Moderní zobrazovací technologie

Bankovní institut vysoká škola Praha Katedra informačních technologií

Moderní zobrazovací technologie Bakalářská práce

Autor:

Michal Fic Informační technologie

Vedoucí práce:

Praha

Ing. Vladimír Beneš

Únor 2009

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci zpracoval

samostatně a s použitím uvedené

literatury.

V Praze dne 30. 2. 2009

Michal Fic

Poděkování Děkuji vedoucímu bakalářské práce, Ing. Vladimíru Benešovi, za jeho čas, úsilí a konzultace poskytnuté k vypracování bakalářské práce a stejně tak Ing.Petru Hrubešovi ze společnosti AV Media a panu Romanu Vejražkovi ze společnosti Epson za poskytnuté konzultace nad možným technickým řešením.

Anotace Předložená práce se zabývá problematikou spojenou s vybavením prostor určených pro vzdělávací účely moderní zobrazovací technikou. První část práce je zaměřena na společnost a prostory, pro kterou budeme realizovat výběr vhodné technologie. Druhá část práce probírá jednotlivé technologie (LCD, Plazma, Projektory), jejich možnosti, technická specifika a možné trendy vývoje v této oblasti. Třetí část práce představuje souhrn zjištění a finální výběr technologií a konkrétních produktů, odůvodnění výběru a představení nákladnosti na realizaci tohoto projektu. Annotation This work deals with problems related to room space equipment by modern imaging technologies intended for educational purposes. First chapter of this work is focused on company and its office space, for which we are going realize a selection of suitable technologies. Second chapter will guide us trough each of technology (LCD, Plazma, Projektors), its possibilities, technical specification and possible trends of development in this area. Third chapter of this work is introducing summary of findings final selection of technology and concrete products. It also provides explanation of my selection and introduction of costs of realization of this project.

OBSAH 1

ÚVOD

6

1.1

Pohled do historie a současnosti

6

1.2

Jak začít

7

2

ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE

9

2.1

Datové projektory

9

2.1.1

Technologie projektorů

10

2.2

LCD Technologie

30

2.2.1

Druhy technologie LCD

33

2.3

Plazmový displej

37

2.4

Srovnání technologií LCD versus Plazma

40

3

TRENDY VÝVOJE MODERNÍCH ZOBRAZOVACÍCH TECHNOLOGIÍ

43

4

ZÁVĚREČNÉ ZHODNOCENÍ A VÝBĚR Z NABÍZENÝCH PRODUKTŮ

45

1

Úvod

Téma moderní zobrazovací technologie jsem si zvolil, jelikož pracuji ve firmě, která se zabývá profesním vzdělávání a poradenstvím. Naše společnost patří v oblasti vzdělávání k největším a nejvýznamnějším společnostem na českém trhu. Aby mohla obstát v nemalé konkurenci ostatních firem, snaží se nabídnout nejen kvalitní služby, ale také vhodné prostředí na patřičné technické úrovni. Mám příležitost podílet se na projektu „Výběr vhodných zobrazovacích prostředků pro potřeby naší společnosti“, a to jak pro účely učeben s potřebou multimediální prezentace studijních materiálů, tak pro účely prezentace firmy v rámci veřejných prostor společnosti. V tuto chvíli je na trhu několik možných technologií, které se dají pro tyto účely použít a my se na ně pokusíme podívat trochu podrobněji. Seznámíme se s historií jednotlivých technologií, podíváme se na vývoj jako takový. Pozastavíme se nad technickými parametry a pokusíme se vybrat vhodnou technologii, která bude nejlépe vyhovovat těmto účelům. Cílem této práce je pokusit se seznámit čtenáře s problematikou moderních zobrazovacích technologií a nastínit mu cestu možného vývoje v této oblasti.

1.1

Pohled do historie a současnosti

Při pohledu na tuto oblast vzdělávání s odstupem několika let zpět zjistíme, že nebylo velké množství technických prostředků, které se mohly užívat v rámci školních hodin či přednášek nejen na vysokých školách, ale i komerční sféře. Každý z nás si jistě vzpomene na černou tabuli, na kterou přednášející zapisoval barevnými křídami. Při snaze přiblížit posluchači nějakou problematičtější oblast, mohl použít techniky v podobě zpětného projektoru a promítání fólií, či magnetofonu nebo videopřehrávače připojeného na televizní přijímač. Dnes je však situace jiná a nám se naskýtá možnost užívat technické prostředky, které umožňují jak prezentujícímu, tak posluchači využít všech možností, které jednotlivé technologie nabízejí – ať už jde o datové projektory připojené k počítači, DVD přehrávači nebo jinému zdroji vstupního signálu, tak možnost propojení těchto zařízení s LCD či plazmovými obrazovkami. Trendem je prezentovat posluchači co nejpřijatelnější formou informace, které si dovede snadno zapamatovat a vstřebat. Nástroje, které to umožňují jsou multimediální prezentace. Z výzkumu vyplývá, že jsme schopni vyslovit za minutu asi 140 slov, oproti tomu mozek je schopný zpracovat 400 až 500 slov. Zvýšit účinnost prezentovaných dat je možné pomocí obrázků, tabulek a grafů, kdy díky těmto pomůckám je posluchač schopen zapamatovat si asi -6-

55 % z přednášených věcí oproti zvukové formě, která je účinná na 38 % a zbylých 7 % připadá na text jako takový1. Množství zapamatovaných informací často souvisí s pomůckami, které se ve vzdělávacích programech využívají. Zapojením vizuálních pomůcek a využitím možností projekční a prezentační techniky je možné zvýšit účinnost absorbování přijatých informací.2 Posluchači jsou v přímé konfrontaci s moderním vybavením, které jim nejen oživí výuku, ale také je motivuje ke studiu a myšlenkám na další rozvoj. Díky novým technologiím máme možnost připravovat prezentace, pracovat s internetem, promítat videa a přiblížit tak posluchači velké množství informací nenásilnou formou, a to jak v malé kanceláři pro pracovní tým, tak v přednáškovém sále pro širokou skupinu lidí.

1.2

Jak začít

Je zapotřebí si uvědomit, že i prostředí musí splňovat určité technické a ergonomické požadavky pro osobu prezentující i posluchače. Než se pustíme do výběru vhodné technologie, musíme se zamyslet nad tím, co konkrétně požadujeme, čeho chceme dosáhnout, zda dané prostory vyhovují pro naše potřeby, popřípadě jaké kroky musíme provést, abychom dosáhli požadovaných výsledků. V našem případě se jedná o 7 učeben o velikosti od 25 m2 do 60 m2 a veřejných prostor. Prostory jsou určené pro přednášky, školení i jazykové kurzy a konzultace . Jelikož se nám jedná o komplexním řešení, měl by být na konci plně funkční systém audiovizuální techniky. Je proto dobré mít vypracovanou projektovou dokumentaci odbornou firmou. Ta nám může pomoci při definici požadavků a rozsahu projektu. Na konci bychom měli mít záruku požadované funkčnosti a odpovídající technologie pro naše potřeby. Součástí projektu by mělo být zpracování výkazu obsahující nabízené zařízení s doporučenými cenami. Díky tomu je možné si udělat představu o finanční náročnosti budoucí realizace. V rámci projektových prací by mělo být zahrnuto i provádění koordinačních prací s architektem, popřípadě se stavebními firmami, je-li zapotřebí určitých stavebních úprav. Jako u každého projektu i zde platí, že včasné a vhodné naplánování může ušetřit nemalé prostředky a čas při realizaci. Je také garantována bezproblémová funkčnost a vzájemná kompatibilita všech částí projektovaného systému a projekt se tak stává kompletním podkladem pro bezproblémovou realizací celého díla.3 Podstatnou částí je i akustika prostoru, kterou se zde

1

Zdroj: Citát Malcolma S. Knowlese z knihy The Modern Practice of Adult Education Zdroj: http://www.avmedia.cz/index.asp?module=ActiveWeb&page=WebPage&s=ucebny_a_skolici_mis 3 Zdroj: http://www.avmedia.cz/downloads/Projekcni_cinnost_web.pdf 2

-7-

zaobírat

15. 11. 2008 15. 11. 2008 15. 12. 2008

nebudeme, protože se jedná o samostatné a rozsáhlé téma. V našem případě nebylo zapotřebí řešit akustiku a stávající prostory upravovat, protože jak už bylo na začátku zmíněno, nejedná se o velké prostory, kde by toto bylo vyžadováno. Naším partnerem, s kterým jsme se rozhodli spolupracovat, je společnost AV Media, která představuje jednu z největších firem nabízející služby v této oblasti. Náš výběr vycházel z bohatých zkušeností této firmy a také z naší předešlé spolupráce s nimi. Díky jejich znalosti této problematiky nám byli schopni pomoci s orientací v daných požadavcích a seznámit nás s audiovizuálními systémy. V tuto chvíli je na trhu několik možných technologií, které je možné použít jako zobrazovací zařízení určené pro prezentaci dat pro větší prostory. Jsou jimi jak projektory, dříve dělené na video a data projektory dle účelu, pro který byly určeny (s tím že dnes se toto dělení nepoužívá, protože došlo ke spojení obou v jeden celek a proto dále jen projektory) a nebo možnosti velkých plochých displejů, a to jak v technologii LCD a nebo plazma. Důležitou otázkou pro volbu technologie je, jak veliký prezentační prostor chceme získat, náklad na pořízení a životnost produktu, popřípadě transportní možnosti, protože ne vždy můžeme provádět prezentace v připravených prostorách firmy, ale jsme nuceni vyrážet za zákazníkem a prezentovat v jeho prostorách, kde dané technologické řešení není k dispozici. V tuto chvíli můžeme využít předností mobilního řešení projektorů. Tím nám s předešlých řádků vyplynulo, kterými technologiemi se budeme v následujících kapitolách seznamovat a zabývat.

-8-

2

Zobrazovací technologie

2.1

Datové projektory

Datové projektory v dnešní době nacházejí uplatnění ve velkých podnicích, malých firmách, vzdělávacích institucích, jsou užívány pro potřeby obchodních zástupců na cestách a také v domácnostech milovníků domácího kina. Každý z potenciálních uživatelů datových projektorů má jiné požadavky a jiné potřeby. Využití projektorů je dělí na základní dvě skupiny. První skupinu tvoří projektory určené pro domácí projekci filmů či pořadů a druhou skupinu projektory určené z větší části na prezentace např. přednášky nebo firemní porady.

Obr. 1. Datový projektor4 Při výběru projektoru je zapotřebí vědět k jakému účelu, za jakých světelných podmínek a v jakém prostředí bude projektor používán. Na trhu jsou pro tyto účely projektory využívající k vytvoření výsledného obrazu dvou rozličných technologií. Jedna technologie, která je nazývána 3LCD technologie, využívá k vytvoření obrazu malých LCD displejů, přes které proudí vysoký světelný tok. Oproti tomu druhá technologie vychází od společnosti Texas Instruments a ta využívá pole mikrozrcátek a DMD čipu k vytvoření výsledného obrazu. Každá z těchto technologií má svá specifika a technické parametry. Následující řádky se pokusí nás s nimi obeznámit a zhodnotit klady a zápory jednotlivých technologií.

4

Zdroj: http://pctuning.tyden.cz/

18. 12. 2008

-9-

2.1.1 Technologie projektorů 2.1.1.1

DLP Technologie

Čip DMD je v zásadě maticovým přepínačem světla. Princip je poměrně jednoduchý: pole mikrozrcátek je ovládané elektrostaticky, kdy přiváděné napětí k jednotlivým zrcátkům ovlivňuje naklopení každého z nich. Mikrozrcátka jsou umístěna nad polovodičem, který strukturou připomíná statickou paměť SRAM o kapacitě (a rozměrech) odpovídající rozlišení. I elektrický princip fungování připomíná paměť: řadič do DMD čipu "nahrává obrazy" podobně jako do obrazové paměti. Poměrným vypínáním a zapínáním daného bodu (modulací) lze u poslední generace DMD dosáhnout teoreticky až 1024 odstínů šedi – od plného jasu (stále zapnuto) až po “tmu“ tj. plné vypnutí. V jednočipových systémech je součástí optiky i rychle rotující kotouč s barevnými filtry RGB. Výsledná barva je pak dána součtem jasů jednotlivých složek RGB. Poslední generace čipů DMD, kterou Texas Instruments nazývá “DDR“, má vyšší kontrast díky potažení časti čipů za zrcátky materiálem pohlcujícím světlo.

