Jak funguje moderní projektor?

Téma projektorů jsme již nastolili, ale dostatečně jsme mu nerozuměli. Dnes si povíme o typech projektorů a povíme si o výbušné technice.

vedensky 9. srpna 2021 v 08:51

Něco nám uniklo. Možná jste si všimli, že projektory vždy vytvářely pocit zázraku. Filmové pásy na půdě, první výlet do kina – opravdová magie.

Ale za posledních 40 let se projektory změnily z „emocionálního“ zázraku na „technický“ zázrak. A na první pohled to může vypadat zajímavě: je to jen obrázek, na kterém svítí lampa jako na filmovém pásu? Ve skutečnosti je ale vše mnohem složitější. Dnes se podíváme, jak fungují moderní projektory.

Pojďme zjistit, co je digitální zpracování světla a proč jsou uvnitř projektoru umístěny dva miliony zrcadel?

Pojďme otestovat špičkový moderní projektor a odhalit strašlivé tajemství „skutečného“ rozlišení 4K.

A předem se omlouvám, pokud si po tomto videu budete chtít koupit projektor.

Problém s projektory

Proč většina z nás dlouho nevěnovala pozornost projektorům?

Faktem je, že za posledních dvacet let bylo možné všechny digitální projektory zhruba rozdělit pouze do dvou kategorií, které se nazývají:

1. “Hmm, promiň, zdá se, že v cenovce jsou nuly navíc.”
2. “Hm, nic nevidím, možná to můžeme zapnout v televizi?”

A tato situace byla spojena s klíčovým problémem: technologie promítání digitálního obrazu byla tak složitá a nedokonalá, že dobré kvality bylo možné dosáhnout pouze za velmi vysokou cenu. A tak jsme se sem dostali.

Filmové projektory

V době filmu byly projektory velmi jednoduché: vezměte jasnou lampu, nasviťte ji na film, vše zaostřete optikou a je hotovo! Tady je obrázek na zdi.

Potřebujete, aby se obrázek hýbal? Prostě roztočíme kotouč. Ale s digitálními projektory se vše ukázalo mnohem komplikovanější.

1LCD projektory

Nejprve se pokusili nahradit film LCD matricí. Tak se objevily LCD projektory. Byly uspořádány jedna k jedné jako filmové, ale místo filmu začaly používat barevnou matrici z tekutých krystalů. Úplně stejné jako u většiny moderních displejů.

Okamžitě se ale ukázalo: to, co funguje dobře pro malé displeje, se špatně hodí pro velké projekce.

Za prvé jsou viditelné pixely, nebo spíše subpixely. Faktem je, že každý pixel u barevných LCD displejů se skládá ze tří RGB subpixelů, které jsou umístěny vedle sebe. A pokud subpixely nevidíme na malém displeji, pak na velké projekci jsou jasně viditelné.

Za druhé se ukázalo, že matrice LCD prostě vyhoří jasným světlem lamp. Proto vznikla volba: buď snížit výkon a podle toho i jas, nebo neustále měnit vypálené matrice.

3LCD projektory

K vyřešení těchto problémů pak v roce 1989 začali používat tři monochromatické LCD matice místo jedné barevné. A technologie se jmenovala 3LCD. A v tomto okamžiku začaly být projektory mnohem složitější. Podívejte se sami, jak to celé fungovalo.

Pomocí systému dichronických zrcadel byl světelný tok rozdělen do tří kanálů – RGB. Každý z nich padl na tři LCD matrice. Poté se ve speciálním hranolu tyto tři kanály sloučily zpět do vícebarevného obrazu.

Toto schéma se ukázalo jako velmi úspěšné:

• Zbavili jsme se efektu RGB subpixelů.
• A samotný obraz je jasný a bohatý.

Proto se takové projektory používají dodnes.

Není to však bez nevýhod:

• Cena se zvýšila, protože tři matrice stojí více než jedna matrice.
• Velikost projektorů se zvětšila.
• Všechny tři raznice je ještě potřeba ochladit. To je důvod, proč projektory vydávají hluk a matrice se pokrývají prachem.
• Takové schéma navíc vyžaduje úpravu a ne vždy se podaří dokonale zarovnat obraz ze tří matric.
• Navíc díky struktuře LCD matric vznikl „efekt obrazovky dveří“, to znamená, že byla viditelná mřížka pixelů.
• No a hlavní nevýhodou technologie 3LCD je mělká černá barva a v důsledku toho nízký kontrast.

Projektory LCoS

Efekt dvířek obrazovky a nízký kontrast byly tedy vyřešeny přidáním reflexní vrstvy do matrice LCD. A nová technologie se jmenovala LCoS. Což znamená „tekuté krystaly na křemíku“, i když pro dobrou míru by se to mělo nazývat „reflexní LCD“. Projektory LCoS se také nazývají: D-ILA, HD-ILA a SXRD. Všechno je to stejné, jen jiná jména.

