Проекторы: основные понятия

Проекторы: основные понятия

Применение

Основные области применения проекторов для отображения электронных сигналов:

Видеотеатр (показ видеофильмов дома и в залах).
Презентации (включая оборудование стендов на выставках, залов для конференций).
Образование и обучение, тренажеры.
Управление, оборудование рабочих мест диспетчеров и т. п.
Массовые мероприятия (развлекательные, культурные, спортивные, общественные и т.п.).

Многие модели проекторов подходят для различных применений, однако каждая область предъявляет свои требования, так что рынок проекторов можно (достаточно условно) разделить на:

Проекторы для видеотеатра.
Портативные проекторы для мобильных презентаций.
Универсальные проекторы для презентаций, образования, управления, оборудования залов.
Мощные проекторы для больших залов и массовых мероприятий.

Проекторы для видеотеатра обычно используются в затемненных помещениях, так как на свету невозможно получить на экране настоящий черный цвет. Проекторы оптимизируются для правильной передачи цвета. Иногда предусматривается специальный режим Cinema Black для затемненных помещений. Проекторы для видеотеатра обязательно имеют аналоговые видеоинтерфейсы, более современные и качественные модели имеют также RGB интерфейсы и могут подключаться к компьютерам. Разрешение таких проекторов обычно выбирается исходя из стандартного формата видеосигнала, так что можно выделить следующие группы моделей:

С разрешением 240 - 290 строк для сигнала от магнитофонов VHS и цифровых записей в формате MPEG-1 (CD-I, Video CD).
С разрешением 480 строк, без искажений передающие сигнал NTSC от DVD (MPEG-2), вещательного ТВ и магнитофонов (S-VHS, DV, Betacam и др.), а также цифровой стандарт DTV 480p
С разрешением 600 строк, способные без искажений показывать сигнал PAL/SECAM от DVD, ТВ и магнитофонов
С разрешением более 720 строк, способные без искажений показывать сигнал цифрового ТВ высокой четкости HDTV 720p и выше.

Качественные модели проекторов для видеотеатра имеют запас по разрешению и режим Through, в котором видео изображение отображается на часть LCD матрицы "строка в строку" (т.е. используются 480 строк для NTSC или 576 строк для PAL на матрице из 600 или 768 строк). Это устраняет искажения, неизбежные при расширении сигнала на всю матрицу. Они могут также показывать сигналы форматов 4:3 или 16:9, используя часть матрицы соответствующего формата.

Проекторы для мобильных презентаций прежде всего должны быть легкими и компактными. Нередко их делят на портативные (массой менее 5 кг), ультрапортативные (менее 3 кг) и микропортативные (менее 1,5 кг). Обычно презентации проводят в освещенных помещениях, поэтому проектор должен иметь высокий световой поток. Некоторые модели позволяют показывать презентации без компьютера, с флэш-карты или диска формата PC-Card или CompactFlash. Для презентаций бывают полезны такие дополнительные функции проектора, как дистанционная мышь или подключение USB мыши к проектору, цифровое увеличение, заморозка изображения, создание аннотаций на экране, ввод специальной заставки и т.п.

Универсальные проекторы имеют самую широкую область применения. Они достаточно компактны, имеют разнообразные интерфейсы, довольно высокое разрешение и световой поток, возможность установки дополнительных объективов, крепления к потолку и проецирования на просвет, набор презентационных функций.

Проекторы для больших залов и массовых мероприятий имеют высокий световой поток и широкий выбор сменных объективов. Как правило они обладают высоким разрешением, имеют моторизованный объектив со смещением в одной или двух плоскостях, возможность управления по проводам, допускают создание комплексов из нескольких аппаратов для повышения светового потока и резервирования. Часто их используют совместно с коммутаторами и процессорами видеосигналов.