Obr. 2. DLP čip5 Jednočipový DLP projekční systém V srdci každého DLP promítacího systému je optický polovodič známý jak DLP čip, který vyvinul dr. Larry Hornbeck ze společnosti Texasů Instruments v roce 1987. DLP čip je pravděpodobně světově nejvíce sofistikovaný světelný vypínač. Obsahuje obdélníkové pole s až 2 miliony namontovaných mikroskopických zrcadel. Každé z těchto mikrozrcadel měří méně než jedna pětina šíře lidského vlasu. Po přivedení napětí na jednotlivou buňku se 13-16 µm velké mikrozrcátko vychýlí ze své klidové polohy (úhel

5

Zdroj: http://www.dlp.com

5. 12. 2008

- 10 -

mezi krajními polohami je 10° až 12°) a odkloní tak tok světla mimo objektiv (světlo je v tomto případě vedeno mimo optický systém). DLP mikroskopická zrcátka jsou namontována na drobných závěsech, které jim umožňují vychýlit se buď směrem k světelnému zdroji v promítacím systému (on) nebo pryč z něj (off). Dojde tím k vytvoření světlého nebo tmavého pixelu na promítacím povrchu.

Obr. 3. Mikroskopická zrcátka technologie DLP6 Bitový tok obrazového kódu vstupuje do polovodiče přímo přes každé zrcadlo zapínané a vypínané až několiktisíckrát za sekundu. Je-li zrcadlo častěji v poloze on než v poloze off, odráží světlý šedý pixel, je-li častěji v poloze off odráží tmavý šedý pixel. Tímto způsobem zrcadla v DLP promítacím systému mohou odrážet pixely až v 1024 odstínech šedi a přeměnit video nebo grafiku vstupující do DLP čipu v podání vysoce detailní stupnice šedi obrazu.

Obr. 4. Jednočipový DLP projekční systém6 Bílé generované světlo z lampy v DLP promítacím systému prochází skrz barevný filtr k povrchu DLP čipu a poté je odráženo buď do objektivu odkud je směrováno na projekční plochu či do černého absorbéru, který se nachází uvnitř optické jednotky. Barevné kolo (Karusel s barevnými filtry) filtruje světlo na červené (R), zelené (G) a modré (B), ze kterých může promítací systém následným smícháním vytvořit až 16,7 milionu barev. Ve chvíli kdy je rotující (karusel) fitr natočen do světla lampy, dochází k přenosu barevného 6

Zdroj: http://www.dlp.com/tech/what.aspx

10. 12. 2008

- 11 -

světla dle barvy (RGB) výseče na čip, který převede informace odpovídající konkrétní barvě v okamžiku průchodu světla. Z toho vyplývá, že DLP technologie promítá postupně obrazy v jednotlivých barvách, které lidské oko vnímá jako barevný obraz.

Obr. 5. Skládání obrazu pomocí barevných filtrů7 Vyšší verze této technologie v podání tří čipového systému je schopna vytvořit skoro 35 bilionů barev. Mezi on a off stavem je každé zrcátko koordinováno s těmito třemi základními stavebními bloky barev. Například zrcadlo odpovědné za projekci purpurového pixelu bude odrážet červené a modré světlo k promítacímu povrchu; naše oči pak smíchají tyto rychle střídavé záblesky a uvidí zamýšlenou barvu v plánovaném obrazu.

Obr. 6. Tříčipový DLP projekční systém8 Tříčipový DLP projekční systém DLP technologie s tříčipovým uspořádáním umožňuje projektorům dosáhnout vysoké kvality obrazu, jakou známe z kina a to díky velmi vysokému jasu, úžasnému barevnému podání a širokému zobrazení. V tříčipovém systému bílé generované světlo prochází lampou a dále pak skrz hranol, který dělí toto světlo na červené, zelené a modré. Každý ze 7 8

Zdroj: http://www.dlp.com/projectors/brilliant_color.aspx Zdroj: http://www.dlp.com/tech/what.aspx

20. 12. 2008 20. 12. 2008

- 12 -

3DLP čipů je přidělen k jedné z těchto tří barev. Barevné světlo, které mikrozrcátka odráží, je potom zkombinované a prochází přes objektiv jako hotový obraz.9

Obr. 7. Struktura DLP projektoru s telecentrickou architekturou10 Druhou generací technologie DLP je DMD čip, který společnost Texas Instruments nazývá "DDR". Díky potažení časti čipů za zrcátky materiálem pohlcujícím světlo dosahuje vyššího kontrastu. Jak jíž bylo řečeno, srdcem každého projekčního systému s technologií DLP je čip, který slouží jako prostorový světelný modulátor obsahující skupinu pohybujících se microzrcátek namontovaných nad CMOS SRAM. Každé zrcátko je nezávisle řízené nahrávanými daty z paměti, která je umístěna dole pod zrcátkem směřujícím odraz světla do prostoru, kdy je přiřazen pixel video dat pixelu zobrazených dat. Data pomocí binárního kódu elektrostaticky ovládají naklápění mikrozrcátek, kdy poloha zrcátek je vyjádřena pomocí hodnoty +X ve stupních (on) nebo -X ve stupních (off), která určuje aktuální polohu daného zrcátka. Hodnota X může být 10 ° a nebo 12 °. Světlo odražené od zrcátek pak prochází promítacími čočkami na stěnu či plátno. Plochý (nulový) stav nastane, když je k zrcátkům zastaven přívod energie, v tuto chvíli nejsou zrcátka aktivní. Klidová výchozí pozice zrcátek je 0 °. Za určitých podmínek se může projevit zbytkový proud, který způsobí, že nedojde k nastavení zrcátka do nulové polohy a zrcátko zůstává naklopené v úhlu menším než 1 °. Tento efekt se nazývá paměť závěsů, avšak jeho výskyt nezhoršuje funkčnost zařízení. Ve chvíli, kdy se zrcadla nachází v nulové pozici, je zařízení vypnuto a nebo přepnuto do úsporného režimu, kdy nevytváří žádný obraz.

9

Zdroj: http://www.dlp.com/tech/what.aspx Zdroj: http://focus.ti.com/dlpdmd/docs/dlpdesigncenterdetail.tsp?sectionId=61&tabId=2262

10

- 13 -

26. 11. 2008 2. 12. 2008

2.1.1.2

Technologie 3LCD

Technologie 3LCD patří k lídrům promítacích technologií. V roce 2009 oslavuje 20 let od svého vzniku, kdy byl představen první 3LCD projektor od společnosti Epson s označením VPJ – 700 . Jednalo se o plno barevný videoprojektor, který využíval tekutých krystalů na místo tradiční CRT technologie. Zdokonalený použitím polysilicon TFT technologie integroval řídící okruhy na skleněnou podložku a použitím nezávisle vyvinuté optické technologie představoval kompaktní projektor lehké kategorie.

Obr. 8. Epson VPJ – 70011 Tělo projektoru bylo zmenšeno na velikost stereo tuneru (rozměry (š×d×h) 420×266×125 mm). Tohoto snížení bylo dosaženo nižší váhou LCD zobrazovačů a použitím dichronických křížených hranolů, které umožňovalo redukovat velikost promítacích optik. Použitím malých, ale silných halogenových lamp bylo možno dosáhnout snadné výměny a snížení ceny. Obrazy byly reprodukované v živé barvě a v ostrém detailu třemi, 1,27 palcovými LCD zobrazovači, z nichž každý obsahoval 70 400 pixelů. Maximální velikost obrazu, který mohl projektor poskytnout, dosahoval velikosti až 100 palců (254 cm) a bylo možno ho jednoduše ovládat a nastavovat dle požadavků a možností. Projektor také používal inovační konstrukční rysy, které usnadňovaly optimalizovat obraz. Například to nevyžadovalo upravení RGB barev kdykoli se změnila promítací vzdálenost, protože barvy byly skládané uvnitř optiky namísto plátna, jako u CRT projektru. Nabízel ovládací prvky pro nastavení jasu, tónu a barevné hloubky. Projektor měl elektronicky ovládané ostření a translokátor (zoom) a mohl být ovládán dotykem obsluhy na tlačítku.

11

Zdroj: http://www.epson.co.jp/e/innovation/pdf/21_vjp-700.pdf

1. 1. 2009

- 14 -

Technické parametry projektoru Epson VPJ - 700

Panely tekutých krystalů : Displej : Pixelů : Kontrast : Jas : Lampa : Váha : Spotřeba :

3 polysilikonové TFT zobrazovače s integrovanými řídícími okruhy plnobarevný 70 400 (320 × 220) 100/1 ekvivalent ke 100 lm halogenová lampa AC 100 V, 300 W 7,6 kg 350 W

Tab. 1. Technické parametry 1LCD projektoru Epson V této technologii je obraz skládán přes tři samostatné LCD zobrazovače. Světlo z lampy je rozděleno pomocí dichronických zrcadel na základní tři barvy a to červenou, zelenou a modrou složku. Tyto jednotlivé složky poté projdou přes LCD zobrazovače, za kterými dochází na speciálním optickém prvku ke složení obrazu a při průchodu přes objektiv je složený obraz promítán na projekční plochu. Výhoda plynoucí z použití této technologie je využití celého barevného spektra a také vyšší účinnost (tzn. příkon lampy udávaný v ANSI lumenech v poměru ku světelnému výkonu). Optická soustava, která je používaná u této technologie je relativně složitá a neumožňuje výraznější miniaturizaci. Může docházet také k barevné nehomogenitě obrazu, která je zapříčiněna ztrojenou soustavou, kdy je zapotřebí použít neidentických dílů což se může projevovat výrazně barevnější častí obrazu. U dnešních projektorů je možno provádět elektronickou korekci a eliminovat výskyt tohoto problému. Projektory používající 3LCD technologii jsou až 25 % účinnější v podání jasu, ve srovnání s technologií DLP. To znamená používání méně výkonné lampy pro daný jas, s menší produkcí tepla a menší hladinou ventilátorového hluku. Jestli spojíme výhody vysokého jasu, vysokého kontrastu a kvalitního podání barev, získáme realističtější obraz, který nám technologie 3LCD nabízí. Díky jemné struktuře posledních LCD panelů použitých v 3LCD projektorech je produkován jemný obraz bez viditelného rastru. Hladké, bezešvé barevné přechody, 24bitová barevná hloubka (16,7 milionu barev), to vše patří mezi charakteristické vlastnosti technologie 3LCD.

- 15 -

Dosahuje daleko více přirozeného způsobu podání barev než DLP technologie, která přinejlepším může reprodukovat 6 stupňů barvy, což může činit 262 000 barev v úhrnu.t Z konstrukčního pohledu by se mělo jednat o technologii, která by neměla být tak mechanicky namáhaná jako její konkurence DLP. Nedochází zde k žádnému naklápění zrcadel, menší množství mechanických dílů by mělo činit tuto technologii více spolehlivou. Výjimečný barevný výkon je zaručený systémem dichronických zrcadel, která rozloží světlo obrazu do základních tří barev – červené, zelené a modré. Každá barva prochází skrz LCD panel a je znovu smísena předtím, než promítaný obraz dopadne na zobrazovací plochu plátna. 3LCD systém poskytuje jasnou, čistou a přesnou barevnou reprodukci a tedy kvalitní obraz .12

2.1.1.3

Struktura datového projektoru

Každý projektor se skládá z několika základních konstrukčních částí, které ovlivňují výslednou kvalitu obrazu.

Obr. 9. Struktura projektoru 13

12

Zdroj: http://lib.store.yahoo.net/lib/focusedtechnology/hitachi-lcd-brochure.pdf Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/structure.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633673373908350832&frm=/explore/Default&lnkid=2

1. 12. 2008

13

- 16 -

12. 1. 2008

Projekční čočky Sklo je připevněné na panelu, kde slouží jako ochrana před poškozením TFT substrátu a taktéž jako ochrana před usazováním prachu. Prach, který se usadí na prachotěsné sklo není viditelný při projekci, protože je mimo ohnisko.

