MULTIMEDIÁLNÍ A HYPERMEDIÁLNÍ SYSTÉMY 12) Zobrazovací zaŐízení
Petr Lobaz, 13.ϛ5.ϛ2014
CRT CATHODE RAY TUBE • •
•
• •
historicky první zvládnutá technologie elektronického displeje dnes už se nevyrábí, ale principy se objevují v jiných technologiích – rozmítání paprsku – konverze (elektronu) na svČtlo kvalitní obraz – vynikající zorný úhel bez zkreslení barev – minimální jas þerné; jas bílé omezený problematická konstrukce velkoplošné obrazovky velké, tČžké
MHS – Zobrazovací zaĜízení
2 / 18
CRT •
princip: – ze zdroje vychází elektronový paprsek – elektromagnety je výškovČ a stranovČ vychylován – dopadá na stínítko s citlivou látkou – luminoforem – luminofor se po dopadu elektronu na chvíli rozzáĜí ҧ obraz se vykresluje bod po bodu, Ĝádek po Ĝádce – díky setrvaþnosti oka a rychlému obnovování vzniká vjem stabilního obrazu
elektronové dČlo
rozmítací prvky
MHS – Zobrazovací zaĜízení
stínítko
3 / 18
CRT •
barevný obraz: – tĜi typy luminoforu (R, G, B) – tĜi elektronová dČla (pro osvit R, G, B luminoforĤ) – pĜed stínítkem je mechanická zábrana (mĜížka), která elektronovému dČlu zabraĖuje ozáĜit luminofor nesprávné barvy R G B
elektronová dČla
MHS – Zobrazovací zaĜízení
mĜížka
luminofory
4 / 18
LCD LIQUID CRYSTAL DISPLAY • •
v souþasnosti dominantní technologie multimediálních displejĤ princip: – svČtlo ze zdroje (napĜ. LED) prochází polarizaþním filtrem – polarizované svČtlo prochází vrstvou elektronicky Ĝiditelných kapalných krystalĤ (ty mohou polarizaci svČtla mČnit) – podle aktuální polarizace svČtlo dále prochází (nebo neprochází) dalším polarizaþním filtrem
MHS – Zobrazovací zaĜízení
5 / 18
LCD svČtlo z podsvícení
kapalné krystaly stáþí polarizaci
pixel svítí
polarizaþní filtry Vypnuto: kapalné krystaly jsou díky vrypĤm na polarizaþních filtrech orientovány do „šroubovice“ a mohou stoþit rovinu polarizace svČtla.
svČtlo z podsvícení
kapalné krystaly nestáþí polarizaci
pixel nesvítí
polarizaþní filtry Zapnuto: po pĜivedení napČtí se protáhlé molekuly kapalných krystalĤ zorientují kolmo na displej a ztratí schopnost stáþet rovinu polarizace.
Princip TN (twisted nematic) principu LCD pixelu
MHS – Zobrazovací zaĜízení
6 / 18
LCD •
•
rozdíly mezi rĤznými LCD technologiemi: – zpĤsob Ĝízení kapalných krystalĤ pro jeden pixel (napĜ. TN – twisted nematic, IPS: in-plane switching atd.) – typ základního svČtelného zdroje (podsvícení) (napĜ. LED, záĜivka) barevné displeje – obvykle rozdČlení pixelu na subpixely (R, G, B), každý ovládán samostatnČ
MHS – Zobrazovací zaĜízení
7 / 18
LCD •
obrazové vlastnosti – reakce kapalných krystalĤ na Ĝízení není pĜíliš rychlá ҧ omezení snímkové frekvence – kvalita (spektrum, jas) svČtla je primárnČ dána podsvícením ҧ problémy s nerovnomČrným podsvícením – blokace svČtla polarizaþním filtrem není nikdy 100% ҧ i „þerný“ pixel þásteþnČ propouší svČtlo podsvícení ҧ redukce kontrastu obrazu – princip blokace svČtla funguje dobĜe ve smČru kolmém na displej, hĤĜe v obecném smČru ҧ závislost jasu (a barvy) na smČru pozorování displeje – svČtlo z LCD polarizované – mĤže a nemusí vadit – obecnČ vyšší jas a sytČjší barvy než CRT
MHS – Zobrazovací zaĜízení
8 / 18
OLED ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODE • • • •
• •
plocha displeje rozdČlena na svítivé elementy (LED) materiál OLED prĤhledný, pružný ҧ možnost vytvoĜit flexibilní nebo nerovný displej výborný kontrast, dobrý rozsah barev barevný displej – subpixely vedle sebe (podobnČ jako na CRT nebo LCD) – nebo jednotlivé RGB složky ve vrstvách na sobČ obecnČ výhodnČjší než LCD nebo CRT zatím drahá technologie
MHS – Zobrazovací zaĜízení
9 / 18
LED LIGHT-EMITTING DIODE • • •
•
typicky velkoplošné exteriérové displeje složené z mnoha samostatných vysoce svítivých LED (tisíce cd/m2) typická velikost pixelu nČkolik mm typické rozlišení celého panelu SD (napĜ. 640 × 480) – panely se ale obvykle staví na zakázku ҧ rozlišení závisí na požadovaném rozmČru nČkdy se jako LED panely nepĜesnČ oznaþují LCD panely s LED podsvícením
MHS – Zobrazovací zaĜízení
