Проекторы в образовании
Проекторы все
шире применяются в сфере образования, поскольку служат удобным инструментом для
показа наглядного материала. Выбирая проектор той или иной технологии, стоит
задуматься — как часто и как долго с ним будут работать.
История
проекционного оборудования берет свое начало еще со средины 19 века, когда
начали появляться первые примитивные приспособления, способные проецировать
статичные изображения. Первый же проектор, в современном понимании этого слова,
появился в 1970 году.
•Существуют
следующие виды разрешений:
а) формат
изображения 4:3: VGA (640х480), SVGA (800х600), XGA (1024х780), SXGA
(1280х1024), SXGA+ (1400х1050), UXGA (1600x1200), QXGA (2048x1536);
б) формат
изображения 16:9, 16:10, 15:9 или близкий к ним: W XGA (1280х768 либо
1280х780), HD720 (1280х720), W VGA (864х480), W SVGA (1024х576), HD2K или
HD1080 (1920x1080), W UXGA (1920x1200), HD 4K (4096x2400).
Разрешение
указывается путем буквенных сокращение, а каждая пара чисел показывает число
пикселей по горизонтали и вертикали. Какое из разрешений Вам нужно – зависит от
целей, стоящих перед проектором. Обычно у каждой модели есть свое основное
разрешение (разрешение матрицы), остальные получаются путем масштабирования,
что выглядит не всегда красиво, поэтому целесообразно выбирать проектор,
разрешение которого по формату соответствует основному назначению.
•Световой
поток – очень важный параметр. Чем больше размер изображения, тем выше
требования к яркости проектора. При слишком низком показателе для комфортного
просмотра может потребоваться полное затемнение комнаты; при 800-1500 ANSI
люмен проектор может работать в условиях частичного затемнения; если же
видеопоказ происходит в освещенном зале, целесообразно использовать модель с
более высокой яркостью.
•Контрастность
характеризуется отношением освещенности самого яркого (белого) к самому темному
(черному) участку изображения. От ее величины зависит глубина передачи оттенков
изображения, различимость деталей в самых темных и в самых светлых участках.
При выборе проектора для презентаций яркость светового потока обычно важнее
контрастности, в то время как при построении домашнего кинотеатра на первое место
выходит контрастность, как главный параметр качества изображения (а недостаток
яркости всегда можно решить дополнительным затемнением помещения для
просмотра). Контрастность домашнего видеопроектора должна быть в пределах от
1000:1 до 2000:1.
К дополнительным
характеристикам проектора относятся: вес,
геометрическая коррекция изображения, оптика, лампы, совместимость с
видеостандартами, средства управления.
•По весу
видеопроекторы бывают: стационарные (более 18 кг), переносные (9-18 кг),
портативные (4,5-9 кг), ультра портативные (2,25-4,5 кг), микро портативные
(менее 2,25 кг), класс Palm ("с ладонь", менее 1,4 кг), класс Pico
(менее 0,5 кг, яркость 150 лм), класс Pocket (размер мобильного телефона,
яркость 7-10 лм). В настоящее время основная доля продаж приходится на ультра
портативные модели. Для выездных презентаций особо актуальны микро портативные
проекторы. Однако не стоит забывать, что зачастую уменьшение веса достигается
за счёт ухудшения функциональных возможностей.
•Как правило,
проектор сложно установить точно в центральной оси экрана. В связи с этим
изображение на экране может иметь неправильную форму (в виде трапеции).
Устранить трапецеидальные искажения можно различными способами, но большинство
современных видеопроекторов имеют возможность геометрической коррекции
изображения.
•Большинство
современных мультимедийных проекторов комплектуются варио объективами с
изменяемым фокусным расстоянием (ZOOM-объективы). Они позволяют изменять размер
изображения на экране, не перемещая сам проектор. На некоторых проекторах
изменение фокусного расстояния производится вручную, другие снабжены
моторизованными объективами, позволяющими масштабировать изображение с помощью
пульта дистанционного управления. Ручное управление быстрее и точнее, а
моторизованный объектив удобен, когда им приходится управлять на расстоянии.