Obr. 10. Projekční čočky14 Dichronický hranol Dichronický hranol provádí rozklad světla na červenou, zelenou a modrou a naopak. Využívá těchto barev a z nich vytvoří tři obrazy odpovídající těmto barvám z LCD (HTPS) panelů. Barva a obraz jsou znovu složeny díky odraženému červenému a modrému světlu a průchozímu zelenému světlu. Hranol je vytvořen kombinací čtyř trojúhelníkových tyčí, které vytvářejí jeden pravoúhlý pevný celek. Je zde zapotřebí vysoká preciznost zpracování, která předejde možným tmavým pásům a zdvojenému obrazu.

Obr. 11. Dichronického hranolu15

14

Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/projection_lens.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633717193892188899&frm=/explore/structure 15 Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/dichroic_prism.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633717193892188899&frm=/explore/projection_lens&lnkid=2

- 17 -

28. 1. 2009 28. 1. 2009

Dichronická zrcadla V 3LCD systémech jsou použita 2 dichronická zrcadla, určená k rozdělení světla z lampy projektoru na červené, zelené a modré. Základní sklo těchto dvou zrcadel je potaženo reflexní vrstvou, která odráží pouze světlo specifické vlnové délky.

Obr. 12. Diachronické zrcadlo16 LCD panely Hlavním úkolem HTPS LCD je fungovat jako světelný ventil v projektoru. Technologii LCD panelů je věnovaná samostatná kapitola této práce (2.2. LCD Technologie ).

Obr. 13. LCD panely Vysokotlaká lampa Vysokotlakové rtuťové výbojky jsou používána jako světelný zdroj pro projektory kvůli jejich účinnosti, vhodnému barevnému spektru a delší životnosti. Konstrukčním nastavením provozního tlaku lampy přes 20 MPa je světelný zdroj poměrně malý a jeho zkrácený světlý oblouk umožňuje dosáhnout lepších vlastností.

16

Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/dichroic_mirror.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633717193892188899&frm=/explore/dichroic_prism&lnkid=3

- 18 -

28. 1. 2009

Polarizační elementy Ačkoliv lampa produkuje světlo s obecnou polarizací, HTPS propouští pouze podélné vlny. Polarizační technologie převede krátké vlny na podélné tak , že světlo může proniknout skrz HTPS v co největší míře. Tato technologie zlepší hodnotu dosaženého jasu asi 1,8krát.

Obr. 14. Polarizační elementy17 Integrátor světelného systému Tato technologie umožňuje dosáhnout přenosu zcela jasného, rovnoměrně rozloženého světla od první řady čoček ke druhé a rovnoměrně prosvítit LCD panely.18

Obr. 15. Integrační čočky19 2.1.1.4

Architektura optických systémů

Optické systémy pro jednotlivé aplikace mohou být seskupovány do dvou hlavních architektur a to do telecentrické a netelecentrické. Každý typ má jedinečné výhody nebo nevýhody, které určují možnost nasazení daného systému pro danou aplikaci, v závislosti na

17

Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/polarization_charger.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633717193892188899&frm=/explore/dichroic_mirror&lnkid=7 18 Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/structure.aspx?revkey=0&sid=0&gd=79f6c4a7-38a8-4e70-ac23ff273d31640b&ct=633678469145281955&frm=/explore/Default&lnkid=2 19 Zdroj:http://www.3lcd.com/explore/integrator_lighting_system.aspx?revkey=0&sid=0&gd=526cc5aa-e26a-4e3a-80cc20c173fc10a8&ct=633717193892188899&frm=/explore/polarization_charger&lnkid=6

- 19 -

28. 1. 2009 10. 1. 2009 28. 1. 2009

nejvíce kritických výkonostních parametrech pro tu aplikaci. Důvody pro a proti pro jednotlivou architekturu jsou často diskutované.

Obr. 16. Telecentrický optický systém20

Obr. 17. Netelecentrický optický systém21 2.1.1.5

Kategorie datových projektorů

Kategorie datových projektorů jsou definovány podle možného nasazení jednotlivých projektorů. V návaznosti na určení mají jednotlivé projektory různé technické parametry. Srovnávání jednotlivých projektorů je možno provádět jen v rámci konkrétní kategorie, nelze srovnávat parametry projektorů pro různá použití. Proto jsou projektory rozdělené do čtyř základních kategorií, které umožňují rozčlenění velkého množství produktů do přehlednějších tříd a z toho plynoucí lepší možnosti při orientaci pro zákazníka.

20 21

Zdroj: http://focus.ti.com/dlpdmd/docs/dlpdesigncenterdetail.tsp?sectionId=61&tabId=2262 Zdroj: http://focus.ti.com/dlpdmd/docs/dlpdesigncenterdetail.tsp?sectionId=61&tabId=2262

- 20 -

5. 12. 2008 5. 12. 2008

Ultralehké datové projektory Jedná se o datové projektory, které jsou učené pro mobilní prezentace. Hlavními znaky této kategorie projektorů jsou zcela jistě malé rozměry blízké formátu A5 a nízká váha nepřesahující 1,5 kg při zachování dostatečného světelného výkonu, kdy minimální hodnota by měla být přibližně 1 200 ANSI lm. Díky svým parametrům umožnily změnit pohled na využití datové projekce při prezentacích na cestách. Vychází z toho, že prezentace bude probíhat v menších prostorách a promítaný obraz bude menších rozměrů, pro které rozlišení XGA (1 024×768) bude dostatečné. Připravit si působivou prezentaci u zákazníka již nevyžaduje nosit s sebou další brašnu s potřebnou technikou.

Obr. 18. Představitel ultralehké kategorie od společnosti Casio22 Osobní datové projektory Osobní datové projektory představují kategorii, která se snaží splnit požadavky na mobilitu projektoru a patřičný světelný výkon umožňující projekci i ve špatně zatemněných prostorách. Dalším charakteristickým znakem této kategorie projektorů je rychlá a snadná montáž s automatickým nastavením obrazu po zapnutí, kde i jednoduchost obsluhy představuje jeden z požadavků. Tyto projektory se vyznačují nízkou hmotností do 4 kg a malými rozměry. Jsou určené pro prezentace u klienta s menším množstvím posluchačů.

Mobilní datové projektory Tyto projektory jsou určené pro projekci v rozlehlejších prostorách s horšími možnostmi zatemnění a pro větší auditorium. Jejich rozměr je nepatrně větší než u osobních projektorů, ale výkonnostně jsou na tom lépe a jsou schopny také splnit požadavky na všestrannost jejich 22

Zdroj: http://www.seznamzbozi.cz/projektory-c88/casio-xj-s41-p19033995.html

- 21 -

10. 1. 2009

nasazení. K typickým vlastnostem patří vysoký světelný výkon a všestrannost. Své uplatnění najdou i na firemních prezentacích a poradách. Konferenční datové projektory Jedná se o vysoce výkonné přístroje jejichž výkon přesahuje 3 000 ANSI lm a jejich hmotnost je více než 6 kg. Konferenční datové projektory jsou určeny, jak už sám název napovídá, do moderních konferenčních místností, přednáškových sálů a školicích středisek. Projektory, spadající do této kategorie, vyhovují těm nejvyšším nárokům na světelný výkon a kvalitu obrazu. Díky svým technickým parametrům a konstrukci dosahují věrných barev a vysokého kontrastu i ve velkých místnostech, kde jsou schopny za plného osvětlení při maximálním formátu poskytnout kvalitní obraz. Konferenční datové projektory obvykle pracují v nejvyšších rozlišeních, což jim umožňuje věrně znázornit i náročné grafické aplikace. Vysoká cena je kompenzována možnostmi vstupů pro připojení několika různých zdrojů signálu najednou a výstupů. Do samostatné kategorie projektorů patří projektory určené pro domácí kina, projekce v restauracích, klubech a diskotékách, u kterých je hlavním předpokladem vyšší svítivost v rozmezí 1 500 – 2 000 ANSI lm , protože projekce je většinou realizována za přirozeného osvětlení. Převažujícím signálem u těchto zařízeních je televizní signál v podání pozemního či satelitního vysílání, které doposud užívá formát 4:3 a kvalitu obrazu uspokojí projektor s rozlišením SVGA (800×600). Pro tyto účely jsou vhodnější projektory užívající technologii DLP, které jsou odolnější vůči zakouřenému a prašnému prostřední. Rozlišení zdroje signálu ovlivňuje výslednou kvalitu obrazu. Vyžadujeme-li nejvyšší kvalitu obrazu, je nutné použít stejné fyzické rozlišení u zdroje signálu (pc, notebook aj.) jako u projektoru. Projektory jsou ve chvíli, kdy nemůžeme a nebo opomeneme provést změnu na zdroji pro tyto účely vybaveny konverzními mechanizmy, které jim umožňují zobrazovat nižší i vyšší rozlišení než je rozlišení fyzické. Tento konverzní převod ale zapříčiní nižší kvalitu promítaného obrazu. 2.1.1.6

Technické parametry datových projektorů

Pří výběru datového projektoru je zapotřebí brát na zřetel technické parametry jednotlivých projektorů.

- 22 -

Světelný výkon Světelný výkon patří k nejdůležitějším parametrů datového projektoru a někdy je také používán termín svítivost. Jednotkou světelného výkonu je ANSI lumen. Hodnota svítivosti projektoru vypovídá o rozložení světelného výkonu po celé promítací ploše. Kvalita a jas obrazu se zvyšuje s narůstajícím výkonem projektoru. Nároky na světelný výkon jsou závislé na světelných podmínkách, dle místa, kde probíhá projekce. Zvýšené nároky na výkon projektoru jsou v prostorách s vysokou hladinou okolního osvětlení. U projektorů s výkonem do 1 200 ANSI lm je ve většině případech nutné použít zatemnění a možná velikost promítací plochy nepřesahuje běžných 150×200 cm. V případě, že máme k dispozici výkon 2 000 ANSI lm není zapotřebí dodatečného zatemnění a běžný obraz 150×200 cm je promítán bez ztráty kvality. Druhým faktorem, který je zapotřebí brát na zřetel, je velikost projekční plochy. Budeme-li chtít získat proječní plochu s kvalitním obrazem o velikosti 300×400 cm, je nezbytné použít projektory se světelným výkonem přesahující hodnotu 4 000 ANSI lm. Profesionální projektory určené pro prezentace na velká plátna dosahují úctyhodné hodnoty přes 10 000 ANSI lm. Kontrast Základní definice kontrastu je specifikována jako poměr nejsvětlejšího a nejtmavšího místa obrazu. Uváděná hodnota kontrastu 800:1 představuje poměr hodnoty svítící bílé barvy vůči černé, kdy hodnota produkované bílé je 800krát větší než produkované nejtmavější černé. Hodnota kontrastu je důležitá u projektorů, které jsou určené pro projekci domácího kina, v běžných podmínkách je kontrast snižován okolním parazitním osvětlením. Hmotnost a velikost Tato hodnota je důležitá u projektorů určených k cestování. U modelů, které budou přimontovány na pevno není hmotnost a velikost podstatná. Vybavení Standardem dnešních projektorů se stalo mnoho užitečných funkcí, které usnadňují užívání a obsluhu projektoru. Mezi základní funkce patří automatická detekce zdrojového signálu a následné automatické nastavení obrazu dle připojeného zařízení, optický a digitální zoom umožňující nastavení optimální velikosti obrazu pro dané prostory či korekce lichoběžníkového zkreslení, která umožní digitálně naklopit reprodukovaný obraz ve chvíli kdy není možné umístit projektor kolmo vůči promítací ploše. Další funkce vyplývají

- 23 -

z možnosti nasazení projektorů, a to třeba u video konferenčního využití funkce PIP (obraz v obraze) nebo u mobilních projektorů možnost připojení paměťové karty či USB zařízení, které nahradí nutnost připojení notebooku obsahující potřebné prezentační materiály. Další významnou funkcí, kterou oceníme za její snahu o dosažení úsporného provozu projektoru, je tzv. Ekomód – úsporný režim. Životnost výbojky Životnost lampy se v průběhu let díky novým technologiím zvyšuje. Žárovky používané u prvních projektorů dosahovaly životnosti okolo padesáti provozních hodin. Životnost dnes používaných výbojek je deklarována výrobci v řádu několika tisíc hodin. Další údaj, který je zapotřebí brát v úvahu je o kolik procent dojde v průběhu životnosti lampy ke snížení jejího výkonu. Z toho důvodu bývá výrobci uváděna životnost ve vztahu k zachování původní svítivosti.23 Výběr lampy závisí na několika faktorech : Na velikosti projektoru, váze a hlučnosti. Většina lamp je poměrně neefektivních v přeměně elektrické energie na viditelné světlo. To většinou znamená tepelné zatížení projektoru od lampy. Ve většině případů je tato teplota vyšší než teplota samotného systému. Množství energie (tj. tepla) může být pro zařízení nevhodné a proto je zapotřebí docílit ochlazovaní a snižování teploty pomocí ventilátorů. Jejich účinnost je závislá na velikosti a počtu použitých ventilátorů, které samozřejmě ovlivňují samotnou velikost projektoru i jeho váhu. Za nejvíce účinnou lampu je považována ta, která má nejlepší poměr wattů na získané lumeny.

