Развитие видеопроекторов
Видеопроекторы с многопиксельными матрицами в зависимости от типа используемой панели можно условно разделить на три категории. Во-первых, это просветные ЖК-панели. Они и появились первыми. Это могут быть одно- или трехматричные. Во вторую группу входят отражающие ЖК-проекторы (LCOS), которые разделяются на три подвида из-за незначительных отличий в технологии. Это разработанный JVC проекторы D-ILA, а также проекторы с GLV и SXRD, разработанные корпорацией Sony. И, наконец, третья большая категория, это - DLP-проекторы, из которых используются созданные фирмой Texas Instruments микрозеркальные DMD-чипы.
За последние годы были существенно усовершенствованы оставляющие технологии всех типов проекторов, включая мегапиксельные матрицы, оптические системы и алгоритмы цифровой обработки изображений. Теперь можно получить изображение больших размеров с высоким разрешением при существенно расширенном наборе усовершенствованных функций. Более того, проекторы становятся разнообразнее в зависимости от сферы применения. Теперь, кроме бизнес-применения, проекторы появляются как компоненты домашнего кинотеатра, для обучения и медицинских целей, для систем автоматизированного проектирования и симуляторов, в больших офисах компаний и общественных местах.
Презентационные проекторы - это наиболее традиционное применение в деловых целях. Большинство из них имеет разрешение XGA или SXGA, и наиболее важные для них характеристики - это возможность обеспечения большой яркости, хорошая читаемость текста и компактность: презентационный проектор должен быть по-настоящему портативным.
Для AV-проекторов, которые используются в домашних кинотеатрах и предназначены для воспроизведения телевизионных передач и видеофильмов с DVD, важными являются уже другие параметры. Для них наиболее существенно - правильно воспроизводить подвижное изображение, с большим количеством градаций яркости, четким и ярким цветом и высокой контрастностью. В этом применении требование абсолютно высокой яркости не столь важно.
Цифровое кино
Киноиндустрия США быстрее других стран переориентируется на электронный кинематограф стандарта 2К. Джорж Лукас еще в 1999 году снимал «Звездные войны. Эпизод 1» на камкордер с прогрессивной разверткой 1080 и использовал проектор с разрешением 1280x1024 пикселя для демонстрации. Интересно, о чем договорятся ведущие кинопроизводители в Голливуде: их решение станет завтра стандартом. |
Это означает, что они могут показывать подвижное изображение с большой яркостью и высоким разрешением, большим числом градаций яркости, высокой контрастностью и точной цветопередачей. Кроме того, в этих проекторах есть возможность регулировки параметров видеоизображения и обеспечиваются уникальные для цифрового кино защитные функции контента.
Некоторые специальные применения проекторов (например, в системах компьютерного проектирования или медицине) требуют большого разрешения. Как правило, в этих случаях дело ограничивается разрешением UXGA. Для получения высокого разрешения на больших экранах используется совместная работа нескольких проекторов, то есть режим мульти. В этом случае каждый видеопроектор обеспечивает проекцию только части изображения. Такая задача чаще всего возникает при проекции в больших корпоративных или общественных помещениях.
Проекторы со сверхвысоким разрешением для проекции изображения на экраны от 3-5 метров и более обеспечивают при этом соответствие требованиям HDTV.
На фоне нынешнего массового распространения презентационных проекторов модели с разрешением, отвечающим требованиям полного HDTV (1920x1080 с общим числом около 2000000 пикселей) и большим, представляют наиболее бурно развивающийся класс HD-проекторов.
Изображение с высоким разрешением имеет три явных преимущества. Во-первых, на экране отображается более детальная информация: это позволяет разрешение. Во-вторых, зритель может наблюдать качественное изображение с близкого расстояния. У HD-изображения количество строк увеличено, и поэтому строчная и пиксельная структура менее заметна. И, наконец, по сравнению с проекторами с меньшим разрешением значительно шире угол наблюдения.
Два последних (близкое расстояние и больший угол) существенно увеличивают ощущение реалистичности изображения при просмотре, вплоть до иллюзии присутствия, например, на природе (естественно при соответствующем сюжете). Среди разработчиков технологий HD-проекторов следует отметить японскую NHK, специалисты научно-технической исследовательской лаборатории которой существенно продвинулись в этом направлении с 4000-строчной системой видеопроекции.
