Текст книги "CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии"

Автор книги: Владо Дамьяновски

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 42 страниц)

«Контрастность» позволяет настраивать динамический диапазон электронного луча, что позволяет повышать и понижать контрастность изображения (диапазон от черного до белого).

Обычно это делается тогда, когда меняются условия освещенности в помещении (где стоят мониторы).

«Яркость» отличается от регулировки контрастности: она поднимает или снижает уровень постоянной составляющей тока электронного луча, сохраняя тот же динамический диапазон.

Этой настройкой пользуются в том случае, когда воспроизведение тонов видеосигнала выглядит неестественно. Простое эмпирическое правило гласит: настрой яркость и контрастность так, чтобы зритель увидел максимально возможное количество деталей. Чем слабее свет в помещении с видеомониторами, тем ниже установка контрастности. Снижение контрастности улучшает четкость изображения (меньше сечение электронного луча) и продлевает время жизни кинескопа. Иногда не удается хорошо настроить яркость и контрастность, особенно при переключении различных телекамер с различными видеосигналами. Для объективной регулировки яркости и контрастности следует использовать тестовый генератор телевизионных сигналов, дающий сигнал градаций яркости – таблицу с равномерно распределенными уровнями серого. После чего контрастность и яркость настраиваются таким образом, чтобы все ступени были одинаково хорошо различимы. После такой настройки можно объективно судить о яркости и контрастности телекамеры. В результате мы можем решить, нуждается ли объектив данной телекамеры в настройке уровня или ALC.

Со временем, из-за непрерывной бомбардировки электронов, покрывающий кинескоп слой люминофора изнашивается. Расчетный срок службы черно-белых кинескопов составляет от 20000 до 30000 часов. Это всего пара лет непрерывной работы. Изношенный люминофор ЭЛТ дает изображения низкой контрастности и четкости. Цветной видеомонитор «протянет» немного дольше – ведь меньшее количество электронов (не забудьте, что здесь три раздельных луча для трех основных цветов) используется для возбуждения трех люминофоров (80 % мощности электронных лучей рассеивается защитной маской. Надо сказать, что «подсевший» цветной кинескоп хуже передает изображение, чем «подсевший» черно-белый кинескоп вследствие нарушения баланса белого. Прим. ред.). В любом случае, через несколько лет постоянного использования регулировка контрастности и яркости более не смогут компенсировать старение кинескопа, и видеомонитор придется заменить (ИЛИ, если есть возможность, то кинескоп, самую дорогую деталь. Прим. ред.).

Рис. 6.10. Усовершенствованный карманный генератор тестовых сигналов

Puc. 6.11. Передняя панель управления усовершенствованного черно-белого видеомонитора

Рис. 6.12. Тестовый сигнал для анализа полосы пропускания

Рис. 6.13. Секция с частотами 2.5 МГц и 5 МГц крупным планом

Иногда, если черно-белый видеомонитор воспроизводит все время одну и ту же неподвижно установленную телекамеру, становится заметен эффект «запечатленного образа» (как и в случае телекамер с передающими трубками). Если регулировку яркости и контрастности использовать осторожно и в соответствии с комнатным освещением, срок службы видеомонитора можно продлить. То же относится и к телевизорам.

Еще два регулятора – «линейность» (linearity) и «размер по вертикали» (picture height) – обычно находятся на задней стенке видеомонитора.

«Линейность» настраивает линейность кадровой развертки, что отражается на вертикальной симметрии изображения. Если линейность не настроена соответствующим образом, круги принимают яйцеобразную форму. Для настройки линейности видеомонитора потребуется тестовый генератор телевизионных сигналов, формирующий на экране круг. Иногда вместо него можно использовать ПЗС-телекамеру (ПЗС-матрица не дает геометрических искажений), позиционируя ее перпендикулярно плоскости круглого объекта.

«Размер по вертикали» позволяет настроить изображение по высоте. Если высота не настроена, круги окажутся эллиптическими. Затрагивается также и размер растра (он уменьшается или увеличивается), что косвенным образом изменяет разрешающую способность по вертикали.