LCoS – tekuté krystaly na křemíku

J.V.C. D-ILA nebo HD-ILA – Direct Drive Image Light Amplifier

Sony. SXRD – Silicon X-tal Reflexní displej

Jaký je smysl technologie?

Přímo za vrstvou tekutých krystalů byla přidána reflexní vrstva, takže světlo dopadající na matrici se začalo odrážet a tím procházelo skrz tekuté krystaly dvakrát. Tím se výrazně zvýšil kontrast. V tomto případě vrstva s tranzistory skončila za reflexní vrstvou, takže efekt dvířek obrazovky byl značně snížen. Jinými slovy, konečně jsme získali dokonalý obraz: jasný, kontrastní, bez viditelné mřížky pixelů.

Toho všeho ale bylo dosaženo dalším zkomplikováním okruhu projektoru.

Podívejte se sami, bylo to takto:

Technologie se ukázala jako velmi drahá, a proto se technologie LCoS nyní používá pouze ve velmi drahých Hi-End projektorech. A tak jsme se dostali do situace, kdy pokud chcete kvalitu, musíte zaplatit mnoho tisíc dolarů za LCoS projektor, nebo si koupit 3LCD a smířit se s kompromisy. Jiná možnost není.

DLP projektor

A pak se objevila zásadně nová technologie, která umožnila na jedné straně zjednodušit konstrukci projektorů a na druhé straně zlepšit kvalitu obrazu. A technologie se jmenuje DLP, tzn. Digital Light Processing, doslova „digitální zpracování světla“

A to je prostě ohromující technologie. Jak tato věc funguje?

Místo tří LCD matic je uvnitř DLP projektoru použita jedna DMD matice, která se skládá z milionů mikrozrcadel! Obecně DMD znamená Digital Micromirror Device, tedy „digitální mikrozrcadlové zařízení“.

Každé takové zrcadlo se skládá z hliníkové slitiny a může se téměř okamžitě vychýlit do jedné ze dvou poloh, které se od sebe liší o úhel 20°. Ale proč? Vy se ptáte. Podívejte!

Každé zrcadlo odpovídá jednomu pixelu vytvořeného obrazu. Pokud je zrcátko v poloze „jedna“, bude odrážet světlo striktně do objektivu a na obrazovce vidíme bílou tečku. Pokud je zrcátko v poloze „2“, odráží světlo do povrchu pohlcujícího světlo a na obrazovce vidíme černou tečku. Na obrazovce se tak tvoří černobílý obraz.

A pokud rychle změníme polohu zrcadla, pixel na obrazovce začne rychle blikat. Ale kvůli setrvačnosti lidského vidění neuvidíme blikání, ale uvidíme gradace šedi. Ochladit! Ale jak získáme barvu?

Světelný tok k tomu prochází speciálním barevným diskem, který se skládá z vícebarevných segmentů. Mohou být tři, čtyři nebo více.

Disk se rychle otáčí a postupně vybarvuje každý z nich. Ale opět kvůli setrvačnosti vidění nevidíme blikání, vidíme pouze barevný obraz. Zní to složitě, ale ve skutečnosti byl design projektoru výrazně zjednodušen:

A ukázalo se, že technologie DLP poskytuje spoustu výhod.

Jednak sytě černá barva a vysoký kontrast, protože k černému pixelu nedopadá vůbec žádné světlo.

Za druhé, efekt obrazovky dveří zmizel. Rozměry samotných mikrozrcadel jsou velmi malé a mezery mezi nimi jsou ještě menší a obvykle nepřesahují jeden mikrometr. Struktura obrazu na obrazovce proto nemá „efekt mřížky“ charakteristický pro LCD projektory.

Za třetí, zrcátka nevyblednou a nevyžadují vážné chlazení. Proto jsou DLP projektory zpravidla méně hlučné. Navíc je optická jednotka v takových projektorech izolovaná, takže se tam nedostane prach.

A konečně, takové projektory jsou mnohem kompaktnější a mobilnější.

Obecně je to téměř ideální technologie, ale i se svými nedostatky, z nichž hlavní je „duhový efekt“. V dynamických, kontrastních scénách si můžete všimnout duhové stopy na hranicích objektů. A to právě díky rotujícímu barevnému disku.

Tento efekt je ale patrný opravdu jen u starých nebo levných DLP projektorů a lze jej snadno ošetřit zvýšením rychlosti otáčení disku, případně zvýšením počtu barevných segmentů.

Druhá nevýhoda: DLP projektory jsou méně jasné než 3LCD projektory. To je logické, protože stejný barevný kotouč hloupě odřízne část světla. Nyní však tento problém již není tak aktuální a DLP se jasem téměř rovná 3LCD.

Existují ale také třímaticové DLP, které nejsou v žádném případě horší než LCD a spíše konkurují LCoS, ale to už je segment Hi-End.

