MULTIMEDIÁLNÍ A HYPERMEDIÁLNÍ SYSTÉMY 12) Zobrazovací za ízení Petr Lobaz, 10. 5. 2016 CRT CATHODE RAY TUBE historicky první zvládnutá technologie elektronického displeje dnes už se nevyrábí, ale principy se objevují v jiných technologiích rozmítání paprsku konverze (elektronu) na sv tlo kvalitní obraz vynikající zorný úhel bez zkreslení barev minimální jas erné; jas bílé omezený problematická konstrukce velkoplošné obrazovky velké, t žké MHS Zobrazovací za ízení 2 / 18 CRT princip: ze zdroje vychází elektronový paprsek elektromagnety je výškov a stranov vychylován dopadá na stínítko s citlivou látkou luminoforem luminofor se po dopadu elektronu na chvíli rozzá í obraz se vykresluje bod po bodu, ádek po ádce díky setrva nosti oka a rychlému obnovování vzniká vjem stabilního obrazu elektronové d lo rozmítací prvky stínítko MHS Zobrazovací za ízení 3 / 18
CRT barevný obraz: t i typy luminoforu (R, G, B) t i elektronová d la (pro osvit R, G, B luminofor ) p ed stínítkem je mechanická zábrana (m ížka), která elektronovému d lu zabra uje ozá it luminofor nesprávné barvy R G B elektronová d la m ížka luminofory MHS Zobrazovací za ízení 4 / 18 LIQUID CRYSTAL DISPLAY v sou asnosti dominantní technologie multimediálních displej princip: sv tlo ze zdroje (nap. LED) prochází polariza ním filtrem polarizované sv tlo prochází vrstvou elektronicky iditelných kapalných krystal (ty mohou polarizaci sv tla m nit) podle aktuální polarizace sv tlo dále prochází (nebo neprochází) dalším polariza ním filtrem MHS Zobrazovací za ízení 5 / 18 sv tlo z podsvícení kapalné krystaly stá í polarizaci pixel svítí sv tlo z podsvícení kapalné krystaly nestá í polarizaci pixel nesvítí polariza ní filtry Vypnuto: kapalné krystaly jsou díky vryp m na polariza ních filtrech orientovány do šroubovice a mohou sto it rovinu polarizace sv tla. polariza ní filtry Zapnuto: po p ivedení nap tí se protáhlé molekuly kapalných krystal zorientují kolmo na displej a ztratí schopnost stá et rovinu polarizace. Princip TN (twisted nematic) principu pixelu MHS Zobrazovací za ízení 6 / 18
rozdíly mezi r znými technologiemi: zp sob ízení kapalných krystal pro jeden pixel (nap. TN twisted nematic, IPS: in-plane switching atd.) typ základního sv telného zdroje (podsvícení) (nap. LED, zá ivka) barevné displeje obvykle rozd lení pixelu na subpixely (R, G, B), každý ovládán samostatn MHS Zobrazovací za ízení 7 / 18 obrazové vlastnosti reakce kapalných krystal na ízení není p íliš rychlá omezení snímkové frekvence kvalita (spektrum, jas) sv tla je primárn dána podsvícením problémy s nerovnom rným podsvícením blokace sv tla polariza ním filtrem není nikdy 100% i erný pixel áste n propouští sv tlo podsvícení redukce kontrastu obrazu princip blokace sv tla funguje dob e ve sm ru kolmém na displej, h e v obecném sm ru závislost jasu (a barvy) na sm ru pozorování displeje sv tlo z polarizované m že a nemusí vadit obecn vyšší jas a syt jší barvy než CRT MHS Zobrazovací za ízení 8 / 18 OLED ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODE plocha displeje rozd lena na svítivé elementy (LED) materiál OLED pr hledný, pružný možnost vytvo it flexibilní nebo nerovný displej výborný kontrast, dobrý rozsah barev barevný displej subpixely vedle sebe (podobn jako na CRT nebo ) nebo jednotlivé RGB složky ve vrstvách na sob obecn lepší kvalita obrazu než nebo CRT velký zorný úhel (barevná stálost i p i pozorování pod velkým úhlem) velký jasový kontrast, velký rozsah barev MHS Zobrazovací za ízení 9 / 18
