Видеомониторы и плоскопанельные устройства

Перед преподавателями и лекторами всегда стоит проблема, как сделать познавательный процесс для аудитории наиболее доходчивым и увлекательным. Исследованиями подтверждено, что информация, поданная при помощи визуальных средств – диапроекции, кино или видеофильма, большинством людей воспринимается в несколько раз лучше, чем печатный текст или устная речь. Исходным источником видеоизображения могут быть: кассета или видеодиск воспроизводящей аппаратуры, компьютер, один из каналов телевидения, видеокамера с прямым подключением к проектору.

В небольших аудиториях, рассчитанных на 20–25 человек, для демонстрации необходимых видеосюжетов в качестве экрана (визуального контрольного устройства – монитора) можно использовать обычный телевизор, подключённый к видеомагнитофону. Для удобства демонстрации следует предусмотреть, чтобы размер экрана – электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) – у такого телевизора составлял не менее 70 см (28" дюймов) по диагонали. Максимальный же размер экрана у современных кинескопных телевизоров может достигать 100 см (40"). Нижний край экрана в такой аудитории должен располагаться на высоте не ниже 1,5 м от пола.

В проекционных телевизорах чаще всего применяют матовый просветной экран, размером от 1 до 1,5 м (40–60"). Изображение на него проецируется с обратной от зрителей стороны (оптическая рирпроекция) посредством сильной светоизлучающей системы, управляемой телевизионной разверткой. К сожалению, просветные экраны имеют низкий коэффициент пропускания света (до 50 %) и недостаточно широкий для группового просмотра угол зрения. На рынке электронной техники проекционные телевизоры востребованы плохо, вследствие чего они практически вышли из применения.

На восприятие информации с монитора заметное влияние оказывает частота обновления изображения на экране. Если она слишком низкая, то наблюдается мерцание изображения, что негативно влияет на глаза и вызывает головную боль. Поэтому при выборе монитора или телевизора следует обращать внимание на то, чтобы частота кадровой развертки была не менее 85-100 Гц (прогрессивная развертка).

Кроме обычных и проекционных телевизоров все более широкое применение находят плоскопанельные устройства: жидкокристаллические (ЖК), плазменные, LED-, SED- и NED-дисплеи с диагональю до 3,8 метра (150"). Эти средства обеспечивают хорошее качество изображения и физиологически более безопасны для человека, так как не создают высокоэнергетического излучения.

Панель состоит из сотен тысяч мельчайших ячеек. Каждая элементарная ячейка – пиксель, называемая триадой, состоит, в свою очередь, из трёх секций – субпикселей, создающих свечение красного, синего и зелёного цвета разной интенсивности в зависимости от величины (частоты следования) управляющих ими электрических сигналов.

Принцип действия элементов ЖК-дисплея основан на управлении поляризацией жидкокристаллической среды субпикселей. Меняя свою ориентацию в пространстве, жидкие кристаллы открывают или закрывают поток проходящего через них света. К достоинствам ЖК-дисплеев относятся портативность и низкое энергопотребление (на порядок меньше, чем у ЭЛТ). ЖК-дисплеи имеют больший срок службы по сравнению с обычными ЭЛТ-мониторами, они невосприимчивы к электромагнитным полям и требуют меньших затрат на техническое обслуживание. Коэффициент контрастности ЖК-дисплеев может составлять до 40 000:1, а яркость до 1500 кд / м² (кандел на кв.м). В 2008 году компания Sharp представила самый большой в мире ЖК-монитор с диагональю 108" (274 см) и разрешением 1920×1080 пикселов.

В плазменных панелях действие элементов обусловлено свечением содержащегося в субпикселях люминофора. Это свечение происходит под воздействием газового разряда – плазмы, – возникающей при поступлении импульсов управляющего напряжения. Плазменные панели в сравнении с ЖК-дисплеями обеспечивают более высокую яркость, контрастность и цветовую насыщенность изображения, равномерное освещение всего поля экрана, хорошую проработку мелких деталей изображения. Коэффициент контрастности плазменных панелей доходит до 1 000 000:1. У изображения отсутствует мерцание, свойственное электронно-лучевым трубкам. Поэтому изображение можно снимать телевизионной камерой, не заботясь о дополнительной синхронизации. Компания Panasonic изготовила для рекламных целей плазменную панель размером 150" (380 см) и разрешением 4096×2160 пикселов. Панели такого размера могут использоваться в кинотеатрах и развлекательных комплексах. Основной недостаток плазменных панелей – значительное энергопотребление (на порядок больше, чем у ЭЛТ). Кроме того, плазменные панели чувствительны к длительной непрерывной нагрузке и монотонным изображениям, приводящим к прожиганию люминофора в отдельных элементах панели.