Большинство видеомониторов имеет регулировку фокусировки электронного луча (focus), обычно он находится внутри видеомонитора, поблизости от высоковольтного блока. Этот регулятор настраивает сечение электронного луча в месте контакта со слоем люминофора, влияя на четкость изображения. На некоторых видеомониторах этот регулятор расположен на передней панели и называется aperture.

На цветных видеомониторах есть регулятор «Цвет» (color), позволяющий увеличивать или уменьшать насыщенность цвета в цветовом сигнале. Он отличается от регулировки яркости. Цветные видеомониторы особо чувствительны к статическим и другим внешним электромагнитным полям, так как воспроизведение цвета в сильной степени зависит от точности динамического сведения трех электронных лучей (красного, зеленого, синего).

Даже незначительное присутствие другого магнитного поля (громкоговоритель рядом с кинескопом) может повлиять больше на один из лучей, чем на другие. В результате получаются неестественные цветовые пятна в тех областях экрана, которые ближе к источнику магнитного поля. Для борьбы с такими эффектами, цветные ТВ-мониторы снабжены дополнительным элементом конструкции – катушкой размагничивания. Она представляет собой петлю из проводников вокруг кинескопа, на которую каждый раз при включении видеомонитора подается сильный токовый импульс. Благодаря этому создается короткий, но сильный электромагнитный импульс, удаляющий все остаточные магнитные поля. Если внешнее поле сильное и постоянное, то размагничивающая катушка с ним не справится. (Действие катушки размагничивания основано на формировании в ней затухающего колебательного процесса. Прим. ред.)

Рис. 6.14. Для анализа полосы частот различных видеомониторов используются специальные генераторы качающейся частоты

Рис. 6.15. Увеличенное изображение, на котором отчетливо виден шаг зерна кинескопа с теневой маской. Для сравнения рядом помещена линейка

Существуют и профессиональные видеомониторы (спроектированные для телевещания), и они довольно часто используются в крупных и улучшенных системах видеонаблюдения. Они оборудованы усовершенствованной электроникой и кинескопами с разрешающей способностью по горизонтали свыше 600 ТВЛ. Такие видеомониторы имеют дополнительные регуляторы (кроме упомянутых выше): «оттенки» (hue) (это сами цвета: красный, зеленый, оранжевый и др.), «насыщенность» (saturation) (характеризует беспримесность цвета, т. е. сколько в изображении содержится белого, при насыщенности 100 % цвет не содержит белого), «H-V задержка» (H-V delay) (очень полезная особенность – задержка строчного и кадрового синхроимпульса: кинескоп отображает сигнал, разделенный на четыре области, аналогично видеоквадратору (разделителю экрана), так что можно визуально проконтролировать строчный и кадровый синхроимпульсы) и «уменьшение растра» (underscan) (монитор показывает 100 % видеосигнала, что особенно важно при тестировании разрешающей способности телекамеры).

Переключатель сопротивления

На задней панели большинства видеомониторов рядом с двумя BNC-коннекторами находится переключатель сопротивления.

Задача переключателя: либо нагрузить коаксиальный кабель на 75 Ом (если видеомонитор является последним в цепи элементов), либо оставить его в положении высокоомного входа (high), если видеомонитор не является последним компонентом на пути видеосигнала.

Как мы уже обсуждали, все используемые в видеонаблюдении источники видеосигнала спроектированы при работе на нагрузку 75 Ом, что требует такого же входного сопротивления у приемников видеосигнала (в данном случае видеомониторов).

Только тогда мы получим 100-процентную передачу энергии и хорошее воспроизведение изображения.

Если же видеомонитор не является последним элементом на пути сигнала (например, еще один видеомонитор использует тот же сигнал), то следует поставить полное сопротивление первого видеомонитора на «high», а 75 Ом установить на последнем (оконечном видеомониторе). (Рассмотренное техническое решение носит название сквозной видеовход или сквозная петля – loop through. Прим. ред.)

