Профессиональные видеопроекторы Digital Projection

Digital Projection – не просто один из самых авторитетных и старейших производителей видеопроекторов в мире, в свое время команда основателей этой компании внесла неоценимый вклад в сам факт появления DLP технологии. Только профессиональный мультимедийный видеопроектор различных моделей, созданный командой этой компании был удостоен награды Emmy ® Awards. Награда присуждена дважды и оба раза – за весомую роль в развитии кинематографа.

Эта английская компания, подобно Rolls-Royce и Bentley, никогда не стремилась к завоеванию массового рынка. Приоритет Digital Projection – научно-исследовательская деятельность и изобретение самых передовых видеопроекторов. И исследовательский центр, и производство всегда располагались только в Англии. Поэтому, если уж и говорить о профессиональных видеопроекторах, то в первую очередь стоит обратить внимание на Digital Projection.

Технология DLP

Сегодня Digital Light Processing (DLP) – это самая популярная технология в видеопроекции, как на бытовом уровне, так и на рынке профессиональных видеопроекторов. Она активно используется в самых различных устройствах отображения от традиционных статичных дисплеев до интерактивных досок, а также нестандартных профориентированных решениях для медицины, в военно-промышленном комплексе и крупных промышленных предприятиях. DLP технология применяется во фронтальной проекции (автономных проекционных устройствах для классных комнат и бизнеса в первую очередь), а также в обратной проекции (телевизоры, видеокубы). Более 85% профессиональных видеопроекторов в кинотеатрах работают также на базе этой цифровой технологии. Без DLP не смогли обойтись даже смартфоны. Некоторые модели обладают встроенной функцией проекции изображения на внешнюю поверхность. Но самым оригинальным применением стало использование DLP в качестве источника питания в современных принтерах для производства 3D объектов из твердых смол.

Мультимедийный проектор с технологией DLP работает, основываясь на использовании цифровых устройств микрозеркал (Micromirror). Первые разработки появились еще в 1987 году, когда прототип устройства был разработан в Texas Instruments, а вот первый полностью готовый к эксплуатации DLP видеопроектор был представлен широкой общественности компанией Digital Projection в 1997 году. И уже в 1998 году Digital Projection была награждена Emmy Awards.

Микрозеркала

Мультимедиа проектор DLP предполагает создание изображения микроскопическими малыми зеркалами, установленными в матрице на полупроводниковых кристаллах. Каждое зеркало представляет собой один или несколько пикселей в проецируемом изображении. Количество зеркал соответствует разрешению проецируемого изображения: 800Ч600 , 1024Ч768 ,1280Ч720, 1920Ч1080 (HDTV) и некоторые другие общие размеры DMD матриц. Эти зеркала, быстро перемещаясь, могут отражать свет либо через объектив или через так называемый радиатор. Быстрое переключение зеркал между двумя позициями (внутренней и внешней) производит цвета различных градаций серого и контролируется отношением времени включения и выключения.

Цвет в DLP проекции

Есть два основных метода, с помощью которого в профессиональных видеопроекторах создается цветное изображение: использование одно-чиповых DLP матриц и трех-чиповых. Есть еще и третий метод последовательного освещения на базе трех цветных светодиодов, но в настоящее время он еще в процессе разработки. Принцип работы DLP видеопроектора прост: свет от лампы проходит через вращающееся цветовое колесо, отражается от передней поверхности зеркал и распространяется на DMD. Оттуда свет либо попадает в объектив, либо отражается вниз, чтобы поглотить ненужные цвета.

Одно-чиповые видеопроекторы

В профессиональных видеопроекторах с одной микросхемой DLP, цвета получаются либо путем размещения цветового колеса между лампой белого света и чипом DLP или с помощью отдельных источников света (например, твердотельных лазеров) для получения первичного цвета. Цветовое колесо разделено на несколько секторов: красный, зеленый и синий, и во многих случаях белый. В новых видеопроекторах эти цвета заменяются такими первичными субтрактивными цветами, как голубой, пурпурный, желтый и белый. Субтрактивные цвета являются характерной чертой новой технологии производства цветов, получившей название BrilliantColor, которая позволяет создавать более широкий спектр возможных цветовых комбинаций на экране и используется чаще всего в профессиональных видеопроеторах.

Чип DLP синхронизируется с вращающимся движением цветового колеса так, чтобы зеленый компонент отображается на DMD, когда зеленый участок цветового круга находится в передней части лампы. То же самое верно для красного, синего и других разделов. Цвета, таким образом, отображаются последовательно с такой скоростью, чтобы наблюдатель видел композитное "полноцветное" изображение. В ранних моделях видеопроекторов, это было одно вращение за кадр. В настоящее время большинство профессиональных видеопроекторов работают с частотой 10 вращений за кадр.

