Основные характеристики телевизоров
Диапазоны принимаемых волн. Большинство современных телевизоров позволяют принимать программы в диапазонах метровых, сокращенно МВ (в английской транскрипции VHF) и дециметровых (ДМВ или UHF) волн. Частотный диапазон метровых волн, включающий 1–12 каналы, составляет 48–230 МГц, дециметровых (21–60 каналы) – 470–790 МГц. Кроме этих диапазонов многие телевизоры имеют возможность принимать сигналы в диапазонах кабельного телевидения Sonderkanal (S) и Hyperband (H).
Количество запоминаемых каналов. Современные телевизоры позволяют запоминать частоты около ста, и более, (в зависимости от модели), каналов.
Чувствительность– характеризует возможности телевизионного приемника усиливать слабые сигналы, и выражается наименьшим значением напряжения радиосигнала на входе телевизора, необходимым для получения нормального изображения и звука. Чем меньше числовое значение чувствительности, тем более слабые сигналы может принимать телевизор. Чувствительность большинства телевизионных приемников находится в пределах 20–200 микровольт (мкВ). Различают чувствительность канала изображения, ограниченную шумами, и чувствительность канала изображения, ограниченную синхронизацией. Первая характеризуется наименьшим значением сигнала на входе телевизора, при котором обеспечивается нормальное воспроизведение изображения и должна составлять не менее 70 мкВ в диапазоне МВ и не менее 100 мкВ в диапазоне ДМВ. Вторая определяется наименьшим значением входного сигнала, при котором сохраняется устойчивая синхронизация (не наблюдается искривления вертикальных линий, «выбивания» строк и подергиваний изображения). Она должна иметь значения не менее 40 мкВ в диапазоне МВ и не менее 70 мкВ для ДМВ.
Формат, форма и размеры экрана. До последнего времени основным форматом телевизионного изображения был формат 4:3. Хотя при описании телевизоров во многих источниках указывается именно этот формат, на самом деле большинство телевизионных кинескопов имеют формат 5:4. При использовании таких кинескопов происходит «обрезка» незначительных частей кадра слева и справа, так как из-за нестабильности генератора строчной развертки боковые края изображения могут быть неровными.
В последние годы, в связи с развитием технологий телевидения высокой четкости и появлением стандартов с улучшенным качеством изображения, получил распространение формат экрана 16:9. Следует отметить, что на территории стран бывшего СССР новый формат пока остается актуальным в основном лишь при приеме телепрограмм со спутников и просмотре записей с видеодисков. Наземные станции на территории стран СНГ вещание в формате 16:9 в настоящее время не ведут.
Большинство современных телевизионных приемников оснащаются кинескопамис плоским экраном (flat). В более старых и недорогих моделях применяются кинескопы с экранами, представляющими собой сегмент сферы или сегмент цилиндра.
Размеры экранов современных телевизоров могут составлять от нескольких сантиметров для миниатюрных моделей, до метра и более, для проекционных телевизорови телевизоров на плазменных панелях.
Частота смены полей изображения– традиционно составляет 50 (60) Гц. В престижных моделях телевизоров с цифровой обработкой сигналов может использоваться технология, увеличивающая частоту смены полей до 100 Гц («технология 100 Гц»), что существенно уменьшает нагрузку на зрение телезрителя.
Яркость изображения – изображения измеряется в канделах, деленных на метр квадратный (кд/м2). Для большинства телевизионных кинескопов имеет значения от 150 до 300 кд/м2, и более. Современные плазменные панели обеспечивают яркость изображения в пределах 200–700 кд/м2. Установлено, что для просмотра телепрограмм в помещении со средней освещенностью достаточна яркость изображения около 30–50 кд/м2.
Контрастность изображения – определяется как отношение максимальной яркости в поле изображения к минимальной яркости, выраженное в процентах. Контрастность изображений современных кинескопов обычно составляет 100 и более процентов (в настоящее время чаще указывают значение контрастности как отношение, например 100% – 100:1 и т.д.). Максимальная контрастность изображенияплазменных панелейможет иметь значения от 300:1 до 3000:1 и более.
