По технологии цифровой обработки света и формирования изображения проекторы делятся на 3 вида: DLP, LCD и LCoS. Каждая проекционная технология имеет свои принципиальные отличия, преимущества и недостатки. В этой статье мы подробно расскажем о технологии DLP и сравним ее с другими.

Принцип получения проекции

Чтобы разобраться как работает цифровой проектор, нужно понимать сам принцип получения проекции. Существуют 2 способа − диапроекция и эпипроекция. В первом случае свет проходит через прозрачный элемент, формирующий изображение, например, пленку. Во втором − свет отражается от картинки и проецируется на экран с помощью оптики. В цифровых проекторах сохраняются те же принципы, только вместо пленки или бумажной картинки используются матрицы.

Технологии 3 LCD и LCoS

В технологии LCD применяются три ЖК-матрицы. Свет от лампы разделяется на 3 потока, каждый из которых проходит сначала через свой светофильтр (красный, синий и зеленый), а затем через свою матрицу.

Матрица регулирует светопроницаемость в каждой точке (пикселе) и дает нужную картинку. После прохождения матриц, свет суммируется призмой. В результате красная, синяя и зеленая картинка накладываются друг на друга, давая полноценное цветное изображение, которое через объектив проецируется на экран.

Наряду с такими преимуществами как высокая яркость и цветонасыщенность, у LCD технологии проекторов есть 2 существенных недостатка:

1. Жидкокристаллическая матрица не может полностью на 100% затемнить точки, где свет не должен проходить. В итоге на экране не достигается глубина черного цвета, что приводит к потере контрастности.
2. Второй минус заключается в выгорании матрицы. Проектор требует комфортных условий и регулярного техобслуживания. Например, если постоянно курить в кинозале, срок службы матриц резко сократится.

Стараясь исключить эти недостатки, разработчики создали новую технологию LCoS, основанную на эпипроекции. В технологии также использовались три ЖК-матрицы, только располагающиеся на отражающей подложке. Это позволило лучше отводить тепло через подложку и, тем самым, увеличить ресурс матриц. Кроме того, свет проходит через матрицу дважды − к подложке и обратно, что дает более сильное затемнение черных точек и повышает контрастность изображения.

Технология DLP

В DLP проекторах используется принцип эпипроекции − отражения света от управляемых микрозеркал DMD-матрицы. Сама матрица представляет собой полупроводниковый чип, на котором расположено множество подвижных микроскопических зеркал, закрепленных на подложке.

Зеркала управляются подключенными к ячейкам адресными электродами и могут мгновенно отклоняться. В прямом положении зеркало отражает свет от лампы через объектив на экран, образуя светлую точку − пиксель. В отклоненном положении свет отражается на светоулавливатель, и на экране отображается темной точкой. Таким образом, каждое зеркало отвечает за свой пиксель. Отклоняясь в нужное положение, вместе зеркала формируют проекцию изображения на экране. Размер зеркал зависит от их количества − чем их больше, тем они меньше, а расстояние между зеркалами составляет доли микрона. В современных DLP проекторах с разрешением 4К количество зеркал на матрице может превышать 8 млн.

Получение цветного изображения

Для получения цвета в конструкции применяется цветовое колесо. Это быстро вращающийся диск, поделенный на 3 сектора светофильтра − красный, синий и зеленый. Прежде чем попасть на матрицу, свет от источника проходит через окна диска и, таким образом, все 3 цвета чередуются.

Благодаря синхронизации вращения диска и работы матрицы, на экран поочередно проецируется 3 картинки разных цветов. Суммарная картинка достигается путем инерционного наложения цветов, в результате чего достигается необходимый оттенок. Например, чередование красного и зеленого, человеческий глаз воспринимает как коричневый и т. д. По сути, одноматричный проектор DLP не дает на экран разноцветного изображения, и в любой момент проекции на экране отображается картинка одного из трех цветов. Полноценное цветное изображение возникает уже в голове зрителя из-за особенностей человеческого зрения.

