mmt-virtreal_red

В октябре 2009 года на японской выставке

CEATEC (Combined Exibition of Advanced Technologies) компания Mitsubishi Electric проде-

монстрировала масштабируемый дисплей на основе органических светодиодов. Размеры экрана этого дисплея составляют 1922×3456 мм (диагональ 155 дюймов). Он состоит из 720 OLED-модулей, которые плотно подогнаны друг к другу и образуют сплошную, без видимых границ поверхность

экрана с разрешением 1152 х 640 и шагом пикселей 3 мм. Благодаря модульной конструкции OLED-дисплей можно установить практически на любую стену, в том числе на изогнутые поверхности, что позволяет создать экран любой формы. Номинальная яркость экрана дисплея со-

ставляет 1200 кд/м2, а его размеры дисплея 3516×2471 мм при толщине 81,5 мм, что на 25% меньше, чем у светодиодных экранов.

Сегодня мало кто сомневается, что у OLED и PolyLED большое будущее.

3.4. Светоизлучающие дисплеи семейства FED

Технологиями семейства FED (Field Emission Display – дисплей с полевой эмиссией) занимаются много лет, и устройства на базе этих технологий уже конкурируют с большеэкранными кинескопными мониторами и телевизорами. Как уже говорилось в главе 1, современный вакуумный кинескоп содержит три электронные пушки c горячими катодами, отклоняющую систему для создания растра, щелевую маску для разделения цветов и экран с люминофорами трех основных цветов. Дисплей FED (рис. 3.31) состоит из массива микроизлучателей с холодными катодами. Он содержит внутреннюю стеклянную подложку с поверхностным проводящим слоем эмиссии с множеством холодных катодов и электродов с матричной разводкой проводников сканирования. На обращенную к подложке и внутреннюю сторону стеклянного экрана нанесены спектральные фильтры, люминофоры и прозрачные аноды. Небольшой зазор (порядка 1 мм) между панелью экрана и подложкой, из которого удален воздух, обеспечивается перегородками.

Рис. 3.31. Сравнение устройств кинескопа и FED

Одним из FED первого поколения была разработка французской компании LETI (Laboratorie dI’Electronique de Technologie et dI’Instrumentation), представленная в 1991 году. В ней применя-

лись катоды Ч. Спиндта, впервые изучившего процесс холодной эмиссии электронов молибдена в вакууме. Технология LETI позволяла с помощью фотолитографии помещать в заранее заготовленных углублениях микрочастицы молибдена в виде конусов высотой несколько микрометров. Интенсивность электронных потоков регулировалась разностью потенциалов, подаваемых на катод и прозрачный анод.

Аналогичный дисплей, но с пленочными катодами из оксида палладия и анодом на основе окиси алюминия с люминофорами (рис. 3.32), был разработан японской фирмой Canon на базе технологии SED (Surface-conduction Electron-emitter Display). Тогда же в США начала работать

американская компания Candescent Technologies, выпускающая свои FED-разработки ThinCRT. Эти компании выпустили ряд моделей FED с диагональю экрана 4″…13″, но в ни одной из них не удалось исключить проникновение мелких частиц пыли и газов во внутреннее пространство дис-

плеев и добиться длительного срока службы FED. После демонстрации FED-дисплея несколько фирм купили патенты у LETI и учредили компанию PixTech с офисами во Франции и США для

коммерциализации технологии FED.

В1995 году два корейских института (науки

итехнологий KIST, электроники и телекоммуникаций ETRI) и тайваньский национальный институт технологий анонсировали собственные программы развития FED. В 1997 году начали выпускаться модели FED второго поколения, в качестве катодов у которых использовались пучки углеродных нанотрубок, выращиваемых на подложке. Предварительно на нее наносили графитовый порошок (размеры зерен 3…5 нм), затем подложку с порошком выдерживали несколько минут в среде под давлением при определенной температуре. В результате из графитовых зерен формировались нанотрубки диаметром 20 нм и длиной до 100 нм, обладающие свойством холодной эмиссии под действием анодного напряжения. FED второго поколения оказались гораздо более дешевыми в производстве и довольно стабильными (ресурс 20 тыс. часов), но в них использовалась высоковольтная (дорогая) микроэлектроника.

В1999 году к проекту SED фирмы Canon под-

ключилась японская компания Toshiba, и в марте 2004 года партнеры презентовали коммерческую модель SED, принципиальная схема которой показана на рис. 3.33. Главное преимущество SED – управление холодной эмиссией не очень высоким напряжением Vf. Для этого в катодный слой введе-

ны управляющие электроды, расположенные на минимальном (несколько нанометров) расстоянии от катодов. При подаче управляющего напряжения Vf=15 В образуется канал проводимости (Electronic tunneling), по которому электроны эмиттируются к управляющему электроду. Но почти все они захватываются электрическим полем, создаваемым анодным напряжением Va=10 кВ, и попадают на люминофоры соответствующих cубпикселей (R, G или В) экрана.

