Проектор становится все более популярной составляющей частью домашнего кинотеатра. По габаритам он не превышает небольшого чемоданчика, а по размерам создаваемого изображения превосходит любую плазменную или ЖК-панель. Стоимость проекторов неуклонно снижается, и подходящую модель для использования дома можно купить меньше чем за $2000, что ниже цен на ЖК или «плазму». Как устроен проектор внутри, чего от него ждать и какая технология создания изображений лучше — вопросы, которые задают себе многие потенциальные покупатели проектора. Мы постараемся рассказать об этом.
Проекторы на ЭЛТ и лазерах3 ЖК-матрицы лучше, чем одна
В проекторе нет самой главной части. Все его составляющие оказывают серьезное влияние на качество картинки, и все они так или иначе совершенствуются с течением времени. Наибольшее внимание уделяется собственно технологии, формирующей изображение, однако качество оптики и электронная «начинка» могут оказать на картинку не меньшее влияние.
Домашний кинотеатр на основе проектора должен впечатлять
Оптические системы в проекторах не менее, а, зачастую и более сложны, чем в цифровых или пленочных фотокамерах. Качественную же оптику в мире делает не так много компаний, и иногда изображение даже в проекторах одного производителя может создаваться объективами с разными логотипами — от Fuji до Carl Zeiss. Электронная «начинка» также основывается на микросхемах именитых производителей, и там можно увидеть такие логотипы как Faroudja, Philips или Zoran. Электроника приобретает тем более важное значение, чем большее распространение получают источники сигналов высокой четкости (HDTV). Видеовход HDMI, который является аналогом компьютерного интерфейса DVI, также получает все большее распространение в бытовых DVD-плеерах (об одном из них мы недавно писали). Сегодня все более доступны и записи с высоким разрешением картинки, до 720 р.
Проектор можно замаскировать и так
Важной частью проектора является и лампа, создающая световой поток, равномерный по световым свойствам. При покупке проектора обязательно следует учитывать срок службы лампы — ее стоимость обычно доходит до $500, а срок службы не так велик, как того бы хотелось.
В соответствии со сложившимися стереотипами мы все-таки расскажем больше именно о том, что «на слуху», то есть о технологиях формирования изображения — с использованием электронно-лучевых трубок, жидкокристаллических матриц или микромеханических устройств.
Большинство проекторов способно выдавать великолепную «картинку», но вынуждено работать с не самым идеальным источником в виде аналогового сигнала. Часто проектор получает черезстрочную развертку, аналогичную применяемой при телевизионном вещании, когда изображение формируется за два прохода, с пропуском строк «через одну». Для этого электроника проектора должна иметь возможность адаптировать сигнал перед его выводом на проецирующую систему. В других случаях необходимо создать из 24 кадров, получаемых в секунду, 30 кадров. За это отвечает система цифровой обработки сигнала, которая повышает четкость изображения и избавляет его от «лесенок». В недорогих системах производители применяют чипы собственной разработки или предыдущих поколений специализированных процессоров, в более дорогих решениях используются чипы сторонних производителей. Одним из самых известных и качественных решений является чип с поддержкой технологии DCDi компании Faroudja — он (или его аналог) обязательно должен быть интегрирован в любой кинотеатральный проектор. У него существует конкурент, который сегодня «отъедает» все более заметную долю и имеет практически идентичные характеристики — чип от компании Zoran.
Эта технология формирования изображения — пожалуй, самая старая и, казалось бы, знакомая всем. Ведь в ней картинка создается привычными всем кинескопами, то есть ЭЛТ. Но принципы работы ее заметно отличаются от домашних телевизоров. Во-первых, в таком проекторе сразу три электронно-лучевых трубки. Каждая из них отвечает за свой цвет — красный, синий или зеленый, из которых и формируется изображение. Нужный цвет обычно формируется цветофильтром, стоящим позади трубки. Выбор цветов основан на том, что именно из этих трех основных можно сформировать все остальные цвета спектра, и в системе цветностиRGB (Red Green Blue) работает великое множество устройств, формирующих видеосигнал.
Световой поток из трех основных цветов проходит через относительно несложную систему линз и фокусируется на экране, создавая полноцветную картинку. Такие проекторы имеют отличную цветопередачу — технологии производства трубок отточены за десятилетия, а также отсутствие видимого зерна на картинке в связи с синтетическим характером каждого участка изображения. Также ЭЛТ-проекторы отлично передают и черный цвет, с чем у многих других систем явные проблемы.
