Základy velkoplošného zobrazování ČVUT FEL, listopad 2008
Způsoby velkoplošného zobrazování Projektory projekční ploché zobrazovače neprojekční CRT LCD DLP PLASMA LED LCD D-ILA, refl. LCD LASER?
Projektory Dnes dominují 2 hlavní technologie LCD 3 x LCD transmisní DLP 1 x DLP reflexní LCD první objevy 1880 50. 60. léta první patenty 1973 SHARP první praktické nasazení LCD Cca 1989 1. LCD projektory (SHARP) DLP 1992 start (patenty XEROX, vývoj TI) 1996 první projektory
LCD projektory Základní princip Řízení polarizace světla el. napětím mezi 2 polarizačními filtry Bez napětí světlo prochází Přiložené napětí světlo blokováno Otevřeno světlo polarizátor tekutý krystal polarizátor zavřeno
LCD projektory Zjednodušené schéma 3 x LCD zdroj světla 2 x dichroické zrcadlo 3 x totální zrcadlo 3 x LCD hranol prizma objektiv
LCD projektory Vlastnosti a dosažitelné parametry Velikost LCD zobrazovačů 0,5" 1,8" Světelný výkon 1500 15000 ANSI lumenů Hmotnost 1,5 30 kg Kontrast 400 : 1 až 2000 : 1 (on/off) Kontrast s použitím dynamické clony 10 000 60 000 : 1 Rozlišení SVGA (800 x 600) UXGA (1600 x 1200) reflexní až 4096 x 2400 Pro 16: 9-848 x 480 až 1920 x 1080 (Full HD)
LCD projektory Výhody 3 x LCD dobrá světelná účinnost (až 18 lm/w) vysoká barevná sytost (>CRT) klidný obraz bez blikání (~diapozitiv) Teoretické nevýhody Konvergence Barevná homogenita po ploše Nižší odolnost proti prachu a kouři Dlouhodobá časová a tepelná nestabilita
DLP projektory - princip Odrazná reflexní technologie Zrcátkový čip DMD Digital Micromirror Device Velikost cca 10 mm
Princip DMD Tři polohy Klidová On světlo do objektivu Off světlo mimo Výchylka 10 nebo 12º
Princip DMD Velikost zrcátka - 16mm (13,8 mm) Mezera cca 1 mm Vychylování elektrostatické Výchylka 10, 12 stupňů
Princip 2 provozní stavy stavy ano x ne Digitální technologie Vytváření šedé PWM pulsně šířková modulace (jednotky khz) Vytváření barev 3 čipové x 1 čipové Jednočipové sekvenční vytváření barev (rotující barevný filtr) Tříčipové klasické uspořádání
DLP projektory Jednočipový projektor zjednodušené uspořádání
DLP projektory 3chip Tříčipový projektor zjednodušené uspořádání -
DLP projektory výhody DMD Elektronika z druhé strany Velké využití plochy přes 90% Filmová kvalita téměř bez mezer Chlazení z druhé strany (prach) - možnost uzavřít optickou sestavu Digitální přesnost (linearita) převodu napětí světlo Světlo není pohlcováno možné velké světelné (tepelné) zatížení zobrazovače Vysoký kontrast (světlo neprochází) až 2000 : 1 Dlouhodobá stabilita (čas, teplo) a životnost použití v nepřetržitém provozu 24/7
DLP projektory Výhody jednočipových projektorů Jednoduché uspořádání odolnost proti prachu, dýmu, (údržba - nemá filtry) Kompaktní a lehká stavba projektoru 0,9 kg Dobrý poměr výkon/váha (lumeny/ kg) Konfergence free 100% barevná uniformita