Obr. 19. Lampa projektoru Koupě projektoru není zdaleka poslední investicí do tohoto zařízení. Musíme brát v potaz i možný nákup nové lampy, kterému se s přibývajícími projekcemi nevyhneme. Běžná životnost 4 000 hodin při denním provozu ve výši 4 hodin nás předurčuje k nákupu nové lampy po dvou letech provozu. Vycházíme-li z průměrné ceny lampy, která je okolo 8 000 Kč, představuje to pro nás měsíční náklad na provoz zařízení 340 Kč. Budeme-li touto 23

Zdroj: http://www.systemonline.cz/clanky/jak-vybrat-vhodny-datovy-projektor.htm

- 24 -

18. 10. 2008

částkou zatěžovat náklady firmy, nejedná se o horentní sumu. V případě nákladů možného rodinného rozpočtu to zcela jistě již zanedbatelná částka není a je zapotřebí zvážit zda projektor skutečně najde uplatnění.24

Obr. 20. Uspořádání možných vstupů a výstupů25 2.1.1.7

Srovnání projektorů využívajících technologii DLP a 3LCD

Budeme-li porovnávat projektory, které využívají tyto technologie, musíme vycházet z toho, že každá z uvedených technologií se od té druhé nemálo liší, a to jak z konstrukčního hlediska, tak z hlediska dosaženého výsledného obrazu. Obě tyto technologie mají své klady a zápory, dosažené technické specifika a z toho plynoucí i možnosti nasazení. Původní prvenství DLP technologie byla v průběhu vývoje LCD panelů srovnána a v dnešní době dosahují projektory využívající technologii 3LCD obdobných kvalit dražších DLP projektorů. Mezi přednosti DLP projektorů zcela jistě patří méně složitý optický systém a vyšší svítivost i kontrast. Oproti tomu 3LCD technologie dosahuje vyšší ostrosti obrazu a přesnějších a bohatších barev. Tyto přednosti se vztahují k projektorům využívajících rozlišení XGA, protože slabší verze SVGA se vyznačuje celkově méně ostrým obrazem a projevujícím se screendoor efektem, který se projevuje viditelným rastrem na promítaném obraze. Tento rastr se projevuje při pohledu na promítaný obraz z větší blízkosti. U projektoru s větším rozlišením jako je XGA je menší pravděpodobnost tohoto výskytu. K dalším možným problémům projevujícím se u technologie LCD je možnost mrtvého pixelu, který známe jako zářící bod navíc v obrazu. Někteří výrobci nabízejí možnost výměny projektoru při výskytu mrtvého pixelu, i zde platí, že viditelnost mrtvého pixelu klesá s nárůstem rozlišení. DLP technologie se ale také vyznačuje nežádoucími chybami jako je například rainbow efekt, tzv. duhový efekt u promítaného dynamického obrazu, který vyplývá z konstrukčního řešení a projevuje se většinou u levnějších modelů využívajících menšího počtu barevných filtrů. Proto není možno s jistotou říci, která z technologií je lepší

24 25

Zdroj: C H I P únor 2006 Zdroj: Technická specifikace-manuál Panasonic

20. 11. 2008 10. 1. 2009

- 25 -

a záleží především na budoucím uživateli, jaké požadavky a jaké určité množství tolerance je schopný jednotlivým technologiím poskytnout.26 Projektory využívající technologii DLP jsou údajně spolehlivější z pohledu údržby oproti LCD projektorům, které byly v minulosti výrazně levnější a tím i dostupnější. Stále více projektorů se používá v kancelářském využití nebo jako domácí kino a pokles cen u DLP projektorů umožňuje jejich větší dostupnost. Projektory s technologii DLP mají uzavřený mechanismus a jsou tedy odolné proti prachu bez použití filtru. Tato technologie postupně zlepšuje věrnost barev a lépe využívá barevné spektrum lampy k dosažení vyššího jasu projekce. Vynikajícího jasu a kontrastu je dosaženo díky tomu, že světlo neproniká do míst, kde by ho zrcátka mohla odrazit a zhoršit podání barev. Zůstává zachováno podání černé barvy. Barvy jsou vytvářeny pomocí rotujícího barevného (karuselu) filtru, který obarvuje jednotlivé záblesky, čímž vzniká nepřirozené podání barev, které se snaží výrobci vylepšit pomocí dalších výsečí (může jich být použito až 8).Výsledný obraz vzniká složením jednotlivých barevných záblesků dohromady. To má za následek tzv. duhový efekt, který je viditelný každým citlivým okem. Produkce obrazu pomocí této technologie může být pro své skryté zatěžování mozku únavná a vyčerpávající. Nedávno bylo zjištěno, že vlivem frekvenčního naklápění zrcátek dochází k blikání obrazu, který je lidským okem vnímán jako spojitý děj, nicméně způsobuje brzkou únavu. Technologie DLP netrpí tzv. screendoor efektem, který je vytvářen většími mezerami mezi jednotlivými body (pixely) u technologie 3LCD.

Obr. 21. Tok světla v LCD a DLP projektorech 27 26

Zdroj: CH I P únor 2006

20. 11. 2008

- 26 -

Při využití zadního chlazení procesoru DLP je dosaženo nižší provozní teploty. Další náklady spojené s provozem projektoru jsou investice do výměny filtrů, výměny lampy a samotné čištění. Podle výrobce mají DLP projektory nižší náklady na vlastní údržbu. Každý LCD projektor je vybaven filtrem, který má zamezit vstupu prachu společně se vzduchem do prostoru projektoru. Pokud není filtr měněn v předepsaných intervalech, může dojít k přehřátí optických součástek a ty pak mohou být citlivé na znečištění prachem. Zvýšená teplota zapříčiněná zaneseným filtrem může mít za následek zhoršení kontrastu, svítivosti a snížení životnosti lampy. Doporučené intervaly pro čištění filtru jsou předepsány výrobcem a pohybují se v rozsahu 100 – 300 hodin provozu. U DLP projektoru je možno dosáhnout snížení nákladů a zároveň zabránit i usazování prachu v přístroji. Využití zadního chlazení procesoru DLP umožnilo výrobcům sestrojení neprodyšně uzavřeného optického systému, který zabraňuje usazování prachu na klíčových optických součástkách a umožňuje odstranit z konstrukce projektoru filtr. Použitím skleněného krytu před zrcadly a neprodyšným uzavřením DLP procesoru nedochází k usazování prachu na zrcadlech a zhoršení obrazu. Procesor DLP je možno chladit jinak než LCD panel, nejedná se o klasický panel, ale o polovodičový procesor. Vnitřní zrcadla, která jsou použita u DLP procesoru, odrážejí světlo a tím se tolik nezahřívají. DLP projektory se vyznačují nižšími náklady na údržbu, mohou být plně využity nejen v kancelářských prostorech a domácnostech, ale také v místech se zvýšenou prašností, jakými jsou školy, zábavní podniky či prostory s ovzduším, které obsahuje zbytky pevných částic.28

2.1.1.8

Projekční plátna

Opomeneme-li rozdílnost jednotlivých technologií datových projektorů, shodneme se na jedné věci, kterou mají společnou, a tou jsou projekční plátna. Projekční plátno hraje nemalou úlohu při projekci, protože správným výběrem a vhodným použitým materiálem je možno docílit větší kvality zobrazení. Při umísťování plátna musíme brát zřetel na jeho vzdálenost od projektoru, která ovlivňuje velikost promítaného obrazu. Jeho kvalita je sice podmíněna i technologií projektoru, nicméně nemalou roli zde hraje i kvalita použité optické soustavy a elektroniky. Předností je optika s dostatečnou světlostí, kvalitním ostřením a dostatečným optickým zoomem pro případ, kdy není možno projektor umístit přímo proti plátnu a je zapotřebí mít k dispozici možnost posuvu v horizontálním či vertikálním směru. 27

Zdroj: http://www.dlp.com/projectors/filter_free.aspx Zdroj:http://www.computerworld.cz/cw.nsf/id/dlp-projektory-prinaseji-nizsi-naklady-a-vyssi-spolehlivost-tvrdibenq?OpenDocument&Highlight=0

20. 1. 2009

28

- 27 -

10. 1. 2009

Budeme-li uvažovat možnou úhlopříčku promítaného obrazu potažmo plátna, můžeme se pohybovat v rozmezí od 0,762 m (30 palců) až po ctihodných 7,62 m (300 palců ) a projekční vzdálenost začínající na hodnotě 1 m a končící u 15 m při použití profesionálního zařízení. V případě kvalitních pláten není potřeba zatemňovat okna místnosti, účastníci jednání si mohou pohodlně diskutovat a psát poznámky, protože na ně uvidí. Pokud takové plátno užijeme v rámci svého domácího kina, můžeme se těšit z prokresleného kontrastního obrazu. Investici do plátna je možno považovat za investici dlouhodobou. Pokud totiž již projektor nebude vyhovovat svými technickými parametry, může být vyměněn za lepší, projekční plocha však zůstane stejná. Každý prostor má svá specifika a to zejména světelná. Z nabízené škály produktů je možné vybrat právě ten typ plátna, který bude nejlépe vyhovovat a s kterým docílíme žádoucí kvality produkce. Jen díky vhodnému plátnu se nám zobrazí černá černější a my budeme vnímat obraz hlubší a přirozenější. Další výhoda, která plyne z užití plátna, je menší nárok na výkon projektoru a s ním ruku v ruce i úspora při pořízení projektoru a možnost provozovaní zařízení v ekonomickém režimu, která zvýšuje možnou životnost lampy.

Obr. 22. Mobilní plátna Hama29 Ve chvíli kdy by jsme se rozhodli, že neužijeme při projekci plátno, je nutné si uvědomit, že tímto postupem degradujeme možný výsledek projekce. Při promítání na stěnu nelze dosáhnout tak kvalitního obrazu.jako při použití plátna. Světlo není odráženo do místnosti směrovaně a obraz působí nekontrastně a šedivě. Podobně je to i s malířskými barvami. Žádná z malířských barev není bílá a deformuje tak podání barev.

29

Zdroj: http://www.naxidigital.cz/

20. 12. 2008

- 28 -

Při výběru projekčního plátna je zapotřebí zvážit několik aspektů, a to zda se bude jednat o plátno mobilní či fixní, stahovací či rámové, popřípadě zda provedení povrchu plátna má být matné či reflexní. Mobilní plátno je umístěno na stativu a lze ho poměrně snadno přenášet. Samozřejmě snadnost přenášení je závislá na velikosti plátna. Nevýhodou tohoto řešení je, že vždy musíme provádět nastavení a seřízení projektoru z důvodu jiné vzdálenosti plátna od projektoru oproti předešlým dispozicím. Další možností je plátno zavěsit, k tomu účelu jsou na trhu k dispozici plátna pevná a nebo vysunovací. Mohou být vybavena mechanismem, který zaručuje tuhost plátna a to buď skládacím hliníkovým rámem nebo napínacími lanky, která se starají o řádné vypnutí plátna. Stojany

pro

pevná

plátna

mívají

i

možnost

lichoběžníkové

korekce

pomocí

naklápění.Výhodou stahovacích pláten je to, že jsou navinuty v tubusu a nezabírají místo. Spodní lišta plátna zajistí díky gravitaci stabilitu po vysunutí. Plátna je možno stahovat manuálně jako roletu, lepší modely jsou vybaveny brzdou zabraňující prudkému vyjetí a následnému poškození plátna, nebo elektricky pomocí elektromotorku, který může být ovládaný dálkovým ovladačem, případně projektorem samotným. Lze sem zařadit i plátna rámová, která jsou určena pro stálou instalaci. Povrch plátna rozhoduje o velikosti pozorovacího úhlu a množství odraženého světla, přičemž platí, že pro široký pozorovací úhel je logicky potřeba vyššího jasu projektoru, zatím co pro úzký pozorovací úhel stačí nižší jas. Nejběžnější plátna mají matný bílý povrch, který není z důvodu zamezení záblesků hladký. Pozorovací úhel bývá zpravidla ± 50 ° od vodorovné i vertikální roviny, světelný zisk je 1. Reflexní plátno mívá pozorovací úhly ± 30 ° při světelném zisku 2, kvalitnější plátna mají ještě užší pozorovací úhel (± 25 °) a světelný zisk 2,8. Cenově se projekční plátna pohybují ve velmi širokém rozpětí daném ani ne tak použitým povrchem obrazové plochy, jako mechanickým provedením. Rozměrné stativové rámové plátno tak vyjde znatelně dráž než vysunovací plátno s o třídu lepším povrchem.