ЭЛТ-проекторы могут быть симпатичными
Главными трудностями и недостатками системы являются большой размер и вес — каждая трубка имеет диаметр более 10 см и требует мощного охлаждения. Кроме того, качественное изображение формируется путем тщательного сведения трех картинок на одном экране, исключительно сложно в настройке и не позволяет быстро переместить проектор ни на сантиметр после настройки. Цена таких проекторов запредельна по сегодняшним меркам — много выше $10 тыс. Некоторым недостатком является не самая высокая яркость таких систем, что вынуждает использовать затемненные помещения. Однако для качественного домашнего кинотеатра такие проекторы до сих пор остаются одним из лучших решений. Хороши они так же и при установке «на века», то есть когда они устанавливаются на несколько лет и не планируются к перемещению.
Лазерные проекторы
В некоторой степени наследниками электронно-лучевых трубок являются лазерные проекторы, в которых изображение формируется за счет излучения трех (иногда больше) лазеров. Наследниками — потому, что матрица лазеров формирует три луча тех же цветов, которые потом смешиваются. Изображение создается очень сложной системой фокусировки и развертки, в которой находится специальная система зеркал. По своей сути формирование изображения таким проектором подобно картинке на экране ЭЛТ телевизора — лазерный луч «обегает» проекционный экран сверху вниз до 50 раз в секунду, и глаз человека воспринимает получившуюся картину как единое целое.
Излучающая головка лазерного проектора в разобранном виде
Реалистичное изображение формируется при этом практически на любой, в том числе и неровной, поверхности, а его характеристики достаточно высоки. С 2000 года, когда началось серийное производство таких проекторов, они стали выдавать более качественную картинку, но все еще остаются проблемы с цветопередачей, хотя изображение и обладает впечатляющими показателями контраста и яркости.
Такие проекторы пока остаются в большей степени дорогими профессиональными инструментами — они излишне велики и потребляют много энергии. Однако их конструкция позволяет разделить излучающую батарею лазеров с большим тепловыделением и проецирующую часть. Кроме того, время жизни лазера заметно превосходит срок службы лампы традиционных проекторов, а энергии при сопоставимых параметрах яркости расходуется меньше. Ну, и самым главным достоинством лазерных проекторов является их способность создавать изображения на огромных экранах -диагональ может быть до нескольких десятков метров.
Существуют еще и такие малоизвестные устройства как лазерные ЭЛТ, в которых лазерный луч выбивает световой поток из люминофора, но они мало распространены и находятся на стадии разработки коммерческих прототипов (такие разработки ведутся и в России).
ЖК-матрицы
Традиционная и одна из самых старых технологий, применяющихся в проекторах — использование ЖК-матрицы «на просвет». Самая заслуженная и самая дешевая технология до сих пор остается самой распространенной — проекторы, созданные на основе одной LCD-матрицы неплохо подходят для образовательных целей, работы в презентационных комнатах при показе статичных слайдов и так далее. Однако в домашнем использовании они практически бесполезны, так как картинка, создаваемая ими, часто получается недостаточно четкой, к тому же движущиеся объекты выглядят не лучшим образом.
Квадратная матрица рядом с широкоэкранной демонстрирует уменьшение размеров
Дело здесь в том, что свет лампы, проходя сквозь LCD-матрицу как через диафильм или кинопленку, а затем через объектив, проходит через множество слоев матрицы и цветового фильтра. Готовое изображение, проецирующееся на экран, в итоге часто имеет эффект «мозаичности». Кроме того, проблема черного цвета проявляется здесь в полной красе. Так как ЖК-матрицы работают на просвет, то создать абсолютно непрозрачный участок в условиях яркого и мощного освещения они попросту не способны. Поэтому и часто черный цвет получается больше похожим на серый. По этой же причине ЖК-матрицы с трудом справляются с полутонами — количество градаций серого цвета не так велико, как это необходимо.
Более качественных результатов позволяет добиться технология, в которой вместо одной ЖК-матрицы используются сразу три.
