3.2. Различимость пиксельной структуры цифрового экранного изображения
Предпочтительное расстояние от зрителей до экрана и угол его визирования при просмотре цифровых изображений зависит от размера экрана и разрешения видеопроекционной системы. Исследования показали, что зрители предпочитают сидеть ближе к экрану и видеть его под углом, превышающим 30˚. Ощущение реальности (эффект присутствия) увеличивается с возрастанием угла до 100˚ и продолжает расти до тех пор, пока не становится различимой пиксельная структура изображения в виде наложенной на него сетки.
Установлено, что разрешающая способность зрения составляет одну угловую минуту. Следовательно, за границу неразличимости пиксельной сетки на экране может быть принято такое расстояние от экрана до первого ряда зрителей, при котором на один градус визирования экрана приходится 60 пикселов. Вместе с тем пикселы ЖК-матриц видеопроекторов разделены непрозрачными перегородками, размер которых приблизительно в 2,5…3 раза меньше прозрачной (активной) части пиксела.
Допустим, что экранное изображение формата 1:1,78, создаваемое видеопроектором с такими матрицами, содержит 1080 горизонтальных линий по 1920 пикселов. Тогда границей неразличимости сетки будет такое расположение первого ряда, с которого на каждый пиксел изображения по вертикали приходится не более 1+(2,5…3)=3,5…4 угловых минуты визирования. Поле зрения всего изображения составляет при этом (3,5…4)·1080:60=63…72˚ по вертикали и (3,5…4)·1920:60=112…128˚ по горизонтали, что соответствует отношению высоты экрана к расстоянию до первого ряда зрителей в пределах 1,2 – 1,4. Например для изображения формата 1:1,78 с высотой экрана Нэ=4,6м (см. табл. 3.2) границей неразличимости пиксельной структуры будет расстояние от первого ряда зрителей до экрана l= 3,3…3,8м. У видеопроекторов с модуляцией отражаемого светового потока расстояние между пикселами меньше, что обеспечивает неразличимость пиксельной структуры при использовании таких проекторов с меньшим разрешением.
3.3. Экраны для кино и видеопроекции
Целый ряд важных
параметров изображения, таких, как
яркость, контраст, равномерность яркости,
существенно зависят от оптических
свойств экрана. Оптическими показателями
экрана являются: диаграмма направленности,
коэффициент отражения ρо
, коэффициент яркости ro
и коэффициента пропускания
.
Эти параметры связаны друг с другом.
Естественно, экран не может физически
усиливать падающий на него свет. Речь
идет только о перераспределении светового
потока в пространстве.
Распределение светового потока в пространстве характеризует диаграмма направленности экрана. При распределении света в пределах 180˚ (ламбертовское или диффузное распределение) коэффициент яркости экрана ro, определяемый как отношение светового потока на нормали экрана к среднему световому потоку, приблизительно равен коэффициенту отражения ρо экрана. Поверхность таких экранов покрывается специальными веществами с большой диффузией (например, углекислым магнием MgCO3). Используя комбинированные покрытия из высокодиффузных, и отражающих веществ (например, диоксида титана TiO2) или вогнутые формы экрана, можно в определенной мере формировать диаграмму направленности и коэффициент яркости.
Для формирования диаграммы направленности с различными коэффициентами яркости в вертикальном и горизонтальном направлениях используются экраны с профилированной поверхностью (например, экраны Super Wonder – Lite с горизонтальными алюминизированными канавками), экраны, покрытые микроскопическими стеклянными шариками диаметром в несколько десятков мкм (например, экраны High Power), экраны с цилиндрическими линзами (например, экраны Poly Lens). На рис. 3.3 показана схема формирования диаграммы направленности экрана с цилиндрическими линзами.
Рис. 3.3. Схема формирования диаграммы направленности экрана с цилиндрическими линзами
При использовании в экранах методов оптического формирования диаграммы направленности могут быть получены достаточно узкие диаграммы с большим коэффициентом яркости (20 и более). В самых совершенных экранах дополнительно к цилиндрическим линзам применяются линзы Френеля, позволяющие не только формировать заданные диаграммы направленности, но и частично корректировать неравномерность яркости на краях экрана.
Основной функцией экрана является рассеивание поступающего на него светового потока. Это рассеивание может осуществляться при отражении или пропускании света. Соответственно существует два типа экранов: отражательные, для фронтальной проекции и просветные для рир-проекции. Схема работы этих двух типов экранов показана на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Схемы работы экранов: а – отражательного; б – просветного