Рис. 1. Форматы изображения и угол их обзора для стандартного положения просмотра |
Углы обзора изображений различных форматов для стандартного положения просмотра
Существующий ТВ-формат - около 17° Формат полного HDTV - около 17° Формат с разверткой 2000 строк - около 60° Формат с разверткой 4000 строк - около 110° |
В настоящее время комитет по цифровому кинематографу (DCI, Digital Cinema Committee) общества кино- и телеинженеров (SMPTE) принял спецификации для цифрового кинематографа. Для двух существующих форматов проект одобрен. Во-первых, это формат 2Кх1К (1920х1080 пикселей), соответствующий HDTV и называемый в этом случае DTIM. Для другого используется формат 4Кх2К (4096x2048 пикселей), и он называется DCDM. Последний рассматривается как формат для цифрового кино наивысшего качества. Основные голливудские кинокомпании разбились на два лагеря, пытаясь выбрать лучший. Группа, которая поддерживает формат 4Кх2К, считает, что он наиболее приближается к разрешению, обеспечиваемому традиционным кино, проецируемым с пленки. Если же сравнивать кинопленку и формат 2Кх1К, то, как считают представители этой группы, последний проиграет пленке, и прогресс потребует быстрого апгрейда цифрового кинотеатра. Сторонники формата 2Кх1К считают, что его качества вполне достаточно для цифрового кинотеатра. Одновременно они говорят, что если индустрия выберет формат 4Кх2К, то его внедрение потребует больших денег и растянется во времени. И они считают, что это имеет решающее значение на нынешней стадии развития цифрового кинематографа. Вместе с тем существуют еще два близких варианта с разрешением 3840x2048 пикселей и 3840x2160 пикселей, которые продвигает консорциум цифрового кино (Digital Cinema Consortium, DCC) - частная организация, созданная в 2001 году.
В большинстве современных моделей DLP-видеопроекторов используются трехчиповая схема на матрицах с разрешением 1280x1024, которые производит Texas Instrument. Компания также делает проектор с разрешением 1920x1080, контрастностью 1350:1 и с 14-разрядной обработкой видеосигнала. В новейшей разработке Texas Instrument улучшила передачу темных изображений и изображений с большой контрастностью благодаря использованию 15-разрядной обработки сигнала и микрозеркальных DMD-чипов с уменьшенным зазором между зеркалами и увеличенным углом поворота: ±12° вместо традиционных для предыдущего поколения чипов ±10°. Texas Instrument также разработала DMD-чип специально для цифровых кинотеатров формата 2Кх1К с разрешением 2048x1080.
JVC уже представляла свой HDTV-видеопроектор в России |
В видеопроекторе DLA-QX1 компания JVC использует отражающую матрицу D-ILA с QSGA-разрешением (2048x1536 пикселей). Проектор обеспечивает воспроизведение HDTV-изображения, но благодаря использованию QSGA-панели оно получается более ярким, контрастным и без размытых контуров. Выбранное разрешение панели и использование внутреннего скейлера обеспечивает совместимость с 14 стандартными форматами изображения. Более подробно о работе проектора с матрицей D-ILA. мы уже неоднократно рассказывали. В 2004 году JVC представила специальный видеопроектор DLA-HD2K для домашнего кинотеатра с HDTV-разрешением и D-ILA-матрицей размером 0,8 дюйма.
Рис. 2. Число пикселей для различных форматов изображения |
Примечание: количество пикселей приводится как произведение их числа по горизонтали на число по вертикали.
* - проект формата Digital Cinema Distribution Master. ** - проект формата Digital Theatre Interim Master |
HDTV-проекторы с просветными ЖК-панелями выпускает Sanyo Electric. В проекторе LP-HD10 используются три ЖК-матрицы (1,65 дюйма, 1920x1080) и четыре 250-ваттных лампы UHP, которые обеспечивают яркость 5000 лм.
