Как работают проекторы и какие они бывают? Разбор

Мы с вами кое-что пропустили… Может вы замечали, что проекторы всегда создавали ощущение чуда. Пленочные диафильмы на чердаке, первый поход в кинотеатр — настоящая магия…

Но за последние 40 лет проекторы из “эмоционального” чуда стали чудом “техническим”. И на первый взгляд может показаться, что интересного: это просто картинка, на которую светит лампа, типа как в диафильме? Но на самом деле все куда сложнее. Сегодня мы разберём как устроены современные проекторы.

Узнаем, что такое цифровая обработка света и зачем внутрь проектора помещать два миллиона зеркал?

Протестируем топовый современный проектор и откроем страшную тайну про “настоящее” 4K-разрешение.

И, заранее извиняюсь, если после этого ролика вы захотите купить проектор.

Проблема с проекторами

Почему вообще большинство из нас с вами долгое время на проекторы не обращали никакого внимания?

Дело в том, что на протяжении последних лет двадцати все цифровые проекторы грубо можно было поделить только на две категории, которые называются:

1. “Кхм, простите, кажется, тут лишние нули в ценнике”
2. “Эм, что-то не видно ничего, может на телике включим?”

И такая ситуация была связана с ключевой проблемой: технология проецирования цифрового изображения была настолько сложной и несовершенной, что добиться хорошего качества можно было только за очень большую цену. И вот как мы к этому пришли.

Пленочные проекторы

В эпоху плёнки проекторы были очень просто устроены: берем яркую лампу лампу, светим ей на плёнку, фокусируем всё оптикой и готово! Вот тебе изображение на стене.

Нужно чтобы изображение двигалось? Просто крутим бобину. А вот с цифровыми проекторами всё оказалось куда сложнее.

1LCD-проекторы

Сначала плёнку попробовали заменить LCD матрицей. Так появились LCD проекторы. Они были устроены один в один как пленочные, просто вместо плёнки стали использовать цветную жидкокристаллическую матрицу. Точно такую же как в большинстве современных дисплеев.

Но, сразу выяснилось: что хорошо подходит для маленьких дисплеев, плохо подходит для больших проекций.

Во-первых, видны пиксели, а точнее субпиксели. Дело в том, что каждый пиксель в цветных ЖК-дисплеях состоит из трёх RGB-субпикселей, которые стоят рядом друг с другом. И если на маленьком дисплее мы субпикселей не видим, то на большой проекции они отчетливо видны.

Во-вторых, выяснилось, что ЖК-матрицы просто перегорают от яркого света ламп. Поэтому встал выбор: либо снижать мощность и, соответственно, яркость, либо постоянно менять перегоревшие матрицы.

3LCD-проекторы

Тогда, чтобы решить эти проблемы, в 1989 году стали использовать три монохромных LCD матрицы вместо одной цветной. И технологию назвали 3LCD. И вот в этот момент проекторы стали становиться куда сложнее. Смотрите сами, как это всё работало.

При помощи системы дихронических зеркал световой поток разделся на три канала — RGB. Каждый из которых попадал на три ЖК-матрицы. После этого в специальной призме, три канала обратно сливались в многоцветное изображение.

Такая схема оказалось очень удачной:

• Избавились от эффекта RGB-субпикселей.
• А сама картинка получается яркая и насыщенная.

Поэтому такие проекторы используются по сей день.

Тем не менее она не лишена недостатков:

• Увеличилась цена, ведь три матрицы стоят больше одной матрицы.
• Увеличился размер проекторов.
• Все три матрицы по-прежнему нужно охлаждать. Из-за чего проекторы шумят, а матрицы покрываются пылью.
• Кроме того, такая схема требуют юстировки, и далеко не всегда получается идеально совместить изображение с трех матриц.
• Плюс из-за строения LCD-матриц возникал “screen door effect”, то есть видна сетка пикселей.
• Ну и, самый главный недостаток технологии 3LCD — неглубокий черный цвет и, как следствие, низкая контрастность.

LCoS-проекторы

Так вот, screen door эффект и низкую контрастность смогли решить, добавив к LCD-матрице отражающий слой. И новую технологию названили LCoS. Что расшифровывается как “жидкие кристаллы на кремнии”, хотя,по хорошему,надо было назвать “отражающий LCD”. Также LCоS проекторы называют: D-ILA, HD-ILA и SXRD. Это всё тоже самое, просто разные названия.

