Характеристики видеопроекторов

Конструкция проекторов с фронтальной проекцией (видеопроекторов), принципиально иная, чем конструкция «классических» телевизионных приемников, определяет ряд важных специфических характеристик:

Яркость изображения проецируемого видеопроектором, прежде всего определяется его (изображения) размерами, то есть зависит от расстояния между проектором и экраном. Поэтому вместо яркости изображения используется параметр – сила светового потока, который измеряется в люменах (ANSI). Предназначенные для использования в домашних условиях видеопроекторы, в зависимости от модели, обеспечивают силу светового потока от 500 до 4000 люмен, при контрастности изображения от 250:1 до 800:1. Чем больше значение светового потока, тем более яркое изображение (при одинаковых размерах) будет получено.

Важным параметром видеопроектора является наработка на отказ (срок службы) используемой в нем лампы, которая обычно составляет 1000–5000 часов.

Низкий уровень шума вентилятора, служащего для охлаждения проектора, позволит с комфортом просматривать видеопрограммы при небольших уровнях звука. Уровни шума современных проекторов находятся в пределах 25–45 дБ. Чем меньше этот параметр, тем лучше.

Разрешающая способность видеопроекторов нормируется теми же стандартами, что определяют разрешение компьютерных мониторов (первое число – количество элементов по горизонтали, второе – по вертикали): VGA (Video Graphics Array) – 640×480; SVGA (Super Video Graphics Array) – 800×600; XGA (Extended Video Graphics Array) – 1024×768; UXGA (Ultra Extended Video Graphics Array) – 1280×1024; SXGA (Super Extended Video Graphics Array) – 1600×1200

Большинство современных проекторов обеспечивают разрешение SVGA и выше.

Кроме этого может нормироваться видеоразрешение, определяющее максимальное количество строк выводимого видеоизображения (обычно 720–1080 строк).

Мощность потребляемая проекторами определяется, в основном, мощностью используемой лампы (120–300 Вт), и составляет около 200–350 Вт.

Телетекст

Удобным средством получения дополнительной информации при помощи телевизора является система телетекста. Суть этой системы состоит в том, что дополнительная информация в закодированном виде передается вместе с сигналом телевизионного изображения во время действия кадрового гасящего импульса. В телевизоре, не оснащенном системой телетекст, передача этой дополнительной информации не оказывает никакого влияния на изображение, так как передается в то время, когда луч кинескопа после формирования очередного кадра погашен. Если же телевизор оснащен блоком телетекста, эта дополнительная информация выделяется и запоминается этим блоком, и может быть выведена на экран.

Для приема телетекста необходимо, чтобы схема телевизора включала в себя соответствующий декодер. Необходимым условием приема русскоязычных программ телетекста является наличие поддержки декодером символов русского алфавита.

В настоящее время распространены четыре режима работы с телетекстом: Обычный, так же называемый LIST. В этом режиме выбор страниц осуществляется набором их номера при помощи кнопок пульта дистанционного управления (ДУ), предназначенных для переключения каналов. Этот режим также присутствует во всех рассмотренных ниже режимах телетекста.

Режим FAST. Выбор страниц организован по цветовому принципу. Для этого на пульте ДУ должны находиться четыре цветных кнопки (красная, желтая, зеленая и голубая). При просмотре страницы телетекста, связанные с ней по тематике страницы будут автоматически отображаться внизу экрана в прямоугольниках, окрашенных в цвета соответствующие цветам кнопок на пульте. Для выбора одной из связанных страниц достаточно нажать кнопку соответствующего цвета. В случае, когда этот режим не поддерживается телецентром передающим телетекст, в цветных прямоугольниках будут отображаться номера страниц по следующему алгоритму: № – 1, №, № +1,
№ + 2, где № – номер страницы отображаемой на экране.

Режим FLOF (Full Level One Features). Также как и режим FAST оперирует четырьмя цветами. Вся информация сгруппирована по четырем темам, каждой из которых присвоен свой цвет. При нажатии одной из цветных кнопок на пульте ДУ на экран выводятся одна за другой все страницы соответствующей выбранному цвету темы. Отпустив кнопку смену страниц можно остановить.