Большинство видеомониторов систем видеонаблюдения имеют пассивный вход видеосигнала. Существуют видеомониторы и другие устройства (видеомагнитофоны, видеопринтеры, видеоусилители-распределители и пр.), у которых видеовход активен. «Активный» означает, что видеосигнал проходит через каскад усилителя и разделяется на две или более составляющих, согласованных с полным сопротивлением. В этом случае нет переключателей, так как и переключать нечего. Другими словами, пусть вас не смущает, если вы не увидите переключателя полного сопротивления на некоторых профессиональных видеомониторах или видеомагнитофонах. Это просто означает, что видеовход и так имеет 75 Ом, а выход следует трактовать как новый сигнал от телекамеры.

Рис. 6.16. На задней панели типичного видеомонитора находятся разъемы вход/выход BNC и переключатель полного сопротивления

Условия наблюдения

Число видеомониторов в системе видеонаблюдения может быть довольно большим. Проектируя систему, важно знать, сколько видеомониторов можно будет использовать на месте, как их расположить и правильно выбрать расстояние просмотра. Есть ряд факторов и рекомендаций даже для системы с одним видеомонитором. Это особенно важно, если операторы проводят большую часть времени перед экранами видеомониторов.

В рекомендации CCIR 500 (теперь ITU) говорится, что предпочтительные условия просмотра зависят от частоты смены полей ТВ-системы, размера экрана и соотношения между расстоянием просмотра и размерами экрана.

Обычно оптимальное расстояние между оператором и видеомонитором рассчитывается как высота экрана, умноженная на семь. Эти рекомендации основаны на пределе разрешающей способности человеческого глаза. Другими словами, приведенные значения позволяют оператору системы видеонаблюдения различать все мелкие детали на экране с определенным разрешением, не приближаясь излишне близко к нему (предполагается, что у оператора 100 % зрение). Более подробно мы разберем предложенные значения немного далее.

В практическом варианте мы имеем следующую таблицу для наиболее распространенных размеров видеомониторов:

В этой таблице приведены лишь рекомендации, и, применяя их в различных обстоятельствах, следует проявить гибкость. В больших системах, где перед оператором может находиться дюжина видеомониторов, расстояние просмотра может быть иным. Важно также спланировать количество операторов для наблюдения за данным числом видеомониторов и точки наблюдения.

Таблица 6.2

Известно, что дрожание по вертикали становится особенно заметным в периферической области зрения. Другими словами, если перед вами много видеомониторов, то скорость обновления кадров окружающих видеомониторов влияет на ваше зрение, даже если на видеомонитор, находящийся прямо перед вами, вам смотреть вполне комфортно. Поэтому некоторые производители разрабатывают для видеонаблюдения 100 Гц видеомониторы (это более критично для PAL и SECAM изза их более низкой частоты кадровой развертки).

Рис. 6.17. Рекомендуемые значения расстояния для оптимального восприятия деталей

100 Гц видеомониторы просто удваивают скорость обновления в 50 полей, и изображение выглядит неподвижным «как скала». Сидеть перед такими видеомониторами длительное время определенно лучше, и я бы предложил именно такие видеомониторы в случаях, когда нужен экран большего размера. Ведь чем больше размер экрана, тем более заметно мерцание.

Рассмотрим еще один вопрос: электростатическое излучение больших видеомониторов. Хотя оно и пренебрежимо мало, но если в помещении находится видеостена, то большое количество мониторов может оказывать заметное влияние на среду. Это подтверждает и количество пыли, собираемой большим числом видеомониторов. В медицине принят стандарт низкого уровня радиации – MPR II. Некоторые производители тоже приняли этот стандарт и будут отдавать предпочтение системам с такими видеомониторами.

Рис. 6.18. 100 Гц видеомонитор с низким уровнем излучения (стандарт MPRII)

Рис. 6.19. При проектировании эффективного диспетчерского пункта необходимо учитывать доступное пространство, количество операторов и масштабность системы видеонаблюдения (количество установленных камер)

В больших системах управление визуальным воспроизведением имеет жизненно важное значение. Например, не все видеомониторы должны воспроизводить изображение все время. Эффективность системы будет выше, если оператор(ы) будет(ут) концентрировать внимание на одном или двух активных мониторах (обычно большего размера), а остальные будут погашены. В случае активности (при обнаружении тревоги), детектирования движения или пропажи видеосигнала, погашенный видеомонитор может быть запрограммирован на вывод изображения предварительно выбранной телекамеры. В этом случае внимание оператора будет сразу же привлечено к новому изображению, и система будет более эффективной. Дополнительным преимуществом станет увеличение срока службы видеомонитора.