4:3

Tab.2. Formát plátna - obrazu

- 29 -

12,5 %

12,5 %

Formát

Do nedávna bylo nejvíce rozšířeným formátem u většiny zobrazovacích zařízení formát 4:3, který je dnes vytlačován širokoúhlým formátem 16:10 nástupce TV a HDTV formátu 16:9. Důvod proč se tomu tak stalo je dosti jednoduchý. Nové formáty nabízejí větší možnou plochu pro zobrazovaná data, a to až o 25 % v horizontální rovině. Přehled formátů 4:3 (historický formát) VGA 640 × 480 SVGA 800 × 600 XGA 1 024 × 768 SXGA SXGA+ UXGA

16 : 9 (video - TV, HDTV) 848 × 480 1 024 × 575 1 280 × 720 (projektory) 1 366 × 768 (plasmy)

1 280 ×1 024 1 400 × 1 050 1 600 × 1 200

1 920 × 1 080 2 048 × 1 080

Full HD 2K

16 : 10 (PC)

1 280 × 768

WXGA

1 440 × 900 1 680 × 1 050 1 920 × 1 200

WXGA+ WSXGA WUXGA

Tab. 3. Přehledů formátů rozlišení

2.2

LCD Technologie

Tato technologie patří v dnešní době k velice se rozšiřujícím a díky stále se zdokonalujícím technologiím je i levnější, dostupnější a technologicky vyspělejší. LCD technologie, díky svému rozmachu, již zatlačila do pozadí do nedávna rozšířenou technologii CRT, kterou známe z klasických monitorů a televizních přijímačů. Tento trend započal roku 2002, kdy technologie LCD monitorů zastávala v celkovém prodeji na trhu 13,8 % a v následujících letech pokračoval nárůst jejich prodeje. Dnes se prakticky nesetkáme na pultech obchodů se starými rozměrnými CRT monitory, které technologie LCD prakticky vytlačila do ústraní. Podstata funkce tekutých krystalů byla objevena již v roce 1888 rakouským botanikem Friedrichem Rheinitzerem. Ten v průběhu pokusů zjistil, že během tání zvláštní směsi cholesterylbenzátu, která svou podobou připomínala cholesterol, měla podobu zakalené tekutiny. Při vzrůstající teplotě měnila svůj vzhled a pročisťovala se. Ve chvíli, kdy byla tekutina vystavena ochlazení získala modrou barvu a nakonec zkrystalizovala. Tou dobou ještě nevěděl, jaké využití jeho objev v budoucnu bude mít. Další významný počin nastal roku 1963, kdy pan Richard Williams objevil jako výzkumník laboratoří RCA, že je procházející světlo skrz tenkou vrstvu tekutých krystalů ohýbáno dle jejich krystalické struktury. Roku 1968 se svým kolegou Georgem Heilmaierem zkonstruovali první displej z tekutých krystalů.

- 30 -

Nástup a praktické využití této technologie nebyl tak radikální a spíše se uplatňovaly displeje založené na segmentech LED diod, i když v roce 1973 byla na trh uvedena první kalkulačka, která využívala technologii tekutých krystalů. Vzestup v užívání této technologie přišel až v polovině 80. let minulého století se zvyšujícím se prodejem spotřební elektroniky. Nejvýznamnější start pro LCD technologii byl na přelomu 80. a 90. let, a to díky výrobě notebooků, projektorů (3LCD) a plochých monitorů.30 Název technologie LCD pochází z anglického slova Liquid Crystal Display. Tato technologie využívá vlastností tekutých krystalů, které jsou schopny díky napětí přiváděnému na elektrodách ovládat molekuly tekutých krystalů. Množství napětí určuje výslednou polohu a z toho vyplývající i množství procházejícího polarizovaného světla . Pro snažší pochopení jsme schopni definovat 3 základní stavy, ve kterých se mohou tekuté krystaly vyskytovat: •

stav, kdy tekutý krystal nepropouští světlo nebo by ho neměl teoreticky propouštět, slovo teoreticky se zde vyskytuje opodstatněně, protože tekutý krystal není schopný zachytit veškeré světlo .

•

stav, kdy propouští světlo jen částečně a množství propouštěného světla je kontrolován elektronikou (tranzistorem)

•

stav, kdy propouští světlo úplně, kdy i tady platí , že určitá část světla zůstává zachycena v tekutých krystalech a průchod tím pádem není 100 %.

Základem LCD může být aktivní či pasivní matice. Aktivní matice obsahuje aspoň jeden tranzistor na každý pixel, kdy každý obrazový bod (pixel) je ovládán jedním tranzistorem (TFT – Thin Film Transistor), který řídí natočení molekul tekutého krystalu. Pasivní matice využívá technologie STN a DSTN (Super Twisted Nematic a Double Super Twisted Nematic). U těchto technologií dochází k vytváření obrazu po jednotlivých řádcích postupně. Ve chvíli , kdy dochází k obnovení řádku, není žádná kontrola nad jednotlivými body a s tím spojená možnost natočení krystalů. Obraz těchto technologií se vyznačuje nižším jasem a horší dobou odezvy. I když je výroba displejů využívající pasivní matici jednodušší a levnější, tak se pro své vlastnosti u dnešních displejů používá jen zřídka. K tomu, abychom získali obraz, je zapotřebí dvou složek, a to světla a barvy. Světlo je produkováno zářivkami, které jsou schopné poskytnout tzv. bílé světlo, složené ze tří základních RGB barev (červené, zelené, modré) a nebo také za pomoci speciálních LED diod, které se k tomuto účelu začínají teprve využívat a jejich nasazení je v počátcích. 30

Zdroj: http://www.grafika.cz/art/hw/LCD-technologie-v-kostce.html

- 31 -

5. 1 .2009

Důležité je si uvědomit, že podsvětlovací trubice nebo diody svítí po celou dobu. Je zapotřebí rozvést světlo po celém povrchu rovnoměrně. K tomu účelu slouží různé difúzní a odrazivé vrstvy. Na kvalitě těchto vrstev závisí i výsledná kvalita celkového podsvícení, která je též nazývána homogenitou podsvícení.

Obr.23. Podsvícení katodovými trubicemi31

Obr.24. Podsvícení LED diodami32

Jednotlivé obrazové body jsou ohraničeny dvěma polarizačními filtry. Barevným filtrem pro červenou, zelenou ,modrou barvu a také dvěma vyrovnávacími vrstvami. Vše je ohraničeno tenkými skleněnými panely. Tranzistor každého pixelu má kontrolní funkci a hlídá velikost napětí procházejícího skrz jednotlivé vrstvy, kdy elektrické pole ovládá změnu struktury tekutého krystalu a díky tomu ovlivňuje i natočení jednotlivých částic. Tato ovládací schopnost umožňuje navodit několik desítek až stovek stavů tekutého krystalu a z toho vzniklé barevné odstíny i jas. Složení každého obrazového bodu, který obsahuje tři základní barevné subpixely, umožňuje vytvořit statisíce až milióny barevných odstínů.33 Na obrázku je grafické schéma popisující technologii TFT LCD technologie;

Obr. 25. Stav krystalu v technologii TFT34

31

Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-59B0B21624FBA168C12571BD002A0891.html Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-59B0B21624FBA168C12571BD002A0891.html 33 Zdroj: http://notebook.cz/clanky/technologie/2006/LCD 34 Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-72E593AEF388EE8BC1256CE700442B8D.html 32

- 32 -

15. 12. 2008 15. 12. 2008 15. 12. 2008 12. 12. 2008

Obrázek č.25 zachycuje stav tekutého krystalu před tím, než je přivedeno napětí. Procházející světlo může být nasměrováno a v konečném důsledku prochází v plném jasu.

Obr. 26. Změna stavu krystalu35 Druhý obrázek č.26 zachycuje situaci, kdy jsou tekuté krystaly pod plným napětím a průchod světla skrz je pohlcován polarizačním filtrem, což by mělo mít za následek plnou černou.

2.2.1 Druhy technologie LCD Postupem času dochází k vylepšování technologie LCD a z toho důvodu se setkáváme z různými druhy této technologie. Každá z technologií má svá specifika a možné uplatnění. 2.2.1.1

Technologie TN + film

Patří k nejlevnějším, nejjednodušším a také nejstarším technologiím výroby a je založena na technice Twisted Nematic (TN). Vyznačuje se obdélníkovým pixelem a z toho také vyplývajícími rozdílnými hodnotami pro horizontální a vertikální úhly zobrazení, kdy vertikální hodnoty jsou ty horší. U dnešních modelů došlo k nahrazení obdélníkového pixelu za čtvercový a tím také k teoretickému odstranění rozdílných zobrazovacích úhlů. Podáním barev patří k jednomu z nejhorších. Mezi další neduhy této technologie patří tzv. mrtvý pixel, je to dáno tím, že aby krystal zabránil propouštění světla, musí do něj být přivedeno napětí, je-li však na krystalu napětí nulové (vada), prochází světlo skrz bez toho aniž by mu to bylo pomocí pixelu zabráněno. Projevuje se to svítícím vadným pixelem. Tímto problémem trpí pouze tato technologie. Technologie TN ztrácí při průchodu přes polarizační filtry až 30 % kontrastu a jasu. Z důvodu snahy dosáhnout lepších parametrů zobrazovacích úhlů je na povrch displeje aplikována vrstva, díky níž je možno dosáhnout lepších zobrazovacích úhlů a to až o 90 ° horizontálně.

35

Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-72E593AEF388EE8BC1256CE700442B8D.html

- 33 -

12. 12. 2008

K nevýhodám této technologie patří slabý kontrast a pomalá doba odezvy. Výrobce se snaží dobu odezvy zkrátit díky většímu napětí na elektrodách, ale i tak tato technologie naráží na fyzikální bariery. Za výhodu můžeme považovat nižší pořizovací náklady této technologie.

Obr. 27. Technologie TN+film36 2.2.1.2

Technologie IPS (In-Plane Swithing)

Tato technologie je nazývána také jako Super TFT a vzešla od společnosti Hitachi. Její struktura je založena na paralelním uspořádání krystalů se substrátem. Mezi hlavní výhody této technologie bezesporu patří široký úhel pohledu a to až 170 ° a dobrého podání barev, ovšem toto uspořádání krystalů má za následek podstatně nižší kontrast i jas displeje.