Эффект радуги

DLP проектор для актового зала, использующий механический принцип вращения цветового колеса, может проявлять аномалию, известную как "эффект радуги". Это своего рода краткие вспышки воспринимаемого глазом отклонения красного, синего и зеленого цвета. Наблюдается чаще всего при высокой контрастности в области перемещения ярких или белых объектов на основном темном или черном фоне. Радужная аура во время финальных титров многих фильмов – самый распространенный пример такого явления. Также эта аномалия наблюдается в анимации, где движущиеся объекты окружены толстым черным контуром, или когда зритель быстро перемещает взгляд по проецируемому изображению. Интересно, что некоторые люди воспринимают эти радужные артефакты часто, а другие могут никогда не увидеть их вообще.

Профессиональные видеопроекторы с технологией BrilliantColor практически полностью ликвидировали этот эффект цветового распада. Кроме того, поступающие сегодня на рынок и применяемые пока только в профессиональных видеопроекторах технологии на основе светодиодов и лазеров полностью исключают такие цветовые деформации. Дело в том, что частота пульсирования светодиодов и лазеров выше скорости передвижения глаза. Трех-чиповые DLP видеопроекторы не имеют цветовые колеса, и, как следствие, «радужные» артефакты здесь невозможны в принципе.

Трех-чиповые видеопроекторы

Трех-чиповые DLP видеопроекторы используют призму при разделении светового потока, и каждый основной цвет направляется к своему собственному чипу. Рекомбинации цветов выводятся через объектив . Трех-чиповые матрицы применяются в более дорогих видеопроекторах для профессионального применения или в домашних кинотеатрах.

Установка проектора с тремя чипами делает возможным произведение 35 триллионов вариаций цветов при том, что глаз человека в состоянии распознать около 16 миллионов цветов. Такое количество вполне по силам и одно-чиповому видеопроектору, но 3-чиповые видеопроекторы позволяют достичь гораздо более высокой точности цвета при его отображении.

Источник света

Сама по себе DLP технология подразумевает и может находить эффективное использование с различными источниками света. Так исторически сложилось, что основным источником света, используемым в системах DLP, была сменная ксеноновая дуговая лампа, построенная на основе кварцевой дугообразной трубки, отражателя и электрического соединения). В то же время большинство ультра-компактных DLP видеопроекторов используют в качестве источника света светодиоды высокой мощности или лазеры. Рассмотрим каждый из трех вариантов чуть подробнее.

Лампы

Принцип работы ксеноновых ламп прост - во время включения лампы формируется импульс в 5000-20000 вольт между двумя электродами в кварцевой трубке. Затем выходное напряжение падает до примерно 60 вольт, сохраняя относительную высокий ток. По мере старения лампы, электроды изнашиваются и яркость светового потока несколько снижается в то время как нагрев лампы и устройства в целом увеличивается. При подходе к концу жизненного цикла лампы, как правило, зажигается соответствующий светодиод на панели видеопроектора или на экран выводится предупреждение с требованием замены лампового блока.

Когда лампа видеопроектора эксплуатируется сверх ее номинального срока службы, снижение эффективности значительно, яркость становится неравномерной, лампа очень сильно нагревается. Перегрев лампы может привести к расплавке провода питания со всеми вытекающими печальными последствиями и довольно серьезными расходами на ремонт видеопроектора. Дополнительные инструменты защиты, такие как датчик нагрева с автоматическим отключением видеопроектора в большинстве случаев помогают, но не всегда. Для сверхсрочной эксплуатации видеопроекторов нередки случаи, когда термическое перенапряжение лампы приводило к появлению трещин и даже взрыву, как лампы, так и самого видеопроектора. Тем не менее, практически все корпуса ламповых блоков в профессиональных видеопроекторах содержат дополнительные термостойкие барьеры, а некоторые - даже двойные, чтобы предотвратить возможное повреждение других элементов видеопроектора кроме самой лампы.