Многие матричные видеокоммутаторы могут быть запрограммированы на гашение и вывод изображения с телекамеры по тревоге, только когда это необходимо.

Еще один аспект условий наблюдения касается размеров видеомонитора и влияния размеров на разрешение изображения. Если используется 9", 12" или 17" монитор, разрешающая способность будет более-менее одинаковой (в предположении, что электроника одинакового качества). Но воспринимаемая четкость изображения может различаться. Если на 9" видеомонитор смотрит один оператор с расстояния примерно 1 метр, то все будет в порядке. Но если смотреть с такого же расстояния на 17" видеомонитор (для просмотра квадового изображения, например), и на экран выведено полное изображение, то будет казаться, что разрешение картинки ниже, чем у 9" монитора.

Это иллюзия, которая обусловлена различным расстоянием до экрана и его размерами. (С увеличением размера экрана становится заметней строчная структура растра, что обусловлено конечным сечением луча кинескопа при постоянном числе активных строк. Прим. ред.)

Помимо традиционных видеомониторов с электронно-лучевой трубкой, существуют и другие способы отображения, которые можно использовать при построении современных систем видеонаблюдения. В этой связи нужно упомянуть проекционные мониторы, проекторы, ЖК-мониторы и плазменные мониторы. У каждого из них имеется своя специфика, которую нужно учитывать при проектировании и инсталляции системы видеонаблюдения, определенный срок службы, а также достоинства и недостатки.

Рис. 6.20. Изображение на центральном проекционном мониторе появляется только по тревоге, привлекая внимание оператора

Гамма-коррекция

Характеристики люминофора кинескопа имеет нелинейный характер. Это означает, что при отображении линейного видеосигнала (непрерывное возрастание от уровня черного (О В) до уровня белого (0.7 В) яркость люминофора на экране будет возрастать нелинейно. Характеристика черно-белого видеомонитора «ток электронного луча – обеспечиваемая лучом яркость» имеет вид параболической функции с показателем степени 2.2.

Идеально нам хотелось бы иметь систему видеонаблюдения, в которой бы осуществлялось линейное воспроизведение уровней яркости и цветов. Но так как характеристика слоя люминофора ЭЛТ далеко не линейна, нам приходится это компенсировать. Легче всего компенсацию сделать в телекамере. Если характеристику ПЗС-телекамеры «яркость-напряжение» (обычно линейную) электронным образом модифицировать к виду, обратному характеристике ЭЛТ (1/2.2=0.45), то мы получим линейную систему камера-монитор.

Если поместить две кривые (камеры и монитора) в одну систему координат, то они расположатся симметрично относительно прямой в 45°. Это походит на математический символ у (гамма), отсюда и название этой характеристики.

На практике, если гамма-коэффициент телекамеры не комплементарен характеристике видеомонитора, качество изображения не будет столь же хорошим. Это отразится на неестественном воспроизведении уровней яркости: на высококонтрастном изображении будут отсутствовать детали в среднем диапазоне яркостей.

Гамма-коэффициент большинства черно-белых видеомониторов равен 2.2, тогда установка по умолчанию для черно-белой телекамеры должна быть равна 0.45. Естественно, ПЗС-телекамеры имеют линейный гамма-коэффициент (1).

Цветные видеомониторы особенно чувствительны к гамма-эффекту, и, как упоминалось выше (в разделе «Цветное телевидение»), системы NTSC и PAL спроектированы для двух различных допускаемых значений гамма-коэффициентов цветного люминофора. Теоретически в NTSC гамма-коэффициент должен быть равен 2.2, но на практике люминофоры ближе к 2.8, как предполагается в PAL.