Преимущества и недостатки проекционной технологии DLP

Главным преимуществом технологии DLP стал высочайший контраст, так как на участки экрана, которые должны отображаться черным, вообще не попадает свет проектора. Также и ресурс DMD матрицы приблизительно в 10 раз превосходит ресурс ЖК-матрицы в технологии LCD. Зеркала на DMD матрице выполнены из термостойкого алюминиевого сплава и не выгорают, в отличие от жидких кристаллов.

Однозначно говорить о недостатках DLP технологии нельзя, так как современные модели проекторов имеют множество модификаций. Особенности современной конструкции призваны в той или иной степени снижать нежелательные эффекты и компенсировать недостатки. Поэтому для начала мы расскажем о минусах базовой технологии и конструктивных особенностях, решающих проблему.

Низкая яркость

Дело в том, что свет от лампы всегда проходит через один светофильтр цветового колеса, который в этот момент времени находится на пути и теряет до 50% яркости.

Решить эту проблему удалось с помощью четвертого прозрачного сектора в цветовом колесе. В алгоритме работы такой конструкции, при полном обороте диска, первые 3 картинки формируют цветное изображение, а четвертая − белая, как бы подсвечивает изображение, кроме тех участков, которые должны быть черными.

Такое решение можно считать полумерой, так как повышение яркости таким образом приводит к снижению насыщенности цвета. Дисбаланс яркости белого цвета и цветного возникает по той причине, что белый свет формируется четырьмя вспышками − каждого цвета и дополнительно белого. Цвет же формируется только тремя, а иногда и двумя вспышками.

Чтобы выровнять этот дисбаланс, в цветовое колесо добавляется еще темно-зеленый, а иногда еще и желтый сектор, корректируя таким образом сдвиг спектра до цветовых стандартов.

Вторым способом решения проблемы яркости стало увеличение мощности лампы. Некоторые модели современных DLP проекторов могут иметь даже 2 лампы. В свою очередь более мощные лампы требуют более эффективного охлаждения, что приводит к шумности работы вентиляторов и увеличению массо-габаритных характеристик, а также к повышенному энергопотреблению.

Эффект радуги

Как уже говорилось выше, цветная картинка получается чередованием трех картинок − красной, синей и зеленой. Суммарный цвет воспринимается за счет инерционности зрения, а при быстром движении отображаемых объектов или переносе взгляда с одной точки на другую возникает эффект радуги. Явление выглядит как расслоение цвета на спектры на границе изображения.

Избавиться от нежелательного эффекта позволило увеличение частоты чередований цветных импульсов. Одним из основных способов стало увеличение скорости вращения диска, однако этого оказалось недостаточно. Максимум, что может дать двигатель, применяемый для вращения диска, это х3, то есть частота сети, умноженная на 3. Для США это 60 х 3 = 180 об./сек, у нас частота 50 Гц, а значит максимальная скорость двигателя будет 150 об./сек. Дальше производители пошли другим путем и чтобы не наращивать обороты, удвоили количество цветных секторов в колесе. Теперь за один оборот диска все 3 цвета чередуются дважды.

Среди предлагаемых сегодня моделей самыми распространенными являются DLP х4 и DLP х5. Проекторы с показателем х4 вполне подходят для офисного использования. При отображении неподвижной графики или буквенно-цифрового контента, эффект радуги не будет заметен.

Диодные DLP проекторы

В таких моделях источником света стал мощный светодиод, способный мгновенно изменять цвет свечения в зависимости от напряжения питания. Чередуя красный, синий и зеленый цвета, диод посылает световые сигналы на DMD матрицу без цветового колеса. Также отсутствует вентилятор, так как диод не выделяет много тепла, поэтому конструкция не нуждается в принудительном охлаждении.

Такие проекторы отличаются особой компактностью, имея размеры ненамного больше смартфона. Портативные LED проекторы оснащаются аккумулятором и могут работать в автономном режиме. Портативную модель еще называют «карманный» проектор.