Светодиодные видеопроекторы

Первый коммерческий проектор для презентаций на базе этой технологии был представлен в 2006 году. Кроме более длительного срока службы, использование светодиодов устраняет необходимость замены лампы и, как уже указывалось выше, ликвидирует радужный эффект. К другим преимуществам светодиодной подсветки можно отнести мгновенное включение видеопроектора, более детализированную цветопередачу, повышенную насыщенность цвета и улучшенную цветовую гамму (более чем на 40% выше, чемот у цветовой гаммы NTSC). Уже в 2007 году появились профессиональные видеопроекторы на основе светодиодов с поддержкой размеров экрана в 50, 56 и 61 дюймов по диагонали (127, 142 и 155 см) . В следующем году третье поколение светодиодных профессиональных видеопроекторов поддерживали уже 170-см экраны. Сегодня светодиоды применяются в основном в короткофокусных видеопроекторах, размер экрана при этом достигают 5,5 метро и более.

При всех очевидных преимуществах светодиодов мощные ламповые видеопроекторы светят ярче. Поэтому списывать со счетов лампы пока рано. Светодиодная технология тем временем продолжает развиваться. Запатентованные светодиоды уже активно используются в телевизорах и таком в новом классе ультра-компактных устройств, как «карманные видеопроекторы». Большой спрос на светодиодные видеопроекторы в сегменте домашних кинотеатров, где ограничения в пространстве требуют качественного изображения посредством короткофокусной проекции.

В сегменте профессионального оборудования светодиодная проекция чаще всего применяется при построении видео стен на базе видео кубов, своего рода модулей обратной проекции, сложенных вместе по принципу кафельной плитки и формирующих единое изображение большого размера. Масштабы таких дисплеев могут быть любого размера.

Лазеры

Впервые установка видеопроекторов на основе лазерной подсветки была представлена в 2008 году. На сегодняшний день это самая перспективная технология проекции. Она обладает всеми преимуществами светодиодной и ламповой и одновременно лишена недостатков как одной, так и второй. Кроме того, лазерные видеопроекторы обеспечивают значительно более богатую и яркую цветовую палитру. В силу своей относительной дороговизны сегодня лазерная подсветка используется только профессиональных видеопроекторах.

DLP проекция в мире

Системы DLP проекции были установлены и опробованы в коммерческой кинотеатрах в 1999 году. На экранах 4 кинотеатров была продемонстрирована цифровая версия фильма «Звездные войны. Эпизод I: Скрытая угроза». А первым кинофильмом, изначально созданным для цифровой проекции, стал мультипликационный фильм История игрушек 2.Бурный рост популярности цифрового кино обусловлен простой и дешевизной распространения носителей информации. В отличие от пленки, цифровые файлы не подвержены выцветанию, царапинам и загрязнению. Сегодня подавляющее большинство кинотеатров во всем мире оснащены DLP видеопроекторами. В категории мобильный дисплеев DLP технологии принадлежит около 70% рынка. Более 30 производителей используют чипсет DLP в своих проекционных системах.

Плюсы

• Отсутствие «дрожания» изображения
• Идеальный геометрия и отлично оттенки серого линейность достижимо
• Высокая контрастность
• Использование сменных источников света означает потенциально более длительный срок службы, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев
• Источником света легко и просто заменимы самим пользователем
• Свет от проецируемого изображения по сути не является поляризованным
• Новая светодиодная и лазерная DLP технологии вообще исключают необходимость замены лампы
• DLP поддерживает как активное, так и пассивное 3D изображение
• Меньший вес
• Теоретически размеры проецируемого изображения для DLP профессиональных видеопроекторов практически неограниченны, современные технологии, особенно появление DLP лазеров, позволяют построить видеопроектор любой мощности
• DLP видеопроекторы могут перерабатывать до 7 отдельных цветов, что дает широкую цветовую гамму.

Минусы

• Некоторые видеопроекторы, в основном старые модели, дают «эффект радуги»
• Видео кубы обратной DLP проекция пока еще не такие тонкие, как ЖК или плазменные дисплеи (хотя и сопоставимы по весу)
• В большинстве профессиональных видеопроекторов используются лампы, а это требует их регулярной замены. Средняя продолжительность жизни лампы в среднем 2000-5000 часов и стоимость замены колеблется в диапазоне $99-350 в зависимости от марки и модели
• Вращение цветового круга и система вентиляции видеопроекторов производят определенный шум. И хотя он незначителен, в некоторых случаях, где требуется абсолютная тишина, это становится заметным недостатком
• В тёмных областях изображения нередко наблюдается цветовой «шум»
• Возможны ошибки, диффузии и, так называемые, артефакты изображения, вызванные особенностями пиксельного принципа построения картинки
• Время отклика может не поспевать за требованиями самых передовых видеоигр
• Более низкий угол обзора по сравнению CRT и плазменными дисплеями
• Большое потребление электроэнергии и выделение большего количества тепла.