В 2003 году компания Toshiba прекратила выпуск ЭЛТ-телевизоров, а в 2004 году заявила о переориентации своих кинескопных заводов на освоение производства SED (в сотрудничестве с Canon) и намерениях прекратить производство плазменных панелей. В марте 2004 года партнеры представили коммерческий вариант SED c 36-дюймовым экраном толщиной всего

7 мм и энергопотреблением 160 Вт, что вдвое и на 30% меньше, чем у плазменных и ЖК-дисплеев соответственно. Вскоре компаниями Canon и Toshiba было создано совместное предприятие SED, и уже в сентябре 2005 года должен был начаться массовый выпуск соответствующих мониторов. Однако он был отложен, так как к тому времени не удалось довести цены SED до конкурентного уровня. На выставке CES в январе 2007 года должна была состояться презентация 55" ТВЧтелевизора на базе SED, но и этого не произошло. Как стало известно, из-за еще продолжающейся с апреля 2005 года судебной тяжбы по поводу нарушения компанией SED соглашения с фирмой Nano-Proprietary — якобы это соглашение допускает использование патента Nano-Proprietary только в небольших SED, комплектующих не телевизоры, а панели управления в других устройствах. Ожидалось, что массовый выпуск 40" SED начнется в конце 2008 года, но, похоже, что и этому помешал мировой финансовый кризис.

Вместе с тем, создан полевой транзистор на нанотрубке Y-образной формы, у которого потенциал, приложенный к одному из ее выводов, позволяет управлять прохождением тока между двумя другими. Разработан ряд применений нанотрубок в компьютерной индустрии. Например, новый транзистор целиком состоит из нанотрубок, что значительно упрощает производство таких полупроводниковых приборов и создание на их основе сложных электронных устройств.

Альтернативные разработки дисплеев на нанотрубках ведут несколько компаний, в том чис-

ле американские Applied Nanotech, IBM, Motorola и Nano-Proprietary. Так, в 2005 году компания

Motorola продемонстрировала прототип 40" дисплея на основе технологии NED (Nanotube Emission Display) толщиной всего 3 мм с прогнозируемой себестоимостью массового производства не более 400 долларов США. Тогда же Applied Nanotech продемонстрировала низковольтный 22" дисплей на основе технологии CNT FED, отличающийся очень высокой световой отдачей (15 лм на Вт потребляемой мощности) и низкими затратами, достигнутыми за счет применения струйной печати вместо литографии. Похоже, что производители в США не собираются без боя сдавать поле битвы новых технологий, как это произошло с плазменными и ЖК-дисплеями. Не исключено, что судебный иск, о котором говорилось выше, не первая и не единственная преграда для продукции компании SED со стороны конкурентов и тех, кто вложил огромные средства в производство плазменных дисплеев, но пока не возместил затраты.

Контрольные вопросы

1.Почему полевые интервалы телевизионного сигнала перед отображением на плазменном экране разбиваются на суб-поля?

2.Чем ограничивается количество суб-полей?

3.Какие преимущества обеспечиваются технологией ALIS?

4.Как и почему яркость PDP зависит от среднего значения отображаемого сигнала?

5.Какие основные недостатки PDP?

6.Перечислите особенности конструкции светодиодных панно.

7.Каковы преимущества экранов на органических светодиодах?

8.Как устроены светоизлучающие дисплеи технологии FED?

Глава 4. Говорит и показывает кинотеатр

4.1. Профессиональный кинотеатр.

Очевидно, кинофильм со звуковым сопровождением, отвечающим замыслу режиссера, можно увидеть только в современном профессиональном кинотеатре, сооруженном с соблюдением всех проектных требований. К сожалению, таких кинотеатров в России мало, да и едва ли их строительство существующими темпами, ограниченными недостатком средств, заметно повлияет на общую картину в целом. Поэтому преимущественным направлением кинофикации у нас, как и во многих других странах, является переоснащение существующих кинотеатров и перепланировка их в многозальные мультиплексы. Разница в том, что в большинстве западных стран переоснащением кинотеатров и соответствующими концептуальными разработками занимаются вот уже четверть века, а у нас почти с таким же запаздыванием.

