Dnešní prezentační technika - Technologie kin budoucnosti

Historie
Jak to začalo? Snad každý z nás si pamatuje na Meotary. Zpětné projektory a

pokreslené nebo předtištěné průhledné fólie byly svého času v podstatě jediná

cesta, jak promítat velkoplošný obraz nákresů a textů pro posluchače přednášek.

Dosahovalo se na nich poměrně široké barevné škály podle toho, jaké měl

přednášející fixy.

Na začátku devadesátých let se u nás začaly objevovat první „rámečky“ LCD

displeje, které se pokládaly právě na známé zpětné projektory. Mnohdy se

postupovalo při vybavování učeben a přednáškových sálů tak, že se pouze

dokoupil LCD displej a počítalo se s využitím stávajícího zpětného projektoru.

To ovšem mělo jednu vadu. Projektory nebyly dostatečně výkonné na to, aby

prosvítily displeje s tehdy velmi nízkým kontrastem, které pohlcovaly až 90 %

světla. Problémem bylo také přehřívání celého zařízení. Místo Meotarů musely

nastoupit výkonné projektory s chladnějšími metalhalidovými výbojkami. Velmi

živě se pamatuji na první LCD rámeček, se kterým jsem se setkal uměl zobrazit

16 odstínů šedé a překreslování obrazu bylo veeelmiii pomalé.

Následovaly kompaktní videoa dataprojektory, nejprve s rozlišením 640 × 480

(dále VGA). U nich způsoboval potíže zprvu velmi malý kontrast, nízký počet

barev a světelný výkon postačující pouze pro projekci o půlnoci na hřbitově.

Postupně se ale jednotlivé parametry vylepšovaly, a rozšířily se i projektory

vybavené reproduktory pro projekci multimediálních prezentací a videa. A kde se

nacházíme dnes?



Současnost

Trh s dataprojektory roste stejně rychle, jako jejich světelný výkon stoupá a

ceny klesají. Nejrychlejší vzrůst přitom zaznamenává segment lehkých přenosných

projektorů pod 5 kg. Podle Stanford Resources, nezávislé analytické

společnosti, celý trh v Severní Americe stoupl za poslední rok o třetinu,

zatímco v oblasti ultralehkých projektorů se ztrojnásobil. Předpokládám, že

stejný vývoj čeká i nás, a proto se nadále soustředím pouze na tuto oblast.

Minimální rozlišení dnes nabízených přenosných projektorů je 800 × 600 (SVGA),

kontrast 200 : 1 a výkon 400 ANSI lumen. To jsou hodnoty, pod které byste

neměli při nákupu nového přístroje nikdy jít. Zajistí vám výkon postačující pro

prezentaci ve větším dobře osvětleném přednáškovém sále.

Nejdůležitějším faktorem přitom není jen samotný světelný výkon. Co největší

kontrast je také velmi podstatný. Udává odstup mezi bílou a černou v promítaném

obraze. Při nízkých hodnotách kontrastu bude obraz vypadat velmi plochý a

nezáživný.

I když většina projektorů umí upravit přicházející obrazový signál tak, aby se

vyrovnalo jejich rozlišení, nepřesnosti, které přitom vznikají, jsou velmi

zřetelné. Nejviditelnější je tento efekt při projekci obrazu s větším

rozlišením, než umí projektor (např. UXGA 1 280 × 1 024 na XGA 1 024 × 768).

Pro dosažení nejlepších výsledků je tedy zapotřebí vybrat projektor s takovým

rozlišením, které budete používat nejčastěji. Protože má většina současných

notebooků displej s rozlišením XGA, měli byste sáhnout po projektoru XGA.

Ještě v listopadu 1998 nabízely tři ze čtyř ultralehkých projektorů rozlišení

800 × 600 (SVGA) a pouze jeden 1 024 × 764 (XGA). Dnes je to přesně opačně a

SVGA modely jsou spíše výjimkou. Přibližně polovina současných modelů přitom

využívá polysilikonové LCD panely, druhá DLP? technologii.

Z toho je vidět, že LCD technologii postupně z projektorů vytlačuje Digital

Light Processing? (DLP?) firmy Texas Instruments. Podle mého názoru je to jedna

z nejúžasnějších technologií současnosti a její tvůrci mají můj hluboký obdiv.

Následující informace jsem velmi zjednodušil, v případě zájmu o podrobnější

údaje prostudujte odkazy uvedené na konci článku.



Technologie DLP

DLP je nový způsob projekce obrazové informace, vyvinutý společností Texas

Instruments. Je založen na čipu Digital Micromirror Device (DMD?). DMD mohu

velmi prostě popsat jako polovodičový přepínač světla. Tvoří ho tisíce malých,

čtvercových zrcátek o rozměru 16 mm, upevněných panty na statické SRAM paměti.