Недостатком карманных проекторов стала низкая яркость. Например, диодный проектор с заявленной яркостью 250 Лм, считается достаточно мощным в своем сегменте. Их целесообразно применять для небольших экранов обычно до 46 дюймов в темноте и до 22 дюймов − в освещенной аудитории.

Технология 3 DLP

Здесь используется 3 DMD матрицы. Как и в технологии LCoS, свет от лампы разделяется на 3 потока, каждый из которых «окрашивается» через свой светофильтр, а затем с помощью зеркал направляется на свою DMD микросхему. Получается, что каждая матрица отвечает за формирование картинки определенного цвета:

• 1 матрица за красный,
• 2 − синий;
• 3 − зеленый.

Отраженные от зеркальных матриц картинки суммируются призмой, накладываясь друг на друга и давая конечную цветную картинку, проецируемую через объектив на экран.

Такое решение позволило полностью исключить все недостатки технологии DLP. Теперь цветная картинка получалась на экране, а не в голове зрителя, что полностью исключает эффект радуги. Также одновременное наложение всех цветов позволяет использовать всю мощность лампы, что обеспечивает высокую яркость проектора.

Единственными недостатками, которые можно выделить у 3 DLP технологии − это высокая стоимость проектора и его достаточно крупные габариты. В остальном это самая современная и качественная технология проецирования, которая из-за высокой цены проекторов применяется в публичных кинотеатрах, где оборудование окупается. Также такая техника стала отличительным знаком домашних VIP кинотеатров.

В заключение хочется добавить, что нельзя однозначно сказать какая проекционная технология лучше, ведь во многом это зависит от условий и цели эксплуатации проектора. При этом раз уже речь идет о DLP, стоит выделить те сферы применения, где эта технология стала лучшей.

Инсталляция

Как правило, проекционная инсталляция используется на выставках или в рекламных целях. В этом случае непрерывная работа проектора продолжается достаточно долго. Для оборудования LCD это приводит к быстрому выгоранию ЖК-матрицы, а ее замена − практически половина стоимости проектора.

Проектор LCoS хотя и протянет немного дольше, «хромает» по яркости и не всегда применим для больших инсталляций. Зеркальная матрица DMD, применяемая в DLP проекторах,  намного выносливей по отношению к непрерывной длительности работы и такой инсталляционный проектор прослужит намного дольше.

Сшивка изображений

Чтобы получить четкую геометрию сшивки и единый цветовой баланс работы двух или более проекторов, DLP технология остается вне конкуренции. Дело опять в матрице, которая не только позволяет получить четкую геометрию сшивки, но и не деградирует в процессе работы.

Функция сшивки также доступна для многих инсталляционных моделей LCD, но проблема состоит в различной степени деградации ЖК-матриц, что является неизбежным процессом. Практика показала, что в первые дни выставки новые LCD проекторы работают синхронно, создавая качественную видеостену. Но спустя несколько дней активной работы, цветонасыщенность сшитых изображений начинает различаться, и зритель замечает шов и цветовой дисбаланс.

Mapping

Для создания видео спецэффектов на архитектурных, интерьерных и отдельных объектах к проекторам предъявляются еще более высокие требования по синхронизации, четкости и цветонасыщенности. Здесь опять же технология DLP становится предпочтительней по тем же причинам, что и для сшивки изображений.  

Хорошим выбором для сшивки и маппинга стали лазерные DLP проекторы, но и здесь есть свои нюансы. Для небольшой по площади видеостены или интерьерного маппинга вполне подойдет лазерно-фосфорная ветвь одночиповых DLP проекторов. Если же требуется высокая яркость для большой проекции, то лучшим выбором станет чисто лазерная ветвь 3 DLP проекторов.

Если вы стоите перед выбором и остались сомнения, мы всегда поможем подобрать наиболее оптимальную модель и понятно обоснуем каждое решение.

DLP