До сих пор многие старые кинотеатры в России имеют большие залы с плохой акустикой. Она была приемлемой при монофоническом звуковом сопровождении фильмов, когда основным требованием была разборчивость речи. Пока диалоги киногероев воспринимались достаточно разборчивыми на всех местах зрительного зала, особых претензий к качеству звука у зрителей не возникало. Но они могут возникнуть, если в залах с плохой акустикой установить даже дорогостоящую многоканальную систему, так как качество звука в результате может ухудшится.

Дело в том, что множество звуковых каналов, излучаемых из разных точек акустически не оформленного помещения, как правило, создает сложную картину отражений, приводит появлению резонансных явлений и зон, где звуки беспорядочно смешиваются и разборчивость речи становится недопустимо низкой. Поэтому крайне важно провести акустический анализ помещения, прежде чем закупать какое-либо оборудование для его оснащения. Необходимо знать, как следует изменить акустические условия в зале, чтобы достигнуть хороших результатов по информативной и художественной разборчивости речевых диалогов при пространственном звучании музыкальной составляющей и спецэффектов.

чивающих это помещение, частично отражаются от них, а часть энергии поглощается материалами перегородок. После многократных отражений в помещении устанавливается стационарное звуковое поле (рис. 4.1), состоящее из непосредственных (прямых) волн и наложенных на них отраженных.

Интенсивность отраженных волн зависит от акустики помещения и применяемых для его оформления специальных архитектурно-акустических средств, условно показанных на рис.4.2.

рукциях готовых помещений на основании анализа их акустики.

4.1.1. Акустика помещения [1] – это совокупность свойств помещения, влияющих на качество звучания определенных видов звуковых программ. Она характеризуется в основном следующими показателями.

•Время стандартной реверберации – основной параметр акустики помещения, определяется как время, за которое средняя плотность звуковой энергии в помещении уменьшается после выключения источника сигнала на 60 дБ относительно своего установившегося значения. Если это время слишком мало, звуки получаются глухими, «тусклыми». При слишком большом времени реверберации речь становится неразборчивой из-за наложения звуков друг на друга.

•Отзвук– сохраняющийся после внезапного отключения источника сигнала и ослабляющийся со временем звук, обусловленный последовательностью повторяющихся отражений и рассеянием звука. Длительность отзвука зависит от времени реверберации, начального уровня звукового сигнала, его частоты, уровня помех и порога слышимости (параметр слуха).

•Гулкость – ощущение, что кроме прямого звука имеется и отраженный звук, воспринимаемый не как повторения сигнала. В больших помещениях гулкость зависит от отношения поздней

энергии отзвука к ранней. К ранней причисляют энергию прямого звука и отражений, которые на речи приходят за первые 50 мс, а на музыке – за 80 мс после прихода прямого звука. На музыкальные программы гулкость оказывает до известного предела положительное влияние, способствую слитности звучания. При слишком большой гулкости ухудшаются прозрачность звучания музыки

иразборчивость речи.

•Пространственность звучания – ощущение, что источник сигнала в помещении (например, оркестр) имеет большие по сравнению с его видимыми очертаниями размеры.

•Пространственное впечатление – слуховое восприятие, свойственное закрытому с нескольких сторон (например, летний кинотеатр) или полностью закрытому пространству. Кроме гулкости и пространственности звучания, пространственное впечатление складывается из известного представления о размерах помещения и ощущения слушателя, что он находится в одном помещении с источниками сигнала.

•Прозрачность – различимость перекрывающих друг друга во времени тонов и одновременно звучащих инструментов, несмотря на налагающийся реверберационный отзвук помещения. Временная граница для полезных сточки зрения прозрачности и пространственного впечатления первых отражений, с одной стороны, и отзвука помещения, определяющего его гулкость (сумма поздних отражений), с другой стороны, составляет около 80 мс.

•Многократное эхо – периодическое повторение эхо-сигналов, воспринимаемое как неприятный эффект в помещениях.

Анализ акустики помещений является довольно сложной процедурой, выполняемой на основе критериев субъективной оценки и результатах электроакустических измерений. Важнейшими из субъективных критериев оценки качества звучания являются: мягко – жестко, рассеяно – локально, прозрачно – не прозрачно, пространственно – не пространственно, эхо слышно – эха не слышно, удовлетворительный или неудовлетворительный баланс. Все критерии субъективной оценки базируются на анализе отражений, воспринимаемых во время соответствующих прослушиваний. Сколь «велик» прямой звук, какие дискретные отражения поступают к слушателю (ранние, усиливающие прямой звук, и поздние, повышающие уровень реверберационной составляющей), за какое время устанавливается диффузионное поле отзвука и какова длительность последнего – эти и многие другие факторы влияют на субъективную оценку. Для описания субъективно воспринимаемых признаков применяется ряд параметров, в частности, время реверберации, индексы прозрачности и пространственного впечатления.

