Кинотеатральный Full HD SXRD-проекторSony VPL-HW30ES. Технология lCoS LCoS против Всех

LCoS (Жидкие Кристаллы на Кремнии) – своеобразный гибрид 3LCD и DLP. Многие компании имеют собственные обозначения для своих вариантов этой технологии проекторов: у Sony - SXRD, у JVC"s - D-ILA, у Epson – «reflective 3LCD» (отражающий 3LCD). Понятие «Отражающий 3LCD» отлично иллюстрирует принцип работы LCoS: представьте себе 3LCD проектор, в котором жидкокристаллические матрицы расположены на зеркальных поверхностях, в результате отражая часть света, формируя таким образом изображение для каждого из основных цветов: красного, зелёного и синего. Как и в 3LCD, свет лампы разделяется дихроичными зеркалами на три основных цвета, после чего изображение формируется, частично отражаясь от LCoS чипа благодаря расположенной на его поверхности ЖК матрице. На полупроводниковой подложке LCoS-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего направленного источника отражаться от зеркальной подложки кристалла.

Отражённые от LCoS панели, три цветовых компонента вновь объединяются в призме и проецируются на экран.
Преимущества LCoS:

Одним из преимуществ LCoS технологии является как раз то, что управляющие элементы расположены за светоотражающим слоем, уменьшая расстояние между элементами матрицы, таким образом уменьшая и сетчатость изображения по сравнению с DLP и 3LCD.

Технология LCoS создана, чтобы вобрать в себя всё лучшее из конкурирующих технологий LCD и DLP. В целом, она превосходит DLP и LCD по таким параметрам, как цветовоспроизведение, яркость, формат изображения, оптическая эффективность проекторов LCoS выше, чем у конкурирующих технологий.

Ограничения LCoS:

На данный момент технология LCoS используется, в основном, в топовых проекторах для домашнего кинотеатра и не может конкурировать по цене в таких областях, как образование и бизнес. Однако, с расширением рынка проекторов для дома и постоянным снижением стоимости LCoS можно предположить, что постепенно этот недостаток сойдёт на нет.

Led проекторы

UHP (сверхвысокого давления) лампы – стандартный источник света в проекторах. Они работают на высоких температурах (до 900 ○ С) и их основным преимуществом является яркость: лампа в 150 Ватт может давать световой поток около 9000 Люмен. Яркость позволяет пробиться через дневной свет в помещении и получить чёткое изображение. У UHP ламп следующие недостатки:

Сравнительно небольшой срок службы – обычно до 6000 часов

Высокая стоимость лампы

Высокое (неэффективное) энергопотребление из-за выделения тепла

Необходимость в охлаждении увеличивает габариты проектора

Ухудшение изображения со временем, со временем требующее дополнительную регулировку

Чувствительность к шокам и ударам

Светодиоды не имеют этих недостатков:

В десятки раз больший срок жизни лампы, что упрощает уход за проектором.

Низкое энергопотребление

Как следствие, возможность работы на аккумуляторах

Мгновенное включение/выключение, не нужно ждать, пока лампа остынет

В десятки раз больший срок службы, пониженные расходы на обслуживание

Низкое энергопотребление

Изображение не меняется со временем, не нужно перенастраивать проектор

Большая надёжность

Но при этом – значительно меньший световой поток (яркость).

Вышеперечисленные достоинства сделали LED лампы предпочитаемым решением для миниатюрных проекторов. Используя 3-LED, можно получить более широкий цветовой диапазон и более качественную цветопередачу, чем с UHP лампами, что, наряду с ограничением по яркости, делает LED лампы всё более популярным решением в LCD, DLP, а теперь – и LCoS проекторах для домашнего кинотеатра, рассчитанных на эксплуатацию в затемнённых помещениях.

Существуют несколько способов применения светодиодов в проекторах:

LED в качестве источника белого света, как и UHP лампы, требует разделение светового потока дихроичными зеркалами-фильтрами на базовые цвета.

Использование трёх светодиодов позволяет отказаться от использования цветового колеса и дихроичных фильтров в DLP, 3LCD и LCoS проекторах (см. рисунок). Использование цветового колеса из светодиодов в DLP проекторах.

Пример использования LED вместо цветового колеса DLP проектора.

Компания CANON была образована в 1937 году, и очень скоро стала известна как производитель качественной фототехники. На рынок профессиональных инсталляционных проекторов компания вышла относительно недавно, но уже сейчас во многих проектах используются созданные на базе технологии LCOS проекционные решения CANON. Об этой технологии, о самых интересных моделях линейки XEED, а также о кейсах, в которых «засветились» проекторы производителя, рассказывает специалист компании по проекторам Алексей Макаров.

С чего началась история проекторов CANON?

Проекционные линзы CANON начала производить в 1990 году, и это стало логичным шагом в развитии компании, производящей объективы. Ведь проектор, по сути, это фотоаппарат наоборот: в фотоаппарат свет попадает извне и через линзы фокусируется на матрице, а в проекторе картинка появляется внутри и через объектив фокусируется на экране.

Технология LCоS (Liquid Crystal on Silicon - жидкие кристаллы на кремниевой подложке), была разработана корпорацией JVC.

Принцип работы LCoS-проектора близок к 3LCD, но LCoS использует не просветные ЖК-матрицы, а отражающие. На подложке LCoS-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего источника отражаться от зеркальной подложки кристалла.

К преимуществам технологии LCOS относят:

• Больший коэффициент полезного заполнения рабочего пространства матрицы. Поскольку в LCoS управляющие элементы размещены за светоотражающим слоем, они не препятствуют прохождению света, в отличие от просветных LCD-матриц, что уменьшает «сетчатость» изображения и минимизирует «эффект гребёнки». Расстояние между элементами матрицы составляет всего несколько десятков мкм и коэффициент заполнения выше, чем у LCD-и DLP.
• LCoS-чипы более устойчивы к мощному излучению чем DLP- и LCD-матрицы, так как все элементы размещены на охлаждающей подложке.
• LCoS опережает LCD и DLP по максимально доступному разрешению.
• LCoS обеспечивает более глубокий чёрный цвет и более высокую контрастность, чем LCD.
• Время отклика жидких кристаллов матрицы LCoS меньше, чем у кристаллов, используемых в просветных матрицах в LCD-технологии.