Таблица 1. Основные характеристики HDTV и цифрового кинотеатра | |||||
---|---|---|---|---|---|
| Кол-во пикселей | Кол-во кадров | Формат | Градации | Цветовое пространство |
Полное HDTV | 1920x1080 | 60 | 16:9 (около 1,78:1) | 12 бит | sRGB (55 %)3 |
DTIM1 | 1920x1080 | 24 | 16:9 (около 1,78:1) | 10 бит | sYCC (95 %)4 |
DCDM2 | 4096x2048 | 24 | 2:1 | 12 бит | XYZ (100 %)5 |
Примечания: 1 - проект формата Digital Theatre Interim Master. 2 - проект формата Digital Cinema Distribution Master. 3 - sRGB (Standard RGB) - стандарт, представляющий через цвет и насыщенность разницу воспроизведения изображения для электронных изделий. (Цветовое пространство в координатах R, G и B охватывает только около 55% цветов, которые воспринимает глаз человека.) Цветовое пространство используется для дисплеев и цифровых камер. 4 - sYCC (Standard YCC) - стандарт для преобразования Y, Cr, Cb a sRGB. sYCC охватывает большее цветовое пространство, чем RGB. (Цветовое пространство в координатах Y, Cr и Cb охватывает 95% цветов, которые воспринимает глаз человека.) Оно используется для сжатых изображений, например, JPEG. 5 - стандарт для цветового пространства XYZ, которое охватывает все видимые человеком цвета. (Цветовое пространство в координатах XYZ охватывает 100% цветов, которые воспринимает глаз человека.) |
Компания Seiko Epson выпускает видеопроекторы с форматом изображения 16:9 и HDTV-разрешением также с использованием просветных ЖК-матриц размером 1,3" (шаг пикселя 15x15 мкм) и 1,6" (шаг пикселя 19x19 мкм). Осенью компания объявила о начале производства ЖК-панелей с HDTV-разрешением для массовых моделей трехчиповых видеопроекторов с началом поставки промышленных объемов в мае 2005 года.
Из проекторов формата 4Кх2К, то есть с 2000-строчной разверткой, в которых используется отражающая D-lLA-матрица размером 1,7" и разрешением 3840x2048, можно назвать уже упоминавшийся проектор JVC. Кроме того, JVC уже объявила о начале массового производства D-ILA-матрицы отвечающей требования HDTV размером 0,8" и разрешением 1920x1080 пикселей для домашних видеопроекторов и проекционных телевизоров. Другое изделие, также запущенное компанией в производство, - D-ILA-матрица для проектора с прогрессивной разверткой (режим 720р) размером 0,7" и разрешением 1280x720 пикселей, предназначено для стран, где телевещание ведется в стандарте NTSC.
GLV
Технология GLV была изобретена в 1992 году в Стенфордском университете, а разработка законченных изделий и приложений для проекторов велась компанией Silicon Light Machines. В 2000 году Sony приобрела исключительные права на разработку, производство и продажу устройств отображения информации с использованием этой технологии. Два года спустя Sony заявила о разработке GLV-модулятора для видеопроекторов. Идея конструкции GLV очень проста - это одноколонная матрица из микроленточек, которые работают как зеркала. В качестве источника света в проекторе с GLV используется RGB-лазер, который дают очень высокую чистоту цвета. В разработанном GLV-устройстве оптические дифракционные элементы формируются на кремниевой подложке методом микротехнологий. Эти отражающие элементы могут двигаться под воздействием электрического сигнала. Яркость изображения регулируется поворотом оптических дифракционных элементов. V оптического модулятора GLV, предназначенного для стандарта HDTV 1080 пикселей, каждый из которых состоит из шести микроленточек. При воспроизведении изображения RGB-лазер светит на соответствующий пиксель модулятора, а развертка изображения осуществляется сканирующим зеркалом. Еще одним преимуществом проектора является отсутствие дополнительного источника света для подсветки: весь световой поток обеспечивает RGB-лазер. |
И наконец проекционные системы с 4000-строчной разверткой, единственным представителем которых пока числится опытная установка, созданная научно-исследовательской лабораторией NHK. Это система с разрешением 7680x4320 пикселей, и дотошные японцы уже более двух лет досконально ее исследуют. Среди вопросов, которые их занимают, кроме чисто технических (оптимальный угол обзора, формат изображений и т.п.), присутствует также и эффект психофизиологического воздействия на зрителя изображения с таким высоким разрешением. При выборе разрешения новой системы учитывался существующий стандарт HDTV, предполагается в дальнейшем возможность простой операции конвертирования исходного сигнала системы NHK в сигнал HDTV: разрешение отличается ровно в четыре раза. В рассматриваемой системе используются два проектора с 8-мегапиксельными просветными ЖК-панелями. Формат изображения 16:9, режим развертки прогрессивный, частота кадров, естественно, 60 Гц - разработка-то японская. Один проектор создает зеленое изображение, а другой - красное и синее. Поэтому сигналы на проекторы поступают с блока коррекции геометрических изображений: изображения проектируется не из одной точки, но на экране должны совпадать. Экран имеет размеры 4 на 7 метров и при просмотре с расстояния 3 метров угол обзора очень реалистичного изображения составляет 110°.
Исследования на действующем образце ведутся уже с мая 2002 года, и специалисты научно-исследовательской лаборатории NHK предполагают впервые публично продемонстрировать эту систему на всемирной выставке, которая будет проходить в 2005 году в Японии.
Использование данных материалов допускается только с разрешения автора.