При чрезмерной контрастности полутона исчезают и остаются только светлые и темные участки изображения. Просмотр программ в плохо освещенном помещении с повышенной яркостью и контрастом быстро приводит к утомлению глаз. В то же время, для просмотра программ при интенсивном дневном освещении необходимы повышенные яркость и контрастность изображения.
Разрешающая способность – показывает, насколько мелкие детали будут различимы на экране телевизора. Оценивается по максимальному количеству черных и белых линий, которые можно раздельно различить на изображении при определенных условиях наблюдения. Определяется при помощи телевизионной испытательной таблицы. Чаще всего нормируется, зависящая от качества канала изображения телевизора и применяемого кинескопа, или другого устройства отображения изображения, разрешающая способность по горизонтали. Для телевизионных приемников среднего класса она составляет около 500 линий. Разрешающая способность по вертикали определяется в основном количеством строк изображения, то есть используемым телевизионным стандартом.
В плазменных панелях максимальное разрешение определяется количеством элементарных ячеек – пикселей, и составляет около 850–1400 элементов по горизонтали, и 450–800 элементов по вертикали.
Следует учитывать, что разрешающая способность цветовой составляющей изображения по вертикали, чаще всего, хуже общей разрешающей способности по вертикали и определяется используемой системой цветного телевидения.
Диапазон воспроизводимых частот звука – характеризует полноту звуковой картины воспроизводимой акустикой телевизора. Может составлять 500–3000 Гц у простых переносных моделей, и, традиционные для высококачественного воспроизведения звука, 20–20000 Гц и более, в престижных моделях. Для телевизоров среднего класса обычно составляет от 80–100 до 10000–12500 Гц.
Коэффициент гармонических искажений звука – в канале звукового сопровождения по звуковому давлению характеризует величину искажений при воспроизведении звука. Обычно имеет значения от десятых долей до единиц процентов. Чем меньше коэффициент гармоник, тем более естественно звучание. Коэффициент гармоник нормируется для определенной громкости звука. Чем больше громкость звукового сопровождения, тем больше, как правило, коэффициент гармоник.
Номинальная выходная мощность звука –мощность на головке громкоговорителя, при которой коэффициент гармоник не превышает заданного значения. Часто также указывается значение максимальной мощности развиваемой акустической системой телевизора. Мощность звуковой системы телевизора может составлять от десятых долей ватта для переносных и миниатюрных телевизоров, до десятков и более Вт, у престижных телевизоров с большим экраном.
Стационарные телевизоры среднего класса обычно имеют мощность звуковой системы 2–5 Вт.
Напряжение питания – напряжение при котором телевизор сохраняет работоспособность. Блоки питания современных телевизоров обычно позволяют использовать питающее напряжение, изменяющееся в широком диапазоне (обычно 110–240 В). Во многих моделях переносных и миниатюрных телевизоров предусматривается возможность низковольтного питания от сети автомобиля.
Потребляемая мощность – чаще всего прямо пропорциональна размерам его экрана. Чем больше экран, тем больше потребляемая телевизором мощность. Современный телевизор с размером экрана 54 см по диагонали потребляет около 60–70 Вт. Мощность потребляемая телевизорами в дежурном режиме составляет около 1 Вт. Плазменные телевизоры потребляют 300–700 Вт и более.
Габариты и вес – современных телевизоров определяются в основном конструкцией и размерами экрана. Чем больше экран, тем больше габариты и вес. Для телевизоров, в которых используются кинескопы, размер «в глубину» приблизительно равен диагонали экрана. Постоянное совершенствование конструкции телевизоров приводит к значительному снижению их веса.
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(VideoGraphicsArray) – 640×480;SVGA(SuperVideoGraphicsArray) – 800×600;XGA(ExtendedVideoGraphicsArray) – 1024×768;UXGA(UltraExtendedVideoGraphicsArray) – 1280×1024;SXGA(SuperExtendedVideoGraphicsArray) – 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-кинескоповили 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 90оодна 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.
Проекционные телевизоры и видеопроекторы
Проекционные телевизоры бывают двух типов – с фронтальной и обратной проекцией. Фронтальной проекцией называется такая проекция, когда проектор находится с той же стороны экрана, что и зритель. В качестве примера фронтальной проекции можно привести демонстрацию фильмов в кинотеатрах. При обратной проекции проектор располагается за экраном работающим «на просвет».