LCoS —Liquid Crystal on Silicon

JVC. D-ILA или HD-ILA — Direct Drive Image Light Amplifier

Sony. SXRD — Silicon X-tal Reflective Display

 

В чём смысл технологии?

Прямо за слоем жидких кристаллов добавили отражающий слой, поэтому свет, попадая на матрицу, стал отражаться и тем самым два раза проходить через жидкие кристаллы. От этого сильно увеличилась контрастность. При этом слой с транзисторами оказался за отражающим слоем, поэтому сильно уменьшился screen door effect. Иными словами — мы наконец-то получили идеальную картинку: яркую, контрастную, без видимой сетки пикселей.

Но всё это достигалось путем еще большего усложнения схемы проектора.

Смотрите сами, было так:

А стало так:

Технология получилась очень дорогой и поэтому сейчас технология LCoS используется только в очень дорогих Hi-End проекторах. И вот так мы пришли к ситуации в которой, если хочется качества, нужно платить много тысяч долларов за LCoS проектор, либо покупать 3LCD и мириться с компромиссами. А другого не дано.

DLP-проектор

И тогда появились принципиально новая технология, которая позволила с одной стороны упростить устройство проекторов, а с другой улучшить качество изображения. А называется технология DLP, т.е. Digital Light Processing, буквально — «цифровая обработка света»

И это просто взрывающая мозг технология. Как эта штука устроена?

Вместо трёх LCD матриц внутри DLP-проектора используется одна DMD матрица, которая состоит из миллионов микрозеркал! В общем-то, DMD так и расшифровывается Digital Micromirror Device, то есть «цифровое микрозеркальное устройство».

Каждое такое зеркало состоит из алюминиевого сплава и может практически мгновенно отклоняться в одно из двух положений, отличающихся друг от друга на угол в 20°. Но зачем? Спросите вы. Смотрите!

Каждое зеркальце соответствует одному пикселю создаваемого изображения. Если зеркальце находится в положении “один” — оно отразит свет строго в объектив и мы видим на экране белую точку. Если зеркальце находится в положении “2”, оно отражает свет в светопоглощающающую поверхность и мы видим на экране черную точку. Так формируется черно-белое изображение на экране.

А если мы будем быстро менять положение зеркальца, пиксель на экране начнет быстро мерцать. Но из-за инертности человеческого зрения, мы не увидим мерцания, а увидим градации серого цвета. Круто! Но как же мы получаем цвет?

Для этого световой поток проходит через специальный цветной диск, который состоит из разноцветных сегментов. Их может быть три, четыре или больше.

Диск быстро вращается и каждый окрашивает в свой цвет по очереди. Но, опять же, из-за инертности зрения мы не видим мерцания, мы просто видим цветное изображение. Звучит сложно, но на самом деле принципиально устройство проектора сильно упростилось:

И выяснилось, что технология DLP даёт массу преимуществ.

Во-первых, глубокий черный цвет и высокая контрастность, ведь на черный пиксель свет не попадает вовсе.

Во-вторых, пропал screen door effect. Размеры микрозеркал сами по себе очень малы, а промежутки между ними еще меньше и обычно не больше одного микрометра. Поэтому и структура изображения на экране не обладает «эффектом решётки», характерным для LCD проекторов.

В-третьих, зеркала не выгорают и не требуют серьёзного охлаждения. Поэтому как правило, DLP проекторы менее шумные. Более того, оптический блок в таких проекторах изолирован, поэтому туда не попадает пыль.

Ну и наконец, такие проекторы куда более компактные и мобильные.

В общем, почти идеальная технология, но тоже со своими недостатками и главный из них “ эффект радуги”. На динамичных контрастных сценах можно заметить радужный шлейф на границах объектов. Это как раз связано с вращающимся цветным диском.

Но такой эффект действительно заметен только у старых или дешевых DLP проекторов и легко лечится увеличением скорости вращения диска, или увеличением количества цветных сегментов.

Второй недостаток: DLP проекторы менее яркие, чем 3LCD проекторы. Это логично, так как тот же самый цветовой диск тупо отсекает часть света. Но сейчас, эта проблема уже не столь актуальна, и DLP практически сравнялись по яркости с 3LCD.