XGIMI Horizon PRO

Proto, objektivně řečeno, technologie DLP způsobila revoluci v představě o tom, čím může projektor být. A nejjednodušší způsob, jak to ukázat, je na příkladu. To je XGIMI Horizon Pro – špičkový 4K DLP projektor za správnou cenu.

O společnosti XGIMI jste sotva slyšeli, ale ve skutečnosti kluci vyrábějí špičkové projektory od roku 2016 a jsou velmi slavní mezi znalci velkých obrazovek. Jedná se o projektor typu vše v jednom s několika jedinečnými funkcemi.

Za prvé, proces nastavení je velmi jednoduchý. Projektor stačí umístit a automaticky opraví geometrii a zaostří. Nemusíte dělat vůbec nic. Pokud máte obrazovku, automaticky ji detekuje a přizpůsobí se velikosti. Pokud něco překáží v rámu, například obraz vyleze na skříňku, dveře, vypínač, také obraz upraví.

Je to velmi pohodlné. Ve skutečnosti můžete organizovat sledování filmů, fotbal, prezentace, kdekoli, aniž byste se museli namáhat.

A k tomu vám pomůže druhý příjemný okamžik. Už jste si všimli, že projektor běží na Android TV 10, což je skvělá rychlost bez střihu. Mimochodem, projektor je dodáván s elegantním dálkovým ovládáním s hlasovým ovládáním, takže z hlediska pohodlí je tento projektor jako dobrá Smart TV.

Navíc je tu vynikající zvuk od Harman/Kardon – dva 8W reproduktory. Samozřejmě se nejedná o samostatný soundbar nebo 7.1 systém, ale zvuk je opravdu příjemný, prostorný a detailní. Nechybí podpora DTS a Dolby Atmos. Pro mě nic jiného nepotřebuji.

Ale samozřejmě hlavní výhodou projektoru je kvalita obrazu. Nehledě na to, že o projektoru se dá říct, že je mobilní. Mimochodem, dá se použít jako Bluetooth reproduktor! Takže i přes to je obraz jako u dobrého stacionárního projektoru.

• Jas 2200 ANSI lumenů
• Rozlišení 4K UHD
• Barevný gamut 110% DCI-P3. Není to špatné, že?
• Podpora HDR10 a HLG

A teď je hlavní, že velikost projekce je od 30 do 300 palců. Je to celá zeď!

Jinými slovy, XGIMI Horizon PRO je domácí kino, které můžete umístit kdekoli, kde se vám to bude hodit. Můžete ho položit na noční stolek, zavěsit ze stropu, nebo jej můžete přetáhnout z obývacího pokoje do dětského pokoje nebo dokonce do domu přátel a hrát spolu PlayStation. Mimochodem, obnovovací frekvence je 60 Hz.

Nyní důležitý bod, v řadě takových projektorů jsou 2: Horizon a Horizon Pro a liší se pouze v jedné věci: Horizon je Full HD projektor a Horizon Pro je 4K. Ale je tu nuance.

XPR (pixel-shift).

Ve skutečnosti oba projektory používají matici DMD se stejnou úhlopříčkou 0,47 palce a stejným rozlišením 1920×1080, to znamená, že fyzicky existuje stejný počet mikrozrcadel. Ale jak potom získáme 4K obrázky v Horizon Pro? Jsme klamáni? Ne, používá velmi zajímavou technologii posunu pixelů zvanou XPR.

Funguje následovně. Při frekvenci 240 Hz se obraz posune o půl pixelu ve 4 směrech: doprava, dolů, doleva, nahoru. Opět naše oko slepí tento obrázek dohromady a místo 2 milionů pixelů vidíme 8,3 milionu pixelů, tedy plnohodnotný UHD obraz.

Pozoruhodné je, že se to neděje programově, ale pomocí speciálního optického modulu, který se naklání ve 4 směrech a mírně posouvá obraz.

Proto se ve skutečnosti Horizon od Horizon Pro liší pouze absencí přídavného modulu XPR.

Ale opravdu je rozdíl mezi FHD a 4K s posunem pixelů. Detail přibývá. Nejdůležitější ale podle mě je, že pixelová mřížka úplně zmizí, obraz se stane jednotným a přirozenějším.

Tento způsob generování 4K navíc využívají všechny moderní spotřebitelské DLP projektory, a to i ve velmi drahých, snad s výjimkou těch nejprémiovějších super-high-end řešení.

Závěry

Doufám, že jste stejně jako já měli zájem ponořit se do světa moderních projektorů a dozvědět se o těchto skvělých technologiích. Neřekli jsme vám však vše. Jedná se o opravdu zajímavou technologii a XGIMI Horizon a Horizon Pro jako příklady její aplikace jsou skutečně nádherné projektory, podívejte se blíže!