Режим TOP (Table Of Pages). В этом режиме «перелистывание» страниц телетекста осуществляется с помощью отображаемого на экране телевизора меню – списка доступных страниц. Выбор необходимой страницы осуществляется курсором, перемещаемым с помощью кнопок ДУ.

Технология 100 Герц

Видеосигнал представленный в цифровой форме предоставляет гораздо более широкие возможности обработки, чем аналоговый. Например, можно запомнить представленный в цифровой форме кадр изображения и в нужное время воспроизвести его. Эта технология позволяет решить проблему мерцания изображения на экране. Дело в том, что при частоте смены полукадров (полей) 50 (60) Гц, мерцание изображения, особенно на ярких участках, все же остается заметным. Попробуйте, глядя в сторону от экрана, увидеть его боковым зрением, и вы убедитесь в этом сами. При длительном просмотре телепередач это приводит к значительной утомляемости зрения.

Было предложено следующее решение этой проблемы: запомнить кадр изображения в цифровом запоминающем устройстве, встроенном в телевизионный приемник, а затем воспроизвести его два раза, за время, которое необходимо в обычном телевизоре для воспроизведения одного кадра. В этом случае, при телевизионном сигнале, принимаемом с телестанции с частотой смены полей 50 Гц, изображение на экране будет воспроизводиться с удвоенной частотой – 100 Гц. При такой частоте мерцание экрана не фиксируется зрением человека.

Все же эта система так же не лишена недостатков: при чередовании полукадров первый – первый – второй – второй, переход от нечетных к четным строкам происходит с прежней частотой 50 Гц. Это проявляется в дрожании верхних и нижних краев деталей изображения из-за чередования четных и нечетных строк. Преодолеть этот недостаток позволяет усовершенствованная система, получившая название Digital Scan, в которой полукадры чередуются в последовательности первый – второй – первый – второй. В этом случае частота смены полукадров с четными и нечетными строками составляет уже 100 Гц, и дрожание становится практически незаметным.

Для лучшей передачи быстро меняющихся изображений в телевизорах с разверткой 100 Гц применяются специальные технологии цифровой обработки сигналов. Дело в том, что без принятия специальных мер, быстрое движение объекта на экране телевизора с цифровой обработкой изображения может вызвать «смазывание» изображения. Для преодоления этого неприятного эффекта ведущие фирмы-производители телевизоров разработали системы с интерполяцией промежуточного кадра. В этих системах по специальному алгоритму происходит создание (интерполяция) промежуточного кадра, который вставляется между теми кадрами, из которых он формируется. В результате быстро перемещающиеся объекты на экране выглядят более естественно.

Кинескопы

За более чем столетнюю историю своего существования, кинескопы сильно изменились и практически достигли совершенства. Кинескоп черно-белого телевизора (рис. 11) представляет собой герметичную стеклянную колбу, внутри которой расположен электронный прожектор, служащий для получения сфокусированного пучка электронов (электронного луча). Дно колбы (собственно экран кинескопа) с внутренней стороны покрыт слоем люминофора, вещества обладающего способностью светиться при попадании на него пучка электронов. На горловине кинескопа располагаются отклоняющие катушки, под воздействием магнитного поля которых происходит отклонение электронного луча.

Электронный прожектор состоит из катода, модулятора и электронной линзы. Катод служит для излучения (эмиссии) электронов необходимых для формирования электронного луча. Эмиссия происходит в результате нагревания катода нитью накала подогревателя.

 

Рис. 11. Устройство черно-белой электроннолучевой трубки

Для изменения тока электронного луча служит электрод называемый модулятором. Напряжение видеосигнала, приложенное между катодом и модулятором, изменяет ток луча, и, в конечном счете, интенсивность свечения экрана.

Широко распространены также схемы телевизоров, в которых применяется катодная модуляция кинескопа. В этом случае напряжение видеосигнала подается на катод, а напряжение подаваемое на модулятор служит для гашения луча на время обратного хода, когда луч перемещается от конца предыдущей строки в начало следующей.

