Материал: 516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

Видеопроекторы DLP-типа разработаны в США корпорацией Texas Instruments и в настоящее время по лицензионным соглашениям выпускаются ря-

дом фирм, например Barco (Бельгия), Christie Digital Systems (США) и Nec Viewtechnology (Япония). Достижения в этом секторе видеопроекторов сводятся к появлению моделей со световым потоком 30 000 лм, использующих ксеноновую лампу X-6300 мощностью 6,3 кВт.

Конструкция DLP-устройств обеспечивает точность и простоту прецизионного совмещения одинаковых изображений от двух видеопроекторов на одном экране. Предусмотрена работа проектора без внешнего видеопроцессора в режимах Picture-in-Picture (PiP – «картинка в картинке»), который позволяет в дополнение к просматриваемой программе одновременно воспроизводить изображение другой программы в углу экрана в небольшом прямоугольном окне (в принципе, DLP-проектор может обеспечить одновременное отображение на экране изображений от четырех источников информации в режиме PiP), и Scenergix для обслуживания выбираемой части большого полиэкрана с обеспечением незаметности «склеек» его составных частей (функция Edge Blending).

Ввидеопроекторах DLP, D-ILA-типов в качестве внешних источников света применяются три типа ламп: галогенные накаливания, дуговые металлогалогенные низкого или сверхвысокого давления внутри колбы (порядка 100 атмосфер). Срок службы первых (H) обычно 50 часов, вторых (MH) – до 3 тысяч часов, а третьих (UHP – Ultra High Pressure) – до 6 тысяч часов. При этом последние обеспечивают примерно вчетверо и вдвое бóльшую световую отдачу (свыше 100 лм/Вт) по сравнению с лампами Н и МН соответственно.

К важнейшим светотехническим параметрам видеопроекторов относится усредненная величина светового потока при проекции белого поля, выражаемая

вспециально введенной для этого в США и принятой всеми производителями проекторов единице измерения ANSI-лм. Световые потоки в ANSI-лм вычис-

ляются как полусреднее значение освещенностей в люксах, измеренных в девяти зонах, равномерно распределенных по контрольному экрану площадью 0,5 м2. При измерениях этот экран должен находиться на расстоянии минимальной дистанции фокусировки от видеопроектора. В зависимости от условий наблюдения проецируемых изображений световой поток проекторов должен находиться в пределах (200…600) ANSI-лм. Если же в паспортных данных видеопроектора приведена освещенность в люксах, то она относится только к центру экрана, а на краях может быть в несколько раз меньше. В большинстве конструкций проекторов светотехнический показатель в ANSI-лм оказывается в 3…5 раз меньше, чем в люксах.

Впоследние годы объемы продаж плазменных панелей стали уменьшаться, и наметилась тенденция вытеснения большеэкранных (с диагональю более

50 ) плазменных телевизоров проекционными, которые как показала практика, оказались более удобными при инсталляциях и обслуживании. В современных проекционных телевизорах, как правило, используются одночиповые DLPпроекторы с источником света на основе полупроводниковых лазеров фирмы

207

Novalux. Такие телевизоры занимают все более заметный сектор рынка, и их выпускают несколько фирм, например, Mitsubishi, Sony (Япония) и Arasor (Австралия).

Системы полиэкранного отображения. Мониторинг качественных показателей телевизионного изображения является крайне важной задачей в процессе современного телепроизводства. При этом количество программ, транслируемых из одного вещательного центра, может исчисляться десятками. По мере роста количества программ, числа источников сигнала растет потребность и в многочисленных устройствах отображения. Однако установка отдельного монитора для каждого сигнала сопряжена со значительными трудностями. Вопервых, это просто дорого. Во-вторых, видеомониторы занимают много места, а его, как правило, всегда не хватает. Можно также представить себе количество кабелей, которые нужно подвести к мониторному стеллажу. Нельзя забывать и об энергопотреблении видеомониторной стены. В случае же с ПТС ситуация становится близкой к критической. Требуется также дополнительный коммутатор видеосигналов, чтобы можно было оперативно менять конфигурацию видеомониторной стены. Причем на мониторы необходимо выводить не только телевизионные изображения, но и сопутствующую информацию (метаданные, например, идентификатор источника сигнала).

Совокупность вышеназванных проблем подтолкнула разработчиков телевизионного оборудования к созданию систем полиэкранного оборудования. Различные компании называют их по-разному: Multi-Image Processor, Multiviewer, Multi-Screen и т.д. Но суть от этого не меняется. Задача такого устройства – принять на входе несколько видеосигналов и отобразить их на подключенном мониторе одновременно. В простейшем случае речь идет о делении экрана монитора на четыре равные части (окна), в каждой из которых отображается один из четырех поданных на процессор сигналов.

По мере развития плоскоэкранных мониторов, особенно выполненных на базе жидких кристаллов, стало возможным выводить на экран и большее количество окон, а также динамически менять их размер, положение на экране и т.д. Поскольку полиэкранные процессоры являются, по сути, компьютерами с платами ввода/вывода сигналов, они дают возможность выводить на экран не только изображения, но и идентификаторы источников сигналов, а также ассоциированные с видео метаданные и звук. Таким образом, один процессор и большой плоскоэкранный дисплей способны заменить несколько традиционных видеомониторов и коммутатор сигналов.

