Multimediální a hypermediální Systémy Mlžný displej
Marek Tahovský
[email protected] A09N0045P
Obsah Situace kolem mlžných displejů...........................................................................................................3 Koncept FogScreen® .......................................................................................................................3 Dostupné modely v ČR ....................................................................................................................3 Technické parametry ......................................................................................................................4 Možnosti generování mlhy ..................................................................................................................5 Heated fog ......................................................................................................................................5 Chilled fog .......................................................................................................................................5 Suchý led.....................................................................................................................................5 Tekutý dusík ................................................................................................................................6 Kapalný vzduch ...........................................................................................................................7 Ultrasonic fog..................................................................................................................................7 Návrh vlastního mlžného displeje........................................................................................................8 Výsledky ........................................................................................................................................... 11 Cena prototypu ................................................................................................................................. 12 Závěr ................................................................................................................................................ 13 Použité zdroje ................................................................................................................................... 14
2
Situace kolem mlžných displejů V oblasti mlžných displejů je světová špička společnost FogScreen Inc. a její průkopnický produkt FogScreen®. Jedná se o speciální druh projekčního „plátna“, který je tvořen konzistentním proudem „suché“ mlhy, která slouží jako projekční plocha. Promítané video tak vypadá, jako když pluje ve vzduchu, což vypadá moc dobře a používá se tak na koncertech, představeních nebo veletrzích k upoutání pozornosti diváků. Společnost FogScreen Inc. Je jediným oficiálním výrobcem zařízení FogScreen®. Vlastní několik patentů a práva k obchodní značce „FogScreen walk through magic“. Společnost byla založena ve Finsku, kde sídlí a kde se vyrábí všechny zařízení. V České republice má FogScreen Inc. zastoupení společností ScreenRental, s.r.o, která je výhradním distributorem zařízení FogScreen® pro ČR a SR.
Koncept FogScreen® Koncept FogScreen je stejně jednoduchý jako úžasný. Za pomoci vody z kohoutku a ultrazvukových vln využívají stroje FogScreen patentované technologie k vytvoření jemného proudění mlžného vzduchu, který zachycuje obrázky tak jako by šlo o projekční plátno. Můžete procházet přímo skrz projekční stěnu FogScreen, aniž byste se namočili. Mikroskopické kapičky mlhy jsou vlastně na dotyk suché, stejně jako vzduch.[1]
Dostupné modely v ČR V České republice jsou k dostání dva typy zařízení FogScreen ™. Jedna pod názvem Inia, druhá pod názvem One. FogScreen Inia je zařízení vytvářející stěnu o šířce 2m. Ukázka viz obrázek 1.
Obrzázek 1-Zařízení FogScreen 3
Zařízení FogScreen One je široké 1m a lze je bezespárově spojovat do větších celků. Tento model je v ČR dostupný pouze pro pevné instalace.
Technické parametry Technické parametry po zařízení FogScreen Inia jsou uvedeny v tabulce 1 [1]. Tabulka 1 – Technické parametry zařízení FogScreen Inia
Rozměry jednotky: Velikost obrazu:
Požadavky na el. přívod: Spotřeba energie: Spotřeba vody:
Pracovní teplota:
Řízení:
65 cm, hloubka 90 cm, šířka 231 cm, hmotnost 130 kg šířka 200 cm, výška 250 cm, čitelná projekční plocha 200 x 150 cm pracovní napětí 100-120 V, max. 20 A / 200-240 V, max. 10 A 2 kW 5 až 10 litrů za hodinu, v závislosti na produkci mlhy, přítok vody je regulován řídící jednotkou běžná pokojová teplota, určeno pro použití v interiéru, rozsah pracovních teplot je +5 až + 40°C manuální přes řídící jednotku nebo pomocí protokolu DMX-512
4
Možnosti generování mlhy Pro generování mlhy se používají tzv. generátory mlhy. Toto jsou speciální zařízení, která generují hustý proud aerosolu, který se podle zabarvení jeví jako mlha nebo kouř. Generátory mlhy se dělí do tří skupin podle principu fungování. První jsou založené na heated fog, druhá chilled fog a třetí Ultrasonic Fog.
Heated fog První a nejběžnější skupina zařízení generujících mlhu využívá princip zahřívání glycerinu nebo sloučeniny glykolu s vodou. Princip je podobný jako když se na pánvičce přehřeje olej, který také vytvoří mlhu. Nevýhodou oleje je jeho změna konzistence (kondenzace a tvorba mastných skvrn) a nepříjemný zápach. Podle různých článků komerční zařízení pravděpodobně využívají sloučeninu propylen glykolu a triethylen glykolu naředěnou 20% vody. Není ale jisté, zda mlha tvořená touto sloučeninou nemá nějaké vedlejší účinky na lidský organizmus při inhalaci. Je možné, že bude mít negativní dopad na lidi s astmatickými problémy. Tuto sloučeninu není obtížné připravit doma, ale při nesprávné přípravě, může způsobit zdravotní problémy. Nejjednodušší zařízení obsahují pouze nádobu na připravenou tekutinu, elektronickou pumpu, která dopraví tekutinu z nádoby na tepelné těleso a samotné topné těleso, které přemění sloučeninu na mlhu. Složitější systémy obsahují kontrolu toku výstupní mlhy, řízení rychlosti čerpadla nebo vzdálený management.