Более высокие значения гамма-коэффициента выглядят как более высококонтрастное изображение. Понятно, что это зависит не только от стандарта (NTSC или PAL), но также и от типа люминофорного покрытия кинескопа видеомонитора.

В настоящее время вопросу гамма-коррекции нужно уделять еще больше внимания, так как мы все чаще используем стандартные компьютерные дисплеи для просмотра цифровых видеозаписей.

Следует помнить, что различные операционные системы, видеодрайверы и программы управляют гамма-коррекцией по-разному.

ЖК-мониторы

Жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы) – это мониторы на жидких кристаллах, которые представляют собой органическое вещество, способное отражать свет при подаче тока. Жидкокристаллическая технология появилась еще в 1970 году, но в течение длительного времени ее качество изображения оставляло желать лучшего. ЖК-монитор состоит из жидкой суспензии, которая находится между двумя стеклянными или пластиковыми пластинами. В обычном состоянии кристаллы в этой суспензии расположены параллельно друг другу, что позволяет свету проходить через них. При подаче тока кристаллы меняют ориентацию и блокируют свет, не давая ему пройти. Кристалл выглядит черным для наблюдателя.

Принцип работы технологии ЖК столь же значительно отличается от ЭЛТ, как ПЗС-камеры отличаются от телекамер с передающими трубками, так как в ЖК-мониторах изображение формируется не развертывающим электронным лучом, а путем адресации жидкокристаллических ячеек, которые поляризуются в различном направлении при подаче напряжения на их электроды. Значение напряжения определяет угол поляризации, что в свою очередь определяет прозрачность каждого пиксела, формируя таким образом элементы изображения. На раннем этапе развития технологии жидкие кристаллы были очень нестабильны, а сама технология была непригодна для массового производства, но сейчас ситуация изменилась.

ЖК-мониторы также называют LCD-дисплеями, TFT-мониторами и плоскопанельными дисплеями.

Среди достоинств ЖК-технологии необходимо упомянуть отсутствие высоковольтных компонентов, отсутствие износа люминофорного слоя, так как он отсутствует (т. е. неограниченный срок службы экрана). (С последним утверждением трудно согласиться, так как яркость лампы подсветки со временем снижается. Прим. ред.)

Еще более привлекательными ЖК-мониторы делают их небольшие габариты, отсутствие геометрических искажений, низкое энергопотребление и отсутствие влияния электромагнитных полей, как в случае с ЭЛТ-мониторами.

Кроме того, цена на ЖК-мониторы постоянно снижаются, в то время как яркость и контраст повышаются. Это одна из основных причин, по которой потребители переходят с традиционных ЭЛТ-мониторов на ЖК-мониторы, тогда как предыдущие ЖК-технологии были неэффективны, имели большое время отклика и обеспечивали низкий контраст.

Хотя существует много вариантов ЖК-технологии, их можно условно разделить на две группы: пассивная ЖК-технология DSTN (dual-scan twisted nematic, экран с двумя полями сканирования на сверхскрученных нематических жидких кристаллах), которая сейчас практически не используется, и активно-матричная ЖК-технология TFT (thin film transistor, экран на тонкопленочных транзисторах), которая сейчас применяется почти повсеместно.

ЖК-экран состоит из нескольких слоев, которые расположены в следующем порядке (от зрителя): поляризационный фильтр, стекло, электрод, ориентирующий слой, слой жидких кристаллов, ориентирующий слой, электрод, стекло и поляризационный фильтр.

В разрезе TFT-дисплей напоминает многослойный бутерброд. На крайних сторонах такого бутерброда расположены стеклянные подложки, между которыми находятся тонкопленочные транзисторы, цветовой фильтр, обеспечивающий первичные цвета красного, зеленого и синего, и слой жидких кристаллов. За ними, дальше всего от зрителя находится флуоресцентная подсветка, которая работает на просвет, подсвечивая пикселы сзади.