Obr. 28. Technologie IPS37 Díky nejvěrnějšímu podání barev je tato technologie používána firmou EIZO pro nejvyšší třídu svých profesionálních monitorů. Ale i technologie IPS disponuje dvěma hlavními nevýhodami. První z nich je způsobena vyššími nároky na podsvícení. Je to díky tomu, že molekuly které se nacházejí nejdále od elektrod jsou vystaveny slabšímu působení

36 37

Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-3D24A72749EDC38BC1256CE700447D5B.html Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-3D24A72749EDC38BC1256CE700447D5B.html

- 34 -

5. 12. 2008 25. 12. 2008

elektrického pole a proto propouští méně světla. Z toho vyplývá již dříve zmíněný nižší kontrast i jas displeje. Druhou nevýhodou je větší nárok na prostor pro uložení elektrod. Jsou zde použity dvě elektrody na každé straně oproti ostatním technologiím, které používají pouze jednu elektrodu na každé straně. 2.2.1.3

Technologie Multi-Domain Vertikal Alignment (MVA – PVA)

Je považována za pravděpodobně nejlepší technologii výroby, pochází od společnosti Fujitsu. Byla vyvinuta ze snahy pro dosažení vyššího kontrastu a jasu Může nabídnout široké pozorovací úhly až kolem 160 °, kterých je dosaženo pomocí výčnělků. Díky použití čtvercového pixelu má stejné zobrazovací úhly pro horizontální i vertikální zobrazení. Vertikální uspořádání tekutých krystalů napomáhá dosáhnout skvělé doby odezvy, protože změna natočení netrvá tak dlouho jako u technologií TN či IPS.38

Obr. 29. Technologie MVA39 Je to způsobeno uspořádáním pixelů, tato technologie používá uspořádání do stromečku, které vyžaduje jen nepatrné natáčení o desítky stupňů oproti technologii TN, která využívá uspořádání do šroubovice U této technologie je odstraněna tzv. chyba mrtvého pixelu. Toho je dosáhnuto tím, že ve chvíli kdy pixel v zapnutém stavu, tak svítí, což je opak oproti technologii TN. Při výskytu mrtvého pixelu se jedná o černý bod a proto jeho výskyt není tak viditelný. Elektrody mají svůj specifický tvar, který jim zajišťuje rovnoměrné rozložení tekutých krystalů, což je důležité pro průchod světla. Rozdíl mezi technologiemi MVA a PVA je pouze v tom, kdo technologii vyvinul. U technologie MVA je to firma Fujitsu, u technologie PVA firma Samsung. 38 39

Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-7ADDD23432464B19C12571BD002A4AC4.html Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-3D24A72749EDC38BC1256CE700447D5B.html

- 35 -

23. 12. 2008 10. 12. 2008

2.2.1.4

Technické parametry LCD displejů

Při výběru LCD displeje je důležité brát v úvahu krom již zmíněných i možné technologické parametry Doba odezvy Tato hodnota je udávaná v milisekundách a představuje čas, za kterou je schopen pixel monitoru změnit barvu na jinou a zpět. Dříve jako doba odezvy byla udávaná hodnota změny z černé na bílou, tento parametr se ale v běžném provozu vyskytuje zřídka, a proto se začala udávat změna z tmavě šedé na světle šedou (grey to gray). Výrobci tohoto parametru užívají občas ke klamání zákazníka, kdy zvolí jiný barevný odstín, který může mít lepší dobu odezvy a uvedou ho za hlavní. Tento neduh se vyskytuje u technologie TN. Možný rozdíl může dosahovat až pětinásobku uváděné hodnoty, což u displeje s uváděnou odezvou 5 milisekund může představovat až reálných 25 milisekund odezvy. Vysoké hodnoty odezvy se mohou projevovat rozmazáním obrazu u dynamických scén, jakými jsou např. fotbalový zápas či oblíbená akční hra. Pozorovací úhly Udávají úhel, kdy obraz neztrácí na kvalitě. Každý displej mění při pohledu ze stran barevné podání, tmavne a ztrácí kontrast. Pozorovací úhly jsou od výrobců udávané při kontrastu v poměru 5:1, tento poměr nahradil dříve používaný 10:1. Kontrast Důležitá hodnota pro displeje, které jsou vystaveny přímému slunečnímu svitu. Tato hodnota je vypočítávána z poměru svítivosti bílé a černé barvy. Obě hodnoty jsou měřeny v luxech. U levných displejů výrobci uměle zvyšují jas pro zvýšení kontrastu, což má za následek nepříjemné záření displeje, projevující se nejvýrazněji za snížených světelných podmínek (noční produkce). U některých displejů se dnes můžeme setkat s tzv. dynamickým kontrastem. Ten se projevuje snižováním a zvyšováním jasu dle aktuálního obrazu. Jedná se o funkci, která má poskytnout lepší obraz, nicméně i tato funkce za určitých okolností nemusí být vhodná a proto je možno ji většinou vypnout.

- 36 -

Jas Hodnota jasu je blízce spojená s kontrastem. Určuje se tak, že je provedeno měření svítivosti displeje při zobrazení bílé barvy. Platí zde to samé jako u kontrastu, kdy vysoká hodnota jasu může způsobovat oslnění.40

2.3

Plazmový displej

V roce 1963 Donald L.Blitzer úspěšně představil jeho automatický vyučovací systém Plato na Univerzitě v Illinois. Pro jeho správnou funkčnost bylo vyžadováno, aby byl schopný poskytnout lepší způsob vizualizace studentům. Do té doby, všechna zařízení, která byla používána fungovala na principu alfanumerických displejů, které mohly poskytnout pouze text a čísla, nikoliv grafiku, která byla vyžadována pro vyučování. Blitzer sestavil systém, který obsahoval radarové displejové trubice, které umožňovaly digitálně zpracovávat obrázky a alfanumerické znaky a ty pak dále přenášet kabelem do televizních terminálů všech studentů.

Obr.30. Vyučovací sytém Plato41 V průběhu jedné konverzace s jeho kolegou Slottovem, kterou rozvinuli nad jejich dosaženými výsledky dospěli k základní myšlence, kterou se snažili v následujících měsících zrealizovat. Snažili se přijít na to, jak může být řízena malá neonová buňka za pomoci adresovaných vysokofrekvenčních impulzů elektrického proudu k jednotlivým buňkám. Dospěli k základnímu konstrukčnímu uspořádání u kterého se rozhodli využít přirozeného odporu skla na obou stranách panelu. Na vější straně umístili elektrody, které

40 41

Zdroj: http://icons.cz/95-jak-vybrat-lcd-monitor-a-jejich-technologie.html Zdroj: http://www.plasmatvscience.org/plasmatv-history2.html

- 37 -

25. 12. 2008 25. 12. 2008

oddělovali řídící proud od plynu. Psal se červenec 1964 a první plazmový displej byl na světě.42 Po dokončení studií v roce 1975 se stal výzkumným profesorem a započal 15ti letý intenzivní výzkum plazmových displejů. Díky jeho snaze přečkaly plazmové displeje dobu, kdy byla podporována technologie CRT a její nástupce LCD a neupadla tak v zapomnění. V roce 1983 uvedlo IBM 19ti palcový (48 cm) oranžovo-černý monochromatický displej. Technologie plazma se tou dobou potýká ze silnou konkurencí LCD. Roku 1992 Fujitsu představuje první 21 palcový (53 cm) plnobarevný displej, u kterého bylo dosaženo vysokého jasu. Další model plazmového displeje o velikosti 42 palců (107 cm) byl představen veřejnosti roku 1997 společností Fujitsu. V tomto roce byl také započat prodej první plazmové televize veřejnosti. Před tím, než se seznámíme s technologií plazmových displejů, musíme si nejprve představit, co to vůbec plazma je. Základním stavebním prvkem hmoty je atom, základním stavebním prvkem plazmy jsou ionty a elementární částice. Jelikož není plazma plynem, kapalinou ani pevnou látkou, bývá nazývána čtvrtým skupenstvím.

Obr. 31. Jak atom emituje světlo43 Nachází-li se plazmový displej v klidovém stavu, můžeme uvnitř najít plyn. Jedná se o směs vzácných plynů jako jsou argon, neon či xenon které patří do skupiny elektroneutrálních

42 43

Zdroj: http://www.plasmatvscience.org/plasmatv-history2.html Zdroj: http://electronics.howstuffworks.com/plasma-display1.htm

25. 12. 2008 15. 1. 2009

- 38 -

prvků. Z těchto plynů je zapotřebí vytvořit plazmu. Dosáhneme toho puštěním elektrického proudu do plynu, kdy se díky tomu objeví mnoho volných elektronů. Následkem srážek elektronů s částicemi plynu dochází u některých atomů ke ztrátě elektronů a vzniku kladně nabitých iontů. Kladně nabité ionty a elektrony tvoří plazmu. Plazmové displeje jsou aktivní a na rozdíl od technologie LCD si své světlo samy vytváří. Předtím než získáme viditelné světlo, je zapotřebí vyzařované ultrafialové světlo převést. Dosáhneme toho pomocí luminiforu, který po vstřebání elektronu nebo ultrafialového záření produkuje viditelné světlo. Elektrody uspořádané v sítích, které se nacházejí v plazma displeji slouží k ovládání miniaturních fluorescentních buněk (pixelů), které tvoří celý plazmový displej. Struktura displeje je tvořena horizontálními řádky a vertikálními sloupci. Horizontální řádky tvoří adresovací elektrody a vertikální sloupce mají funkci zobrazovací (nazývané taky jako výbojové) elektrody. Vzniklá mřížka tvoří strukturu, ve které je možné adresovat jednotlivé buňky samostatně.

Obr. 32. Struktura plazma displeje44 U barevných plazmových displejů je každý pixel složen ze tří barevných subpixelů, a to červeného zeleného a modrého. Tyto barvy smíchané dohromady vytvoří výslednou barvu celého pixelu. Množstvím proudu který je přiváděn na jednotlivé subpixely je možno upravovat prostřednictvím řídícího systému a pomocí zvýšení či snížení proudu vytvořit stovky různých kombinací z červené , zelené a modré barvy emitovaného světla. Během každého snímku dostává buňka sérii napěťových pulzů, které určují výslednou intenzitu každého subpixelu. Aby bylo možno dosáhnout tohoto výsledku, je zapotřebí rozdělit každý snímek na několik menších podsnímků. Během této časové prodlevy jsou ty 44

Zdroj: http://electronics.howstuffworks.com/plasma-display2.htm

15. 1. 2009

- 39 -

pixely, které mají svítit, přednabity na určité napětí za pomocí zobrazovacích elektrod. Po celou dobu zobrazovací fáze je napětí aplikováno na celý displej. Z toho vyplývá, že dojde k rozsvícení jen přednabitých subpixelů v intenzitě odpovídající výši nabití. Je definováno 256 základních úrovní nabití pro každý subpixel.45

2.4

Srovnání technologií LCD versus Plazma

Původně byly velké úhlopříčky doménou plazmových displejů a LCD technologie byla užívána u malých a středních úhlopříček do velikosti přibližně 80 cm. Dnes tomu už tak není a je možno na trhu nalézt LCD s úhlopříčkou až 274 cm. Oproti tomu plazmové displeje v menší úhlopříčce než 37“ (94 cm) najdeme jen stěží a cenově nejsou moc výhodné. Nejběžnější rozměr plazmového displeje je 42“ (107 cm). Budeme-li se pozastavovat nad pozorovacími úhly LCD, které byly dříve považovány za nedostatečné, zjistíme ,že nové generace LCD panelů těmito neduhy již netrpí a mají k dispozici zobrazovací úhly dosahujících hodnoty 178°. Doba odezvy, která u technologie plazmy neměla problémy ani s těmi opravdu rychlými pohyby, byla vylepšena i u technologie LCD. Původní určení LCD panelů bylo pro statické obrazy a měla tím pádem na začátku svého vývoje problémy se zobrazováním dynamického obrazu. Díky rozvoji LCD technologie došlo k odstranění tohoto handicapu a nové panely dosahující dobu odezvy i pod 5 milisekund se staly rovnocennými konkurenty plazmových displejů.

Obr. 33. Plazma TV Panasonic46 Kontrastní poměr vychází příznivěji pro technologii LCD za denního světla, po setmění jasně vítězí plazma. Nebylo tomu tak od začátku, avšak s každou novou generací LCD displejů dochází k zlepšení. K vylepšování je používán dynamický kontrast. Podání je bližší

45 46

Zdroj: http://www.svethardware.cz/art_doc-FC5AE7BADEDC2DBC1256DD9003EDE25.html Zdroj: http://www.patro.cz/objects/1074846223.html?group_oid=1057014654

- 40 -

27. 12. 2008 10. 2. 2009

kontrastu reálného světa. Stejně tak je tomu i s jasem, který za denního světla bude působit výraznějším dojmem. Budeme-li porovnávat i hmotnost a tloušťku, dospějeme k závěru, že i zde technologie plazmy je poněkud náročnější na hmotnost i tloušťku. LCD při stejné úhlopříčce nabídne menší hmotnost a zároveň i snažší manipulaci. Je to způsobeno většími nároky na chlazení plazmových displejů a s tím i spojené větší energetické nároky na provoz zařízení. Běžná spotřeba plazmového displeje o úhlopříčce 42“ je 250-300 W při plné bílé, oproti tomu LCD panel stejné úhlopříčky má zhruba spotřebu v rozmezí 220-250 W, u displejů využívajících LED podsvícení je tomu ještě o dalších 100 W méně. Mezi hlavní neduhy těchto technologií patří beze sporu vadné body a vypálení obrazu. Oba dva tyto problémy dokáží značně znepříjemnit sledování. Výrobci se snaží odstranit a zmírnit tyto nedostatky.