Технология

Преобразование электронного сигнала в изображение в проекторе может происходить различными способами. Наиболее популярны LCD (ЖК) проекторы, в которых свет от лампы проходит сквозь панель жидких кристаллов, меняющих пропускную способность под воздействием входного сигнала. В однопанельных ЖК проекторах используется одна ЖК-матрица, для получения цветного изображения на каждый пиксел приходится три элемента матрицы (для красного, зеленого и синего цвета). В трехпанельных ЖК проекторах излучение от лампы расщепляется на три первичных цвета (красный, зеленый, синий) с помощью дихроичных зеркал, затем каждый пучок света проходит через свою ЖК панель. Далее три пучка объединяются. Трехпанельная схема обеспечивает более естественную передачу цветов.

Схема трехпанельного LCD проектора

Технология D-ILA™ компании JVC отличается тем, что жидкие кристаллы работают на отражение. Поляризованный свет лампы отражается от микросборки, содержащей слой жидких кристаллов, меняющих коэффициент отражения в зависимости от входного сигнала. Для получения цветного изображения применяется трехпанельная схема (аналогично просветным LCD). Эти проекторы отличает высокое разрешение, высокая контрастность, малые межпиксельные промежутки, меньшие искажения.

Микрозеркальная технология DLP™ (Digital Light Processing) компании Texas Instruments основана на устройствах DMD (Digital Mirror Device), в которых микроскопические зеркала отклоняются под воздействием электрического сигнала. В DLP проекторах с одним DMD для получения цветного изображения применяется временное разделение сигналов трех цветов. В проекторах с тремя DMD используется разделение и объединение трех пучков света (аналогично трехпанельной LCD схеме). Достоинством этой технологии являются высокая контрастность, малые межпиксельные промежутки.

Проекторы на трех электронно-лучевых трубках (ЭЛТ или CRT) исторически были первыми проекторами для отображения электронных сигналов. Сегодня они применяются редко из-за больших габаритов, массы, сложности сведения трех объективов. Однако при работе с аналоговым видеосигналом они имеют определенные преимущества, так как не вносят искажений дискретизации и преобразования цвета.

Итерфейсы

До недавнего времени большинство проекторов имели не более трех входных видов интерфейсов: S-Video и композитный для аналогового видео, а также RGB 15 HD для подключения к компьютеру (вместо монитора). В результате многие стали называть проекторы только с S-Video и композитным интерфейсами видеопроекторами, а c интерфейсом RGB – мультимедиа проекторами. Такая терминология нередко ведет к путанице, так как понятие "видео" включает в себя и цифровое видео, а термин "мультимедиа" означает сочетание разных сред восприятия (изображения и звука и т.п.).

Сегодня с общим переходом к цифровым технологиям набор входных интерфейсов расширяется. Для работы с качественными проигрывателями DVD и декодерами цифрового ТВ проектор должен иметь компонентный (YCbCr) интерфейс. При его наличии не следует пользоваться S-Video и тем более композитным интерфейсами, так как они искажают цвет.

RGB интерфейс сегодня применяют и в проекторах для видеотеатра, так как компьютеры и игровые приставки с DVD-ROM и телетюнерами становятся одним из основных источников качественного видео сигнала. Все шире применяется цифровой RGB интерфейс PanelLink DFP, который оптимален для проекторов и LCD мониторов.

Проекторы для презентаций могут снабжаться беспроводным инфракрасным интерфейсом или устройством для показа презентаций с карты флэш-памяти или жесткого диска формата PC-Card или CompactFlash.

Выходные интерфейсы проекторов обычно включают RGB 15 HD для подключения компьютерного монитора, интерфейс для мыши.