3LCD
Лампа сверхвысокого давления
Технология трех ЖК-матриц была призвана стать ответом на появление DLP-проекторов, явно превосходящих по качеству изображения большинство устройств, основанных на жидкокристаллической матрице. Основным «двигателем» ассоциации компаний, активно работающих над популяризацией этой технологии, является один из самых крупных производителей ЖК-матриц в мире — компания Seiko Epson.
Три ЖК-матрицы позволяют создать изображение гораздо лучшего качества, чем при использовании одной матрицы, за счет разделения светового потока и прохождения его только через одну ЖК-панель, а не через три цветофильтра последовательно. Это гарантирует большую яркость и дополнительное качество картинки, особенно в плане четкости.
Система дихроичных зеркал разделяет свет на три составляющих цвета, пропуская каждый через свою ЖК-матрицу, а потом призма собирает все три изображения в одну картинку. Однако и в них сохраняется проблема черного цвета — он опять оказывается скорее серым, чем черным.
Такая технология обладает даже некоторым преимуществом перед однокристальными DLP-проекторами, в которых цвет создается путем последовательного наложения цветов. В 3LCD-проекторах цвет создается одновременно и без использования движущихся частей.
Технология ЖК-панелей отработана немногим хуже ЭЛТ, и новые матрицы со сверхвысоким разрешением уже демонстрируются на выставках, чем не могут похвастаться другие альтернативные технологии.
Микрозеркальная технология DLP
Самой бурно развивающейся технологией, на которой строятся проекторы, можно считать микрозеркальную или DLP-технологию. При ее использовании свет мощной лампы отражается от специального чипа (Digital Mirror Device), содержащего тысячи микрозеркал, каждое из которых отвечает за свой пиксель изображения. Матрица с зеркалами очень миниатюрна, обычно около одного дюйма, и именно на нее и на систему управления приходится большая часть стоимости таких проекторов и телевизоров. Каждое из миллионов микрозеркал управляется индивидуально, и в итоге создается очень четкая и ясная картинка, лишенная мерцания и артефактов, присущих жидким кристаллам. Разработчиком этой технологии и поставщиком всех DMD-матриц и схем управления ими является американская компания Texas Instruments.
Пример формирования участка изображения LCD- и DLP-матрицами
Свет на микрозеркала DMD-матрицы попадает через специальный вращающийся светофильтр, имеющий три или четыре грани. На трехцветном светофильтре они окрашены в красный, зеленый и синий цвета, а на четырехгранном добавлена прозрачная грань, оказывающаяся полезной тогда, когда имеются большие неокрашенные участки изображения. Скорость смены всех сочетаний настолько высока, что человеческим взглядом отмечается только цельная картинка, очень яркая и четкая. В последнее время приобретают популярность системы, в которых применяется цветовое колесо с шестью или семью сегментами — качество картинки от этого заметно улучшается и пропадает эффект «радуги», возникающий на резких цветовых границах изображения.
Схематическое изображение «внутренностей» DLP-проектора
Пикселизация изображения, присущая ЖК-технологии, присутствует и в DLP-проекторах, хотя и в заметно меньшей степени. Дело в промежутках между элементами, формирующими пиксель. Если в ЖК-матрице на неработающие участки матрицы между точками, которые никак не формируют изображение, приходится до 30% площади (в старых матрицах было и до 40%), то в DLP-технологи — не более 10–15%. Учитывая, что эта технология работает не на просвет, а на отражение, некоторые проблемы у такой картинки могут быть с белым цветом, а также с несвоевременным срабатыванием зеркал, т.н. «залипанием».
Не так давно появился и первый HDTV-совместимый микрозеркальный проектор, HD2 Mustang. В нем микрозеркала могут отклоняться уже на 12 градусов в каждую сторону против 10 градусов в чипах предыдущего поколения. Благодаря этому стало возможным более качественно отображать черный цвет — эффективность направления света на светопоглощающую пластину повысилась довольно заметно.
Проекторы и проекционные телевизоры на базе этой технологии наиболее компактны, к тому же позволяют доводить световой поток до потрясающей величины 10 тыс. ANSI-люменов. Существуют разновидности микрозеркальной технологии, несколько отличающиеся по своим принципам от DLP, например iMOD или интерференционные дисплеи, но они пока не отработаны до конца, хотя имеют отличные перспективы. Например, в технологии iMOD отсутствуют цветные фильтры, и она гораздо менее энергоемка.