Что инновационного CANON привнесла в свои продукты, учитывая, что разработкой собственно проекционной технологии занимались сторонние производители?

Прежде всего, хорошую оптическую систему – объективы. К технологии LCOS мы добавили лучшее светопрохождение как во внутреннем тракте, так и снаружи и, кроме того, сам LCOS (его улучшенный вариант, называемый AISYS) также делаем мы. Слово XEED обозначает название линейки проекторов, и если модель маркирована таким образом, можно быть уверенным в том, что внутри проектора – настоящий LCOS и настоящие технологии CANON. Еще один немаловажный момент: LCOS-проекторы всегда очень маленького размера, что позволило нам сделать одни из самых компактных 4К-проекторов в мире.

Что особенного в оптике проекторов CANON ?

В проекционных устройствах хорошая оптика имеет огромное значение. В ряде объективов проекторов CANON используются настоящие асферические линзы и настоящая низкодисперсионная оптика, что позволяет получить глубину резкости, значительно лучшую фокусировку на всей площади экрана и возможность проецировать изображения на сложных поверхностях, а не только на плоских экранах. Также дорогие объективы могут искоренить такие неприятные явления как хроматические аберрации, когда по краям кадра видно некоторое расслоение по цветам, связанное с прохождением света по краям линзы.

Если же мы говорим о 4К-проекторах, то в них можно делать и так называемую «периферическую фокусировку». Это важно для таких объектов как, скажем, авиационные симуляторы, где используются изогнутые экраны. Здесь в фокусе должны быть и края экрана, и центр, а 4К-проекторы CANON имеют очень хитрые несъемные объективы, позволяющие делать сложную периферическую фокусировку. Это именно оптическая система, а не софтверные возможности. Проекторы XEED технологии LCOS позиционируются как инсталляционные и потому все модели этой серии подходят для создания мультипроекций: они легко справляются с геометрическими искажениями.

Из других преимуществ, я бы отметил еще малый вес: 4К-проектор весит около 17 килограммов и является одним из самых маленьких в мире. Поэтому если есть бюджет чуть больше, чем на стандартный DLP, и не требуются огромные люмены, LCOS-проекторы могут быть использованы с большим успехом.

Расскажите о моделях проекторов для мультипроекций

Примеры использования проекторов Canon для мультипроекции

На внутреннем мероприятии Canon в Австрии: сшивка из 8 проекторов с проекцией панорамы города на большой экран при высокой освещенности

В авиасимуляторах

Смотровая площадка A’DAM Toren, Амстердам, Нидерланды: два проектора светят на модель города Амстердама. Это обычный видео-мейпинг, там рассказана его история, показаны достопримечательности, все это замечательно выглядит.

Передвижной планетарий в Германии (совместно с AV Stumpfl).

Музей истории города Боровичи, Боровичского края: два проектора показывают на экране в 3D различные артефакты.

Музейный комплекс «Куликово поле» (Тульская область, село Монастырщино). Крупнейший проект 2016 года, удостоенный специального приза ProIntegration Awards 2016

На сегодняшний день наиболее актуальны две модели: WUX6010 и совсем недавно вышедшая WUX6500 – представитель седьмого поколения наших инсталляционных проекторов с технологией LCOS, моторизованным зумом, сдвигом объектива, фокусом и возможностью выбора одного из пяти сменных объектов. Функция сшивки также встроена в проекторы, и работать с этой опцией предельно просто: вы задаете область кадра и выбираете в меню толщину перекрытия. В общем-то, все. То есть для простых инсталляций можно просто взять два проектора и нажатием кнопки в меню быстренько их сшить. Для более сложных проектов потребуется некий софт, но в любом случае с проекторами такого класса можно делать замечательные мультипроекции, и у нас есть масса примеров подобных инсталляций: это и сшивка из 8 проекторов на внутреннем мероприятии Canon, и смотровая площадка A’DAM Toren, где два проектора светят на макет города Амстердам и при помощи видеомэппинга рассказывают историю нидерландской столицы, показывают ее главные достопримечательности, и передвижной планетарий в Германии, где проекторы CANON используются вместе с дополнительным оборудованием и софтом.

В России наш партнер, компания A3V активно использует наши проекторы в различных музейных инсталляциях: в Музее истории города Боровичи, в Музейном комплексе "Куликово поле". Последний стал в прошлом году крупнейшим для компании CANON проектом и был удостоен специального приза ProIntegration Awards 2016. Всего в этом проекте используется около 30 наших проекторов, в том числе и WUX6010.

Сколько стоят подобные инсталляционные устройства?

WUX6010 стоит в розницу 350 тысяч рублей без объектива. Стоимость последнего начинается от 47 тысяч. Более компактный вариант XEED WUX500, который оснащен теми же технологиями, что и его старший брат, но с несъемным объективов с зумом 1,8Х стоит 350 тысяч рублей вместе с линзой. Здесь фокусировку, зум и сдвиг линзы нужно будет делать вручную, и в этом – основное отличие двух этих моделей, но если вы смиритесь с необходимостью все настроить вручную, то за эту сумму получите профессиональный инсталляционный проектор весом всего около 6 кг. Его можно взять с собой в сумке и легко разместить в салоне самолета.

Есть ли в линейке проекторов CANON короткофокусные устройства?

Конечно, ведь они очень удобны. В портфеле CANON нет очень ярких проекторов, и когда есть возможность вместо дорогого яркого проектора, который устанавливается далеко от экрана, использовать более дешевый короткофокусный, мы всегда напоминаем об этом заказчику: и кабель экономится, и свет не бьет в глаза, и можно использовать для обратной проекции, когда за экраном не много места. В линейке CANON есть короткофокусный проектор WUX450ST со сложной линзой без зума. Его Стоимость составляет 500 тысяч рублей, но он не зря стоит таких денег, потому что сфера его применения невероятно широка. Кстати, на выставке ISE 2017 я первый раз увидел специально изготовленный для этого проектора стол: проектор крепился под столешницу и отображал картинку на том уровне, на котором люди привыкли ее видеть.

Дело в том, что у этого проектора огромный сдвиг линзы по вертикали, и эта его функция в некотором роде уникальна. Изображение не искажается, не расфокусируется, что открывает огромные возможности: проектор можно крепить под стол и показывать картинку сверху, или крепить под потолок и опустить картинку вниз. Геометрию вывести тоже несложно.