Разрешение

Разрешение является важнейшим параметром, определяющим качество изображения. Важно различать разрешение и формат входного сигнала. Разрешение – то, что различает ("разрешает") глаз на экране. Для проекторов на дискретных элементах (LCD, DLP) оно определяется числом элементов в матрице. Многие проекторы позволяют подавать на вход сигнал формата, не совпадающего с разрешением. Для этого применяются различные алгоритмы сжатия или расширения. При этом неизбежны искажения, которые никакой алгоритм не может устранить (можно лишь улучшить читаемость текста). Любые преобразования изображения лучше делать в компьютере до подачи на проектор, так как проектор вынужден сжимать сигнал в реальном времени и не имея важной исходной информации (например качественно масштабировать текст можно только при наличии векторных описаний шрифтов). Поэтому советуем всегда настраивать компьютер на разрешение проектора, а не наоборот. Использовать режимы сжатия или расширения стоит лишь при недостатке времени на настройку компьютера.

Для проекторов, имеющих аналоговые видеоинтерфейсы, принято указывать "видео разрешение", которое оценивают с помощью визуальных тестов и измеряют в ТВ линиях. Эта величина в общем случае не совпадает ни с числом строк матрицы, ни с числом строк входного сигнала. Она зависит от видеостандарта (NTSC или PAL/SECAM), интерфейса (композитный, S-Video, компонентный), от схем и алгоритмов дискретизации видео сигнала.

Разрешение современных проекторов обычно превосходит разрешение доступных видеозаписей, которое ограничено традиционными ТВ стандартами NTSC, PAL, SECAM. Для максимального использования возможностей проектора нередко применяют процессоры видеосигналов, которые оцифровывают видеосигнал, переводят его от чересстрочной к прогрессивной развертке и преобразуют его с помощью нетривиальных эвристических алгоритмов, пытаясь "достроить" недостающую информацию и получить цифровую картинку с высоким разрешением. Разумеется, оценка качества такого преобразования субъективна и в общем случае оно не заменяет настоящего цифрового входного сигнала с высоким разрешением. Но в отсутствие такого сигнала процессоры могут быть полезны.

Разрешение проекторов нередко обозначают аббревиатурами VGA (640 x 480), SVGA (800 x 600), XGA (1024 x 768), WXGA (1280 x 768), SXGA (1280 x 1024), UXGA (1600 x 1200) и т.п. Это может вводить в заблуждение. Например, некоторые проекторы "SVGA" фактически имеют разрешение 832 x 624 (стандарт Mac), а проекторы "SXGA" – 1365 x 1024 (т.е. формат 4:3).

Световой поток

Световой поток является одной из важных характеристик проектора. Нередко световой поток ошибочно называют яркостью. На самом деле яркость – свойство изображения на экране, она пропорциональна световому потоку от проектора и обратно пропорциональна площади экрана.

Световой поток измеряется в люменах. Существует методика измерения светового потока проекторов, утвержденная ANSI (Американским национальным институтом стандартов), когда измерения производятся в 9 точках экрана при специально установленных яркости и контрастности и затем усредняются. В этом случае говорят об "ANSI люменах", или "люменах ANSI".

Необходимый световой поток зависит от размеров экрана и освещенности помещения. Для затемненных помещений малых и средних размеров вполне достаточно потока от десятков до сотен люменов. Для больших освещенных залов может потребоваться световой поток в тысячи и десятки тысяч люменов. Но даже самый мощный проектор не будет хорошо показывать на экране, на который падают прямые солнечные лучи. Следует учитывать, что зависимость чувствительности глаза от освещенности – логарифмическая, и кроме того глаз адаптируется (привыкает) к уровню освещенности, так что проектор с вдвое большим световым потоком не будет восприниматься как вдвое более яркий.

Установка

Оптическая схема проекторов сделана так, что при горизонтальном положении проектора объектив находится примерно на уровне нижнего края изображения, то есть проектор светит немного вверх. Многие проекторы допускают крепление к потолку в перевернутом положении, проектор при этом светит несколько вниз. Чтобы зритель видел нормальную картинку, в проекторе включается функция переворота (инвертирования) изображения.