Электронная линза, в простейшем случае представляет собой два металлических электрода цилиндрической формы (анода) и служит для фокусировки электронного пучка в узкий луч. Между электронным прожектором и экраном расположен ускоряющий электрод, под воздействием электрического поля которого электронный луч попадает на экран.

Цветной кинескоп по конструкции очень напоминает черно-белый, но в нем имеется три прожектора, каждый для своего цвета. В первых цветных кинескопах прожекторы располагались по углам равностороннего треугольника, напоминающего греческую букву «дельта». По этому такие кинескопы получили название дельта-кинескопов или кинескопов с дельтаобразным расположением электронных прожекторов.

С внутренней стороны экран дельта-кинескопов покрывался точками люминофора трех видов. Каждый вид люминофора при бомбардировке электронами светился одним из основных цветов. Точки люминофора располагались регулярно, образуя так называемые триады. Каждая триада состояла из красной, зеленой и синей точек, расположенных по углам равностороннего треугольника. На экране имелось в общей сложности около 500 тысяч таких триад.

Внутри кинескопа, перед экраном помещалась цветоделительная маска – тонкая перфорированная металлическая пластина. Отверстия на маске располагались таким образом, чтобы луч каждого электронного прожектора попадал на точки люминофора именно своего цвета.

Основными недостатками дельта-кинескопов были сложная система сведения лучей, что приводило к искажениям чистоты цвета и появлению цветных окантовок, особенно по краям экрана, и, недостаточная светоотдача экрана, связанная с малой прозрачностью цветоделительной маски. Эти недостатки в основном были устранены в компланарных цветных кинескопах (рис. 12), часто называемых просто планарными.

В таких кинескопах прожекторы располагаются в одной горизонтальной плоскости (компланарно). Ось центрального (зеленого) прожектора совпадает с осью симметрии кинескопа. Два других прожектора расположены симметрично относительно центрального. Такое расположение прожекторов в значительной мере упрощает сведение лучей. Точное попадание каждого из лучей на люминофорные элементы своего цвета, обеспечивается так называемой щелевой маской. В отличие от маски дельта-кинескопа щелевая маска имеет не круглые отверстия, а вертикальные прорези (щели), имеющие для прочности маски горизонтальные перемычки. Щелевая маска более прозрачна, чем маска дельта кинескопов, что приводит к увеличению яркости свечения экрана. Люминофор в планарных кинескопах наносится в виде вертикальных полосок с чередованием трех основных цветов. Это позволяет улучшить чистоту цвета по сравнению с дельта-кинескопами, так как сдвиг луча по вертикали не приводит к изменению цвета свечения.

Рис. 12. Прецизионно-копланарная трубка

Совершенно оригинальную конструкцию имеют кинескопы фирмы Sony типа «Тринитрон» (Trinitron), запатентованные в 1967 году (рис. 13).

Рис. 13. Трубка тринитрон

В них вместо трех электронных пушек используется одна, испускающая три луча. Это обеспечило отсутствие нарушений взаимного расположения электронных пучков и, следовательно, более качественную фокусировку. Использование в тринитроне одной фокусирующей электронной линзы, вместо трех, но большого размера, позволило сохранять хорошую резкость изображения не только в центре экрана, но и в его углах. Также это позволило использовать экран совершенно плоский по вертикали. В качестве маски используется не металлическое «сито» с часто расположенными отверстиями, а вертикально натянутые тонкие стальные струны. Такая конструкция позволяет избежать нарушения чистоты цвета при деформации маски из-за нагрева, в результате длительной работы телевизора, и получить большую яркость изображения, так как тонкие струны затеняют экран меньше, чем маска с отверстиями.

Не смотря на значительное технологическое совершенство современных кинескопов, телевизорам в которых они применяются, присущи определенные недостатки. Прежде всего, это крупные габариты телевизионного приемника, особенно бросающиеся в глаза при больших размерах экрана. Размер телевизора «в глубину», в основном определяется размерами кинескопа, и приблизительно равен размеру экрана по диагонали. В настоящее время разработаны модели кинескопов позволяющие на треть сократить этот параметр. Большим габаритам сопутствует и большой вес. Излучения присущие кинескопам, хотя и незначительные, все же могут представлять опасность для здоровья человека. Эти недостатки в значительной мере удалось преодолеть в разработанных в последние десятилетия устройствах: проекционных системах, панелях на жидких кристаллах и плазменных панелях.