В проекте компании A3V Музей "Куликово поле", можно увидеть временную шкалу, обозначающую различные исторические события, происходившие на Руси на протяжении веков. На первый взгляд кажется, что все изображение на стене формируется при помощи двух проекторов, но на самом деле есть и третий, который скрыт снизу. Благодаря большому сдвигу линзы изображение сведено по геометрии без каких-либо проблем.

Примеры использования проектора WUX450ST

В городе Утрехт, возле Амстердама, недавно , где все, кроме еды, является проекцией. Она повсюду: на стенах, на столе, и даже на посетителях. Проекторы размешены под потолком, а к столам прикручены механизмы, которые иногда заставляют столы трястись, большой вентилятор тоже создает определенный эффект. В комплексе все это – такой своеобразный 3D-ресторан. Здесь использовано огромное количество короткофокусных проекторов именно потому, что мало места и нельзя светить людям в глаза. Со своей задачей устройства CANON справляются отлично.

ISE2015: совместная инсталляция с AV Stumpfl - большое количество проекторов под потолком, которые засвечивают большую поверхность пола и стен. Все это ярко, красочно и при этом достаточно бюджетно.

Музей художественной культуры Новгородской земли (в процессе построения экспозиции). Под потолком 10 короткофокусных проекторов Canon

Что интересного было на стенде CANON на ISE 2017?

Я бы выделил одну из инсталляций: рядом с большим экраном было установлено специальное зеркало, на которое проецировал изображение наш лазерно-фосфорный проектор. Зеркало отображало картинку на огромный экран, позволяя зрителю ощутить себя в самой гуще событий: перед его взором вырастали разные изображения, панорамные фотографии и прочее. Выглядело впечатляюще и инновационно.

И еще хотелось бы рассказать об инсталляции, созданной совместно с компанией "Энфитек". Ими разработан особый вид пассивного 3D: это специальные фильтры, которые ставятся либо внутрь линзы проектора, либо непосредственно перед ней. Для просмотра изображения используются специальные пассивные очки. На инсталляции на нашем стенде была сделана обратная проекция с использованием двух 4К-проекторов, установленных за экраном, которые при помощи фильтров "Энфитек" показывали настоящее 4К 3D-изображение с рендерингом в реальном времени. Все вместе это было призвано вызвать интерес к использованию проекторов с высоким разрешением во всякого рода проектах визуализации. Кстати, LCOS-проекторы чаще всего используются для пассивного 3D.

Где можно приобрести проекторы Canon?

Одним из самых больших и активных наших дистрибьюторов является компания "Мерлион", у которой всегда есть складской запас оборудования. Также оборудование CANON можно приобрести в компания A3V – это интегратор, который занимается оборудованием музеев, и у нашего нового партнера, компании "Аскрин".

Еще один наш дистрибьютор находится в Перми, это компания "Аудиовизуальные системы", которая занимается большими, серьезными проектами – авиасимуляторами, планетариями – и накопила огромный опыт в этом нелегком деле. Поэтому, если у вас сложные проекты и много технических вопросов, с ними вы вполне можете сотрудничать.

Я с удовольствием отвечу на ваши вопросы лично, в офлайне, по телефону или по электронной почте. Так что пишите, пообщаемся.

Судя по статистике, эта тема интересна очень многим читателям и я с радостью ее продолжу.

Сегодня, как я и обещал, речь пойдет о технологии LCD, а точнее 3LCD (почему так расскажу ниже).

Если обратиться к великой и ужасной Wiki, то история возникновения LCD-проекторов уходит в 70-80е годы прошлого века, когда некий американский изобретатель Gene (Eugene) Dolgoff (судя по имени и фамилии коренной американец ) начал разработку и воплотил в жизнь конструкцию LCD-проектора, способного побороться с тогдашним “Богом” проекторов — устройством на базе ЭЛТ(электоронно-лучевая трубка).

Соответственно, первые LCD-проекторы содержали одну ЖК-матрицу, схожую с теми, что используются в телевизорах. Плюсом такой схемы была простота. Но фактически сразу выявился недостаток — с увеличением мощности источника света, которая была необходима для увеличения светового потока, и как следствие яркости изображения, LCD-панель начинала перегреваться. Результатом “работы над ошибками” стало появление в 1988 году технологии под названием 3LCD, а в 1989 году сразу 3 компании Epson, InFocus и Sharp выпустили первые проекторы на ее основе.

Что же придумали инженеры, и откуда взялось название 3LCD?

Принцип работы 3LCD-проектора. Для формирования изображения в 3LCD-проекторе установлена система линз, дихроичных зеркал и три ЖК-матрицы. Работает это всё так. Свет от источника (в случае с LCD-проектором это всегда лампа, т.к. единственный представленный компанией Epson прототип LCD LED-проектора так и не пошел в массы) падает на установленные в оптическом блоке, так называемые, дихроичные зеркала. Эти зеркала (фильтры) пропускают свет одного из цветов (свет в определенном спектре) и отражает оставшуюся часть света. Проходя через систему зеркал, свет делиться на 3 основные составляющие R, G, B (красный, зеленый и синий), каждый из цветов попадает на предназначенную для него ЖК-матрицу.

Сами по себе матрицы, установленные в ЖК-проекторе — монохромные (т.е. формируют черно-белое изображение). Работают они так же как и в ЖК ТВ, т.е., в отличие от DLP-чипа, не отражают, а пропускают свет, и при большом увеличении, образно, представляют из себя решетку, где прутья несут на себе управляющие каналы, а пустоты между прутьями — пиксели — точки изображения.

Вот эти самые пиксели могут закрываться и открываться, тем самым пропуская либо не пропуская свет (либо пропуская его частично). При попадании на матрицу света одного из цветов, ЖК-панель формирует изображение этого цвета и посылает его в призму, где изображения трех цветов складываются в полноцветное изображение, далее посылемое через объектив на экран. Отсюда и название 3LCD. Надеюсь, что описание понятно, а если нет — смотрите видео, описывающее мою тираду наглядно.

Такая схема, как обычно, имеет свои преимущества и недостатки.

