Принцип работы видеопроектора

Больше ста лет прошло с момента первых кинопоказов. Тогда картинки на экране в кинотеатре могли вызвать неподдельную панику. Сегодня различные мультимедийные устройства для показа изображений настолько плотно вошли в нашу повседневную жизнь, что представить себе дом хотя бы без одного телевизора или монитора компьютера – сложно.

Особую нишу среди таких приборов занимают видеопроекторы. Самое главное и огромное преимущество, которое дают эти аппараты – невероятно большая диагональ получаемого изображения. Фактически размер картинки будет ограничиваться только размерами помещения, где будет использован проекционный аппарат.

В этой статье попробуем разобраться как работает видеопроектор, чтобы не путаться при выборе и точно знать какой тип идеально будет подходить под требуемые условия.

Жесткую конкуренцию для мультимедийного проектора составляют жидкокристаллические TFT телевизоры и плазменные панели. Несмотря на это проекционные аппараты перестают быть экзотикой и всё чаще встречаются в составе домашних систем, позволяющих ощутить себя как в кинотеатре. Новые технологии позволяют выпускать их в новых сверх компактных форматах – от карманных проекторов в мобильных телефонах и фотоаппаратах и до наручных проекционных часов.

Немного истории

Начало истории поучения проекционного изображения можно отнести к далёким временам, когда жил Платон. Именно он первым сделал описание принцип проекции. К Х веку уже была известна камера-обскура, позволяющая проецировать изображение предметов на экран и представляющая прообраз фотоаппарата. И затем уже в XVII веке Христиан Гюйгенс изобрёл устройство, названное волшебным фонарём. Это был первый проектор. Работа с проектором позволяла ему демонстрировать увеличенные иллюстраций во время своих научных лекций.

Помимо просветительского использования первые диапроекторы начали приобретать популярность у простого населения для развлечения. В Европе бродячие иллюзионисты начинают работать с подобными приборами – они показывали людям различные движущиеся картинки в основном страшилки с приведениями, демонами и чудовищами.

Различные формы диапроектора до последнего времени можно было встретить даже в обычных семьях. Наверняка в воспоминаниях из детства у каждого остались просмотры слайдов и диафильмов в тёмных комнатах. Так что эти аппараты использовали не только кафедры учебных заведений.

В середине 60х годов прошлого столетия мир увидел новый прибор – изобрели оверхед-проектор. По своей сути это был диапроектор, но с возможностью проецировать достаточно большие картинки при довольно несложном устройстве. В основе оверхеда лежит мощная лампа подающая свет на большую линзу Френнеля, назначение которой заключается в том, чтобы обеспечить равномерный ход лучей в проекторе, на линзу укладывается проецируемое изображение (обычно на прозрачной плёнке, но можно было использовать даже на полупрозрачной кальке, что даёт возможность с лёгкостью спроецировать даже реферат или рисунок на бумаге) и дальше всё фокусировалось коллекторной линзой на плоскость экрана. В постсоветском пространстве такое оборудование больше известно, как кодоскоп и нередко встретить его можно было в учебных заведениях (школах, техникумах, вузах).

Уже в 80х годах компания Proxima выпустила на рынок самый первый цифровой проектор, который можно назвать первенцем мультимедийного проектора. Цифровые проекторы постепенно вытеснили диапроекторы с рынка и на сегодняшний день они уже не производятся.

С тех пор цифровые кинопроекторы преодолевают нелёгкий путь развития и совершенствования радуят всё более и более качественным изображением.

Какие бывают проекторы?

Для начала стоит разобраться что такое видеопроектор? Казалось бы, всё просто – это такая коробочка, её подключают с компьютером, ноутбуком, видеокамерой или с другими носителями видеосигнала и получают на стенке или специальном экране большое изображение. Проектор — это устройство достаточно сложное и имеющее несколько технологических вариантов исполнения влияющих не только на качество получаемого изображения, но и на цену.

Устройство проектора можно разложить принципиально по стадиям формирования изображения. Сперва видео сигнал поступает на условный блок, который предназначен для формирования видимого изображения. Полученный в этом блоке световой луч направляется к объективу, а он уже окончательно собирает и фокусирует на стену или экран картинку.

Для справки

Основные характеристики проектора, на которые стоит обращать внимание при выборе аппарата и дающие понимание о качестве получаемой картинки:

• Световой поток. Грубо говоря – мощность излучаемого света. Чем выше значение – тем ярче и качественнее изображение. К тому же – чем ярче, тем меньше можно заморачиваться с затемнённостью помещения.
• Разрешающая способность. Всё как с мониторами – чем выше, тем более плавная, проработанная и чёткая картинка. Но не стоит забывать и о качестве подаваемого видеосигнала – сигнал низкого разрешения на проекторе с высоким будет не очень комфортно и интересно смотреть.
• Контраст. Это разница между самым тёмным и самым светлым участком. Чем выше – тем ярче насыщенность красок, выше чёткость деталей.
• Цветопередача – условная характеристика, позволяющая понять насколько точно передаётся цвет в изображении и насколько богат спектр получаемых оттенков.

Современные мультимедийные проекторы технологически различаются по способу формирования изображения, среди которых стоит выделять такие:

• CRT – Cathode Ray Tube или ЭЛТ.
• LCD – Liquid Crystal Display или жидкокристаллические.
• DLP – Digital Light Processing .
• D-ILA – Direct Drive Image Light Amplifier.
• LDT – Laser Display Technology.

Разберём как устроен проектор в плане технологий поподробнее.

CRT технология

Самыми первым был представлен построенный по схеме CRT проектор. Разработки этой технологии велись ещё с середины прошлого века. Революций решили не делать, а попытались использовать уже успешно работающий в телевизорах и большинстве мониторов того времени – принцип ЭЛТ.