•В большинстве
современных проекторов применяются сверхдолговечные лампы со сроком службы
2000-4000 часов, а это значит, что даже при частом использовании проектора
замена лампы потребуется лишь через несколько лет. В каждом проекторе
устанавливается счетчик лампы, который своевременно напомнит о необходимости ее
замены.
•Любой
проектор имеет, по крайней мере, один компьютерный или видео вход для
соединения с внешним источником данных. Современные модели имеют достаточно
развитую панель соединений, включающую, как правило: вход D-Sub или RGB для
подключения к компьютеру в качестве монитора, DVI для подключения видеокамер (в
основном), S-Video и композитный RCA – стандартные видеовходы для видеомагнитофонов
или DVD плееров.
•Удобство
управления - чрезвычайно важный показатель, который нужно обязательно учитывать
при выборе проектора. Основным средством управления является инфракрасный пульт
ДУ, которым комплектуется каждая модель.
Полностью или
частично контрольные функции продублированы на панели управления, размещенной
на корпусе самого проектора. Некоторые проекторы имеют также возможность
управления с компьютера.
Большая роль в
создании комфортного восприятия изображения принадлежит экрану. Для его
правильного выбора нужно определить вид проекции, способ крепления или
установки, размеры экрана, тип экранного полотна. Его подбирают для конкретного
интерьера с учетом площади комнаты или зала, высоты потолков, расстановки мест
для зрителей. Экраны различаются по типу конструкции, экранного полотна,
формату (наиболее распространенные 1:1, 3:4 и 16:9). Они могут быть
стационарными, т.е. жестко прикрепленными к потолку или к стене, переносными
(складные, полотно сворачиваетсяв рулон), мобильными. Многие модели экранов
оснащены моторизованным приводом и имеют пульт ДУ.
Как выбрать проектор.
Типы проекторов: DLP, LCD, CRT, LCOS
В настоящее
время мультимедийные проекторы пользуются все большей популярностью. Принцип их
устройства весьма прост: источник освещает матрицу, на которой формируется
изображение, а оно в свою очередь через блок линз передается на экран. От
принципа работы матрицы зависит тип проектора и его основные технические
характеристики. Рассмотрим их подробнее.
CRT проекторы (Cathode Ray Tube)
Самый первый
современный проектор был создан в 1970 году, в основе работы лежала технология
CRT. Принцип действия CRT проектора: три электронно-лучевые трубки (CRT) с
красным, зеленым и синим светофильтрами создают световой поток, который через
фокусирующие линзы проецируется на экран, образуя полноцветное изображение.
Основные
недостатки:
1) весьма
громоздки, подходят только для стационарной установки;
2) слабая
яркость, ввиду этого просмотр возможен только при полном отсутствии внешнего
освещения;
3) требуется
множество сложных настроек.
На сегодняшний
день эта технология отживает свою срок, тем не менее, по качеству
воспроизведения изображения (высокое разрешение, глубокий уровень черного,
точность цветопередачи), уровню акустического шума (менее 20 дБ) и ресурсу
лампы (10 000 часов и более) они до сих превосходят все представленные модели.
LCD проекторы (Liquid Crystal Display)
Это самый
распространенный тип проекторов. Свет мощной лампы проходит через три LCD
матрицы (каждая со своей составляющей цвета), затем через объектив и готовое
изображение проецируется на экран.
LCD технология
позволила существенно удешевить проекционные аппараты, сделать их компактными и
легкими, простыми в эксплуатации. Одновременно увеличилась яркость (может
достигать 10000 ANSI Лм), причем качественное изображение получается в
помещении при искусственном или естественном освещении.
Существенным
минусом стала невозможность получения полноценного черного цвета, так как
матрица работает на просвет. Жидкокристаллическая панель (матрица) состоит из
множества электрически управляемых элементов – пикселей, которые дают цветовую
дискретность («сетчатость»).
DLP проекторы (Digital Light Processing)
DLP технология
была разработана еще в 80-х годах и запатентована компанией Texas Instruments.