Благодаря тому, что изображение формируется внутри проектора, и на экран попадает уже “слепленным”, а не выводится по цветам, есть мнение, что изображение от ЖК-проекторов меньше напрягает зрение. В Японии даже проводились исследования на эту тему, и они, вроде как, доказали этот факт, но каких-либо подтверждений тому у меня нет, равно как и доказательств обратного. Но факт остается фактом, в LCD и LCOS-проекторах картинка проецируется на экран полноцветной, в одноматричных DLP-проекторах она представляет из себя последовательность цветных изображений, складываемых в мозгу.

Одним из преимуществ, вытекающих из абзаца выше, является отсутствие “эффекта радуги”, о котором я рассказывал в посте про DLP-проекторы. Здесь его не может быть как такового.

Следующий положительный момент в трех-матричной системе является постоянство и высокая яркость цветного изображения. Я уже рассказывал, что когда речь идет об офисных DLP-проекторах, производители, для увеличения яркости используют белый сегмент в цветовом колесе, который портит цветопередачу. В случае с LCD-проектором свет также поглощается компонентами системы, но в итоге, по эффективности при выводе цветного изображения LCD-проекторы оказываются выгоднее, а качество их цветопередачи не зависит от яркости проектора.

Недостатками LCD-проекторов называют несведение, низкий уровень черного и низкую контрастность, так называемый Screen door effect и «выгорание матриц».

Несведение . На самом деле этот недостаток проявляется достаточно редко. Заключается в появлении на изображении цветных контуров объектов. Дело в том, что, как вы уже знаете, в проекторе используется три матрицы, каждая из которых отвечает за свой цвет. Если установить эти матрицы недостаточно точно по отношению друг к другу, то картинка одного цвета будет чуть «съезжать» по отношению к изображениям других цветов, тогда, например, можно справа от объекта увидеть синий контур, а слева — красный. К счастью, производители LCD-проекторов очень точно настраивают положение панелей, несмотря на их крохотный размер (а представьте какого размера пиксели в них!), поэтому такое несведение обычно не превышает полпикселя (такой контур можно увидеть только вплотную подойдя к экрану, и это абсолютно никак не сказывается на изображении). Но конечно бывают случаи, когда несведение может составлять и 2, и 3, и более пикселей. В таком случае пользователю прямая дорога в сервис или к продавцу.

Контрастность и уровень черного. DLP-проекторы, появившись в 1996 году произвели фурор в плане черного цвета и контрастности, и с первых дней, со стороны поклонников этой технологии и производителей DLP-проекторов пошла активная пропаганда данного преимущества над “старичками” в лице LCD-устройств. И вправду, увидеть разницу в черном цвете между DLP и LCD-проекторами можно было невооруженным глазом. Там где “Черный квадрат” Малевича на DLP-проекторе выглядел действительно приближенным к чёрному, LCD-проекторы выдавали откровенную серятину. Производители LCD-матриц начали модификацию своих панелей, и на сегодня, сменилось порядка десяти поколений этих устройств (DMD-чипы сменили 4 поколения). И один из пунктов, который улучшался от поколения к поколению был уровень черного и контрастность. На сегодня можно констатировать, что в проекторах для домашнего кинотеатра, лучшие представители LCD-лагеря не уступают, а иногда и превосходят своих “DLP-друзей” в плане контрастности и уровня черного. В офисной сфере и в образовании разрыв в цифрах и просмотре в темноте остается, но во-первых он уже не так заметен, а во-вторых — черный цвет и контрастность во время презентаций в условиях внешней засветки не так важны, ведь черного цвета на белом экране при свете в принципе нет и быть не может.

Screen door effect. Этот излюбленный пункт ярых “DLPишников” меня “радовал даже во времена, когда мониторы были квадратными, а о 720р проекторе можно было только мечтать. Screen door effect — это так называемый “эффект решетки”. Всё дело в том, что расстояние между пикселями у DMD-чипа, LCD-чипа и LCOS-чипа разное. Это связано с управлением чипами: в LCOS и DMD управление работой отдельных пикселей осуществляется “сзади” чипа, в то время как у “просветной” LCD -технологии такое невозможно, и для управления ячейками чипа необходима прокладка управляющих каналов между ними. Таким образом расстояние между пикселями в LCOS-панели минимально, а полезная площадь чипа максимальна. В LCD — наоборот, минимальная из трех технологий полезная площадь чипа и максимальное расстояние между точками изображения. DLP находится между ними.

Несмотря на то, что разрешение проекторов растет, некоторые производители DLP-проекторов продолжают упирать на то, что при просмотре изображения от LCD-проектора на экране можно увидеть решетку. Если сидеть в упор к экрану — я с этим соглашусь. Но если смотреть изображение с адекватного расстояния... При разрешении SVGA на экране в 2 метра шириной мы имеем пиксель размером 2,5 мм, а расстояние между ними составляет чуть меньше миллиметра, и при желании и расстоянии до 3 метров от экрана решетку увидеть можно. При XGA разрешении размер пикселя становится менее 2 мм, при WXGA — 1,5мм, при FullHD — 1 мм. О каких пикселях и решетках можно говорить? Безусловно, можно увидеть пиксели и на Retina дисплее iPhone... С лупой! Но зритель смотрит не на пиксели, а на картинку, а тут уже, при нормальном качестве контента, никаких пикселей не замечаешь.

«Выгорание матриц». Вы когда-нибудь наблюдали на проекторе желтое изображение? Нет, не в смысле желтый лимон на картинке, а всё изображение, отдающее жёлтым! Для такого казуса может быть три причины.

Сигаретный дым. Зачастую в барах, висят проекторы. Если в зале, где висит проектор, разрешено курить, через некоторое время после установки проектор начинает желтить.

Всё дело в сигаретном дыме и смолах, в нем содержащихся. Оседая на оптические компоненты проектора они превращаются в желтый налёт, который делает изображение желтым и снижает яркость. И не важно какая используется технология (отдельные производители DLP-проекторов заявляют, что у них герметичный оптический блок, поэтому Эта проблема их не касается, смола оседает повсюду, в том числе и на объективе) — рано или поздно изображение потускнеет и пожелтеет. А очистить оптику от этой гадости еще та проблема, поэтому в баре лучше изолировать проектор от курильщиков по максимуму.

Неправильная настройка. Тут всё банально — например выставлена слишком низкая цветовая температура и вуаля, изображение слишком теплое.