Rozdíl ve spotřebě vzhledem k typu obrazu

Rozdíl ve spotřebě vzhledem k typu obrazu

Podsvícení je trvale zapnuté jak pro jasné, tak pro tmavé scény

Vyzařování světla se zapíná a vypíná v souvislosti s jasem jednotlivých scén.

Obr. 34. Porovnání konstrukcí displeje a spotřeby47 V případě vadných pixelů u LCD displejů dochází k zobrazení svítícího nebo pohaslého shluku bodů, kdy výrobcem definovaný počet mrtvých pixelů umožňuje při překročení tohoto množství zboží vyměnit. Možnost vypálení statického obrazu se vyskytuje u plazmových displejů, kdy se jedná většinou o staticky umístěná loga televizních pořadů, či jiných statických obrazů. Výrobci se snaží pomocí systému posouvajícím obraz zamezit možnému vypálení. Obraz, který poskytují LCD panely je ostřejší, bohužel podání černé 47

Zdroj: http://www.panasonic.cz

20. 12. 2008

- 41 -

barvy je slabostí této technologie. Je tomu z důvodu samotné technologické konstrukce, kdy je celá plocha trvale podsvícena zářivkami či LED diodami a jejíž podsvětlení je často nerovnoměrné – také filtrům v jednotlivých pixelech se nedaří zatmavit natolik, aby zabránily úplnému průchodu světla. U plazmy dochází k rozsvěcování jednotlivých bodů a díky tomu podsvícení vyznívá kompaktně a rovnoměrně. Proto poskytuje plastičtější obraz a problém s černou barvou se u této technologie nevyskytuje odstínění detailů je jemnější. Dokonce ani možný transport plazma displeje není bez problému. Konstrukce neumožňuje transport na ležato, kdy by hrozilo možné poškození .Ve chvíli kdy budeme chtít používat displej zároveň jako pracovní plochu svého počítače, je vhodné zvolit technologii LCD 48 Výhodou, kterou poskytují plazmové displeje, je ochranné sklo umístěné před displejem. To zabrání možnému mechanickému poškození displeje, kterému LCD nemá možnost čelit. To rozhodně ocení rodiny s malými dětmi, kdy hrozí poškození oblíbenou hračkou. Co se týče životnosti obou technologií displejů, pak je po technologických vylepšeních plazmy na stejných hodnotách s LCD a dosahuje až 60 000 hodin, zatím co životnost podsvětlovacích zářivek LCD displejů je cca 30 000 hodin. Životností se myslí doba, za kterou dojde ke snížení svítivosti na polovinu.

48

Zdroj: http://www.rady-testy.cz/plazma-versus-lcd-

28. 12. 2008

- 42 -

3

Trendy vývoje moderních zobrazovacích technologií

Trendy nastolené v moderních zobrazovacích technologiích směřují k zdokonalování stávajících zařízení, jakými jsou LCD a plazmové displeje a k vývoji technologií, které doposud nezískaly zásadní místo na trhu jako OLED displeje či 3D (třírozměrné) displeje. Základní snahou je dosažení velkorozměrných displejů, které ještě nedávno nebylo možné vyrobit. Mezi tyto produkty patří LCD displej od společnosti Sharp s úctyhodnou úhlopříčkou 108 palců (274 cm). Při představě, že roku 1988 byl poprvé představen první barevný LCD displej o velikosti 14 palců (35,6 cm) je možno na tomto příkladu získat jasnou představu o vývoji tohoto odvětví. „Co ještě včera nebylo možné, je zítra překonáno.“ Kromě úsilí o možný nárůst velikosti úhlopříčky je další snaha směřována ke zmenšení možné tloušťky a spotřeby displeje. Nově představené displeje kategorie ultraslim mají tloušťku do 2 cm! S nárůstem úhlopříček displejů roste i jejich spotřeba. Snížení spotřeby u LCD panelů v následujícím období bude vycházet z náhrady stávajících katodových trubic, které plní podsvětlovací funkci za rozšiřující se nasazení LED diod. Tato technologie zkvalitní obraz pro svoji rovnoměrnost podsvícení. Další výhodou je ekologický přínos LED diod. Pří výrobě katodových trubic je používána rtuť a trendem dnešní doby je zcela jistě i snaha o co nejekologičtější přístup. Pro svůj malý rozměr umožňují diody dosáhnout již zmiňované menší tloušťky. OLED displeje by mohly nahradit stávající LCD displeje. Zatím tomu brání vysoká výrobní cena OLED displejů, ale jejich technologický potenciál je předurčuje k budoucímu širšímu nasazení.

Obr. 35. Rozdíl OLED vs. LCD49 V průběhu roku 2009 by mělo v Evropě dojít k prodeji nových ultra tenkých OLED displejů společnosti Sony. Jejich tloušťka je pouhých 0,3 cm a pro představu cena 28 cm panelu na 49

Zdroj: http://digiweb.ihned.cz/c4-10122130-26891920-009000_d-proc-se-tesit-na-oled-televizory

- 43 -

10. 1. 2009

japonském trhu činí necelých 30 000 Kč. Technologie OLED (organická dioda emitující světlo) je založena na organických uhlíkových sloučeninách, které s přísunem elektrické energie vysílají světlo (elekroluminiscence), které ozáří obrazovku. Při pohledu na technologii OLED zjistíme, že mezi katodou a anodou je umístěno několik vrstev organické látky a snahou je získat světlo s dostatečnou intenzitou. Postupem času se tato technologie propracovala od jednodušších displejů MP3 přehrávačů až k produktům náročným na zobrazení grafiky či videa. Displeje s aktivní matricí AMOLED se velice podobají rozšířeným TFT/LCD. Každý zobrazovací bod je vybaven tranzistorem, který pomáhá s dosažením lepších zobrazovacích výsledků. Menší spotřeba této technologie vychází z absence podsvícení, jaké používá LCD technologie. Mezi klíčové vlastnosti OLED displejů patří jasnější barvy, rychlejší doba odezvy a vyšší kontrast oproti LCD a plazmovým displejům a také to, že je možné vyrábět ohebné displeje. Hodnota kontrastu u již představených modelů OLED displejů je uváděna ve výši 1 000 000 : 1. Společnost Display Search zabývající se výzkumem v této oblasti očekává nárůst prodeje v příštích 4 letech na 14ti násobek, což představuje 2,8 miliónu kusů ročně. Ale ani tato technologie není bez chyby a mezi uváděné nedostatky patří nižší životnost displejů asi 30 000 hodin, v průběhu životností snižující se úroveň jasu, rozdílná životnost jednotlivých barev a stárnutí organického panelu i ve vypnutém stavu. Rozhodně tato technologie má svou budoucnost jasnou a máme se na co těšit. Na veletrhu CES 2009, který představuje největší výstavní akci spotřebních technologií začátkem roku v Las Vegas byla představena společností Mitsubishi její nová nadějná technologie laserových televizorů. Tato technologie využívá k vykreslování obrazu laserových paprsků. Dlouho očekávaný model s úhlopříčkou 165 centimetrů nabízí oproti konkurenci klasických televizorů s rozlišením HDTV více barev, lepší kvalitu obrazu a také lepší zobrazovací úhly. Její spotřeba se oproti srovnatelně velkým LCD snížila na přibližně 135 W, což představuje více než o polovinu nižší spotřebu. Cena modelu LaserVue L65-A90 na americkém trhu se pohybuje kolem 6 999 USD, ale očekává se její snížení, jakmile dojde k rozběhnutí výroby. Dle prvních reakcí návštěvníků, poskytuje excelentní obraz a laser jako takový dokáže generovat trojrozměrný obraz, z čehož budou těžit určitě budoucí 3D obrazovky.50

50

Zdroj: http://digiweb.ihned.cz

23. 1. 2009

- 44 -

4

Závěrečné zhodnocení a výběr z nabízených produktů

Naše dodavatelská firma nám představila a nabídla možné produkty zobrazovací technologie, které by měly odpovídat našim požadavkům a splnit naše očekávání. V cenících, které jsou součástí přílohy je možné srovnat technické parametry a finanční náklady potřebné pro pořízení zvolených produktů. Jak již bylo zmíněno na počátku tohoto textu, bylo zapotřebí vybrat vhodné modely dataprojektorů pro našich sedm učeben a odpovídající displej určený pro prezentaci firmy v prostorách recepce. Z důvodu omezeného rozpočtu a relativně nízkých nároků na výkon projektorů pro malé rozměry učeben, jsme se mohli pohybovat v kategorii osobních datových projektorů v cenové hladině kolem 25 000 Kč. Při rozhodování, kterou ze zde uvedených technologií projektorů zvolíme, zda technologii DLP či 3LCD jsme po zvážení všech pro a proti zvolili projektory využívající technologii 3LCD. Naše rozhodnutí vycházelo jak z předešlé zkušenosti užívání projektorů využívající této technologie, tak z hlavního předpokladu dlouhodobého sledování prezentací a studijních textů posluchačů. Jak již bylo v kapitole o DLP technologii (kapitola 2.1.1.1) zmíněno, skládání obrazu u této technologie je pro lidské oko a mozek náročnější a může způsobovat u posluchačů únavu. Našim požadavkům na projektor z možné nabídky nejlépe vyhovoval projektor společnosti Panasonic modelové řady PT-LB 80. Tento model projektoru je nabízen ve dvouch verzích, a to ve formátu 4:3 sériové označení PT-LB80NTE a širokoúhlé verzi 16:10 s označením PT-LW80NTE. Naše volba padla na širokoúhlý model s rozlišením XGA (1 280 × 800), který umožňuje zobrazit o 25 % více dat na projekční ploše (kapitola 2.1.1.8) díky svému širokoúhlému formátu. Výkon této série je 2 600 ANSI lm, což je výkon dostačující našim podmínkám. Umožňuje realizovat projekci i při nízkém zastínění za denního světla. Tyto projektory jsou vybaveny softwarem Wireless Manager 5.0, který je určen pro bezdrátový přenos dat do projektoru až ze 16 počítačů najednou. Každému z počítačů může být přidělena jedna část obrazu umožňující přímou prezentaci v dané sekci. Díky tomu je možno docílit efektivní diskuze. Bezdrátový přenos dat je uskutečňován standardem IEEE 802, 11b/g s možným dosahem až 30 metrů. Projektory Panasonic se mohou pochlubit také prodlouženou zárukou 3 let na projektor a 2 letou zárukou na lampu nebo provozní dobou 2 000 hodin - podle toho co nastane dříve. Rozměry projektoru jsou 368 × 88 × 233 mm a jeho váha je 2,96 kg. Projektory disponují funkcí rychlého startu, která jim umožňuje zahájit projekci již po 2 sekundách od zapnutí. Velikost úhlopříčky možného obrazu se pohybuje

- 45 -

v rozmezí od 0,84 m až po 7,60 m a projekční vzdálenost projektoru od promítací plochy v rozsahu od 1,1 m až 11,1 m. Cena námi zvoleného projektoru je 25 000 Kč bez DPH. Jelikož jsme zvolili k umístění projektorů stropní držáky zajišťující statickou polohu projektoru, vybrali jsme rolovací promítací plátna. Statické umístění projektorů u stropu, zajišťuje vhodné umístění, kolmo vůči plátnu, zabraňuje možnému poškození projektoru při manipulaci a snadnému zcizení přístroje. Volba roletového plátna vycházela ze snahy dosáhnout co nejlepší možné manipulace a skladnosti plátna. Ve chvíli kdy plátno není zapotřebí, je možné ho jednoduše srolovat a využít tabule umístěné za plátnem. Výběr vycházel z předpokladu použití přední projekce tzn. promítání obrazu na plátno ze vzdálenosti asi 2,5 – 4 metry před plátnem nikoliv ze zadní strany plátna a dále pak z plánovaného umístění projektoru na strop. Dalším aspektem ovlivňujícím výběr plátna je formát obrazu. Při použití širokoúhlých projektorů je zapotřebí zvolit taktéž plátna širokoúhlého formátu. Zvolené plátno Projecta SlimScreen 180 MS je roletové plátno v ocelovém tubusu, určené k zavěšení na strop či stěnu. Možnost umístění plátna do kolejnice umožňuje provádět posuv plátna do stran v případě potřeby. Rozměry projekční plochy plátna jsou 180 cm na šířku a 102 cm na výšku, ve složeném stavu je výška 6 cm a šířka 192 cm.. Důvod proč bylo zvoleno ručně stahované plátno vycházel z nemálého rozdílu v ceně možných produktů. Cena vybraného plátna činila 3 400 Kč bez DPH oproti možným 15 000 Kč bez DPH za elektricky ovládaná plátna obdobných parametrů. Při předpokladu potřeby 7 pláten je možný rozdíl v nákladu zhruba 80 000 Kč. Poslední výběr, který bylo zapotřebí zvážit se týkal volby možného displeje. Pokud vycházíme z předpokladu, že se bude jednat o prezentační plochu firmy v rámci veřejných prostor, pak jsme zvolili místo televizoru displej spadající do kategorie tzv.komerční LCD. Tyto produkty se svými technickými vlastnostmi podobají televizorům, nejsou však vybaveny televizním tunerem a integrovanými reproduktory. Naopak je možno pořídit LCD disponující integrovaným počítačem s operačním systémem. To usnadňuje přípravu prezentačních materiálů, kdy není zapotřebí, žádné další zařízení pro zpracování a výstup na zobrazovací displej. Rozhodli jsme se pro úhlopříčku 102 cm, která svou velikostí nejlépe odpovídala našemu prostoru. Volba padla na produkty společnosti Samsung. Jejich 40ti palcový model 400 UXN je vybaven dobrými technickými parametry a zároveň také zmiňovaným integrovaným počítačem s operačním systémem Embedded. Použité chlazení u těchto displejů umožňuje jejich 24 hodinové nasazení. Počítač, který je jejich součástí má k dispozici