Технология D-ILA (LCOS)
Микрофотография D-ILA-матрицы
Технология D-ILA (Digital Direct Drive Image Light Amplifier) является коммерческим развитием технологии LCOS (Liquid Crystal on Silicon — жидких кристаллов на кремнии) и активно развивается разными производителями, в том числе и компанией JVC, которая выпускает на ее основе проекционные системы. Изображение в этой технологии формируется жидкими кристаллами, однако работает она не на просвет, как привычные ЖК-матрицы, а на отражение, и иногда, для упрощения понимания ее сути, технология называется «отражающими жидкокристаллическими панелями». Главное отличие от обычной ЖК-матрицы в том, что вся электронная «начинка» расположена за слоем жидких кристаллов под отражающими электродами, а не между ячейками. Это обеспечивает лучший коэффициент заполнения — изображение формируется на большей площади матрицы, и незадействованной остается минимальная площадь. Световой поток формируется несильным источником света, а потом усиливается специальной лампой, отчего и происходит название технологии.
В результате граница между пикселями практически незаметна, светоотдача матрицы возрастает, а ее нагрев уменьшается. Теоретически контрастность самой матрицы может достигать 2000:1. Оптическая схема, сходная с той, которая используется в обычных ЖК-проекторах, и три матрицы D-ILA позволяют получить полноцветное изображение. Формирование цветов происходит по-разному — так, например, JVC создала голографический фильтр, у других производителей — вращающаяся призма, разделяющая цвета, также существуют и трехчиповые системы, в которых нет движущихся частей.
Эта технология сегодня активно развивается, как и технология трех ЖК-матриц, и позволяет получить изображение, по своим характеристикам схожее с ЭЛТ-проекторами, то есть хорошо воспринимаемое человеческим глазом. С черным цветом эти проекторы справляются также отлично, к тому же данная технология позволяет добиваться очень больших разрешений.
До сих пор такие проекторы остаются достаточно тяжелыми и дорогими, однако над началом их производства работают многие компании, и перспективы у этой технологии хорошие.
Будущее технологий
Технология DLP не стоит на месте, как и все остальные. Уже продаются проекторы с многосегментным цветовым колесом, а создатель технологии DLP, компания Texas Instruments, разрабатывает системы, лишенные недостатков цветового колеса. На иллюстрации можно увидеть новый оптический узел со светосмесительной призмой и тремя DLP-матрицами. В нем отсутствует цветовое колесо, а значит, на его основе можно построить проектор, лишенный даже возможности эффекта «радуги». Кроме того, он будет менее шумным за счет исключения того же вращающегося колеса. Стоит отметить, что на сегодняшний день DLP-технология представляется самым явным кандидатом на лидирующие позиции на проекционном рынке. И хотя три ЖК-матрицы обеспечивают не худшее, а зачастую и лучшее качество, именно проекторам на основе DLP уготовано будущее лидеров рынка. Нам же остается лишь надеяться, что замечательные качества других технологий не останутся незамеченными и получат достойное развитие.
В производстве LCD-матриц тоже «процесс идет», пускай и более медленными темпами, чем в других технологиях. Так, в компании Epson активно разрабатывают новые виды матриц на самых различных носителях, уменьшая их размер и увеличивая разрешение. Все чаще в проекторах применяются широкоформатные матрицы — теперь видео с соотношением сторон 16:9 воспроизводится более качественно, тогда как ранее приходилось выключать из работы заметную часть квадратной матрицы и, соответственно, преобразовывать картинку, что плохо сказывалось на ее качестве.
Кроме того, зачастую из сферы внимания покупателей проектора выпадает одна из главнейших составляющих домашнего кинотеатра или презентационной комнаты. Экран, на котором будет проводиться просмотр, важен если не настолько же, как сам проектор, то уж немногим менее. Упомянем лишь, что указанных параметров яркости и контрастности можно достигнуть только на специально подготовленной поверхности, а хороший экран увеличивает контрастность изображения как минимум в полтора раза! В итоге к стоимости проектора следует обязательно приплюсовать минимум $300 на качественный экран. Ну а классные образцы с большими диагоналями могут стоить существенно больше $1000. Но об этом расскажем как-нибудь в следующий раз.
Поделиться