Ну и наконец, «выгорание матриц» у LCD-проектора. А конкретно, деградация поляризатора ЖК-панели, отвечающей за формирование синей составляющей изображения, в результате чего изображение недополучает синего цвета и, как следствие, появляется желтизна.

В своё время компания TI (Texas Instruments) — производитель DMD-чипов и главный оппонент LCD-производителей на рынке, провела исследование, которое показало, что деградация происходит уже через 3000 часов. Вот только условия, в которых эти исследования проводились представляются очень спорными. Они взяли самые компактные, а значит, предназначенные для выездных мобильных презентаций, проекторы и запустили их в круглосуточном режиме. Производители подобной техники никогда не заявляют, что она рассчитана на круглосуточную работу, а мобильные проекторы вообще, обычно, используют не более 3-4 часов в сутки.

В обычных условиях работы, деградация происходит гораздо позже — это раз. 3000 часов — это 3 года ежедневных (по будням) четырехчасовых презентаций — это два. С момента проведения опыта, а проводился он, если мне не изменяет память, году в 2004—2005, много воды утекло и 5 поколений LCD-панелей сменилось — это три. Сегодня, на подобные высказывания, я бы внимания уже не обращал.

Для справки: дома, уже 5 лет использую LCD-проектор — у меня не то чтобы желтизна появилась, даже лампу еще не менял (это к слову о боязни пользователей. что лампу нужно часто менять)!

Ну и напоследок, давайте вернемся к хорошему. Еще одно существенное преимущество LCD-проекторов — сдвиг линз. Конечно, система сдвига объектива может быть установлена фактически в любом проекторе (обычных размеров), но только в LCD-проекторах “начального” уровня она присутствует, в то время как в DLP и LCOS-стане, это будут устройства другого ценового диапазона. Почему я употребил ковычки? Потому, что на сегодняшний день самый доступный из FullHD-проекторов со сдвигом линз стоит порядка 50 тысяч рублей.

Я уже не раз говорил про “Сдвиг линз”, в том числе в предыдущей статье цикла про DLP-проекторы, но еще раз напомню, что это такое. Если в проекторе есть сдвиг линз (Lens Shift) или, как его еще называют “Сдвиг объектива” это означает, что в проекторе присутствует система линз, которая позволяет перемещать изображение, не перемещая сам проектор. Сдвиг бывает вертикальным и горизонтальным. Вертикальный сдвиг линз имеет больший диапазон, чем горизонтальный и встречается гораздо чаще (до недавнего времени, в DLP-проекторах среднего уровня встречался только он, а горизонтальный добавлялся в моделях верхнего уровня). В чем его функция? В упрощении установки проектора. Представьте себе ситуацию, что нет возможности установить проектор по центру экрана, но есть сдвиг линз. В этом случае проектор устанавливается, например, слева от экрана, а картинка сдвигается вправо колесиком, рычажком или кнопкой на корпусе или пульте ДУ (в зависимости от модели проектора). Соответственно, сдвиг линз может быть ручным (колесико) или моторизованным (кнопка). В отличие от простого поворота или наклона проектора, в случае со сдвигом линз не возникает трапецеидальных искажений, требующих электронной коррекции, вносящей искажения в оригинальное изображение. Пример работы ручного сдвига линз приведен в видеоролике.

Штука мегаудобная!

Ну вот вроде бы и всё, что я хотел рассказать о 3LCD-проекторах. Если что-то забыл — комментарии приветствуются.

Следующая статья из данного цикла будет посвящена LCOS. Не переключайтесь

Все проекторы, а также экраны, лампы, крепления и другие аксессуары — в моём .

Хочешь получать другие статьи и новости на почту? .

В данной статье я попробую рассказать о технологиях проекторов в три шага. С моей точки зрения, понять достоинства и недостатки каждой технологии проще, если разделить для себя с самого начала три компонента, три пункта, из которых состоит «технология проектора»:

1. Технология формирования изображения - каким образом свет лампы проектора превращается в цветную картинку?
1.1. Используется ли в проекторе одна или три матрицы?
1.2. Технология матрицы (DLP, LCD, LCoS)

2. Технология источника света - источник света должен быть ярким, долговечным, излучать подходящий спектр, легко заменяться, что еще?.. Быстро включаться и выходить на нужую яркость, быть экономичным, не греться… Стоить недорого… Но так не бывает, чтобы все сразу. Так что выбрать - лампы? Светодиоды (LED)? Лазер? Каждый вариант обладает своими плюсами и минусами и хорош для определенных задач.

Одноматричные и Трехматричные проекторы

Есть два основных подхода к созданию проектора: трехматричный и одноматричный :

Но для начала давайте уточним, в чем смысл матрицы. Собственно, функция матрицы состоит в том, что каждая ее точка либо пропускает, либо блокирует свет, поэтому матрица способна формировать только одноцветное изображение, например черно-белое или черно-зеленое, если светить на нее зеленым фонариком.

В этом состоит небольшое отличие матриц проекторов от матриц телевизоров и мониторов, у которых одна матрица дает цветное изображение. Посмотрите на фотки и спросите себя, что будет смотреться лучше на большом экране?

На большом экране изображение справа будет выглядеть очень… сомнительно. Это - одна из причин, по которой в серьезных проекторах не используются цветные матрицы.

Увеличив фотографию справа, мы увидим, что каждая точка состоит из трех светящихся полосок, красной, синей и зеленой. Издалека эти полоски сливаются друг с другом, образуя тот или иной цвет по принципу RGB смешения:

Но по эстетическим соображениям трехцветные матрицы не применимы в проекторах, поскольку нам нужна картинка, как на изображении слева, с монолитными квадратными пикселями. Правда, есть еще одно соображение - это исключительно высокие температуры, воздействию которых подвергается матрица проектора при прохождении через нее светового потока лампы. Обычная LCD матрица этого не выдержит...

Итак, возвращаемся к основной теме. Мы поняли, что нужна матрица с монолитными квадратными точками, а такая матрица заведомо является одноцветной. Но мы можем создать три отдельных изображения и, наложив их друг на друга, получить желаемый результат:

Совместить три изображения мы можем внутри проектора, если у нас одновременно используется три матрицы. Либо мы можем схитрить и совместить три изображения уже на экране . Точнее, мы можем проецировать их по очереди на экран, а в голове у зрителя они объединятся в цветное:

Здесь лежит корень различий между технологиями проекторов. Давайте перечислим очевидные особенности одноматричного и трехматричного подходов:

1.Одноматричный проектор использует одну матрицу вместо трех. Значит, эта матрица может быть более сложной или дорогой, либо же проектор будет дешевле.