В качестве источника изображения в телевизорах с фронтальной проекцией чаще всего используются просветные матрицы на жидких кристаллах (рис. 16), лазеры и специальные кинескопы с повышенной яркостью излучения. В последнее время появились телевизоры c повышенным качеством изображения, в которых используются так называемые DLP-проекторы, выполненные на основе технологии DLP (Digital Light Processing), с применением микрозеркальной матрицы DMD (Digital Micromirror Device) (рис. 17, 18). Матрица DMD состоит из большого количества (около миллиона) миниатюрных алюминиевых зеркал, которые могут поворачиваться вокруг своей оси за счет электростатического поля образуемого управляющим сигналом. В результате происходит изменение отраженного от матрицы светового потока мощной лампы подсветки. В простых моделях используется одна DMD матрица с использованием вращающегося светофильтра. В престижных моделях используется три матрицы – отдельно для каждого основного цвета. Качество изображения, такого проектора приближается к качеству изображения на экране кинотеатра.
Рис. 16. Построение изображения с использованием просветных матриц
Рис. 17. Построение изображения с использованием DMP-кристалла
В проекционных телевизорах ЖК-матрица применяется в качестве модулятора сильного источника света, например, ксеноновой или галогенной лампы. Конструкция проекционного телевизора с ЖК-матрицей напоминает конструкцию широко известного диапроектора. Только вместо статичного слайда используется ЖК-матрица с меняющимся изображением.
В качестве источников излучения в лазерных фронтальных проекторах используются три лазера основных цветов. Основным недостатком таких проекторов является невозможность развертки лазерных лучей при помощи электромагнитных полей, как это происходит в кинескопе с электронным лучом. Поэтому приходится применять механическую развертку лучей с помощью вращающихся зеркал. Модуляция интенсивности лучей осуществляется чаще всего при помощи ЖК-матриц (LCD-проекторов).
Рис. 18. DMD-кристалл
На рис. 19 представлена схема проектора обратного типа. Система отображения картинки состоит из трех основных блоков: проектора, зеркала и просветного экрана. Проектор испускает световой луч, который, отражаясь от зеркала, падает на экран с задней стороны. Зритель, находясь по другую сторону экрана, видит изображение. Такая схема имеет множество преимуществ по сравнению с обычным видеопроектором. Самое главное – повышенная яркость экрана и очень малые потери контрастности изображения при проекции. Кроме того, вся система находится в едином корпусе, это обеспечивает стационарность компонентов и фиксированность их настроек. Появляется возможность разместить аудиосистему в том же корпусе, что и экран. В общем, плюсов немало. Рассмотрим отдельно каждый из блоков. Проектор используется такой же, как и при фронтальном проецировании изображения. А вот про устройство экрана следует поговорить отдельно. Экран состоит из двух слоев линз. Первый слой (с внутренней стороны), состоит из нескольких линз, корректирующих направление пучка света так, чтобы основной поток двигался фронтально (то есть на зрителя). От них зависит горизонтальный угол обзора. Второй слой – множество двояковыпуклых трубчатых линз, выполненных в виде вертикальных полос. Они предназначены для вертикального рассеивания светового пучка – от них зависит вертикальный угол обзора. Технологии проекционных телевизоров уже немало лет – первые эксперименты по созданию подобного рода устройств успешно проводились еще в середине прошлого века. Тогда вместо цифрового проектора использовались обычные аналоговые электронно-лучевые трубки, каждая из которых выдавала свою составляющую RGB-цвета. Понятно, что качество изображения было невысоким, а главным недостатком являлась низкая яркость экрана.
Рис. 19. Схема проектора обратного типа: 1 – двояковыпуклые линзы; 2 – линзы Френеля; 3 – корпус телевизора; 4 – зеркало; 5 – источник света (лампа); 6 – матрица (LCD, LCOS, DMD); 7 – оптическая проекционная система; 8 – к зеркалу
Современные модели (так называемые матричные телевизоры) значительно превосходят своих предшественников по всем параметрам: значительно увеличена яркость изображения, расширен угол обзора экрана, а также исправлена неравномерность его подсветки.