Одна из японских фирм разработала матричную панель с пьезоэлектрическими микроэлементами, возбуждающими свечение люминофорного покрытия. Разработанная технология позволяет получать панели до 3 метров (120"). Теоретически размеры и форма панелей данного типа не ограничены [17].

В светодиодных (LED) дисплеях каждый пиксель представляет собой миниатюрный источник красного, зеленого или синего света. Светодиодные дисплеи имеют более высокое качество изображения и пониженное энергопотребление в сравнении с ЖК-дисплеями и плазменными панелями. Компании Sony и Samsung на основе полимер-органических светодиодов (OLED) разработали модели телевизионных приёмников, имеющие контрастность 1 000 000:1. В 2008 году компания Samsung продемонстрировала модель телевизора с экраном 82" (208 см), выполненного на базе использования светодиодов.

Светодиодные дисплеи рассчитаны на работу в широком диапазоне температур и условий освещенности. Поэтому их часто применяют в наружной рекламе, местах проведения спортивных мероприятий и на концертных площадках.

В SED - дисплеях используется оригинальная технология, основанная на принципе ЭЛТ. Дисплей состоит из миллионов микроизлучателей с холодным плёночным катодом. Эмиссия происходит сквозь узкие щели на внутреннюю сторону стеклянного экрана, содержащего прозрачные аноды покрытые люминофором. Отклонения электронного луча, подобного тому, как в ЭЛТ, не происходит.

В NED -дисплеях эмиссия осуществляется с применением самой современной технологии, основанной на применении нанотрубок толщиной всего 3 мм. Эти дисплеи отличаются очень высокой световой отдачей на единицу потребляемой мощности (15 лм/Вт) и низкими затратами при массовом производстве продукции. По своим габаритам SED- и NED-дисплеи аналогичны жидкокристаллическим, светодиодным и плазменным дисплеям, но потребляют энергии меньше последних.

 

Управление панельными устройствами отображения может осуществляться от телевизионного тюнера, видеомагнитофона, проигрывателя видеодисков либо от компьютера. Плоские панели всё шире распространяются на потребительском рынке и цены на них непрерывно снижаются. Следует ожидать, что плоские мониторы постепенно вытеснят использование кинескопов в телевизионной технике.

Австралийская компания Arasor сообщила о разработке ею принципиально новой оптической технологии со специальным чипом, способным трансформировать лазерный луч в красный, зелёный и синий цвета (R, G, B), которые, в свою очередь, будут формировать картинку на экране лазерного телевизора. Компания создала первые твердотельные RGB-источники лазерного излучения для проекционных дисплеев. Телевизоры на основе новой технологии обеспечат вдвое более высокое качество, а потреблять энергии будут в четыре раза меньше, чем плазменные и ЖК-дисплеи. Лучи лазера способны обеспечить широчайший цветовой диапазон, сложные составные цвета, максимальную чистоту и глубину цветового поля. Лазерный телевизор не только обеспечивает высшее качество изображения, но может создавать трёхмерные изображения. Телевизоры обеспечат яркость 500 кд / м² и разрешение 1080 строк. По размерам и массе телевизоры будут меньше других устройств отображения.[28]. О разработке торговых марок лазерных телевизоров объявили в 2008 году компании Mitsubishi и Samsung.

 

Просмотр телевизионных передач и видеозаписей рекомендуется вести в частично затемнённом помещении. Однако полное затемнение неблагоприятно для глаз из-за большой разницы яркостей в поле зрения между освещённым экраном и темнотой окружающего фона. Следует также избегать появления на экране бликов солнца и осветительных ламп. Если для просмотра используется телевизор, то его верхний край наклоняют над нижним краем на 10–15˚ или ставят боковые щитки и небольшой козырёк. Чем больше отражательная способность поверхности стен и потолка (светлая окраска), тем больше снижается контраст изображения на экране. Контраст изображения при постоянном уровне освещённости уменьшается также с увеличением размера экрана.

 

Кроме перечисленных выше разновидностей дисплеев в современных технических средствах обучения и в быту ожидается широкое внедрение так называемых EPD -дисплеев (E lectronic P aper D isplay). Электронно-бумажный дисплей – тонкий (0,3…0,8 мм) черно-белый или цветной дисплей, выполненный на базе полимерной пленки. Он содержит миллионы прозрачных микроскопических капсул, внутри которых находятся пигментные частицы, по разному реагирующие на изменение напряжения, приложенного к поляризующему слою. В зависимости от поданного напряжения пигментные частицы в капсулах становятся светлее или темнее, позволяя создавать на поверхности дисплея самые сложные изображения.