2. Также, компактный проектор проще делать на базе одноматричной технологии.

3.Трехматричный проектор использует три цвета из спектра белого, одноматричный в каждый момент времени - только один, а остальное отсекается. Это означает низкую эффективность использования светового потока лампы. Другими словами, это означает недостаточную яркость.

4. В зависимости от скорости смены кадров, в определенных условиях зритель может заметить цветные компоненты изображения у одноматричного проектора. Это называется «эффектом разделения цветов» или "эффектом радуги ". Изображение трехматричного проектора в этом смысле будет безупречным.

Ниже - «эффект радуги» в его худшем виде:

5. У трехматричного проектора матрицы надо точно подогнать друг к другу. Если этого не происходит, то уменьшается точность границ отдельных пикселей. У одноматричного проектора пиксель будет иметь идеально точную форму и зависеть только от оптики проектора.

Я не утверждаю, что все перечисленные выше пункты обязательно присущи каждому проектору, построенному на базе одноматричного или трехматричного подхода, однако они обозначают те проблемы и возможности, с которыми имеют дело создатели проекторов.

В более дорогих ценовых сегментах и особенно - у High End проекторов, многие недостатки преодолены и все зависит скорее не от технологии, а от «прямых рук».

Однако, в бюджетном сегменте, - в бизнес-проекторах, проекторах для образования и недорогих домашних проекторах, особенности технологий проявляются более остро. Основные две технологии, воюющие за бюджетный сегмент - это одноматричные DLP проекторы и трехматричные LCD (3LCD) проекторы. В более дорогих сегментах добавляются трехматричные LCoS (они же SXRD, они же D-ILA и пр.) и трехматричные DLP.

Поняв отличие между одноматричным и трехматричным проектором, перейдем к типам матриц. В конце концов, технологии именуются в честь матриц (DLP, 3LCD и пр.).

DLP проекторы

Когда говорят о DLP проекторах, имеют в виду одноматричные DLP проекторы, если иное не оговорено. Это - большинство проекторов различных производителей, которые мы можем встретить в продаже. Сама матрица DLP проектора именуется DMD чипом (англ. «Цифровое Микрозеркальное Устройство»), производится американской компанией Texas Instruments. Как следует из названия, DMD матрица состоит из миллионов зеркал , способных поворачиваться, занимая одно из двух фиксированных положений.

Таким образом, каждое зеркало либо отражает свет лампы на экран, либо на светопоглотитель (радиатор) проектора, давая белую или черную точку на экране:

Многократно переключаясь с черного на белое, мы получаем оттенки серого на экране:

Full HD DMD чип содержит 1920 * 1080 = 2 073 600 микрозеркал.

Как ранее говорилось, одноматричный проектор в каждый момент времени выводит на экран только один цветной компонент изображения:

Для выделения отдельных цветов из белого света лампы используется вращающееся колесо с цветофильтрами («цветовое колесо»):

Цветовое колесо может иметь различную скорость вращения, чем она выше - тем менее заметен будет характерный для одноматричных проекторов «эффект радуги». Цветовое колесо может состоять из сегментов-фильтров различного цвета, помимо красного, зеленого и синего могут использоваться дополнительные цвета. К примеру, RGBRGB колесо будет состоять из красного, зеленого и синего компонентов. На фотографии ниже - колесо RGBCMY (Красный, Зеленый, Синий, Циан, Маджента, Желтый):

Вот так в реальности выглядит оптический блок DLP проектора:

На последней фотографии можно увидеть небольшой прозрачный сегмент цветового колеса. Прозрачный сегмент (если он есть) позволяет пропускать белый свет лампы, усиливая черно-белую яркость изображения.

Это позволяет решить проблему неэффективности одноматричного подхода, не устанавливая более мощную лампу. Это особенно полезно для ярких офисных проекторов, однако при этом яркость черно-белого компонента изображения оказывается существенно выше яркости цветного компонента изображения , - на максимальной яркости цвета могут оказаться более темными, блеклыми. Хотя этот метод является популярным и используется в большинстве DLP проекторов, он не является непременным свойством каждого DLP проектора или DLP технологии.

Сравнительные преимущества и недостатки одноматричных DLP проекторов рассматриваются в сравнении с аналогичными 3LCD проекторами, поэтому я перечислю их в разделе .

Однако, сразу имеет смысл обозначить, что DMD чип, благодаря зеркальному, отражательному принципу работы, позволяет лучше отсекасть свет, что дает высокую контрастность , или «глубокий черный». У некоторых DLP проекторов работа DMD чипа с его постоянным переключением зеркал сопряжена с возникновением небольших шумов на экране или уменьшением числа градаций цветов (плавности цветовых переходов).

Трехматричныее DLP проекторы используются, как правило, в дорогих инсталляционных или домашних моделях и полностью лишены большинства недостатков, с которыми связывают DLP технологию («эффект радуги», низкая энергоэффективность/низкая яркость цветов), при этом обладая свойственной DMD чипу высокой контрастностью.

3LCD Проекторы

3LCD технология создана компанией Epson, хотя используется в проекторах некоторых других известных производителей, включая Sony.

Название подсказывает нам, что в проекторах на базе технологии 3LCD используются три жидкокристаллические матрицы , которые одновременно работают с красным, зеленым и синим потоками света, выводя на экран «честное» цветное изображение.

Схема работы 3LCD проектора:

В 3LCD проекторах в качестве источника света используется лампа, свет которой изначально разделяется специальными фильтрами на три компонента. Но сердце проектора - это три матрицы, примыкающие к призме, в которой три потока света снова объединяются, другими словами, три цветных компонента изображения совмещаются в мтоговое цветное, которое и выводится на экран.

Белый цвет также формируется смешением красного, зеленого и синего, что исключает дисбаланс по яркости между черно-белым и цветным компонентами изображения, что позволяет производителям заявляеть о более высокой «цветовой яркости».