Chilled fog Druhou skupinou jsou zařízení vytvářející mlhu za využití oxidu uhličitého v plynné nebo pevné podobě (suchý led). Někdy se také používá dusík nebo vzduch v kapalné podobě. Suchý led
Suchý led se od obyčejného ledu liší nejen teplotou ale i složením. Je tvořen oxidem uhličitým a je o 60°C studenější než klasický led. Výroba spočívá ve stlačení plynu pod vysokým tlakem, kdy zkapalní a jeho následné zmražení1. Při manipulaci je nutné používat ochranné pomůcky. Při přímém kontaktu s kůží nebo masem způsobuje popáleniny2. Suchý led se při oteplování nemění v kapalinu, jako tomu je u obyčejného ledu, ale sublimuje3. K sublimaci dochází jak ve vodě, tak i na suchu. Suchý led po sobě nezanechává žádnou vlhkost.
1
Teplota pod -80°C Ve skutečnosti se jedná o omrzliny, ale subjektivní pocit při dotyku suchého ledu je, že pálí 3 Sublimace – přechod pevné látky v plynnou 2
5
Princip vytváření mlhy za použití suchého ledu spočívá v zahřátí vody téměř k bodu varu a vložení suchého ledu do připravené nádrže. Výsledkem toho je produkce velkého množství mlhy. Vytvořená mlha je tvořena kondenzací vodních par a je bílá. Na obrázku 2 je schéma jednoduchého generátoru mlhy využívajícího suchý led.
Obrázek 2 – Schéma generátoru mlhy Při využívání takto jednoduchého zařízení bude obtížné řízení reakce a rychlosti generování mlhy. Dojde-li k příliš prudké reakci (hodně horká voda a velké množství suchého ledu), může být zařízení poškozeno a obsluha ohrožena na zdraví. Tekutý dusík
Tekutý dusík (N2) se používá k vytváření mlhy v zařízení, která jsou podobná zařízením využívající suchý led. Opět dochází k ohřevu vody a vytváření vodní páry v připravené nádobě. Při dostatečně velké vlhkosti se pumpuje tekutý dusík do nádoby, kde dochází k rychlé kondenzaci vodních par a vytváření bílé mlhy. Ventilátor umístěný na stěně kondenzační nádoby usměrňuje tak mlhy. Obvykle se tato zařízení využívají pro generování nízko ležící mlhy.
6
Kapalný vzduch
Kapalný vzduch je alternativou k používání kapalného dusíku. Používaný kapalný vzduch se skládá z N2 a O2 v poměru 79% dusíku a 21% kyslíku. Poměr je podobný běžnému atmosférickému vzduchu bez dalších přidaných příměsí. Kapalný vzduch je běžně možné vyrábět z atmosférického vzduchu. Jedná se o přímou náhradu tekutého dusíku a je možné ho používat ve stejném zařízení. Jeho nespornou výhodou je eliminace možnosti udušení, protože obsahuje kyslík. Nevýhodou je, že směs podporuje hoření a musí se tak dát pozor při používání blízkosti zdrojů tepla
Ultrasonic fog Posledním a nejnovějším typem zařízení generující mlhu jsou ultrasonické generátory mlhy. Tyto generátory jsou ze všech typů nejekologičtější, jelikož k tvorbě mlhy využívají běžnou vodu z kohoutku. Generátory pracují na principu zaměření ultrasonických vln do vody, která se tak přemění na studenou, suchou mlhu. Tyto typy se začínají hojně používat na diskotékách a v dražších zařízeních jako je projekční plocha FogSreen.
7
Návrh vlastního mlžného displeje Princip mlžného displeje je celkem jednoduchý. Jde o dva proudy čistého vzduchu, které v sobě uzavírají proud mlhy a tvoří tak projekční plochu. Princip zařízení vytvářející mlžný displej je zobrazeno na obrázku 3.
