Инфологика
на главную
 
(495) 231-48-28
 

Контакты
Отправьте запрос presentat@infologics.ru
Позвоните нам (495) 231-48-28, (495) 364-2147
ICQ консультация ICQ - консультация 192114570

Вернуться к списку статей

"Блеск и нищета"DLP-технологии.
Часть 1.

Марат Габдрахманов

Народу надо говорить правду. Только
тогда у него раскроются глаза, и он
научится бороться против неправды.
(В. И. Ленин)

Читая материалы о проекторах и технологиях в журналах и Интернете, вы найдете очень много хвалебных статей о DLP-проекторах: мол, они и самые современные, и самые лучшие. Но это просто красивый миф. И возник он прежде всего благодаря очень грамотной и агрессивной политике американских фирм Texas Instruments, монопольного производителя специальных зеркальных микросхем для таких проекторов, и InFocus - крупнейшего производителя DLP-проекторов для массового спроса. В реальности любая технология имеет свои достоинства и недостатки. Так как о достоинствах написано уже огромное количество статей, основное внимание я уделю недостаткам.

Эту статью я решил написать примерно год назад, после участия в массовых тестированиях проекторов для журналов "Техника кино и телевидение", "Потребитель "Video & Audio", "PC Magazine/RE". Обращаю внимание читателей на то, что, хотя некоторые результаты тестирований могут показаться невероятными, все приводимые характеристики достоверны: они измерены инструментально и не были опротестованы фирмами - поставщиками оборудования.

Принцип DLP-технологии

В основе DLP-технологии лежит специальная микросхема, или цифровой микрозеркальный прибор - DMD (Digital Micromirror Device). Верхняя поверхность микросхемы - прозрачное стекло, под которым расположен зеркальный рабочий слой (рис. 1). Современный чип состоит примерно из миллиона микрозеркал размером 14x14 мкм каждое, зазор между зеркалами - 1 мкм (рис. 2). Каждое зеркало может находиться только в двух положениях: включено и выключено (соответственно +120 и -120 к вертикали).

Принцип работы простой: один пиксел изображения соответствует одному микрозеркалу. Чем больше разрешение изображения, тем больше необходимо микрозеркал и тем больше размер микросхемы. В положении "включено" отраженный от микрозеркала свет попадает в объектив, в положении "выключено" - в ловушку (рис. 3). Такая технология называется Digital Light Processing (DLP) - цифровая обработка света, потому что зеркало, как и любой цифровой сигнал, имеет только два состояния: "0" и "1".

Рисунок 1 Рисунок 2

Прежде чем перейти к устройству проекторов, вспомним основы физиологии зрения. Известно, что за зрение отвечают не только глаза - это совместная работа глаз и головного мозга. Зрение человека инерционно, время инерции примерно 1/25 с, на этом явлении построен современный кинематограф. Кроме инерционности, человеческое зрение обладает способностью суммирования по цветам и по времени, или интегральными свойствами. Интегрирование по цвету заключается в том, что три разных цвета (Red (красный), Green (зеленый) и Blue (синий) - RGB), показанных одновременно, человек воспринимает как один смешанный. Любой оттенок можно воспроизвести, комбинируя эти три основных цвета. Интегрирование по времени заключается в том, что одна и та же точка на экране, светящаяся в течение 1 мс, будет казаться ярче в 10 раз, чем точка, светящаяся в течение 0,1 мс. В DLP-проекторах используются обе интегральные способности зрения человека: на экран последовательно выводят основные цвета (RGB) в течение разного времени, передавая изображение желаемого цвета и яркости.

Формирование изображения

Чем дольше микрозеркало находится в положении "включено", тем ярче человеку кажется этот пиксел. При этом понятно, что реальная яркость точки на экране неизменна, меняется только продолжительность ее свечения. Живое существо, с другой физиологией зрения, увидит просто набор коротких вспышек чистых цветов (красный, зеленый, синий), причем все вспышки одного цвета будут иметь одинаковую яркость.
Принцип работы трехчиповых DLP-проекторов достаточно физиологичен и похож на принцип работы трехпанельных LCD-проекторов (рис. 4), поэтому мы его рассматривать не будем.
Остановимся подробнее на принципе работы одночиповых DLP-проекторов (рис. 5). С целью воспроизведения цветной картинки такие проекторы передают на экран в течение очень короткого времени последовательно красное (R), зеленое (G) и синее (B) изображения. Интегрированное цветное изображение, еще раз подчеркиваю, воссоздается только в голове человека, но не на экране. Если у вас есть DLP-проектор и современная цифровая камера с маленькой выдержкой, то вы это можете сами проверить. Выведите белый фон на экран и сделайте несколько снимков подряд с минимальной выдержкой, практически все ваши кадры будут окрашены в основные цвета.
Последовательная передача цветов происходит с помощью цветного колеса, состоящего из трех цветных секторов-фильтров (рис. 6). Колесо первых проекторов вращалось с частотой 60 оборотов в секунду, или 3600 оборотов в минуту. Выбор такой частоты вращения очевиден для США, страны, в которой частота переменного тока 60 Гц и стандарт видео/телевидения NTSC подразумевает 30 кадров в секунду или 60 полукадров. Проекторы с такими колесами в специальной литературе обозначаются как проекторы с однократной скоростью (1х).