Общий принцип действия ЖК-монитора в упрощенном виде выглядит следующим образом. Свет от подсветки, проходя через первый поляризационный фильтр, попадает в слой жидких кристаллов, контролируемый транзистором; затем свет проходит через цветовые фильтры. Транзистор создает электрическое поле, задающее пространственную ориентацию жидких кристаллов. Свет, проходя через такую упорядоченную молекулярную структуру, меняет свою поляризацию, и в зависимости от нее будет либо полностью поглощен вторым поляризационным фильтром на выходе (образуя черный пиксел), либо не будет поглощаться или поглотится частично (образуя различные цветовые оттенки, вплоть до чистого белого).

Рис. 6.22. ЖК-мониторы компактны и выглядят очень элегантно

Рис. 6.23. ЖК-экран в разрезе

Так же, как и в обычном мониторе с электронно-лучевой трубкой, в ЖК-мониторе три разноцветные жидкокристаллические ячейки (красная, зеленая, синяя) формируют полный пиксел. Как и в случае с ЭЛТ-технологией, в ЖК-технологии пикселы имеют определенный размер, который определяет, сколько линий мы сможем увидеть на экране. Обычно размер пиксела для ЖК-монитора составляет примерно 0.28 мм, а этого достаточно, чтобы на экране ноутбука с диагональю 14 дюймов получить разрешение 1024x768 пикселов.

Для ЖК-монитора очень важным параметром будет время отклика пиксела. Чем оно меньше, тем лучше, но известно, что это время больше, чем послесвечение люминофора, по этой причине для получения стабильных изображений частоту обновления экрана у ЖК-дисплеев делают ниже, чем у компьютерных ЭЛТ-дисплеев.

Угол обзора – это еще один важный параметр, который необходимо учитывать при выборе ЖК-монитора. В настоящее время не так уже редко встречаются значения угла обзора более 120°.

И, наконец, одно из самых слабых мест ЖК-технологии (по сравнению с ЭЛТ) – это контраст. В ЭЛТ-мониторе проще добиться более высокого контраста, хотя общая яркость при этом может быть даже ниже, чем в ЖК-мониторе. Это происходит потому, что электронный луч можно полностью выключить, когда на экране нужен черный цвет, а лампа подсветки в ЖК-мониторе работает постоянно, и, когда нужно воспроизвести черный цвет, немного света все равно проходит через пикселы, как бы хорошо ни перекрывали они свет. Для хорошего ЖК-монитора нормальным контрастом считается 400:1.

Среди достоинств, которыми обладают ЖК-мониторы и которые отсутствуют в традиционных мониторах, нужно отметить отсутствие проблем с геометрическими искажениями, сведением или фокусировкой. Кроме того, все современные ЖК-мониторы – это цифровые устройства, в отличие от обычных ЭЛТ-мониторов. А это означает, что видеоадаптеры с цифровым выходом не производят цифро-аналогового преобразования графической информации, которое требуется, для того чтобы вывести изображение на мониторе с электронно-лучевой трубкой. Теоретически отсутствие цифро-аналогового преобразования позволяет более точно воспроизводить цвета и пикселы. Впрочем, те ЖК-мониторы, которые подключены к стандартному аналоговому видеовыходу, вынуждены проводить обратное аналогово-цифровое преобразование (как мы уже говорили, ЖК-мониторы – это цифровые устройства), которое в сочетание с «лишним» цифро-аналоговым преобразованием на компьютерном видеоадаптере может привести к заметным артефактам на изображении.

Вследствие точной и дискретной структуры матрицы пикселов ЖК-монитора, самое четкое изображение можно получить только тогда, когда видеоадаптер компьютера работает с «настоящим» разрешением ЖК-монитора. Другими словами если в ЖК-мониторе используется матрица 1280x1024 пикселов, то видеоадаптер компьютера должен работать именно с этим разрешением, а не больше или меньше.

Некоторые ЖК-мониторы имеют композитный видеовход, раздельный видеовход Y/C и компьютерные видеовходы RGB. При отображении композитного видеосигнала на таком мониторе, его электроника осуществляет масштабирование изображения, например, до разрешения XGA.