Obrázek 3 – Princip mlžného displeje
Na obrázku 4 je vlastní konstrukce celého prototypu mlžného displeje. K tvorbě bylo použito několik kartonových krabic, izolepa, sada brček, 2 PC ventilátory a zařízení pro generování mlhy EUROLITE N110. Použil jsem způsob výfuku mlhy směrem vzhůru a to z důvodu použití zařízení pro generování mlhy na bázi topného tělesa z připravené emulze. Toto zařízení produkuje „teplou“ mlhu a je proto přirozenější její stoupání v běžně teplém prostředí. Původně jsem zkoušel zavěšení zařízení, ale tendence stupání teplé mlhy vedlo k horším výsledkům.
8
Obrázek 4 – Konstrukce mlžného displeje 1 – Generátor mlhy EUROLITE N-110 2,3 – Ventilátor nasávající vzduch (PC chladiče) 4 – tělo mlžného displeje 5 – proud mlhy uzavřený mezi proudy vzduchu
Na Obrázku 5 je vidět pohled na zařízení ze shora a zboku. V ústí mlhy jsem použil pro usměrnění a docílené lepšího proudění mlhy trubičky. Během testů bez trubiček docházelo k víření generované mlhy a nestejnoměrnému toku. Po instalaci trubiček byl proud mlhy konzistentnější a lépe směrovaný.
9
Obrázek 5 – Pohled na konstrukce shora a z boku Vnitřní konstrukce mlžného displeje je zobrazena na obrázku 6. Generátor mlhy vypouští pod tlakem generovanou mlhu. Proud mlhy se rozbíjí o šikmou stěnu a je přiveden k ústí, kde je usměrněn za pomoci trubiček. Takto vypouštěná mlha je uzavřena mezi dva proudy mlhy. Usměrněný tok mlhy tvoří projekční plátno. Podobným postupem je docíleno proudění uzavírajících proudů vzduchu. Ventilátor nasává vzduch, který je po šikmé ploše veden k ústí.
Obrázek 6 – vnitřek mlžného displeje
10
Výsledky Takto vytvořený mlžný displej dokázal usměrnit tok mlhy a připravit tak prostor pro projekci. Po různých testech jsem dospěl k tomu, že je takto vytvořené „plátno“ vhodné pro zpětnou projekci (umístění projektoru z druhé strany mlžné stěny, než je pozorována). Na obrázku 7 je ukázka záběru z projekce.
Obrázek 7 – ukázka projekce Ukázka projekce při sníženém osvětlení okolí je zobrazena na obrázku 8.
11
Obrázek 8 – projekce ve tmavém prostředí
Cena prototypu Nejdražší součástí mlžného displeje je samotný generátor mlhy. Ostatní použité materiály jsou levné a použitý materiál pro stavbu těla mlžného displeje byl zdarma (karton). Celkové náklady na tvorbu mlžného displeje jsou zobrazeny v tabulce 2. Název EUROLITE N-110 Kartonové krabice Lepicí páska Brčka (80 kusů) Ventilátor (2 kusy) PC zdroj Celková cena
Cena (v Kč) 2 500 -45 18 500 500 3 563
Ve skutečnosti byly náklady na odzkoušení mlžného displeje nižší. Ventilátory a PC zdroj byl zajištěn ze zdrojů univerzity. Generátor mlhy nebyl zakoupen nýbrž propůjčen za 500Kč. Takže celkové náklady na prototyp mlžného displeje činily 563Kč.
12
Závěr Prototyp mlžného displeje dokázal vytvořit projekční plochu velikosti 60x60cm. Nejlepších výsledků dosahoval při zobrazování vysoce kontrastního obrazu (např. bílý text na černém pozadí). Celková funkčnost byla limitována použitým generátorem mlhy. Použitý generátor nedokázal udržet konzistentní tok mlhy po delší dobu (použitelný cca 2 minuty provozu). Dále se nedalo kontrolovat množství generovaného aerosolu a jeho množství bylo značně proměnlivé. Nakonec se mi nepodařilo docílit lepších výsledků uzavření proudu mlhy. To bylo dáno použitými ventilátory s omezenou možností kontroly otáček (pouze 2 rychlosti). Poslední nedostatek mé konstrukce byl použitý materiál, jeho netěsnost a obtížná manipulace (přenos a bytelnost). Doporučení:
Pro další testování je vhodné zajistit kvalitnější generátor mlhy (nejlépe ultrasonický s možností řízení množství generované mlhy). Použití lepších materiálů při konstrukci (lepší těsnost a i snazší manipulace) Použití většího množstvím menších ventilátorů a lepší usměrnění proudu vzduchu Spolupráce s odborníky přes proudění, přesný výpočet pro rychlosti proudění pro docílené laminárního proudění
13
Použité zdroje [1] http://www.screenrental.eu/ [2] http://en.wikipedia.org/wiki/Fog_machine [3] http://www.suite101.com/content/fog-machines-and-fog-generators-a31222 [4] http://www.networkerror.org/component/content/article/1-technical-wootness/26-halloweenfog-screen.html
14