Для объективной оценки качества акустики помещений широко используются импульсные методы измерений. Помещение при этом возбуждается коротким широкополосным импульсом с помощью канальных АС и регистрируется акустический отклик помещения на этот сигнал в виде зависимостей звукового давления или энергии от времени в различных местах зала.

Пример одной из таких зависимостей показан на рис. 7.3б а ее физическая интерпретация сводится к следующему. Если в помещении начинает действовать источник звука, то в первый момент в нем появляются только непосредственные звуковые волны – прямой звук. Отражения звуковых волн от ограничивающих поверхностей приводят к появлению в помещении отраженных волн, которые создают звуковое поле диффузных (пространственных) волн, накладывающееся на поле прямых волн. Присутствие диффузного звука приводит к увеличению плотности звуковой энергии в помещении. В момент включения источника звука плотность акустической энергии диффузного звука равна нулю, так как отраженные волны еще отсутствуют. Со временем после включения источника звука отраженных волн появляется все больше, и плотность акустической энергии диффузного звука возрастает до некоторого предельного значения.

Установившееся значение достигается тогда, когда звуковая энергия, поглощаемая помещением в единицу времени, становится равной энергии, излучаемой источником звука. В установившемся режиме плотность акустической энергии диффузного звука в помещении прямо пропорциональна мощности источника звука, обратно пропорциональна поглощению ограничивающих поверхностей и не зависит от расстояния от источника звука, т.е. одинакова во всех

точках помещения. Выключение источника звука приводит к почти немедленному исчезновению поля непосредственной волны и экспоненциальному спаду плотности энергии диффузного звука до нуля. Полученные результаты измерения переходных процессов в разных точках помещения сопоставляют со статистически накопленными данными по акустике помещений.

Статистика утверждает, в частности, что отражения, приходящие к слушателям в определенные интервалы времени, могу оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на качество звучания. Например, отражения, приходящие за первые 80 мс, независимо от угла падения, содействуют повышению прозрачности звучания, разборчивость речи, зависящей в основном от отражений, поступающих в пределах первых 50 мс, а показатель пространственного впечатления зависит не только от временной структуры отражений, но и направления их прихода.

Системы звукоусиления в кинотеатрах должны обеспечивать на каждом зрительском месте или, по крайней мере, в каждой их зоне отражения с оптимальной по качеству звучания совокупностью и длительностью. Применение для этого только архитектурно-акустических средств и

усилительных каналов часто недостаточно. Чтобы учесть время пробега звука в зале, системы комплексного формирования звуковых полей в нем обычно содержат устройства для формирования временной задержки звуковых сигналов. Имеет значение и театральные кресла. При переоснащении кинотеатров целесообразно заменить старые, тесно стоящие кресла на новые мягкие. Это не только повысит комфортность зала, но и благодаря их звукопоглощающим свойствам обеспечит меньшую зависимость акустических характеристик зала от степени его заполнения зрителями. Рекомендации по перечисленным вопросам являются результатами анализа акустики помещений.

звуков самые слабые из них должны воспроизводиться с уровнем, превышающем уровень шума в зрительном зале. Очень слабым акустическим шумом считается не превосходящий 20 дБ по звуковому давлению, и этому требованию должны отвечать студии звукозаписи. Общий окружающий шум тихой комнаты для прослушивания составляет около 35 дБ, в общественной библиотеке 40 дБ, и в среднем несколько больше в заполненном зрительном зале кинотеатров. Болевым для слуха пределом считается громкость 130 дБ. На рис. 4.4 показана кривая слышимости при общем шуме помещения 42 дБ и обведенная пунктиром область звуковых частот и уровней громкости, соответствующая большому оркестру. Из рисунка 4.4 следует, что для высококачественного воспроизведения цифровых фонограмм современных кинематографических систем звукозаписи требуются мощные усилители и акустические системы (АС). Значительно возросший динамический диапазон звуковых сигналов цифровых фонограмм способен перегрузить компоненты, не способные развивать достаточную мощность, в результате чего могут появиться искажения звука и даже повреждения АС. Поэтому довольно часто в больших кинотеатрах применяются усилители мощностью 800 – 1000 Ватт на канал и гигантские трехполосные громкоговорители. Для современного кинематографа с цифровой фонограммой и множеством звуковых эффектов системы звукоусиления в кинотеатрах должны обеспечивать уровень громкости не менее 100 дБ, не перегружаясь в импульсном режиме.