Практически все современные проекторы имеют колесо с удвоенной частотой вращения (2х), т. е. 7200 оборотов в минуту. Появление проекторов с реальной тройной частотой вращения - 10800 оборотов в минуту - маловероятно из-за того, что технически сложно изготовить цветное колесо требуемой прочности и малошумные подшипники, работающие длительное время на таких частотах. Однако выпускаются проекторы со скоростью 4х. Реально эти проекторы имеют колесо с удвоенной частотой вращения, но не с тремя цветными секторами, а с шестью. Для чего все это делается? Для уменьшения времени формирования цветной точки, которое на проекторах 1х и 2х происходит за один оборот колеса - соответственно за 17 и 8 мс, а для проекторов 4х - за пол - оборота, т. е. за 4 мс (рис. 7).

С какой целью создатели стремятся сократить время формирования цветной точки? Для уменьшения эффекта "радуги", который заключается в том, что человек видит вместо однотонного цвета различные цветные вспышки. В первую очередь это относится к людям молодым, у которых хорошее быстродействие зрения. Часто такие вспышки можно заметить, если быстро переводить взгляд с одного участка изображения на другое, например по диагонали, или просто быстро махать перед глазами ладонью с раздвинутыми пальцами. Причина эффекта - в последовательном формировании цвета. Предположим, у нас есть изображение с белым фоном, например электронная таблица или текстовый файл, а на колесе секторы находятся в таком порядке: красный - зеленый - синий. Если мы посмотрим на левый нижний угол и в момент прохождения зеленого сегмента переведем взгляд на правый верхний угол и обратно, то нам может показаться, что первый угол не белый, а цветной с нехваткой синего, и второй угол тоже цветной с нехваткой зеленого. Когда мы машем ладонью перед глазами, то в момент прохождения одного из цветных секторов пальцы закрывают от нас на короткое время фрагмент изображения, вырезая одну из цветовых составляющих.

трехчиповый проектор
одночиповый проектор

DLP-технология одна, а DLP-устройств много

Условно всю DLP-технику можно разделить на проекторы (классы 1 - 3) и специализированные устройства (классы 4 - 5).

  • 1-й класс - одночиповые ультрапортативные или портативные DLP-проекторы для широкого потребления, рассчитанные прежде всего на показ компьютерных презентаций в офисных помещениях при искусственном освещении.
  • 2-й класс - одночиповые проекторы, специально разработанные для домашнего кинотеатра. Как правило, это громоздкие, с низким световым потоком, дорогие устройства. Их массовое производство налажено около двух лет назад.
  • 3-й класс - это трехчиповые, очень дорогие проекторы для больших залов и цифрового кинематографа. Такие проекторы пока еще нельзя увидеть в демозалах нашей страны, скорее всего они появятся у нас только через несколько лет, когда подешевеют хотя бы до уровня 20 тыс. долл.
  • 4-й класс - модули для видеокубов и проекционных телевизоров.
  • 5-й класс - специальные устройства на основе DLP-технологии (оптические коммутаторы, полиграфические машины и т. д.).

Знать класс устройства очень важно, так как многие недостатки и достоинства технологии относятся не ко всем DLP-проекторам, а лишь к отдельным классам. Далее в статье под DLP-проекторами имеются в виду только аппараты 1-го класса, если специально не оговорено иное.

Колесо с тремя цветовыми фильтрами  
колесо с дополнительными фильтрами

Минздрав России предупреждает:
использование DLP-проекторов
вредит вашему здоровью?


Весной 2002 г. к нам на фирму заехал один из наших старых военных заказчиков, постоянный слушатель семинаров, полковник N. Пару лет назад он купил у нас несколько проекторов для ситуационного центра, который теперь было решено модернизировать. Официальный поставщик этого ведомства начал привозить им разные проекторы для испытаний в реальных условиях. И однажды произошло вот что. Привезли проектор, включили. Картинка нормальная - яркая и контрастная - никаких замечаний. Но примерно через 40 мин. у всей смены появились какие-то неприятные ощущения в глазах: жжение, резь, головная боль. Обращаю внимание, это случилось с молодыми мужчинами, которые находятся на боевом дежурстве и, надо думать, прошли все медкомиссии. Я спросил у N: "А что это был за проектор?". Оказалось - DLP-проектор известной фирмы на букву "I". Тут в моей голове что-то щелкнуло, и я впервые подумал о том, что эффект "радуги", вызывающий подобные ощущения, - это только вершина айсберга, а проблема гораздо глубже.