DLP projektory Nevýhody jednočipových projektorů Barva časový multiplex (blikání) 60 120 Hz Pohyblivý prvek CW (spolehlivost, hluk) CW - nízká účinnost (cca 10 12 lumenů/watt příkonu lampy) CW zvláštní dynamické efekty rainbow efekt (color breakup) Rotující filtr - problém s barevnou sytostí a jasem barev CW - kompromis barvy x výkon Business (přidán bílý segment) jas x cinema (home, digital) - barvy Čip příliš rychlý digitální artefakty šum, často problém konverze snímkového kmitočtu 50 na 60 Hz Dříve problémy s jasovou uniformitou nyní vyřešeno
DLP projektory Vlastnosti a dosažitelné parametry Velikost DLP zobrazovačů 0,7" 1,2" Světelný výkon 1000 6000 ANSI lumenů (1 x DMD), až 25 000 ANSI (3 x DMD) Hmotnost 1 15 kg (1 x DMD), 30 300 kg (3 x DMD) Kontrast až 2000 : 1 (on/off) Kontrast s použitím clony až cca 10000 : 1 Rozlišení 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 720, 1400 x 1050, 1920 x 1080, 2048 x 1080, 1920 x 1200
DLP x LCD Parametr optika (údržba) hmotnost účinnost výkon barvy bar. homogenita konvergence dig. artefakty životnost DLP (1 chip) jednodušší nižší nižší nižší méně syté no problem no problem více až 100 000 LCD (3 x LCD) složitější vyšší vyšší vyšší syté vyřešeno vyřešeno méně do 10 000
Plazmové zobrazovače Teoreticky: Plazma je termín, který popisuje přechodný stav hmoty plynu o nízkém tlaku. Plazmový displej je elektroluminiscenční plochý displej s maticovou strukturou. Využívá nízkoenergetického ultrafialového (UV) záření a pulzní šířkové modulace k vybuzení barevných fosforů. Prakticky: Matice samostatně řízených malých zářivek
Plazmové zobrazovače sběrnicová elektroda viditel né světlo výboj záření udržovací elektroda vrchní deska -sklo dielektrikum ochranná vrstva žebro fosforová buňka (výboj) dielektrikum zadní deska - sklo adresová elektroda
Plazmové zobrazovače Vlastnosti a dnes dosažitelné parametry: Velikost 37 až 103 (cca 94 262 cm) standard 42 50 funkční prototypy Panasonic 150 ( LCD SHARP 108 ) Rozlišení od SD 848 x 480 až po HDTV 1920 x 1080 Kontrast -až 10 000 :1 Počet jasových úrovní až 14 bitů 4096 pro každou barvu, tj. celkem 68,7 miliard Jas cca 500 cd/m 2 (závisí na velikosti svítící plochy jako u CRT, výrobci dnes většinou neudávají) Životnost údaj výrobců dříve 20 000, dnes 100 000 hodin
Plazmové zobrazovače Spotřeba : Test časopisu Stereo a Video (4/2007) 3 x plazma 50-3 x LCD 52 Měření spotřeby při testovacím obrazci Mé měření: Příkon záleží na zobrazovaném signálů a hodnotě okolního osvětlení např. 50 TV Panasonic TH50PX700 katalog 370W, skutečnost 90 420 W, při nízké hladině osvětlení 100 150 W
Plazmové zobrazovače Výhody (oproti LCD plochým zobrazovačům): Světlo vzniká přímo v obrazových bodech -kvalita obrazu (jas, kontrast, barevnost nezávisí na pozorovacím úhlu) Vysoký kontrast až 10 000 : 1 (černá je černá) (LCD kontrast v ose 1200 :1, kontrast pro úhel 178-10 : 1) Rychlá odezva na pohyb v obraze Nevýhody: Při dlouhodobé (několik dní) reprodukci statického obrazu dochází k vypalování luminoforů Jas max. cca 500 1000 cd/m 2 Blikání řešeno zvýšením na 100 Hz
k o m u n i k a c e o b r a z e m Děkuji za pozornost Ing. Petr Hrubeš petr.hrubes@avmedia.cz www.avmedia.cz