Если черно-белые EPD матрицы считать однослойными, то цветные состоят из трёх слоев (красного, синего, зеленого цветов), что при наложении обеспечивает воспроизведение полноцветной картинки, сравнимой с цветным фото. Активные EPD матрицы по контрастности не уступают газетным листам и с успехом могут быть применены в качестве альтернативы современной печатной продукции. Такой экран легко свернуть в трубку подобно листу бумаги. С помощью EPD-дисплея удаётся хорошо отображать графическую информацию – газетные и журнальные страницы. Отсутствие мерцания уменьшает нагрузку на зрительный аппарат пользователя и создает благоприятные условия для чтения при любых условиях внешнего освещения.

В энергетическом отношении EPD матрицы примерно в 10 раз экономичнее ЖК-дисплеев. Выведенное на экран изображение может сохраняться длительное время даже при отсутствии питания, которое необходимо лишь для обновления изображения.

 

Видеоинформационные системы на основе больших экранов целесообразно создавать в учебных заведениях вне стен аудиторий, например, в фойе учебных корпусов, в студенческих столовых и кафе, в актовых залах. Такие видеосистемы необходимы для отображения разнообразной социальной и политически важной информации, трансляции передач культурно-воспитательного значения и общеобразовательной направленности, для целей оповещения, показа фрагментов спортивных и других мероприятий.

Видеоинформационные системы обладают следующими возможностями:

– являются элементом нового средства массовой визуальной информации, дополняющего радио и телевидение;

– могут транслировать фрагменты телевизионных программ;

– позволяют передавать презентационную и рекламную информацию;

– работают в четкой привязке к режиму занятий учебного заведения, с учетом перерывов и свободного времени студентов;

– преподносят информацию в ненавязчивой для зрителей форме, чем психологически повышают степень её усвояемости.

 

Видеопроекторы

 

Если в большом помещении видеофильм или компьютерную программу демонстрировать с помощью телевизора либо монитора, то хорошо воспринимать увиденное будет лишь небольшая часть аудитории. Для удалённых зрителей ограниченные размеры экрана затрудняют восприятие отображаемой информации. Указанного недостатка лишены видеопроекторы. Они создают крупноформатное изображение на экранах шириной от 1–2 до 20 метров (в зависимости от модели проектора).

П р и м е ч а н и е. Для помещений, рассчитанных на 20–50 человек, используют экраны шириной 2...3 м, а для залов на 100–500 человек – экраны шириной не менее 3...5 м. Первый ряд зрителей должен располагаться на расстоянии не менее 1,5-2 высот экрана.

Основным показателем проекционной аппаратуры, от которого зависят размеры и яркость изображения, является величина полезного светового потока. Световой поток проектора измеряется в ANSI-лм – это усреднённая величина светового потока, измеренная в люменах при проецировании белого поля в 9 зонах, равномерно распределённых на контрольной площади проекции 0,5 м².

П р и м е ч а н и е. Для удобства дальнейшего изложения при указании величин светового потока проекторов обозначение ANSI опускается. Такое допущение часто встречается в технической литературе и рекламных проспектах на проекторы.

Чем больше световой поток, тем выше возможности видеопроектора:

– для небольшой аудитории и домашнего кинотеатра с экраном 1,5...2 м по диагонали (при наличии полного затемнения) могут быть использованы проекторы со световым потоком 1000…1500 лм;

– при офисной работе в условиях умеренного освещения и для небольших презентаций потребуется видеопроектор со световым потоком 1500…2000 лм;

– если работа будет осуществляться при дневном свете и с применением более крупных экранов, то возникает необходимость использования видеопроекторов со световым потоком 3000 лм и более.

Видеопроекторы можно использовать как с фронтальными, так и с просветными экранами, хотя второй вариант в учебных заведениях и на презентациях используется редко.

Учебные занятия и презентации с применением проекционной техники целесообразно проводить не с полным, а лишь с частичным затемнением аудитории. Причём наименьший уровень освещённости должен приходиться на область установки экрана. Конечно, переход от полного к частичному затемнению потребует увеличения световой мощности проектора, примерно в 2 раза. Если это условие невыполнимо, то можно уменьшить размер проецируемого изображения, примерно в 2 раза по ширине.

В 2006 году компания Toshiba выпустила ESP-проекторы для домашнего кинотеатра и презентаций. Это проекторы с ультракоротким проекционным расстоянием. Используемая в них широкоугольная оптика может спроецировать картинку диагональю 1 метр с расстояния менее 50 см. Применение в проекторе формата WXGA 16:10 позволяет показывать все приложения в базовом широкоэкранном формате, например, для демонстрации таблиц Excel и диаграмм.

 

По принципу действия и техническим особенностям видеопроекторы подразделяются на следующие типы: