Dnešní prezentační technika - Technologie kin budoucnosti

Archiv | 01.09.99

HistorieJak to začalo? Snad každý z nás si pamatuje na Meotary. Zpětné projektory a pokreslené nebo předtištěné průhledné fólie byly svého času v podstatě jediná cesta, jak prom





Historie
Jak to začalo? Snad každý z nás si pamatuje na Meotary. Zpětné projektory a
pokreslené nebo předtištěné průhledné fólie byly svého času v podstatě jediná
cesta, jak promítat velkoplošný obraz nákresů a textů pro posluchače přednášek.
Dosahovalo se na nich poměrně široké barevné škály podle toho, jaké měl
přednášející fixy.
Na začátku devadesátých let se u nás začaly objevovat první "rámečky" LCD
displeje, které se pokládaly právě na známé zpětné projektory. Mnohdy se
postupovalo při vybavování učeben a přednáškových sálů tak, že se pouze
dokoupil LCD displej a počítalo se s využitím stávajícího zpětného projektoru.
To ovšem mělo jednu vadu. Projektory nebyly dostatečně výkonné na to, aby
prosvítily displeje s tehdy velmi nízkým kontrastem, které pohlcovaly až 90 %
světla. Problémem bylo také přehřívání celého zařízení. Místo Meotarů musely
nastoupit výkonné projektory s chladnějšími metalhalidovými výbojkami. Velmi
živě se pamatuji na první LCD rámeček, se kterým jsem se setkal uměl zobrazit
16 odstínů šedé a překreslování obrazu bylo veeelmiii pomalé.
Následovaly kompaktní videoa dataprojektory, nejprve s rozlišením 640 x 480
(dále VGA). U nich způsoboval potíže zprvu velmi malý kontrast, nízký počet
barev a světelný výkon postačující pouze pro projekci o půlnoci na hřbitově.
Postupně se ale jednotlivé parametry vylepšovaly, a rozšířily se i projektory
vybavené reproduktory pro projekci multimediálních prezentací a videa. A kde se
nacházíme dnes?

Současnost
Trh s dataprojektory roste stejně rychle, jako jejich světelný výkon stoupá a
ceny klesají. Nejrychlejší vzrůst přitom zaznamenává segment lehkých přenosných
projektorů pod 5 kg. Podle Stanford Resources, nezávislé analytické
společnosti, celý trh v Severní Americe stoupl za poslední rok o třetinu,
zatímco v oblasti ultralehkých projektorů se ztrojnásobil. Předpokládám, že
stejný vývoj čeká i nás, a proto se nadále soustředím pouze na tuto oblast.
Minimální rozlišení dnes nabízených přenosných projektorů je 800 x 600 (SVGA),
kontrast 200 : 1 a výkon 400 ANSI lumen. To jsou hodnoty, pod které byste
neměli při nákupu nového přístroje nikdy jít. Zajistí vám výkon postačující pro
prezentaci ve větším dobře osvětleném přednáškovém sále.
Nejdůležitějším faktorem přitom není jen samotný světelný výkon. Co největší
kontrast je také velmi podstatný. Udává odstup mezi bílou a černou v promítaném
obraze. Při nízkých hodnotách kontrastu bude obraz vypadat velmi plochý a
nezáživný.
I když většina projektorů umí upravit přicházející obrazový signál tak, aby se
vyrovnalo jejich rozlišení, nepřesnosti, které přitom vznikají, jsou velmi
zřetelné. Nejviditelnější je tento efekt při projekci obrazu s větším
rozlišením, než umí projektor (např. UXGA 1 280 x 1 024 na XGA 1 024 x 768).
Pro dosažení nejlepších výsledků je tedy zapotřebí vybrat projektor s takovým
rozlišením, které budete používat nejčastěji. Protože má většina současných
notebooků displej s rozlišením XGA, měli byste sáhnout po projektoru XGA.
Ještě v listopadu 1998 nabízely tři ze čtyř ultralehkých projektorů rozlišení
800 x 600 (SVGA) a pouze jeden 1 024 x 764 (XGA). Dnes je to přesně opačně a
SVGA modely jsou spíše výjimkou. Přibližně polovina současných modelů přitom
využívá polysilikonové LCD panely, druhá DLP? technologii.
Z toho je vidět, že LCD technologii postupně z projektorů vytlačuje Digital
Light Processing? (DLP?) firmy Texas Instruments. Podle mého názoru je to jedna
z nejúžasnějších technologií současnosti a její tvůrci mají můj hluboký obdiv.
Následující informace jsem velmi zjednodušil, v případě zájmu o podrobnější
údaje prostudujte odkazy uvedené na konci článku.

Technologie DLP
DLP je nový způsob projekce obrazové informace, vyvinutý společností Texas
Instruments. Je založen na čipu Digital Micromirror Device (DMD?). DMD mohu
velmi prostě popsat jako polovodičový přepínač světla. Tvoří ho tisíce malých,
čtvercových zrcátek o rozměru 16 mm, upevněných panty na statické SRAM paměti.
Každé zrcátko je schopno přepínat jeden světelný bod. Panty dovolují zrcátkům
naklánět se v úhlu +10 stupňů pro polohu "zapnuto" a -10 stupňů pro "vypnuto".
Když zrcátka nejsou v činnosti, jsou "zaparkována" v pozici 0 stupňů.
V závislosti na použití systém DLP zpracovává analogový i digitální obrazový
signál. Analogový signál je digitalizován pomocí desky DLP nebo vlastním
zařízením výrobce (OEM) projektoru. Každý prokládaný videosignál je převáděn na
plný obraz pomocí interpolace. Dále je signál převáděn procesorem DLP a stanou
se z něj RGB data. Ta jsou poté upravena do formátu bitmapového obrazu. Nakonec
se takto upravený obraz dostane do DMD. Každý bod obrazu je přímo poslán na
jedno zrcátko čipu. Jestliže je signál v rozlišení 640 x 480 a projektor je
vybaven DMD čipem 800 x 600 bodů, bude aktivních pouze prostředních 640 x 480
zrcátek. Ostatní zůstanou vypnutá.
Určitě vás napadne: "To všechno chápu, ale jak se dosáhne různých odstínů
základních barev, aby se jejich kombinací objevil na plátně obraz v 16,7
milionu barev?" Díky nedokonalosti lidského oka to je vcelku jednoduché. Stačí
docílit toho, aby zrcátka byla v zapnuté poloze různou dobu, podle jasu
přenášené barvy. Technika, která určuje, jak dlouho bude které zrcátko odrážet
světlo, se jmenuje PWM (pulsewidth modulation). Zrcátka na čipu DMD se mohou
překlápět 1 000krát za sekundu. Tato rychlost umožňuje věrně reprodukovat
odstíny šedé a plnou barevnou škálu. Je to velmi podobné tomu, když si skauti
posílají za slunečného dne zprávy v morseovce pomocí zrcátek.
Od tohoto okamžiku se z DLP stává jednoduchý optický systém. Po průchodu
spojnou čočkou a barevným filtrem dopadá světlo z projekční lampy na čip DMD.
Když jsou zrcátka v poloze "zapnuto", odrážejí světlo přes projekční čočky na
projekční plochu, kde vytvoří digitální obraz složený ze čtvercových bodů.
Dnes máme díky digitálním kamerám, diskům DVD a digitálnímu televiznímu
vysílání k dispozici celý digitální řetězec, který zatím končil nutností
převést obraz na analogový signál. DLP cestu digitálního obrazu do našeho oka
úspěšně dokončila.
Velká výhoda technologie DLP spočívá v její zrcátkové podstatě. Protože DMD
světlo odráží, má světelnou účinnost větší než 60 %. V porovnání s tím je LCD
technologie postavena na využití polarizovaného světla. To znamená, že 50 %
světla z projekční lampy se nikdy nedostane ani k samotnému LCD panelu, protože
prochází polarizačním filtrem, který propustí pouze světlo polarizované jedním
směrem. Další světlo je u aktivních LCD panelů zastíněno řídicími tranzistory a
napájecími vodiči. Samotný materiál tekutých krystalů si pak ukousne další díl
ze zbytku světla. Nedávno byly sice LCD panely co do propustnosti světla
vylepšeny (jako např. polysilikonové panely), vždy zde ovšem bude problém s
jejich závislostí na využití polarizovaného světla.
Další (a také velmi významná) výhoda DLP spočívá ve velkém faktoru pokrytí
obrazu. Čtvercová zrcátka o rozměru 16mm2 která tvoří DMD čip, jsou oddělena
mezerou pouhý 1mm širokou. To znamená, že až 90 % plochy DMD aktivně odráží
světlo. Velikost bodů a mezery mezi nimi jsou stejnoměrné po celé ploše a jsou
nezávislé na rozlišení obrazu. Naproti tomu LCD panely mají faktor pokrytí v
nejlepším případě 70%. DLP projektory proto dosahují subjektivně vyššího
rozlišení obrazu, který je tak živější a přirozenější.
Na fotografii projekční plochy vidíte dva výřezy stejného obrázku papouška.
Obraz vlevo pochází z nejlepšího současného LCD projektoru, pravý je promítán
DLP projektorem, u kterého neexistuje podobný efekt proužkování. To co vidíte,
je jednolitý digitální obraz, složený ze čtvercových bodů. Ten pro lidské oko
vypadá jako obraz ve větším rozlišení, přestože skutečné rozlišení je stejné.
Při uvědomění si všech výše popsaných výhod lze jednoznačně říci, že
technologie DLP přináší obrovský skok v kvalitě promítaného obrazu. Jeho
kvalita je tak vysoká, až se zdá, že vývoj na trhu s prezentační technikou
nakonec od základů změní filmový průmysl.

Digitální Epizoda I
Čtvrteční ráno, 17. června 1999. Tento den byl určen pro první veřejné
předvedení digitálního kina. Jeho příchod je přirovnáván k začátku zvukového
filmu v roce 1927. Technologický krok je tak velký, že stoleté používání
celuloidu jako filmového nosiče se stává minulostí.
Reprezentanti tří společností (Lucasfilm, CineComm Digital Cinema a Texas
Instruments), které se podílely na vývoji, pozvali zástupce tisku na první
digitální projekci digitálního přepisu Epizody I, nového dílu ságy Star Wars.
Technici ještě prováděli poslední nastavení digitálního filmového projektoru, a
novináři zaplňovali sál a usazovali se na svá místa s otázkou v očích. Jak to
bude vypadat?
Pak zhasla světla a byl promítnut první digitální klip z Epizody I.,
šestiminutová sekvence vystřižená ze scény boje se světelnými meči na konci
filmu.
Obraz vypadal skvěle, byl ostrý s vysokým kontrastem a jasnými barvami. Ovšem
bez možnosti bezprostředního srovnání bylo jen těžko říci, zda je lepší nový
nebo tradiční systém filmové projekce. Proto byla druhá ukázka, scéna zasedání
Koncilu rytířů Jedi, promítnuta na plátno oběma způsoby současně vedle sebe.
Demonstrační technik ale neřekl publiku, na které straně je digitální a na
které filmový obraz.
Během prvních několika vteřin se levý obraz trochu zachvěl a přeskočil, což
vyvolalo vlnu smíchu všem to bylo hned jasné. Samozřejmě pravý, stabilní obraz
byl ten digitální. A nebyly barvy pravého obrazu trochu méně jasné? Obraz nebyl
snad tak dokonale ostrý? Ovšem i tak, nová technologie není špatná.
Po skončení ukázky se publikum ptalo, který obraz byl ten digitální. Levý,
dostalo se jim odpovědi, a všichni novináři zaraženě zmlkli. Ale, ptal se jeden
z diváků, vždyť se obraz vlevo jednou zachvěl, nebo ne? Ukázalo se, že zachvění
byl vedlejší efekt nutnosti synchronizovat oba promítané obrazy, digitální
projektor se přizpůsobil projektoru filmovému. Horší kvalita pravého obrazu,
připisovaná selhání digitální projekce, byla naopak potvrzením její dokonalosti.
Rozdíl v kvalitě mezi oběma obrazy byl ohromující. Na první pohled bylo vidět,
jak jasné barvy měl digitální obraz ve srovnání s někdy jakoby vybledlými v
obraze filmovém. Díky vyššímu kontrastu bylo možno v tmavých i světlých částech
obrazu rozpoznat detaily, které dříve vidět nebyly. Pro filmaře to v budoucnu
bude znamenat jedno publikum v kinech po celém světě uvidí přesně to, co oni
vytvoří. Již nikdy nedojde ke zkreslení, digitální kopie je i v tomto případě
vždy totožná s originálem. Obraz se nikdy nepoškrábe ani nezanese prachem, film
nebude přeskakovat. Distribuce filmů bude spočívat v přenosu dat přes satelit a
premiéry ve všech částech světa mohou být v jeden den. Digitální Epizoda I byla
promítána ve čtyřech kopiích po čtyři týdny od premiéry 18. června v New Yorku,
Los Angeles a New Jersey.
Při projekci byla použita digitální promítačka používající DMD čip s 1 300 000
zrcátky, kterou vyvinula firma Hughes-JVC. Při vašich prezentacích se ale
nejspíš obejdete bez tak vysokého rozlišení a dáte přednost spíše menší verzi
projektoru, jež bude přece jen lépe přenosná. Určitě si ale budete od teď více
vážit technologie, která bude srdcem i vašeho vlastního zařízení.

Dnešní špička
Zvětšování rozlišení současně se zachováním optiky a světelných zdrojů má za
výsledek menší světelný výkon. Přesto jej mají všechny XGA projektory, až na
pár výjimek, stejný jako SVGA modely.
Na trhu s projektory působí celá řada společností (např. ASK, ViewSonic,
Proxima, Sharp, Sony, 3M, Epson, NEC, CTX, Mitsubishi a Panasonic), ale jenom
část z nich vyvíjí vlastní modely. Většina pouze nakupuje hotovou technologii a
dává jí vlastní kabát.
Před chvílí jsem napsal něco o výjimce tou jsou projektory firmy InFocus. Tím,
čím je pro trh mobilních telefonů Nokia, je pro trh dataprojektorů InFocus.
Když se dále soustředíme pouze na nabídku této společnosti, budeme mít téměř
stoprocentní jistotu, že nemineme nic důležitého.
Jestliže většina výrobců dnes uvádí na trh projektory s rozlišením XGA, váhou 3
kg, kontrastem 200 : 1 a světelným výkonem 400 ANSI lumen, InFocus představil
letos v květnu svůj model LP330, vyvíjený pod kódovým označením Dragonfly.
Podle něj má dnešní špičkový přenosný multimediální data projektor mít
následující parametry: váží 2 kg, má rozlišení XGA, světel-ný výkon 650 ANSI
lumen, dokáže zobrazit stejně skvěle jak obraz z počítače, tak i z videa, a to
v 16,7 milionu barev. Kontrast obrazu je 400 : 1 bílá je opravdu bílá (a černá
skutečná černá). Životnost vysokotlaké rtuťové výbojky je taková, že při běžném
použití vydrží svítit čtyři roky. Lze říci, že váha a obrazové rozlišení a
téměř i rozměry (22 cm x 24 cm x 6 cm) kopírují stejné parametry těch
nejlepších notebooků. Je to logické na prezentaci u klienta také nepotáhnete
těžký stolní počítač s monitorem.
Jak může mít obraz projektoru Dragonfly tak vysoký kontrast, když DLP
projektory ostatních společností nabízejí běžně pouze 200 : 1? InFocus ještě
dále vylepšil technologii DLP? tím, že místo tříbarevného filtru (RGB) začal
používat v posledních typech projektorů (od uvedení modelu LP425 v srpnu 1998)
čtyřbarevný k RGB přidal ještě bílou. Jako každý geniální nápad je to velmi
jednoduché návrháři LP425 si prostě uvědomili, že bílou barvu v obrazu lépe než
složením ze tří základních barev vytvoří tak, že před projekční lampu nastaví
bílý filtr. Tím zaplaví zrcátka DLP? čipu světlem nezmenšené intenzity a
dosáhnou celkového zvýšení jasu obrazu o 40 %, aniž by museli zvýšit výkon
světelného zdroje.

Budoucnost
Podle vývojářů existuje ještě jedna věc, která brzdí vývoj. Dnešní grafické
karty jsou vybaveny výstupem analogového signálu RGB, jenž je určen pro
obrazovkové monitory. To znamená, že digitální LCD nebo DLP projektor, stejně
jako LCD nebo plasmový monitor, musí analogový obraz před projekcí opět
zdigitalizovat. To pochopitelně vede ke snížení kvality obrazu. Proto byla na
podzim roku 1998 založena otevřená průmyslová skupina vedená společnostmi
Intel, Compaq, Fujitsu, Hewlett Packard, IBM, NEC a Silicon Image Digital
Display Working Group (DDWG). Ta připravila univerzální průmyslový standard,
definující digitální výstup obrazu z osobního počítače Digital Visual Interface
(DVI).
Díky tomu mohl InFocus, který je také členem DDWG, na konci dubna tohoto roku
představit první zcela digitální projekční komunikační platformu, nazvanou
DigitalConnect?. To dovolí vypustit z data/video projektorů analogově-digitální
(A/D) převodníky. Tím se uvolní prostor pro další zmenšování a zlevňování
projekční techniky se současným nárůstem kvality obrazu.
Ode dneška za rok bude mít nejlepší přenosný projektor rozlišení
UXGA, světelný výkon 800 ANSI lumen a kontrast obrazu 1 : 500. Rozměry a váha
budou menší než u vašeho notebooku 20 x 25 x 5 cm, 1,5 kg. Nastavení parametrů
obrazu provedete pomocí obslužného softwaru přes USB port. Připojíte ho na
digitální výstup grafické karty, a vaše prezentace s kvalitou obrazu vyšší než
v nejlepším českém kině bude moci začít.
Další podrobnější informace a obrazový materiál najdete na stránkách
www.infocus.com, www.softir.cz, www.ti.com, případně
www.ti.com/dlp/docs/it/howitworks a www.ddwg.com.

9 0558/JL

Technické pojmy
DLPTM - Digital Light Processing - technologie pro digitální projekci obrazu
firmy Texas Instruments
DMDTM - Digital Micromirror Device - čip na desce DLP, tvořený mikrozrcátky
ANSI lumen - jednotka světelného toku
DVI - Digital Visual Interface - standard popisující digitální výstup obrazu z
počítače
VGA, SVGA, XGA, UXGA - rozlišení počítačového obrazu - 640 x 480, 800 x 600, 1
024 x 768, 1 280 x 1 024












Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.