LED LIGHT-EMITTING DIODE typicky velkoplošné exteriérové displeje složené z mnoha samostatných vysoce svítivých LED (tisíce cd/m 2 ) typická velikost pixelu n kolik mm typické rozlišení celého panelu SD (nap. 640 480) panely se ale obvykle staví na zakázku rozlišení závisí na požadovaném rozm ru n kdy se panely s LED podsvícením nep esn ozna ují jako LED panely MHS Zobrazovací za ízení 10 / 18 ZP SOBY PROJEKCE p ední projekce nevyžaduje speciální plátno p i použití sm rov odrážejícího plátna m že být obraz jasn jší projektor musí být pom rn daleko od plátna (až na laserové projektory) projektor difuzní odraz je t eba zajistit, aby diváci nestínili proud sv tla z projektoru (problematické na výstavách apod.) v tšina projektor nepromítá st ed obrazu kolmo p ed sebe, ale nahoru (resp. nebo dol ) plátno MHS Zobrazovací za ízení 11 / 18 zadní projekce plátno musí zrcadlo být pr svitné rozptyl a dostate n rozptylovat sv tlo plátno by sou asn nem lo odrážet p íliš sv tla ze strany plátno divák vyžaduje hodn prostoru za plátnem (dá se redukovat vedením sv tla p es zrcadla) prostor p ed plátnem není nijak omezený (diváci nemohou nic stínit jako u p ední projekce) projektor MHS Zobrazovací za ízení 12 / 18
T Í IPOVÉ PROJEKTORY rozd lení bílého sv tla lampy dichroickými zrcadly na R, G, B složky (alternativn lze použít p ímo R, G, B zdroje sv tla, nap. LED nebo lasery) modulace sv tla mikrodispleji (, DLP, LCOS) slou ení R, G, B složek do plnobarevného obrazu zrcátko B dichroické zrcátko G objektiv lampa RGB GB R slu ova sv tla (optické hranoly) MHS Zobrazovací za ízení 13 / 18 MIKRODISPLEJE stejný princip jako panely není možné vytvo it úpln erný pixel, nízká obnovovací frekvence transmisní typická velikost pixelu cca 30 m LCOS (liquid crystal on silicon) modulace sv tla stejný princip jako reflexní typická velikost pixelu cca 10 m jiná optická konfigurace projektoru MHS Zobrazovací za ízení 14 / 18 DMD (digital micromirror device) (n kdy též DLP: digital light processing) každý pixel je tvo en mikrozrcátkem reflexní, velikost zrcátka cca 10 m binární elektronické ízení naklopení zrcátka p ekláp ní zrcátka velmi rychlé (stovky tisíc p eklopení za vte inu) zrcátko odráží/neodráží sv tlo do objektivu vynikající kontrast obrazu erno-bílý obraz pro šedotónový obraz se používá pulsn ší ková modulace (PWM pulse width modulation) pixel s 50% jasem svítí pouze 50% doby zobrazení snímku MHS Zobrazovací za ízení 15 / 18
JEDNO IPOVÉ PROJEKTORY varianta 1: bílé sv tlo z lampy se vede rotujícím barevným filtrem (s filtry R, G, B, n kdy navíc zcela pr hledná ást pro zvýšení jasu obrazu za cenu snížení saturace barev) varianta 2: na mikrodisplej st ídav objektiv blikají R, G, B sv tla (lasery, LED) modulace barevné složky lampa RGB mikrodisplejem + projekce zrcátko na plátn se sekven n objevují R, G, B složky obrazu, díky setrva nosti oka se jeví jako RGB obraz levn jší konstrukce, barevné blikání n kterým lidem vadí MHS Zobrazovací za ízení 16 / 18 DMD typické rotující filtry LASEROVÉ PROJEKTORY laserové sv tlo je kolimováno ( zaost eno ) do podoby tenkého paprsku R, G, B paprsky jsou spojeny do jediného bílého paprsku rychle rotujícím zrcátkem se paprsek rozmítá doprava-doleva další rotující zrcátko paprsek rozmítá nahoru-dol vykreslení obrazu podobné jako na CRT (alternativn lze paprskem vykreslit libovolnou k ivku) obraz není nutné ost it lze promítat na libovoln k ivou nebo naklon nou plochu laserové sv tlo je monochromatické velmi dobrý rozsah barev MHS Zobrazovací za ízení 17 / 18 laserové sv tlo má charakteristický zrnitý vzhled (speckle) pokud se neredukuje (detaily nad rámec p ednášky), p sobí speckle rušiv p ímý pohled do laserového paprsku m že poškodit oko potíže s bezpe ností, zejména p i poruše rozmítacího mechanismu terminologie není jednotná; jako laserový se také ozna uje projektor libovolné konstrukce s laserovým zdrojem sv tla MHS Zobrazovací za ízení 18 / 18