающееся на 20 градусов.

Потом световой поток, который поступает внутрь, отражается от зеркал и подается в объектив, где расположен очень эффективный светопоглотитель. Он обеспечивает минимальное отражение ненужного света и надежно отводит излишнее тепло, поэтому DLP-модуль никогда не нагревается.

Несколько тысяч маленьких зеркал прикреплены на матрице так близко друг к другу, что изображение зрителю кажется очень гладким и кристально четким. Уже в 1995 году начинается массовая продажа подобных DMD-чипов.

Важно! Такая технология позволяет подавать 60 и более кадров за секунду, а разрешение, которое доступно при DLP-системе составляет около 16 миллионов цветов.

Кроме того кристаллы на матрице настолько малы, что легко умещаются пригоршней на ладони. Расстояние между ними на матрице не выше 1 микрона, а сама площадь кристальной поверхности менее 16 микрон, что очень впечатляет.

Итак, картинка проецируется, однако, откуда взять эти 16 миллионов цветов, ведь на матрице всего лишь тысячи зеркал, которые только отражают? Здесь создатель DLP-проектора оказался настоящим фокусником. Цветное изображение получается при помощи быстрого и последовательного перемещения световых фильтров!

Принцип действия DLP-проектора

Сейчас, по стопам компании Texas Instruments, многие фирмы и предприятия занимаются производством кинотеатра по системе DLP.

Например:

• ACER;
• PROXIMA;
• OPTOMA CORP.;
• VIEWSONIC;
• SHARP;
• KODAK;
• TOSHIBA;
• COMPAQ и др.

По принципу действия такие проекторы делятся на несколько групп:

• Одноматричные проекторы. Главный принцип действия в таком проекторе DLP – это вращающиеся между матрицей и источником света светофильтры – синий, зеленый и красный. От частоты вращения данного светофильтра зависит быстрая смена кадров и формирование полноцветного изображения, которое формирует по очереди каждый из перечисленных цветов. Такие портативные проекторы весом до 8 кг все одноматричные.
• Трехматричный проектор. В нем поток света разделяется на три цветовых пучка, каждый из которых отражается от трех матриц. Скорость диска вращения светофильтров здесь не ограничена, поэтому данный проектор имеет более чистый цвет и плавную смену кадров. Сводится же воедино это разномастное отражение с помощью призмы.
• Двухматричный проектор. Этот агрегат имеет два световых потока, при которых красный свет отражается от одной матрицы, а синий и зеленый — от другой. Светофильтр в этом , как разделитель: поочередно отделяя из спектра, либо зеленую, либо синюю составляющую. Такой проектор представляет собой нечто среднее по качеству и частоте кадров между первым и вторым типом.

Особенности LSD-технологии

Данный тип проекторов использует другой ламповый метод, при котором белый свет посылается на комбинацию зеркал. Эти гибкие зеркала и разделяют его на 3 цветовые фракции: красный, зеленый и синий. Для каждого цвета в LSD-технологии предусмотрена своя матрица, поэтому очень часто такая технологии называется 3LSD. После разделения на цвета из спектра, с помощью призмы все цвета объединяются в изображение, которое насчитывает также несколько миллионов цветов.

Обратите внимание! Засчет таких матриц получается специальное дихроничное изображение, которое при поглощении из белого света всего одной трети спектра(цветов-то три используется) пропускает оставшиеся две трети спектра и создает дополнительные цвета.

Вместо алюминиевых зеркал LSD-матрица использует пиксели, из которых и состоит отражающая поверхность. Матрица LSD – технологии, которая работает не на отражение, как DLP, а на просвет, отделяет лишний свет чуть хуже, чем специальный чип в первой технологии, поэтому такое изображение будет иметь меньшую контрастность.

В этом есть существенные преимущества:

• Матрицы не двигаются, а значит могут быть в полузакрытом положении как раз в тот момент, когда необходимы более яркие цвета у картинки.
• Не переключаясь туда-сюда матрицы 3LSD-проектора меньше изнашиваются, что значительно повышает их срок службы.

3LSD или DLP? На сегодняшний день маркировка 3LSD обозначает не только три матрицы в проекторе, но и улучшенную технологию, которая с каждым годом увеличивает контрастность изображения. Именно поэтому 3LSD-проекторы или LSD x3 остаются на плаву и входят в достаточный High-End сегмент для домашних кинотеатров.

Сравнительная характеристика DLP или LCD проекторов

Несмотря на то, что с появлением DLP технологий LSD-projector были частично вытеснены с рынка новым видом проецирования изображения, это не означает, что у DLP больше недостатков, чем достоинств. Для объективного рассмотрения особенностей обеих технологий лучше всего провести анализ характеристик и сравнение данных проекционных устройств. Итак, LSD или DLP?