10 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ ZPģSOBY PROJEKCE •
projektor
pĜední projekce difuzní odraz – nevyžaduje speciální plátno – pĜi použití smČrovČ odrážejícího plátna mĤže být obraz jasnČjší – projektor musí být pomČrnČ plátno daleko od plátna (až na laserové projektory) – je tĜeba zajistit, aby diváci nestínili proud svČtla z projektoru (problematické na výstavách apod.) ҧ vČtšina projektorĤ nepromítá stĜed obrazu kolmo pĜed sebe, ale nahoru (resp. nebo dolĤ)
MHS – Zobrazovací zaĜízení
11 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ zadní projekce zrcadlo – plátno musí rozptyl být prĤsvitné a dostateþnČ rozptylovat svČtlo – plátno by souþasnČ nemČlo odrážet pĜíliš svČtla ze strany plátno divákĤ – prostor za plátnem prostorovČ nároþný (dá se redukovat vedením svČtla pĜes zrcadla) – prostor pĜed plátnem není nijak omezený (jako u pĜední projekce) projektor
•
MHS – Zobrazovací zaĜízení
12 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ TěÍýIPOVÉ PROJEKTORY – rozdČlení bílého svČtla lampy dichroickými zrcadly na R, G, B složky (alternativnČ lze použít pĜímo R, G, B zdroje svČtla, napĜ. LED nebo lasery) – modulace svČtla mikrodispleji (LCD, DLP, LCOS) – slouþení R, G, B složek do plnobarevného obrazu zrcátko
B LCD
dichroické zrcátko
G GB
lampa
RGB
R
objektiv sluþovaþ svČtla (optické hranoly)
MHS – Zobrazovací zaĜízení
13 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ MIKRODISPLEJE •
•
LCD – stejný princip jako LCD panely ҧ není možné vytvoĜit úplnČ þerný pixel, nízká obnovovací frekvence – transmisní – typická velikost pixelu cca 30 Njm LCOS (liquid crystal on silicon) – modulace svČtla stejný princip jako LCD – reflexní – typická velikost pixelu cca 10 Njm ҧ jiná optická konfigurace projektoru
MHS – Zobrazovací zaĜízení
14 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ •
DMD (digital micromirror device) (nČkdy též DLP: digital light processing) – každý pixel je tvoĜen mikrozrcátkem ҧ reflexní, velikost zrcátka cca 10 Njm – binární elektronické Ĝízení naklopení zrcátka – pĜeklápČní zrcátka velmi rychlé (stovky tisíc pĜeklopení za vteĜinu) ҧ zrcátko odráží/neodráží svČtlo do objektivu ҧ vynikající kontrast obrazu ҧ þerno-bílý obraz – pro šedotónový obraz se používá pulsnČ šíĜková modulace (PWM – pulse width modulation) – pixel s 50% jasem svítí pouze 50% doby zobrazení snímku
MHS – Zobrazovací zaĜízení
15 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ JEDNOýIPOVÉ PROJEKTORY varianta 1: bílé svČtlo z lampy se vede rotujícím barevným filtrem (s filtry R, G, B, nČkdy navíc zcela typické rotující filtry prĤhledná þást pro zvýšení jasu obrazu za cenu snížení saturace barev) • varianta 2: na mikrodisplej stĜídavČ objektiv blikají R, G, B svČtla (lasery, LED) • modulace barevné složky lampa RGB mikrodisplejem + projekce zrcátko ҧ na plátnČ se sekvenþnČ objevují R, G, B složky obrazu, díky setrvaþnosti oka se jeví jako RGB obraz • levnČjší konstrukce, barevné blikání nČkterým lidem vadí DMD
•
MHS – Zobrazovací zaĜízení
16 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ LASEROVÉ PROJEKTORY •
laserové svČtlo je kolimováno („zaostĜeno“) do podoby tenkého paprsku • R, G, B paprsky jsou spojeny do jediného „bílého“ paprsku • rychle rotujícím zrcátkem se paprsek rozmítá doprava-doleva • další rotující zrcátko paprsek rozmítá nahoru-dolĤ ҧ vykreslení obrazu podobné jako na CRT (alternativnČ lze paprskem vykreslit libovolnou kĜivku) • obraz není nutné ostĜit ҧ lze promítat na libovolnČ kĜivou nebo naklonČnou plochu • laserové svČtlo je monochromatické ҧ velmi dobrý rozsah barev
MHS – Zobrazovací zaĜízení
17 / 18
PROJEKýNÍ ZAěÍZENÍ •
•
•
laserové svČtlo má charakteristický „zrnitý“ vzhled (speckle) – pokud se neredukuje (detaily nad rámec pĜednášky), pĤsobí speckle rušivČ pĜímý pohled do laserového paprsku mĤže poškodit oko ҧ potíže s bezpeþností, zejména pĜi poruše rozmítacího mechanismu
terminologie není jednotná; jako „laserový“ se také oznaþuje projektor libovolné konstrukce s laserovým zdrojem svČtla
MHS – Zobrazovací zaĜízení
18 / 18