При прочих равных, работающая на просвет LCD матрица отсекает лишний свет несколько хуже, чем зеркальный DMD чип, что дает несколько меньшую контрастность по сравнению с DLP проекторами. Также стоит отметить, что, в отличие от DMD зеркального чипа, LCD матрицы могут быть в полузакрытом положении, пропуская больше или меньше света. Им не надо переключаться туда-сюда.

В более дорогих проекторах для домашнего кинотеатра используется модификация 3LCD матриц под обозначением C2Fine, дающая контрастность, достаточную для High-End сегмента домашнего кинотеатра.

3LCD против DLP

Здесь речь пойдет о сравнении технологий, одноматричной DLP и 3LCD, с точки зрения их применения в «ламповых» проекторах бюджетной и средней ценовых категорий. У более дорогих проекторов многие недостатки технологий могут оказаться в достаточной мере сведенными на нет, поэтому сравнивать лучше конкретные модели.

При этом, я предлагаю выделять две области применения проекторов: в затемненном помещении, либо при свете. Дело в том, что в затемненном помещении от проектора не требуется высокой яркости - может быть достаточно менее 1000 Люмен. Однако, в темноте очень важную роль играет контрастность изображения, «глубина черного». В освещенном помещении от проектора требуется высокая яркость, высокая контрастность не дает никаких преимуществ. Почему - написано в .

Яркость vs Цветопередача. Как было показано ранее, одноматричные DLP проекторы в каждый момент времени используют только один цвет, «выкидывая» остальное.

Это в меньшей степени создает проблему для проекторов, предназначенных для затемненных помещений, где не требуется слишком высокой яркости. Однако, для офисных проекторов, образования и пр., это создает проблему. Так как проектор обязан обладать высокой яркостью, а использование более мощной лампы приведет к удорожанию проектора, увеличению его шумности и пр., то обычно недостаточная яркость компенсируется установкой прозрачного сегмента цветового колеса. В результате этого создается дисбаланс: яркое черно-белое изображение и при этом темные цвета . У 3LCD проекторов этой проблемы нет, в связи с чем производители заявляют о высокой «цветовой яркости» 3LCD проекторов. А яркость является одной из трех базовых характеристик цвета (наряду с оттенком и насыщенностью) и важна для правильной цветопередачи.

Контрастность. Микрозеркала DLP проектора позволяют эффективнее отсекать ненужный свет, создавая глубокий уровень черного. У DLP проекторов обычно бывает более глубокий чёрный, чем у 3LCD проекторов (кроме более дорогих моделей для домашнего кинотеатра). Это играет существенную роль в затемненном помещении и не играет никакой роли при свете.

«Эффект радуги». Данный эффект может возникать на одноматричных DLP проекторах (см. описание DLP технологии), на контрастных сценах. Его заметность напрямую зависит от скорости вращения цветового колеса. «Эффект радуги» обычно обнаруживается при быстром перемещении взгляда с одного объекта на экране на другой.

Имитация «эффекта радуги»

Второстепенные Особенности

«Москитная сетка» (screen door effect). У DLP матриц управляющие элементы располагаются под зеркалами , тогда как у 3LCD матриц они занимают некоторое пространство вокруг пикселя, формируя небольшой зазор между пикселями. Фанаты DLP технологии заявляют, что в результате 3LCD проекторы демонстрируют оконтовку отдельных точек, создающую эффект смотрения через москитную сетку. На мой взгляд, значение этого эффекта преувеличено. Прежде всего, как 3LCD, так и DLP проекторы могут обладать данным эффектом, зачастую прямое сравнение бок о бок не обнаруживает никакой разницы. У дорогих проекторов для домашнего кинотеатра могут использоваться специальные методы для ликвидации видимой границы между пикселями.

Прямое сравнение случайных офисных проекторов

Плавность цветовых переходов. Данная особенность имеет отношение к управлению DMD чипом DLP проектора. Некоторые недорогие DLP проекторы могут отображать резкие переходы цветов («эффект постеризации»), при отображении одноцветного поля может быть заметен цифровой шум. Тем не менее, это - особенность отдельных проекторов, а не технологии в целом.

Несведениие пикселей. У всех трехматричных проекторов, включая 3LCD, может проявляться не идеальное совмещение точек трех матриц. В этом случае точки на экране окажутся слегка размытыми, менее четкими. При прочих равных, использование единственной матрицы дает DLP проекторам более четкие пиксели. Однако, зачастую это преимущество остается не реализованным из-за использования недорогой оптики.

Отсутствие противопылевых фильтров. У DLP проекторов запечатан оптический блок, что предотвращает попадание в него пыли. В результате, большинство производителей DLP проекторов не используют воздушные фильтры, заявляя это, как преимущество. Данный вопрос является неоднозначным. С одной стороны, производители DLP проекторов заявляют, что для очистки фильтра нужен кто-то, кто будет этим заниматься в вашей организации. С другой стороны, существуют DLP проекторы популярных марок с фильтрами, а в руководстве пользователя некоторых DLP проекторов рекомендуется периодически пылесосить вентиляционные отверстия и пр. В любом случае, герметичность оптического блока не означает, что от пыли защищены остальные узлы проектора, такие как лампа и платы.

Компактность. Использование всего одного чипа позволяет производить мини-проекторы и пико-проекторы на базе DLP технологии. Особенно - в сочетании со светодиодным источником света.

Технология LCoS

Еще одна технология, используемая преимущественно в более дорогих проекторах.

LCoS («Жидкие Кристаллы на Кремнии») – своеобразный гибрид 3LCD и DLP технологий. Многие компании имеют собственные обозначения для своих вариантов этой технологии проекторов: у Sony - SXRD, у JVC - D-ILA, у Epson – «reflective 3LCD» (отражающий 3LCD).

«Отражающий 3LCD», пожалуй, отлично иллюстрирует принцип работы LCoS. Представьте себе 3LCD проектор, в котором слой жидких кристаллов расположен поверх отражающего слоя:

Условно говоря, LCoS матрица - это LCD матрица, приклеенная к зеркалу. Одно из преимущест такого подхода в том, что свет вынужден проходить через LCD матрицу два раза, что позволяет лучше отсекать лишний свет, увеличивая контрастность. Как и у DLP матрицы, управляющие элементы расположены под матрицей, но при этом у LCoS матрицы нет движущихся элементов, что позволяет практически полностью избавиться от зазора между пикселями - никакого «эффекта москитной сетки».