Плазменные панели

Плазменная или газоразрядная панель в простейшем случае представляет собой два расположенных на небольшом расстоянии друг от друга плоскопараллельных стекла. Объем между ними заполнен инертным газом. Используется свойство электрического разряда в толще инертного газа превращать ее в плазму. Возникающее при этом ультрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофоры первичных цветов, вызывает их свечение (рис. 14). Подобный принцип используется в люминесцентных лампах. Если создать панель, на которой расположено достаточно много упорядоченных газоразрядных ячеек, каждой из которых можно управлять отдельно, мы получим аналог телевизионного экрана. Видеосистемы с применением плазменных панелей с диагональю 21–42" широко используются как информационные и рекламные табло, а также в качестве телевизоров высокого класса, компонентов домашнего кинотеатра.

Рис. 14. Технология плазменной панели

По заключению специалистов уровни вредных излучений плазменных панелей значительно меньше, чем у кинескопов и ЖК-панелей. Единственным препятствием для широкого распространения телевизоров на плазменных панелях остается их сравнительно высокая стоимость.

Жидкокристаллические панели

Жидкими кристаллами (ЖК) называются вещества, одновременно обладающие некоторыми свойствами жидкостей, например текучестью, и в то же время имеющие упорядоченную структуру расположения молекул, подобную кристаллическим решеткам. Жидкие кристаллы обладают способностью изменять свои оптические свойства под воздействием электрического поля.

Различные устройства отображения информации использующие в своей основе жидкие кристаллы получили название ЖК-панелей или ЖК-матриц. Различают два типа ЖК-панелей – пассивные или отражательные и активные или просветные. Пассивные панели переотражают свет от внешнего источника. Панели подобного типа используются, например, в карманных электронных играх и электронных часах. В активных панелях за ЖК панелью находится люминесцентная лампа, а сама панель работает на просвет – принцип диапроекции. В последнее время бурно развиваются технологии их использования в телевизионных приемниках.

В простейшем случае телевизионная ЖК-панель представляет собой две плоскопараллельные стеклянные пластины, на которые нанесены прозрачные электроды соответствующие единичным элементам изображения (рис. 15).

Рис. 15. Технология ЖК дисплея. В зависимости от ориентации жидких кристаллов белый поляризованный свет источника света либо пропускается ими, либо нет. Светофильтр отвечает за окрашивание изображения

Расстояние между пластинами составляет микроны. В этом просвете находится жидкость обладающая свойствами жидкого кристалла. С наружной стороны на каждую из пластин наложены поляроиды, плоскости поляризации которых повернуты на 90^о одна относительно другой. Поляроидами называются прозрачные пленки превращающие неполяризованный свет в линейно поляризованный. При подаче напряжения на электроды меняются оптические свойства ЖК-вещества, что приводит к изменению угла поляризации проходящего через него света. Внешне это проявляется в изменении прозрачности ЖК-панели при изменении подаваемого на нее напряжения. При снятии напряжения через некоторое время прозрачность ЖК-панели восстанавливается. Изменяя величину напряжения подаваемого на каждую ячейку, можно изменять степень ее прозрачности, и таким образом получать общее изменяющееся изображение. Для получения цветного изображения элементарные ячейки вдоль строки покрываются чередующимися светофильтрами трех основных цветов. Каждая ячейка управляется сигналом цветовой составляющей соответствующей покрывающему ее светофильтру. Для зрителя находящегося на достаточном от панели расстоянии соседние ячейки, излучающие свет трех основных цветов, воспринимаются как общий источник света определенной окраски.

ЖК панели широко применяются в миниатюрных и проекционных телевизорах, а также в качестве компьютерных мониторов. К недостаткам ЖК-панелей можно отнести ограниченный угол обзора и конечную скорость изменения состояния жидкокристаллического вещества, в результате чего отображение быстро меняющихся изображений происходит с заметной задержкой. Уровень вредных излучений и потребляемая мощность ЖК-панели гораздо меньше чем у кинескопов.