Несомненно, необходимость в подобных системах возникла одновременно с появлением многоканальных вещательных центров, потребовавших достаточно широких возможностей мониторинга, в том числе и гибкости в конфигурировании системы отображения по мере изменения числа транслируемых программ. Все это привело к тому, что в настоящее время технология полиэкранного отображения широко применяется практически во всех современных вещательных комплексах. Она особенно эффективна для операторов

централизованного вещания, когда в один большой центр поступают телепрограммы от многочисленных малых станций.

Наиболее совершенные полиэкранные процессоры к тому же хорошо интегрируются с системами управления комплексом, позволяя оператору осуществлять детальный мониторинг каждого из имеющихся сигналов в любой точке тракта, по которому он проходит в рамках технологической цепи. Некоторые процессоры обладают еще более широкими функциями, поскольку способны взаимодействовать с системами автоматизации вещания, от которых они получают соответствующую информацию о транслируемой программе и отображают ее. Это может быть название клипа и его хронометраж. Причем используемый в производственной телевизионной инфраструктуре процессор должен обеспечить отображение видео с минимальной задержкой, высокой точностью и без артефактов обработки.

10. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

10.1.Основные электрооптические эффекты

вжидких кристаллах

ЖК – это органическое вещество, которое, обладая основным свойством жидкости – текучестью, – сохраняет упорядоченность во взаимном расположении молекул и анизотропию некоторых свойств, характерные для кристаллов. Главным признаком жидкокристаллического состояния вещества является выраженная направленность молекул относительно общей оси. Благодаря анизотропному строению ЖК обладают оптическими свойствами. Температурный интервал существования жидкокристаллической фазы может составлять десятки градусов. В ЖК молекулы имеют вытянутую, в большинстве случаев сигарообразную форму, чем определяется их некоторая преимущественная ориентация. От ориентации молекул зависят некоторые физические свойства ЖК, в частности, диэлектрическая проницаемость и показатель преломления nпр.

Преимущественная ориентация молекул характеризуется вектором D, называемым директором. В зависимости от степени упорядоченности молекул различают три типа (мезофазы) ЖК (рис. 10.1) [64]:

смектические; молекулы расположены слоями, а их продольные оси параллельны друг другу (рис. 10.1, а);

нематические; молекулы параллельные друг другу, но смещены вдоль своих продольных осей на произвольные расстояния. Послойная структура отсутствует (рис. 10.1, б);

холестерические; повторяют структуру нематических кристаллов, но направление директора изменяется по спирали. Образуется винтовая структура ЖК (рис. 10.1, в).

Рис. 10.1. Типы структур ЖК:

а) смектическая; б) нематическая; в) холестерическая

Главным свойством ЖК, благодаря которому возможно создание на их основе устройств отображения информации, является способность переориентироваться во внешнем электрическом поле и менять поляризацию и фазу проходящего света.

В устройствах воспроизведения изображений наибольшее применение получили ЖК нематического типа, у которых нитеобразно вытянутые органические молекулы стремятся ориентироваться таким образом, чтобы их главные оси были параллельны друг другу. Основными электрическими эффектами в подобных ЖК являются: динамическое рассеяние света и управляемое вращение плоскости поляризации в закрученной структуре или «твист-эффект».

Для наблюдения электрооптических эффектов используются специальные ячейки типа сэндвич, которые в наиболее простом виде состоят из двух параллельных стеклянных пластин толщиной 1 мм, называемых подложками, между которыми помещен тонкий слой ЖК нематического типа толщиной до нескольких десятков мкм. Чаще всего толщина пленки ЖК устанавливается в пределах 6…25 мкм. Прозрачные для света, тонкие проводящие покрытия или штриховые линии, изготовленные из оксида индия и олова и нанесенные на внутреннюю поверхность стеклянных пластин, на которые подается постоянное напряжение, создают внутри ячейки однородное электрическое поле. С внутренней стороны стеклянные пластинки и прозрачные электроды дополнительно покрыты отполированной полимерной пленкой с нанесенными продольными микроканавками на поверхностях, соприкасающихся с ЖК. Микроканавки расположены таким образом, что они параллельны на каждой подложке, но перпендикулярны между двумя подложками. В результате чего молекулы ЖК вблизи подложек выстраиваются вдоль микроканавок. Таким образом, проявляется ориентирующее действие подложек, характеризуемое вектором D.

Взависимости от способа обработки поверхностей подложек и направления вектора ориентирующего действия в нематическом ЖК можно получить три вида ориентации молекул:

планарную (гомогенную); все молекулы ориентированы параллельно друг другу и обоим подложкам;

нормальную (гомеотропную); все молекулы ориентированы параллельно друг другу и перпендикулярно (по нормали) обоим подложкам;

закрученную (твистированную); так же как и при планарной ориентации, молекулы ЖК располагаются параллельно подложкам, но векторы ориентирующего действия подложек развернуты относительно друг друга. В результате директор жидкокристаллического вещества плавно изменяет свою ориентацию.

Ввоспроизводящих устройствах, использующих динамическое рассеяние света в ЖК, в отсутствие электрического поля ЖК прозрачен, то есть полностью пропускает падающий на него свет, почти не рассеивая его. В том случае, когда к обкладкам приложено постоянное или низкочастотное (несколько десятков Герц) напряжение в ЖК появляется оптоэлектрический эффект динамического рассеяния, при котором молекулы стремятся ориентироваться своим дипольным момен-