5 технологий проекторов: выбираем лучшую
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 оптику же 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. Тем более важное значение приобретает электроника, 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 становятся доступны и записи с высоким разрешением картинки, до 720р.
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 связи 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 способны выдавать великолепную «картинку», но вынуждены 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 применяются чипы сторонних производителей. Одним из самых известных и качественных решений является чип с поддержкой технологии DCDi компании Faroudja, который (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.
Электронно-лучевые трубки
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 и зеленый, из которых и формируется изображение. Нужный цвет обычно формируется цветофильтром, стоящим после трубки. Выбор цветов основан на том, что именно из трех основных можно сформировать все остальные цвета спектра, и в системе цветности RGB (Red Green Blue) работает великое множество устройств, формирующих видеосигнал.
Удел ЭЛТ-проекторов – кинозалы и дорогие домашние кинотеатры
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 сипатичными
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 ланируются к перемещению.
Лазерные проекторы
В некоторой степени наследником 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 и 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 состоянии
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 они имеют конструкцию, позволяющую разделить излучающую батарею лазеров с большим тепловыделением и проецирующую часть. Также время жизни лазера заметно превосходит срок службы лампы традиционных проекторов, а энергии при сопоставимых параметрах яркости, расходуется также меньше. Ну и самым главным параметром лазерных проекторов является их способность создавать изображения на огромных диагоналях – размеры экранов могут быть до нескольких десятков метров.
Существуют еще и такие малоизвестные разработки, 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 демонстрируют 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 получается часто черный цвет 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 используется 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 работающей 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 чет 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, когда он 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.
<>
Внутри 3LCD-проектор выглядит странно
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, стоит считать микрозеркальную, или DLP-технологию. При ее использовании, свет мощной лампы отражается от специального чипа (Digital Mirror Device), который содержит в себе тысячи микрозеркал, каждое из которых отвечает за свой пиксель изображения. Матрица с зеркалами очень миниатюрна, обычно около одного дюйма, и именно в ней и в системе управления сосредоточена 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 участка. На трехцветном светофильтре они окрашены в красный, зеленый и синий цвета, а на четырехгранном добавлен прозрачный участок, оказывающийся полезным 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 увеличивается и пропадает эффект «радуги», когда на резких цветовых границах изображения возникает небольшая радуга из цветов.
Схематическое изображение «внутренностей» DLP-проектора
Пикселизация изображения, присущая ЖК-технологии, присутствует и в изображениях DLP-проекторов, хотя и в заметно меньшей степени. Дело в промежутках между элементами, формирующими пиксель. Если в ЖК-матрицы, на неработающие участки матрицы между точками, которые никак не формируют изображения, 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, который носил название HD2 Mustang. В нем микрозеркала могут отклоняться уже на 12 градусов в каждую сторону, против 10 градусов в чипах предыдущего поколения. Благодаря этом 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, 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-матрицыТехнология 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. Изображением 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, что обеспечивает лучший коэффициент заполнения – изображение формируется на большей площади матрицы, и минимальная площадь остается незадействованной. Световой поток формируется несильным источником света, а потом усиливается специальной лампой, отчего и происходит название технологии.
Чип I-DLA от JVC
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, в других – вращающаяся призма, разделяющая цвета, а 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 проектора справляются также отлично, а технология позволяет добиваться очень больших разрешений. До сих пор такие проекторы пока остаются достаточно тяжелыми и дорогими, однако над началом их производства работают много компаний, 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 компании. 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 подавляюще 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 прогресс 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, при воспроизведении видео с соотношением сторон 16:9 оно выводится в более качественном виде, так 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 презентационой комнаты. Экран, на котором будет проводиться просмотр, важен если не настолько же, как сам проектор, то уж немногим менее. Стоит только упомянуть, что указанных параметров яркости и контраста можно достигнуть только на специально подготовленной поверхности, а хороший экран увеличивает контрастность изображения как минимум в полтора раза! В итоге, к стоимости покупки проектора следует обязательно приплюсовать минимум $300 на качественный экран. Ну а высококачественные образцы с большими диагоналями могут стоить заметно больше $1000. Но об этом можно рассказать как ни будь в следующий раз.
Иван Сергеев