Изображение строилось тремя электронно-лучевыми трубками повышенной яркости, луч каждой окрашивался соответствующим светофильтром – синим, красным или зелёным и через собственный объектив проецировалось на экран.

CRT проектор не обладает особо высокой яркостью и по этому просмотр придётся смотреть в полностью тёмном помещении. Также стоит отметить сложность настройки и установки – каждый канал нужно отстраивать по резкости отдельно, да и по весу эти устройства выделяются из массы. Зато получаемое на выходе качество изображения считается самым лучшим – они лишены различных цифровых артефактов, ведь принцип построения изображения полностью аналоговый.

LCD технология

Развитие технологий проекторов далеко не отходило от мониторов и на смену ЭЛТ пришли жидкие кристаллы. Принцип работы проектора LCD заключается в том, что цветное изображение формирует небольшая матрица, которая работает на просвет. Просвечивает её мощная лампа и проецирует через объектив на внешний экран.

Основные преимущества в виде надёжности и простоты в изготовлении и эксплуатации сделало эту технологию на сегодняшний день самой распространённой и не дорогой.

Конечно есть и значительные недостатки. Например, на жидкокристаллических мониторах границы пикселей на глаз практически не различимы, но при значительных увеличениях, как это бывает в LCD проекторах, этого не избежать. Производители стараются эту проблему решить по-разному, с большей или меньшей успешностью.

Ещё одной проблемой является контрастность получаемого изображения. В топовых моделях таких проекторов эти проблемы практически устранены, но это сказывается на цене.

DLP технология

Следующая технология – DLP заключена в специальной матрице, на поверхности расположено множество микро-зеркал – на них подаётся напряжение, и они при этом двигаются. Отражённый таким зеркалом и не прошедший сквозь объектив луч формирует чёрную точку. Белую точку формирует не отклонённое от плоскости матрицы зеркало.

При попадании отражённого луча в объектив получаются промежуточные значения яркости. Каждое зеркало формирует свою точку проецируемого изображения.

Следующей задачей стоит получить разные цвета точек.

Для этого изобрели две системы:

• Одноматричная использует всего одну дорогостоящую матрицу, а отражённые лучи света окрашиваются, проходя через вращающийся дисковый светофильтр с секторами соответствующих базовых цветов.
• Трёхматричная схема мультимедийного проектора использует уже три матрицы, что понятно из названия. Каждая матрица формирует свой цветовой канал.

Работа на просвет, как в LCD проекторах, исключена, что делает мультимедийный проектор с DLP схемой очень ярким. Точки чёрного соответствуют полному отсутствию света, а это означает, что работают они с высоким контрастом. Сеточка границ пикселей даже при максимальном увеличении практически отсутствует за счёт минимизации зазоров между зеркалами.

D-ILA технология

Ещё одна схема мультимедийного кинопроектора возникла, вобрав в себя преимущества LCD и DLP технологий. D-ILA расшифровывается как Direct Drive Image Light Amplifier – усилитель света изображения с прямым управлением.

Оптическая схема проектора использует модуляцию светового потока LCD матрицей, а свет отражается от пикселей, как в технологии DLP от зеркал.

Мультимедийный проектор D-ILA получил ряд преимуществ. Во-первых, благодаря тому, что свету не нужно проходить сквозь матрицу – нет препятствий на его пути в виде элементов разводки. Площадь отражения каждого для пикселя достигает 95%. Этим достигается наименьшая среди остальных технологий пикселизация изображения. Из этого вытекает ещё одно несомненное преимущество – так как почти весь световой поток отражается, то есть возможность сделать качественную HD матрицу диагональю всего в один дюйм, что позволяет сделать чуть ли не самый компактный проекционный аппарат с высокой разрешающей способностью.

Лазерная технология

Самые последние на сегодняшний день разработки предложили использовать лазерные технологии. В начале 2000х годов на рынке появился первый проекционный аппарат, основанный на новейшей системе LDT.

Хоть первые лазеры были изобретены довольно давно, но использование их для построения лазерного проектора было затруднительным из-за низкого кпд и недостаточной цветности. Прогресс не стоял на месте и устранение недостатков наконец позволило осуществить создание лазерного проектора.

Laser Display Technology использует три лазера базовых цветов – красного, синего и зелёного. Модуляторы видеосигнала меняют яркость каждого лазера. Далее три луча собираются в единый поток и направляются на зеркала кадровой и строчной развертки. По сути лазерные проекторы устроены по такому же принципу, что и лучевой электронный проектор, только вместо излучающих ЭЛТ трубок используют лазеры.

Интересной особенностью является то, как работает проектор без дополнительных объективов. Лазерный луч уникален тем, что пучок света в нём получается с максимально параллельным потоком и с настолько одинаково резким пятном на большом диапазоне расстояний, что это попросту исключает необходимость фокусировать изображение.

Помимо возможности установки лазерного мультимедиа-проектора на любом расстоянии от экрана из этого свойства вытекает ещё и совершенно уникальное качество – теперь для получения резкого изображения не обязательно использовать плоский экран. Даже стена с сильно рельефной поверхностью или сложные геометрические поверхности – не станет бедой. Это открывает перспективы перед использованием лазерной проекции не только в качестве обычного средства выведения изображения, а и как мощный инструмент визуально-светового оформления.

Важно! Лазерное излучение может быть на столько мощным, что при попадании в глаза возможно возникновение проблем. По этому стоит аккуратно и ответственно относиться к технике безопасности во время использования проектора.

Лазерные технологии позволили создать сверхточный проектор изображений с яркой, сочной и контрастной картинкой даже при максимально больших увеличениях, которую при прочих технологиях получить сложно.