Každé zrcátko je schopno přepínat jeden světelný bod. Panty dovolují zrcátkům

naklánět se v úhlu +10 stupňů pro polohu „zapnuto“ a –10 stupňů pro „vypnuto“.

Když zrcátka nejsou v činnosti, jsou „zaparkována“ v pozici 0 stupňů.

V závislosti na použití systém DLP zpracovává analogový i digitální obrazový

signál. Analogový signál je digitalizován pomocí desky DLP nebo vlastním

zařízením výrobce (OEM) projektoru. Každý prokládaný videosignál je převáděn na

plný obraz pomocí interpolace. Dále je signál převáděn procesorem DLP a stanou

se z něj RGB data. Ta jsou poté upravena do formátu bitmapového obrazu. Nakonec

se takto upravený obraz dostane do DMD. Každý bod obrazu je přímo poslán na

jedno zrcátko čipu. Jestliže je signál v rozlišení 640 × 480 a projektor je

vybaven DMD čipem 800 × 600 bodů, bude aktivních pouze prostředních 640 × 480

zrcátek. Ostatní zůstanou vypnutá.

Určitě vás napadne: „To všechno chápu, ale jak se dosáhne různých odstínů

základních barev, aby se jejich kombinací objevil na plátně obraz v 16,7

milionu barev?“ Díky nedokonalosti lidského oka to je vcelku jednoduché. Stačí

docílit toho, aby zrcátka byla v zapnuté poloze různou dobu, podle jasu

přenášené barvy. Technika, která určuje, jak dlouho bude které zrcátko odrážet

světlo, se jmenuje PWM (pulsewidth modulation). Zrcátka na čipu DMD se mohou

překlápět 1 000krát za sekundu. Tato rychlost umožňuje věrně reprodukovat

odstíny šedé a plnou barevnou škálu. Je to velmi podobné tomu, když si skauti

posílají za slunečného dne zprávy v morseovce pomocí zrcátek.

Od tohoto okamžiku se z DLP stává jednoduchý optický systém. Po průchodu

spojnou čočkou a barevným filtrem dopadá světlo z projekční lampy na čip DMD.

Když jsou zrcátka v poloze „zapnuto“, odrážejí světlo přes projekční čočky na

projekční plochu, kde vytvoří digitální obraz složený ze čtvercových bodů.

Dnes máme díky digitálním kamerám, diskům DVD a digitálnímu televiznímu

vysílání k dispozici celý digitální řetězec, který zatím končil nutností

převést obraz na analogový signál. DLP cestu digitálního obrazu do našeho oka

úspěšně dokončila.

Velká výhoda technologie DLP spočívá v její zrcátkové podstatě. Protože DMD

světlo odráží, má světelnou účinnost větší než 60 %. V porovnání s tím je LCD

technologie postavena na využití polarizovaného světla. To znamená, že 50 %

světla z projekční lampy se nikdy nedostane ani k samotnému LCD panelu, protože

prochází polarizačním filtrem, který propustí pouze světlo polarizované jedním

směrem. Další světlo je u aktivních LCD panelů zastíněno řídicími tranzistory a

napájecími vodiči. Samotný materiál tekutých krystalů si pak ukousne další díl

ze zbytku světla. Nedávno byly sice LCD panely co do propustnosti světla

vylepšeny (jako např. polysilikonové panely), vždy zde ovšem bude problém s

jejich závislostí na využití polarizovaného světla.

Další (a také velmi významná) výhoda DLP spočívá ve velkém faktoru pokrytí

obrazu. Čtvercová zrcátka o rozměru 16mm2 která tvoří DMD čip, jsou oddělena

mezerou pouhý 1mm širokou. To znamená, že až 90 % plochy DMD aktivně odráží

světlo. Velikost bodů a mezery mezi nimi jsou stejnoměrné po celé ploše a jsou

nezávislé na rozlišení obrazu. Naproti tomu LCD panely mají faktor pokrytí v

nejlepším případě 70%. DLP projektory proto dosahují subjektivně vyššího

rozlišení obrazu, který je tak živější a přirozenější.

Na fotografii projekční plochy vidíte dva výřezy stejného obrázku papouška.

Obraz vlevo pochází z nejlepšího současného LCD projektoru, pravý je promítán

DLP projektorem, u kterého neexistuje podobný efekt proužkování. To co vidíte,

je jednolitý digitální obraz, složený ze čtvercových bodů. Ten pro lidské oko

vypadá jako obraz ve větším rozlišení, přestože skutečné rozlišení je stejné.