DLP-проекторы:

• Плюсы – эти проекторы получают изображение с помощью отражения, поэтому световой поток будет мощнее и полнее, что делает изображение гладким и кристально чистым. Так как скорость изображения выше в 1000 раз, чем у LSD, то технологи DLP производит более плавное переключение кадров. Изображение «не дрожит». Вес данных проекторов намного меньше, чем у конкурентов. Пиксели на экране практически незаметны, а конструкция без большего количества фильтров обеспечивает нулевое тех.обслуживание, что также экономит средства пользователя. Данный проектор засчет своего увеличенного срока службы и экономии в тех.обслуживании окупается достаточно быстро, что сразу снижает совокупную стоимость владения.
• Минусы – для такого проектора нужно хорошо освещенное помещение. Проекция изображения бывает длиннее, чем у LSD, засчет чего изображение может немного углубляться при просмотре на экране. Иногда присутствует «эффект радуги» , так как светофильтры вращаются по часовой стрелке и в более бюджетных моделях могут искажать цвета. Кроме того, вращающиеся светофильтры производят некоторый шум работающего устройства.

LSD-проекторы:

• Плюсы – три основных цвета обеспечивают более высокую яркость и контрастность изображения. В таких проекторах возможность монтажа является практически неограниченной засчет большого диапазона оптики объектива. Так как светофильтры не вращаются, как у DLP-проекторов, вы практически не услышите работу вашего LSD-устройства. В помещениях с хорошей освещенностью данный проектор имеет более насыщенные цвета, чем его основной конкурент. И помимо выше перечисленных плюсов проектора- LSD позволяют своему хозяину существенно сэкономить: они потребляют очень мало энергии, так как и тепла производят в разы меньше DLP-агрегатов. И конечно, вы никогда не увидите искаженное изображение и «эффект радуги» засчет разных матриц.
• Минусы – фильтр LSD-проекторов нужно постоянно чистить и иногда менять. Пиксели на таком изображении более заметны, да и сами проекторы гораздо массивнее и тяжелее портативных DLP-устройств. Иногда засчет своей меньшей контрастности такие проекторы могут обращать черные тона в серые. И пожалуй самым существенным недостатком является полный распад цветов после очень длительного использования.

Технология LCoS

Интересно, что существует также своеобразный симбиоз этих двух технологий, представленный в более дорогих моделях проекторов. Что это?

Технология LCoS – это новый гибрид LSD и технологий DLP, этакий «отражающий 3LSD», как его называют специалисты. Дословно он переводится, как «жидкие кристаллы на кремнии». Причем по сути, это всего лишь LSD матрица, которая приклеена к зеркальной поверхности DLP. Таким образом, световой поток проходит через матрицу LSD два раза, отсека лишний свет и тем самым увеличивая контрастность.

Для пользователя не будет существовать никаких «эффектов радуги», никакого зазора между пиксельными элементами – то есть этого нашумевшего принципа «москитной сетки», которым грешит множество бюджетных LSD-экранов. Получается, что третьим, пока «теневым» конкурентом для обеих технологий будет являться LCoS — видеопроектор, который пока еще находится в разработке.

Специалисты отмечают, что данные проекторы станут достаточно дорогостоящими, так как будут совмещать в себе плюсы обеих технологий. Однако, и здесь не обошлось без недостатков: кроме высокой цены за сам агрегат придется выложить еще кругленькую сумму за тех.обслуживание вашего устройства, так как в нем будут использованы трехматричные проекторы с несколькими фильтрами, а также сверхчувствительные матрицы, также подверженные быстрому износу.

Кроме этого, следует упомянуть еще одну технологию будущего – это LDT — Laser Display Technonlogy, которые, не трудно догадаться, используют технологию проецирования с помощью лазерного луча. Изображение такого проектора будет идеальным даже тогда, когда площадь составит 100 кв2. Такие проекторы выпускают по совсем уж заоблачным ценам – не ниже 200 000 долларов, однако производители обещают приблизить такие технологии к жизни обычных людей уже в ближайшем будущем.

Заключение

Обе технологии DLP или LSD, а также их симбиоз технология LCoS имеют как свои ключевые преимущества, так и неоспоримые недостатки. И важно подобрать именно проектор с нужной технологий, которая будет отвечать всем вашим запросам. К примеру, технология Digital Light Processing или DLP больше подходит для мобильных презентаций, так как проекторы с данным типом проецирования очень компактны и обладают малым весом. Их удобно носить с собой и подключить не составит труда.

Такие проекторы стали завсегдатаями в домашних кинотеатрах у любителей киноиндустрии всего мира, ведь DLP- проектор для домашнего кинотеатра обеспечивает более стабильное изображение и лучшую контрастность. Тем более, что гораздо приятнее смотреть фильм с ровным изображением картинки, а не с разбитым на пиксели изображением. С другой стороны, у LSD или Liquid Crystal Display больше возможностей к точной цветопередаче.

К тому же многие пользователи уверяют, что, если вы планируете сначала снять презентацию на видео, а потом продемонстрировать на экране, то лучше LSD-проектора вам не найти, потому что он обеспечит более четкое изображение. Не будут видны огрехи и «бегущие строки», а диаграммы, графики и тексты будут переданы четко, без размытия.

Таким образом, выбрать лучшую технологию в проекторах невозможно. Мы сравниваем их характеристики, и каждая из них обладает своим количеством преимуществ и недостатков.