Об эффекте "радуги" ранее было не принято упоминать в компьютерной прессе, хотя некоторые уважаемые эксперты считают, что около 20% людей наблюдают его даже при использовании современных проекторов с частотой вращения колеса 2х . В последние год-два об этом начали писать специализированные журналы, посвященные аудио-, видеотехнике. Это связано с тем, что теперь даже в зарубежных рекламных материалах по проекторам 2-го класса указывается, что в предлагаемом устройстве эффекта "радуги" нет, так как используется 6-сегментное колесо. Так неявное стало явным.

Но эффект "радуги" - это только одно из проявлений последовательного формирования цветной точки, у многих людей болит голова, возникают другие неприятные ощущения. Еще неизвестно, что происходит с человеком, который ничего не чувствует. Не исключено, что в результате увлечения просмотром фильмов на DLP-проекторе у него может ускориться развитие катаракты или других недугов. Это всего лишь предположение. Четких данных о том, насколько вредно воздействие DLP-технологии на человека, до сих пор нет, хотя в мире уже продано более 2 млн DLP-проекторов.

Попытка научного исследования влияния просмотра DLP-изображения на зрение была осуществлена в специализированной лаборатории ВНИИТР. Исследование позволило сделать предварительный вывод о том, что длительный просмотр изображений на DLP-проекторах вызывает большую утомляемость у зрителей, нежели аналогичная работа с LCD-проекторами.

В чем может быть вредное воздействие этой технологии? Во-первых, сам последовательный принцип формирования цветной точки противоестественен - он отсутствует в природе. Последствия здесь неопределенны. Во-вторых, время вспышки одного пиксела современных проекторов находится в диапазоне 4-1000 мкс и имеет тенденцию к уменьшению. Где тот безопасный предел минимального времени вспышки для зрения? Могут ли люди, склонные к эпилепсии, смотреть такое изображение? Насколько адекватно преобразовывает человеческий мозг набор коротких вспышек в цветную точку? Воздействие изображения на мозг человека - вопрос сложный, но актуальный для современного человека. Ведь был реальный случай в Японии, когда после просмотра одного мультфильма по телевидению произошло несколько смертей.

Мне кажется, что в независимой медицинской экспертизе заинтересованы все стороны, в том числе и производители DLP-проекторов и фирма TI. Современная история США знает случаи, когда потребители получали фантастические выплаты с табачных компаний за утерянное здоровье, хотя вред табака - это очевидная истина, известная всем. В случае с DLP-технологией американский потребитель имеет больше шансов выиграть иск о потерянном здоровье, так как о вреде технологии нигде не говорится открыто.

Я уверен, что скоро, когда будут созданы дешевые проекторы 3-го класса, в США практически прекратится использование проекторов 1-го и 2-го классов. На фирменном семинаре фирмы TI по DLP-технологии в рамках выставки Infocomm'2003 были объявлены приоритеты развития технологии на этот год. Один из них - создание дешевого трехчипового конструктива для массового производства проекторов 3-го класса. Уделом слаборазвитых и бедных стран останется, как обычно, терять здоровье своего населения и одновременно обогащать транснациональные монополии.

При сравнении различных проекторов в магазине покупателей обычно впечатляет качество DLP-проекторов, однако дома, особенно при длительном просмотре, многие люди жалуются на усталость и головную боль от такого "механического цветового" телевидения, поэтому относиться к DLP-проекторам следует с осторожностью. (Андрей Журавлев. Видеопроекторы в домашнем кинотеатре. http://www.digitalvideo.ru)

Глаза утомляются от любого дисплея, будь то телевизор или проекционная система. Однако именно DLP-технология, особенно в своих ранних воплощениях, заставила обратить усиленное внимание на данный фактор. Очевидно, сложный механизм синтеза изображения на экране, сопровождающийся яркими вспышками отдельных пикселов, который зрительный механизм интегрирует во времени, плюс последовательное наложение цветовых полей, не говоря уже о пиксельной структуре (особенно при невысоком разрешении матрицы), и являются причиной того, что даже при хороших цветопередаче и четкости зритель иногда чувствует некий дискомфорт. Этот эффект носит субъективный характер, но все же одни модели проекторов оцениваются как "утомительные" большим количеством людей, чем другие. Иногда у зрителя складывается ощущение, что он надел чужие очки: наступает легкое головокружение, глаз как будто все время пытается подстроиться под экран, будучи не в силах "поймать фокус", хотя проектор сфокусирован идеально. LCD-проекция, безусловно, обладает гораздо более естественным механизмом получения изображения, практически аналогичным кинопленке (Андрей Журавлев, Артур Фрунджян. Кинопробы: часть вторая. Эра DVD, апрель-май 2003).

Часть 2

 
Инфологика
Демозал: Москва, ул. А.Дикого, д. 18Б, оф. 113. Тел: (495) 231-48-28, 364-2147,
E-mail: presentat@infologics.ru
создание сайта - студия DesArt