Při uvědomění si všech výše popsaných výhod lze jednoznačně říci, že

technologie DLP přináší obrovský skok v kvalitě promítaného obrazu. Jeho

kvalita je tak vysoká, až se zdá, že vývoj na trhu s prezentační technikou

nakonec od základů změní filmový průmysl.



Digitální Epizoda I

Čtvrteční ráno, 17. června 1999. Tento den byl určen pro první veřejné

předvedení digitálního kina. Jeho příchod je přirovnáván k začátku zvukového

filmu v roce 1927. Technologický krok je tak velký, že stoleté používání

celuloidu jako filmového nosiče se stává minulostí.

Reprezentanti tří společností (Lucasfilm, CineComm Digital Cinema a Texas

Instruments), které se podílely na vývoji, pozvali zástupce tisku na první

digitální projekci digitálního přepisu Epizody I, nového dílu ságy Star Wars.

Technici ještě prováděli poslední nastavení digitálního filmového projektoru, a

novináři zaplňovali sál a usazovali se na svá místa s otázkou v očích. Jak to

bude vypadat?

Pak zhasla světla a byl promítnut první digitální klip z Epizody I.,

šestiminutová sekvence vystřižená ze scény boje se světelnými meči na konci

filmu.

Obraz vypadal skvěle, byl ostrý s vysokým kontrastem a jasnými barvami. Ovšem

bez možnosti bezprostředního srovnání bylo jen těžko říci, zda je lepší nový

nebo tradiční systém filmové projekce. Proto byla druhá ukázka, scéna zasedání

Koncilu rytířů Jedi, promítnuta na plátno oběma způsoby současně vedle sebe.

Demonstrační technik ale neřekl publiku, na které straně je digitální a na

které filmový obraz.

Během prvních několika vteřin se levý obraz trochu zachvěl a přeskočil, což

vyvolalo vlnu smíchu všem to bylo hned jasné. Samozřejmě pravý, stabilní obraz

byl ten digitální. A nebyly barvy pravého obrazu trochu méně jasné? Obraz nebyl

snad tak dokonale ostrý? Ovšem i tak, nová technologie není špatná.

Po skončení ukázky se publikum ptalo, který obraz byl ten digitální. Levý,

dostalo se jim odpovědi, a všichni novináři zaraženě zmlkli. Ale, ptal se jeden

z diváků, vždyť se obraz vlevo jednou zachvěl, nebo ne? Ukázalo se, že zachvění

byl vedlejší efekt nutnosti synchronizovat oba promítané obrazy, digitální

projektor se přizpůsobil projektoru filmovému. Horší kvalita pravého obrazu,

připisovaná selhání digitální projekce, byla naopak potvrzením její dokonalosti.

Rozdíl v kvalitě mezi oběma obrazy byl ohromující. Na první pohled bylo vidět,

jak jasné barvy měl digitální obraz ve srovnání s někdy jakoby vybledlými v

obraze filmovém. Díky vyššímu kontrastu bylo možno v tmavých i světlých částech

obrazu rozpoznat detaily, které dříve vidět nebyly. Pro filmaře to v budoucnu

bude znamenat jedno publikum v kinech po celém světě uvidí přesně to, co oni

vytvoří. Již nikdy nedojde ke zkreslení, digitální kopie je i v tomto případě

vždy totožná s originálem. Obraz se nikdy nepoškrábe ani nezanese prachem, film

nebude přeskakovat. Distribuce filmů bude spočívat v přenosu dat přes satelit a

premiéry ve všech částech světa mohou být v jeden den. Digitální Epizoda I byla

promítána ve čtyřech kopiích po čtyři týdny od premiéry 18. června v New Yorku,

Los Angeles a New Jersey.

Při projekci byla použita digitální promítačka používající DMD čip s 1 300 000

zrcátky, kterou vyvinula firma Hughes-JVC. Při vašich prezentacích se ale

nejspíš obejdete bez tak vysokého rozlišení a dáte přednost spíše menší verzi

projektoru, jež bude přece jen lépe přenosná. Určitě si ale budete od teď více

vážit technologie, která bude srdcem i vašeho vlastního zařízení.



Dnešní špička

Zvětšování rozlišení současně se zachováním optiky a světelných zdrojů má za

výsledek menší světelný výkon. Přesto jej mají všechny XGA projektory, až na

pár výjimek, stejný jako SVGA modely.

Na trhu s projektory působí celá řada společností (např. ASK, ViewSonic,

Proxima, Sharp, Sony, 3M, Epson, NEC, CTX, Mitsubishi a Panasonic), ale jenom

část z nich vyvíjí vlastní modely. Většina pouze nakupuje hotovou technologii a

dává jí vlastní kabát.