А ведь бывают еще трехматричные DLP, которые вообще ничем не уступают LCD и скорее соревнуются с LCoS, но это уже Hi-End сегмент.

XGIMI Horizon PRO

Поэтому, если объективно, технология DLP перевернула представление о том, каким может быть проектор. И тут проще всего показать на примере. Это XGIMI Horizon Pro — топовый 4K DLP проектор за адекватные деньги.

Вы про компанию XGIMI вряд ли слышали, но на самом деле, ребята с 2016 года делают топовые проекторы и очень известны среди ценителей больших экранов. Это проектор формата “всё в одном” с несколькими уникальными фишками.

Во-первых, тут очень простой процесс настройки. Просто ставишь проектор и он автоматически исправляет геометрию и фокусируется. Вообще ничего не надо делать. Если у вас есть экран, он его автоматически обнаруживает и подстраивается под размер. Если в кадре что-то мешает, например, картинка залезает на шкаф, дверь, выключатель, он также подстраивает картинку.

Это очень удобно. Фактически вы можете организовать просмотр кино, футбола, презентаций, вообще не напрягаясь, где угодно.

А поможет вам в этом второй приятный момент. Вы уже заметили, что проектор работает на Android TV 10, классном быстром необрезанном. Кстати с проектором идет шикарный пульт с голосовым управлением, поэтому по удобству этот проектор как хороший Smart TV.

Плюс тут отличный звук от Harman/Kardon — два динамика по 8 Вт. Конечно это не отдельный саундбар или система 7.1, но звук действительно приятный, объемный, детальный. Есть поддержка DTS и Dolby Atmos. По мне так больше ничего не надо.

Но конечно, главное достоинство проектора — качество изображения. Несмотря на то, что проектор можно сказать мобильный. Кстати, его можно использовать как Bluetooth колонку! Так вот, несмотря на это, картинка тут как у хорошего стационарного проектора.

• Яркость 2200 ANSI Люменов
• Разрешение 4K UHD
• Цветовой охват 110% DCI-P3. Нехило, да?
• Поддержка HDR10 и HLG

А теперь главное, размер проекции от 30 до 300 дюймов. Это целая стена!

Иными словами XGIMI Horizon PRO — домашний кинотеатр, который вы можете развернуть где угодно, как вам удобно. Можете поставить его на тумбочку, может подвесить к потолку, а может таскать из гостиной в детскую или вообще к друзьям, вместе в приставку гонять. Кстати, частота обновления 60 Гц.

Теперь важный момент, в линейке таких проекторов 2: Horizon и Horizon Pro и отличаются они только одним моментом: Horizon — это Full HD проектор, а Horizon Pro — 4K. Но тут есть нюанс.

XPR (pixel-shift). 

На самом деле, в обоих проекторах используется DMD матрица одной диагонали 0,47 дюйма и одного и того же разрешения 1920×1080, то есть физически там одинаковое количество микрозеркал. Но как же тогда в Horizon Pro мы получаем 4К изображение? Нас что обманывают? Нет, тут используется очень интересная технология сдвига пикселей, которая называется XPR.

Работает это следующим образом. На частоте 240 Гц изображение сдвигается на пол пикселя в 4 стороны: вправо, вниз, влево, вверх. Опять же наш глаз эту картинку склеивает и вместо 2 миллионов пикселей, мы видим 8,3 миллиона пикселей, то есть полноценное UHD изображение.

Что примечательно, это делается не программно, а при помощи специального оптического модуля, который наклоняется в 4 направлениях и немного сдвигает картинку.

Поэтому, по сути, Horizon отличается от Horizon Pro только отсутствием дополнительного XPR модуля.

Но разница между FHD и 4K со сдвигом пикселей действительно есть. Повышается детальность. Но самое, на мой взгляд, главное — полностью исчезает сетка пикселей, изображение становится однородным и более естественным.

Более того такой метод формирования 4К используют все современные потребительские DLP проекторы, даже в очень дорогих, кроме может быть самых премиальных супер-хай-энд решений.

Выводы

Надеюсь, вам, также как и мне, было интересно погрузиться в мир современных проекторов и узнать про эти крутейшие технологии. При этом мы рассказали далеко не всё. Это действительно интересная технология, а XGIMI Horizon и Horizon Pro в качестве примеров её применения — действительно шикарные проекторы, присмотритесь!

Post Views: 621