Проектор работает на основе специальных DMD матриц (цифровое микрозеркальное
устройство), представляющих собой кремниевые пластины, с отражающими элементами
на поверхности. Когда свет от лампы направляется на матрицу, микрозеркала
меняют положение, отражая/не отражая его, в первом случае свет поступает далее
в объектив и формируется изображение, во втором – направляется на светопоглотитель
(как бы «выключая» пиксель). Для создания цветного изображения в одноматричных
проекторах применяют специальные цветовые фильтры-колёса, вращающиеся с
огромной скоростью. Таким образом на экран последовательно подаются картинки
красного, зеленого, синего и белого цветов, и в одну разноцветную они сливаются
за счет особенностей зрения человека.
Основной
недостаток одноматричных проекторов – эффект радуги – при быстром перемещении
фокуса с одной части экрана на другую происходит цветоделение изображения на
первичные цвета. Большинство производителей увеличивают скорость вращения
колеса со светофильтрами для борьбы с радугой, утомляемостью и низкой яркостью.
Более эффективны трехматричные проекторы, в которых свет разделяется на три
составляющие, каждой из которых соответствует одна DMD-матрица (красного,
зеленого и синего цветов), благодаря чему эффект радуги отсутствует.
По сравнению с
LCD, в DLP проекторах цветовая дискретность менее заметна, так как ячейки на
матрице расположены ближе друг к другу, а, следовательно, фактор заполняемости
пикселями больше. Благодаря этому также достигается высокий уровень
контрастности и эффективное использование светового потока (до 18000 ANSI Лм).
DLP-технология позволяет создавать ультрапортативные и микропортативные
проекторы.
LCOS (Liquid
Crystal On Silicon)
Одно из
наиболее молодых и перспективных направлений. Эта технология призвана
совместить достоинства LCD и DLP. Принцип работы основан на свойствах жидких
кристаллов, как в LCD проекторах, но вместо обычных просветных матриц в
качестве формирователей изображения используются приборы отражающего типа (как
в DLP). На полупроводниковой подложке LCОS-кристалла расположен отражающий
слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор.
Когда поступает электрический сигнал, жидкие кристаллы закрывают/открывают
отражающую поверхность, в последнем случае свет отражается от зеркальной
подложки кристалла. Для формирования цветного изображения используются три
кристалла LCOS с красным, зеленым и синим светофильтрами.
Важной
особенностью LCOS-матриц можно считать получение высоких разрешений малыми
средствами, и в этом они значительно опережают LCD и DLP. Также плюсом является
больший коэффициент полезного заполнения рабочего пространства матрицы. Почти
вся схема управления матрицей размещается непосредственно в подложке, а потому
не препятствуют прохождению света, что уменьшает «сетчатость» изображения и
минимизирует эффект радуги. Благодаря тому, что свет проходит через слой жидких
кристаллов дважды, уровень черного глубже и улучшается контрастность.
На основе LCOS
технологии Sony разработала SXRD (Silicon X-tal Reflective Display), а JVC -
D-ILA технологию.
Универсальных
мультимедийных проекторов на сегодняшний день нет, есть свои достоинства и
недостатки. Немало усилий предпринимается производителями для улучшения их
функциональных качеств. За последние годы были существенно усовершенствованы
технологии всех типов проекторов.
Как выбрать проектор. Основные части всех типов
проекторов
Проектор —
световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока
на поверхности различного размера. Мультимедийные проекторы – достаточно
сложные устройства, их можно условно разделить на две группы: CRT-проекторы (с
тремя электронно-лучевыми трубками) и проекторы с фиксированной матричной
структурой (LCD, DLP, LCOS). В настоящее время большей популярностью пользуется
вторая категория.
Видеопроектор
с фиксированной матричной структурой состоит из трех частей: источника света,
оптической системы, модуляторов изображения и дополнительных элементов.
Рассмотрим наиболее общее устройство видеопроектора.