- 46 -

procesor AMD Athlon64 X2 3400+ s taktem 1,8GHz, integrované grafické jádro ATI RS 690T, operační paměť 512 MB a 4 GB paměti včetně gigabitového síťového rozhraní. Obrazovka poskytuje obraz v širokoúhlém rozlišení 1 366 × 768, jas 700 cd/m2, kontrast 2 000:1 s širokými zobrazovacími úhly 178° a to jak horizontálně, tak i vertikálně. Výsledný obraz dosahuje brilantního barevného podání a ostrých detailů. Rychlá doba odezvy umožňuje i sledování filmů či sportovních zápasů. Obvodové rámečky displeje jsou záměrně úzké (11 mm), díky čemuž je možné jednoduchým stavebnicovým způsobem vytvořit ucelenou obrazovou stěnu tvořenou několika displeji. Toto řešení se hodí jak do rozlehlých recepčních prostor moderních firem, tak do velkých obchodních center k prezentaci produktů a služeb. K tomu účelu je vyvinuto i softwarové řešení, umožňující distribuci jednotlivých prezentací či videí na požadovanou obrazovku. Cena tohoto modelu je zhruba 49 000 Kč bez DPH, což v porovnání s obyčejnou LCD televizí představuje téměř dvojnásobné náklady, avšak je to vyváženo získaným potenciálem tohoto displeje. Volba technologie LCD oproti plazmě vzešla převážně z nižší spotřeby a z větší nabídky produktů v této třídě. Nákladová tabulka Položka Projektor Panasonic PT-LW 80NTE Plátno Projecta Slim 180 Samsung 400 UXN

Cena za ks bez DPH 25 600,00 Kč 3 400,00 Kč 49 033,00 Kč

Kusů 7 7 1

Cena celkem bez DPH 179 200,00 Kč 23 800,00 Kč 49 033,00 Kč 252 033,00 Kč

Tab. 4. Náklady na audiovizuální techniku Po přečtení tohoto textu by měl čtenář získat představu o moderních zobrazovacích technologiích, které jsou v tuto chvíli na trhu a které je možné využít pro prezentační účely. Seznámit se s těmito technologiemi, dozvědět se o počátku těchto technologií, základních principech, jejich funkcích, výhodách a nevýhodách každé z nich. Datové projektory využívají k vytvoření výsledného obrazu dvou rozdílných technologií a to DLP a 3LCD. Technologie DLP využívá DMD čipu a pole mikrozrcátek. Ta jsou ovládána přívodem el. napětí a jeho množstvím, které ovlivňuje konečný úhel naklopení. Závěsy mikrozrcátek jim umožňují naklopení ke světelnému zdroji v promítacím systému a nebo od něj. Výsledkem je vytvoření světlého či tmavého pixelu, z kterého je složen obraz. Technologie 3LCD využívá tří samostatných LCD displejů, přes které je výsledný obraz skládán. Světlo lampy je rozděleno na 3 RGB barvy, které pak prochází přes LCD

- 47 -

zobrazovače. Za nimi dochází ke složení obrazu v diachronickém hranolu, na který navazuje objektiv přenášející promítaný obraz na projekční plochu. Tekuté krystaly slouží jako základ pro LCD displeje. Jsou schopny regulovat průchod světla za pomoci elektrického napětí. Ve chvíli, kdy je tekutý krystal v klidovém stavu, propouští světlo. Je-li vystaven působení napětí, světlo neprochází. Displej je složen ze skupiny pixelů. Jeden pixel se skládá ze tři subpixelů, každý z nich produkuje jednu barvu, a to červenou, zelenou a modrou (RGB). LCD displeje nahradily starší CRT obrazovky. Plazmové displeje pracují na principu ionizace plynu. V klidovém stavu se v displeji nachází plyn, který se během působení elektrické energie přeměňuje na plazmu. Pomocí luminiforu, který vstřebává elektrony a ultrafialové záření, produkuje viditelné světlo. Tyto displeje se používají převážně u televizních obrazovek. Mezi jejich přednosti patří podání barev a kvalita obrazu, k nevýhodám patří vysoká spotřeba elektrické energie. Vývoj, který nás v tomto odvětví zcela jistě čeká, bude velmi zajímavý. Každý rok se objevují nové technologie, u kterých jsou postupem času odstraňovány jejich počáteční nedostatky. Můžeme se těšit na masové nasazení OLED displejů, které by mohly nahradit stávající LCD a plazmové displeje. Jejich technické parametry jsou víc než skvělé, mohou se pochlubit jedinečným podáním barev, vysokým kontrastem a nízkou spotřebou. Doufám, že má práce bude pro čtenáře přínosem a možným návodem, jak postupovat při obdobném projektu, jakým pro mne byl “Výběr vhodného audiovizuálního řešení“ pro naší firmu.

- 48 -

Použitá literatura [1] KNOWLES S. Malcolm, The Modern Practice of Adult Education [cit. 5_11_2008] [2] Učebny a školící místnosti. AV Media., [cit.15_11_2008]. Dostupný z WWW:<: http://www.avmedia.cz/index.asp?module=ActiveWeb&page=WebPage&s=ucebny_a_skolic i_mis [3] Projekční činnost – Projekt pod kontrolou. [cit.15_12_2008].Dostupný z WWW:<: http://www.avmedia.cz/downloads/Projekcni_cinnost_web.pdf [4] How DLP® technology works. [cit.26_11_2008]. Dostupný z WWW:< http://www.dlp.com/tech/what.aspx [5] 3LCD Technology explained [cit.1_12_2008]. Dostupný z WWW:< http://lib.store.yahoo.net/lib/focusedtechnology/hitachi-lcd-brochure.pdf [6] Projector Structure [cit.10_1_2009] Dostupný z WWW:< http://www.3lcd.com/explore/structure.aspx?revkey=0&sid=0&frm=/explore/Default&lnki d=2&ct=633723695303353601&strt=t&gd=a1e36917-a43b-4d0f-bde5-4446b266045f [7] ŠPITÁLNÍK Michal, Jak vybrat vhodný datový projektor. [cit.18_10_2008] Dostupný z WWW:< http://www.systemonline.cz/clanky/jak-vybrat-vhodny-datovy-projektor.htm [8] C H I P únor 2006 [cit.20_11_2008] [9] DLP projektory přinášejí nižší náklady a vyšší spolehlivost, tvrdí BenQ [cit.10_1_2009] Dostupný z WWW:< http://computerworld.cz/hardware/dlp-projektory-prinaseji-nizsi-naklady-a-vyssispolehlivost-tvrdi-benq-271 [10] DOLEJŠ Martin, Technologie LCD panelů v kostce [cit.5_1_2009] Dostupný z WWW:< http://www.grafika.cz/art/hw/LCD-technologie-v-kostce.html [11] BRNA Branislav, Technologie LCD pro notebooky.[cit.15_12_2008] Dostupný z WWW:< http://notebook.cz/clanky/technologie/2006/LCD [12] KOVÁČ Pavel, Technologie LCD panelů - Popis jednotlivých technologií.[cit.23_12_2008] Dostupný z WWW:< http://www.svethardware.cz/art_doc-7ADDD23432464B19C12571BD002A4AC4.html

- 49 -

[13] Jak vybrat LCD monitor a jejich technologie.[cit.25_12_2008] Dostupný z WWW:< http://icons.cz/95-jak-vybrat-lcd-monitor-a-jejich-technologie.html [14] HUTCHINSON Jamie, The History of Plasma Displays [cit.25_12_2008] Dostupný z WWW:< http://www.plasmatvscience.org/plasmatv-history2.html [15] Plazmové displeje [cit.27_12_2008]. Dostupný z WWW:<: http://www.svethardware.cz/art_doc-FC5AE7BADEDC2DBC1256DD9003EDE25.html [16] Plazma versus LCD? [cit.28_12_2008]. Dostupný z WWW:<: http://www.rady-testy.cz/plazma-versus-lcd[17] Trendy vývoje zobrazovacích technologií [cit.23_1_2009]. Dostupný z WWW:<: http://digiweb.ihned.cz Seznam obrázků [1] Dataprojektor [2] DLP chip [3] Mikroskopická zrcátka technologie DLP [4] Jednočipový DLP projekční systém [5] Skládání obrazu pomocí barevných filtrů [6] Tříčipový DLP projekční systém [7] Struktura DLP projektoru s telecentrickou architekturou [8] Epson VPJ – 700 [9] Struktura projektoru [10] Projekční čočky [11] Dichronický hranol [12] Diachronické zrcadlo [13] LCD panely [14] Polarizační elementy [15] Integrační čočky [16] Telecentrický optický systém [17] Netelecentrický optický systém [18] Představitel ultralehké kategorie od společnosti Casio [19] Lampa projektoru [20] Uspořádání možných vstupů a výstupů - 50 -

[21] Tok světla v LCD a DLP projektorech [22] Mobilní plátna Hama [23] Podsvícení katodovými trubicemi [24] Podsvícení LED diodami [25] Stav krystalu v technologii TFT [26] Změna stavu krystalu [27] Technologie TN+film [28] Technologie IPS [29] Technologie MVA [30] Vyučovací sytém Plato [31] Jak atom emituje světlo [32] Struktura plazma displeje [33] Plazma TV Panasonic [34] Porovnání konstrukcí displejů [35] Rozdíl OLED vs. LCD

Seznam tabulek Tab. 1. Technické parametry 1LCD projektoru Epson Tab. 2. Formát plátna – obrazu Tab. 3. Přehled formátů rozlišení Tab. 4. Náklady na audiovizuální techniku

- 51 -

Seznam použitých symbolů a zkratek AMOLED

Active Matrix Organic Light Emitting Diode (organická světloemitující dioda s aktivní maticí)

CRT

Cathode Ray Tube (vakuová obrazovka)

DSTN

Double Super Twisted Nematic (dvojité natáčení vláknové struktury molekul)

HDTV

High Definition TV (televize vysokého rozlišení).

LCD

Liquid Crystal Display (displej s kapalnými krystaly).

LED

Light Emitting Diode (světloemitující dioda).

MVA

Multi-Domain Vertical Alignment (vertikální orientace).

OLED

Organic Light Emitting Diode (organická světloemitující dioda).

PDP

Plasma Display Panel (plazmový displej).

PVA

Patterned Vertical Alignment (vertikální orientace).

RGB

Red-Green-Blue (červená-zelená-modrá).

S-IPS

Super In-Plane Switching (paralelní urovnání).

STN

Super Twisted Nematic (natáčení vláknové struktury molekul).

TFT

Thin Film Transistor (tenkovrstvý tranzistor).

TN

Twisted Nematic (natáčení vláknové struktury molekul).

VGA

Video Graphics Array (grafické videopole).

- 52 -

Přílohy: Ceníky produktů

- 53 -

- 54 -

- 55 -

- 56 -

- 57 -