Обычная установка проектора

Крепление проектора к потолку

В любом случае ось проектора должна быть перпендикулярна плоскости экрана, иначе возникают трапецеидальные искажения, т. е. изображение имеет форму трапеции, а не прямоугольника. Если экран расположен слишком высоко, избежать трапецеидальных искажений можно тремя способами:

Установить проектор на высокой подставке или прикрепить к потолку.
Использовать проектор с функцией смещения объектива, что позволяет смещать изображение по вертикали относительно проектора в достаточно широких пределах, сохраняя перпендикулярность оси проектора плоскости экрана.
Использовать проектор с цифровой коррекцией трапецеидальных искажений, которая вносит предискажения в исходную картинку. Это компенсирует последующее оптическое искажение и исправляет "трапецию". Но изображение значительно искажается на уровне мелких деталей, так как теряется взаимно-однозначное соответствие точек сигнала и матрицы. Тем не менее, для мобильных презентаций это иногда единственно возможное решение.

Для проецирования на просвет проектор должен иметь функцию зеркального поворота изображения (реверс). Обычно при этом применяются специальные короткофокусные объективы. Распространены также устройства с зеркалом для компактного крепления проектора и просветного экрана или полностью готовые проекционные телевизоры и видеостены, состоящие из нескольких таких устройств.

Лампа

Срок службы маталлогалогенных ламп современных проекторов – величина условная, так как лампа не перегорает, а лишь постепенно темнеет. Обычно время работы лампы (при сохранении 50% номинального светового потока) не менее 1000 - 2000 часов, что для большинства пользователей составит несколько лет использования проектора.

Управление

Для управления проектором обычно используют панель управления, расположенную на корпусе проектора. Однако, если доступ к проектору затруднен, применяют дистанционное управление через инфракрасный пульт либо по проводам. При проведении презентаций бывает удобно использовать функции дистанционной мыши, которые имеют пульты ДУ многих проекторов.

Альтернативой может быть управление проектором от компьютера через разъем RS-232C. Таким способом можно управлять и презентацией, и настройкой проекторов: яркостью, контрастностью, цветом, звуком, переключением входов, а при наличии моторизованного объектива – также и фокусировкой, масштабированием, смещением изображения. Кроме того, можно повысить выразительность презентации, управляя проектором из программы.

В случае, когда проекторов в помещении несколько, применение инфракрасных пультов ДУ неудобно. В этом случае применяют проводные пульты ДУ или управление от компьютера.

Настройки видео

Для показа качественного изображения важно правильно настроить яркость, контрастность и цвет. Для этого удобно использовать "замороженные" кадры с того источника видео сигнала, с которым предполагается работать.

Регулятор яркости (brightness) в действительности служит для установки уровня черного цвета. Очень часто его устанавливают неверно и черный цвет воспроизводится как серый. Для правильной настройки выберите кадр с черными предметами и постарайтесь добиться их правильного изображения, но так, чтобы детали в тени оставались различимы.

Регулятор контрастности (contrast) определяет интенсивность светлых тонов. Для правильной настройки выберите кадр с яркими светлыми предметами и добейтесь их правильного изображения, но так, чтобы детали и текстура оставались различимы. При слишком высокой установке регулятора на границах предметов появляется "свечение".

Интенсивность цвета (color) лучше регулировать на кадре с ненасыщенными цветами (природные ландшафты, люди). Увеличивайте интенсивность от нуля (где изображение выглядит черно-белым) до момента, когда цвета выглядят естественно, но не дальше.

Регулировка оттенка (tint или hue) задает баланс цветов (в противоположность их интенсивности). Проще всего настраивить по кадру с человеческим лицом – оно не должно быть ни зеленоватым, ни красноватым.

Регулятор резкости (sharpness) включает функцию обработки сигнала, обозначающую границы предметов более резко. Другими словами, в сигнал вносятся искуственные искажения для компенсации низкой четкости при плохом качестве сигнала. Если сигнал хорошего качества, такая обработка не нужна и вредна, и регулятор резкости лучше установить на 0.