Источник света (лампа)
В большинстве
проекторов используются металлогалогенные лампы (дуговые лампы низкого
давления), обладающие большим световым потоком по сравнению с галогенными
лампами той же мощности (срок службы 50-100 часов). Металлогалогенные лампы
постепенно уменьшают световой поток (вдвое в течение указанного срока). Срок
службы таких ламп может доходить до 2-3 тысяч часов. Проекционные лампы P-VIP,
UHP, UHE, SHP создают высокий световой поток при низком энергопотреблении и,
обладают излучением с более естественным спектром. Номинальная мощность ламп
варьируется от 100 до 300 Вт. В большинстве современных проекторов применяются
сверхдолговечные лампы со сроком службы 1000 - 4000 часов. В каждом проекторе
устанавливается счетчик лампы, который своевременно напомнит о необходимости ее
замены.
Оптическая система
Оптическая
часть включает: набор зеркал, проекционных линз и призм, которые перенаправляют
свет от источника к дисплейной панели (ЖК или DLP). Одноматричные DLP-проекторы
также содержат цветовое колесо.
Свет от лампы
излучается во все стороны равномерно, чтобы собрать максимум светового потока,
используются два дополнительных элемента - сферический отражатель и
конденсорная линза. Сферический отражатель устанавливается за лампой и отражает
все лучи от лампы обратно. Конденсорная линза - это выпукло-вогнутая линза,
устанавливаемая между лампой и линзой Френеля. Ее форма позволяет захватить
более широкий пучок света от лампы, увеличивая таким образом яркость. Далее
световой поток попадает на зеркала-фильтры, которые разделяют его на
составляющие (красный, синий и зеленый) и направляют на соответствующие
матрицы.
Модуляторы изображения
Модуляторы
определяют важнейшие параметры проектора, такие, как разрешающая способность,
число градаций яркости, быстродействие и пр.
В современных
проекторах используются матричные технологии LCD, DLP, LCOS (D-ILA). Структура
каждой матрицы, достоинства и недостатки были рассмотрены в предыдущей статье.
Сформированные ими цветные изображения объединяются в цветосмесительном
призматическом блоке в одно полноцветное, которое затем через объектив
проецируется на внешний экран. Объектив определяет фокусное расстояние, размер
изображения и светосилу. Короткофокусный объектив позволяет установить проектор
близко к экрану, длиннофокусный - разместить на большое расстояние.
Система охлаждения и очистки
После
отключении лампы вентилятор проектора продолжает какое-то время работать - это
важно для электроники проектора. Вентилятор жизненно необходим электронным
платам проектора, поэтому, если резко отключить проектор, выдернув шнур из
сети, платы перегреются от неохлажденной лампы и через какое-то время выйдут из
строя. Ближняя к лампе плата стоит в блоке ее запуска и при выходе из строя,
обычно, взрывает лампу. В последнее время изготовители применяют специальные
аккумуляторы или емкие конденсаторы, что позволяет сразу после выключения отсоединять
устройство от сети. Подобные решения делают проектор более устойчивым к
перерывам в электропитании.
В жестких
условиях эксплуатации оптическая система видеопроекторов загрязняется пылью,
копотью, смолистой пленкой, в результате чего нарушается цветопередача,
изображение становится мутным и расплывчатым. Чтобы восстановить качество
изображения, необходимо регулярно прочищать, промывать или менять воздушный
фильтр. Также необходима чистка системы охлаждения (воздуховодов и
вентиляторов).
Электронная составляющая
«Электронная
начинка» проектора включает блок питания, блок запуска лампы, входные разъемы,
видеопроцессор, микропроцессор (создает экранное меню для настройки проектора).
Для взаимодействия с мультимедиа источниками изображения и графики, в том числе
сетевыми и беспроводными видеопроектор имеет набор входов стандарта VGA, DVI,
или универсальные цифровые стандарты HDMI и Display Port. Мультимедийный
проектор имеет широкие возможности и опции для сервисных и медиа подключений –
RS-232, USB, Ethernet, Wi-Fi.
Таким образом,
основа любой проекционной системы – оптический модулятор. Он определяет
качество изображения (разрешение, яркость, контрастность, цветопередачу).
Однако не стоит забывать, что другие элементы конструкции также играют важную
роль в формировании этих параметров.
Комментариев нет:
Отправить комментарий