Если с точки зрения расположения матриц и пути света 3LCD проектор выглядел следующим образом:

то LCoS будет устроен чуть сложнее из-за отражающего характера матриц:

LCoS против Всех

Технология LCoS изначально задумана, как сочетание преимуществ 3LCD и DLP технологий, но без их недостатков.

Однако, так как LCoS проекторы обычно относятся к довольно дорогим, например - к High-End домашним проекторам, то на этом уровне цен и DLP и 3LCD проекторы будут совершенно другого уровня, в них будет реализован ряд решений, позволяющих в значительной мере избавиться от изначальных недостатков технологий. К примеру, 3LCD матрицы C2fine дают контрастность high-end уровня, а массив микролинз позволяет в значительной степени убрать промежутки между пикселями. А DLP проектор может просто оказаться трехматричным.

В итоге, сложно говорить о конкретных преимуществах той или иной технологии в дорогом сегменте, где важна каждая мелочь.

Источники Света: Лампы

UHP ртутные ламы являются традиционным источником света для проекторов. Они сочетают низкую стоимость и простоту замены с высокой яркостью, а их приблизительный ресурс работы составляет в среднем от 3000 до 5000 часов в режиме максимальной мощности. Как правило, мощность устанавливаемых в проектор ламп составляет 200 Вт и более. В приведенном выше описании технологий предполагалось, что в качестве источника света используются UHP лампы.

Лампа дает поток белого цвета , который необходимо разделить на красный, зеленый, синий и пр. потоки с помощью специальных цветофильтров, которые используются как в 3LCD проекторах, так и в цветовом колесе DLP проекторов. При этом, UHP лампы изначально дают не идеально белый цветовой оттенок. Как правило, он зеленоват. Чтобы компенсировать этот оттенок и сделать свет лампы идеально белым, используются как оптические фильтры, так и корректировка с помощью матриц проектора, путем ограничения яркости зеленого.

В этом и заключается причина, по которой у классических проекторов имеется «Яркий» («Динамический») и «Точный» («Кино») режимы изображения: в ярком оттенок изображения зеленоват, но в нем достигается максимальная яркость, а в точном зеленый оттенок убран ценой существенного снижения яркости. Все это, конечно, не имеет никакого отношения к особенностям LCD или DLP технологий.

Одним из недостатков UHP ламп является высокая температура работы, требующая интенсивного охлаждения. Лампе требуется некоторое время, чтобы выйти на оптимальную яркость. Еще один момент - яркость лампы может снижаться с течением времени.

Тем не менее, лампы представляют собой проверенный, прогнозируемый, качественный, яркий, недорогой источник света, который в ближайшее время нас не покинет.

Отдельно следует упомянуть ксеноновые лампы . Они мощнее, дороже и менее эффективны, зато обладают изначально более правильным балансом белого и исключительно ровным спектром излучения, позволяющим добиться более качественной цветопередачи. Такие лампы хорошо подходят для High-End проекторов.

Сравнение спектров излучений ртутной и ксеноновой ламп

Источники Света: LED и Лазер

Мы переходим к полупроводниковым источникам света (светодиоды и лазеры). Характерная их особенность в том, что что они могут обладать исключительно узким спектром излучения, что дает чистые, насыщенные цвета, которые не нужно выделять из белого спектра специальными фильтрами. Эта особенность будет особенно важна в эпоху новых стандартов видео, таких как Ultra HD, требующих отображения предельно чистых цветов.

Упрощенно говоря, разница между лазерными и светодиодными источниками света состоит в их мощности и стоимости. Лазерные проекторы мощнее, но стоимость изготовления самих лазеров довольно высока, особенно - зеленого. Светодиодный источник света не так дорог, хотя его яркость обычно ограничена 500-700 Лм, причем слабым звеном с точки зрения яркости является зеленый светодиод.

В итоге, лазерные проекторы используются, в основном, в более дорогих домашних проекторах, тогда как светодиодные проекторы - это, в основном, миниатюрные модели, причем поголовно на базе одноматричной DLP технологии.

При использовании цветных светодиодов в таких проекторах, отпадает нужда в движущихся элементах наподобие цветовго колеса (светодиоды обладают мгновенным откликом):

Правда, существуют проекторы, в которых используются белые светодиоды. Такие проекторы своим устройством мало чем отличаются от ламповых.

Важным преимуществом полупроводниковых источников света является средний ресурс в 20 000 часов. Помимо этого, энергопотребление и температура такого источника света гораздо ниже, чем у ламп.

При всем вышесказанном, наличие светодиодного источника света не гарантирует ни бесшумности, ни реальных экономий на электроэнергии по сравнению с классическими UHP лампами - все зависит от конкретного проектора. Также следует помнить, что 5000 часов «обычной лампы» - это просмотр двухчасового фильма каждый день на протяжении почти 7 лет! Тоже немало.

В отличие от ламп, которые легко достать из проектора и заменить, полупроводниковые источники света вряд ли удастся заменить, не обращаясь в сервис-центр.

Гибридный Источники Света: LED/Лазер

Как было ранее сказано, LED источник света ограничен яркостью зеленого светодиода, а лазерный источник света ограничен дороговизной зеленого лазера. Одним из решений (используемых в проекторах Casio) является замена зеленого светодиода LED проектора синим лазером, светящим на зеленый люминофор . При этом, для излучения синего света используется синий светодиод, либо тот же синий лазер .

Если синий лазер используется и для синего и для зеленого, то без вращающегося цветового колеса никак не обойтись:

В случае с синим светодиодом все значительно проще:

Ресурс гибридных источников света обычно оценивается производителем в 20000 часов, как у лазеров и светодиодов, однако существуют сомнения, продержится ли этот срок сам зеленый люминофор и теряет ли он со временем яркость? Все-таки, старые-добрые лампы давно понятны и изучены, а здесь мы имеем дело с довольно новой технологией.

Еще один момент связан с тем, что чистота зеленого цвета, его насыщенность, будет определяться у гибридного проектора не лазером, а люминофором. Таким образом, такой проектор может отображать чистые красный и синий и при этом довольно слабонасыщенный зеленый.

Поэтому основным преимуществом гибридных проекторов считается именно долгий срок службы, который дает долгосрочную экономию по сравнению с ламповыми проекторами.