Před chvílí jsem napsal něco o výjimce tou jsou projektory firmy InFocus. Tím,

čím je pro trh mobilních telefonů Nokia, je pro trh dataprojektorů InFocus.

Když se dále soustředíme pouze na nabídku této společnosti, budeme mít téměř

stoprocentní jistotu, že nemineme nic důležitého.

Jestliže většina výrobců dnes uvádí na trh projektory s rozlišením XGA, váhou 3

kg, kontrastem 200 : 1 a světelným výkonem 400 ANSI lumen, InFocus představil

letos v květnu svůj model LP330, vyvíjený pod kódovým označením Dragonfly.

Podle něj má dnešní špičkový přenosný multimediální data projektor mít

následující parametry: váží 2 kg, má rozlišení XGA, světel-ný výkon 650 ANSI

lumen, dokáže zobrazit stejně skvěle jak obraz z počítače, tak i z videa, a to

v 16,7 milionu barev. Kontrast obrazu je 400 : 1 bílá je opravdu bílá (a černá

skutečná černá). Životnost vysokotlaké rtuťové výbojky je taková, že při běžném

použití vydrží svítit čtyři roky. Lze říci, že váha a obrazové rozlišení a

téměř i rozměry (22 cm x 24 cm x 6 cm) kopírují stejné parametry těch

nejlepších notebooků. Je to logické na prezentaci u klienta také nepotáhnete

těžký stolní počítač s monitorem.

Jak může mít obraz projektoru Dragonfly tak vysoký kontrast, když DLP

projektory ostatních společností nabízejí běžně pouze 200 : 1? InFocus ještě

dále vylepšil technologii DLP? tím, že místo tříbarevného filtru (RGB) začal

používat v posledních typech projektorů (od uvedení modelu LP425 v srpnu 1998)

čtyřbarevný k RGB přidal ještě bílou. Jako každý geniální nápad je to velmi

jednoduché návrháři LP425 si prostě uvědomili, že bílou barvu v obrazu lépe než

složením ze tří základních barev vytvoří tak, že před projekční lampu nastaví

bílý filtr. Tím zaplaví zrcátka DLP? čipu světlem nezmenšené intenzity a

dosáhnou celkového zvýšení jasu obrazu o 40 %, aniž by museli zvýšit výkon

světelného zdroje.



Budoucnost

Podle vývojářů existuje ještě jedna věc, která brzdí vývoj. Dnešní grafické

karty jsou vybaveny výstupem analogového signálu RGB, jenž je určen pro

obrazovkové monitory. To znamená, že digitální LCD nebo DLP projektor, stejně

jako LCD nebo plasmový monitor, musí analogový obraz před projekcí opět

zdigitalizovat. To pochopitelně vede ke snížení kvality obrazu. Proto byla na

podzim roku 1998 založena otevřená průmyslová skupina vedená společnostmi

Intel, Compaq, Fujitsu, Hewlett Packard, IBM, NEC a Silicon Image Digital

Display Working Group (DDWG). Ta připravila univerzální průmyslový standard,

definující digitální výstup obrazu z osobního počítače Digital Visual Interface

(DVI).

Díky tomu mohl InFocus, který je také členem DDWG, na konci dubna tohoto roku

představit první zcela digitální projekční komunikační platformu, nazvanou

DigitalConnect?. To dovolí vypustit z data/video projektorů analogově-digitální

(A/D) převodníky. Tím se uvolní prostor pro další zmenšování a zlevňování

projekční techniky se současným nárůstem kvality obrazu.

Ode dneška za rok bude mít nejlepší přenosný projektor rozlišení

UXGA, světelný výkon 800 ANSI lumen a kontrast obrazu 1 : 500. Rozměry a váha

budou menší než u vašeho notebooku 20 × 25 × 5 cm, 1,5 kg. Nastavení parametrů

obrazu provedete pomocí obslužného softwaru přes USB port. Připojíte ho na

digitální výstup grafické karty, a vaše prezentace s kvalitou obrazu vyšší než

v nejlepším českém kině bude moci začít.

Další podrobnější informace a obrazový materiál najdete na stránkách

www.infocus.com, www.softir.cz, www.ti.com, případně

www.ti.com/dlp/docs/it/howitworks a www.ddwg.com.



9 0558/JL



Technické pojmy

DLPTM – Digital Light Processing – technologie pro digitální projekci obrazu

firmy Texas Instruments

DMDTM – Digital Micromirror Device – čip na desce DLP, tvořený mikrozrcátky

ANSI lumen – jednotka světelného toku

DVI – Digital Visual Interface – standard popisující digitální výstup obrazu z

počítače

VGA, SVGA, XGA, UXGA – rozlišení počítačového obrazu – 640 × 480, 800 × 600, 1

024 × 768, 1 280 × 1 024