Для систем видеонаблюдения сейчас очень часто используются ЖК-мониторы, которые имеют следующие разрешения (указанные в пикселах), широко распространенные в мире компьютерной техники:

VGA: 640х480

SVGA: 800х600

XGA: 1024x768

SXGA: 1400x1050

UXGA: 1600x1200

WSGA: 1640x1024

WUXGA: 1920x1280

Apple 30": 2560x1600

Рис. 6.24. Один из самых больших ЖК-мониторов: 30" монитор от Apple с разрешением 2560x1600 пикселов

Проекционные технологии

Хотя мониторы с кинескопами получили очень широкое распространение, однако их физические размеры также ограничены – в основном, высоким напряжением, необходимым для ускорения электронов. Самые большие кинескопы, которые используются в системах видеонаблюдения, не превышают 68 см (27"). Впрочем, существуют и альтернативные способы формирования большого изображения – это проекционные методы.

Несколько лет назад проекционные мониторы были очень громоздкими, дорогими и сложными в установке и эксплуатации. Обычно они состояли из трех отдельных оптических систем, каждая из которых проецировала свой первичный цвет.

Современные проекторы стали значительно меньше, дешевле, ярче и более простыми в установке и эксплуатации. В большинстве случаев у них есть несколько видеовходов: композитный видеовход, компонентный (или RGB) видеовход, раздельный видеовход Y/C, компьютерный видеовход S-VGA и др. Большинство проекторов – это устройство с одним объективом, которое проецирует свет через ЖК-матрицу.

Одним из самых больших достоинств проекционных технологий считается их способность формировать изображение нужного размера в зависимости от доступной поверхности на стене или специальном экране. Проекторы пока еще не могут давать такую же яркость, как кинескоп, но проекционные технологии развиваются стремительно, и на рынке появляются все более и более яркие проекторы.

Яркость обычно выражается в люменах, и типичный ЖК-проектор имеет около 1500 люменов, чего вполне хватает даже для достаточно освещенной комнаты. (Если быть более точным, то яркость проектора измеряется не в люменах, а в ANSI-люменах. Это единица, характеризующая среднюю величину светового потока на контрольном экране с диагональю 40" при минимальном фокусном расстоянии вариообъектива. Измеряется величина освещенности в 9 контрольных точках, а для получения результата в ANSI-люменах значения умножаются на его площадь и усредняются. Прим. ред.)

Разрешение ЖК-проекторов тоже постоянно растет, и с прогрессом ЖК-технологии появились проекторы с разрешениями выше XGA и вплоть до SXGA, а этого достаточно для проведения высококачественных презентаций, показа телевизионных программ и, конечно, для систем видеонаблюдения.

Сейчас на рынке в основном представлены две технологии, каждая из которых использует сильный источник света. Эти технологии воплощены в ЖК-проекторах и DLP-проекторах. В то время как сейчас DLP-технология позволяет получить более четкое и яркое изображение, ЖК-технология не стоит на месте и постоянно совершенствуется.

DLP-технология была разработана в компании Texas Instruments. Эта технология основана на микросхеме DMD (digital micro-mirror device, цифровое микрозеркальное устройство), которая представляет собой микросхему памяти с матрицей, состоящей из миллионов микрозеркал (похожей по размерам и виду на ПЗС матрицу).

Рис. 6.25. ЖК-проектор

Рис. 6.26. В основе каждого DLP-проектора находится DMD-матрица, которая разработана и производится только компанией Texas Instruments

Источник света освещает матрицу с зеркалами, а зеркала формируют изображение на экране любого размера. Размер каждого зеркала – 26 миллионных миллиметра. Зеркала так малы, что в крупице соли могут поместиться сотни зеркал.

Каждое зеркало представляет собой пиксел экрана. Все они контролируются схемой, расположенной на матрице, и каждое из сотен переключений выполняется с очень высокой точностью. Зеркало может находиться в одной из двух позиций: отражать свет (зеркало повернуто к источнику света) или не отражать свет (отвернуто от источника света). При очень высокой скорости переключения микрозеркал, которая не воспринимается человеческим глазом как мелькание, можно дозировать количество отраженного света и таким образом передавать градации серого или воспроизводить цвета. Например, если в течение определенного очень короткого периода времени зеркало было чаще повернуто к источнику света, то человеческий глаз это будет воспринимать как светлую точку вплоть до белой. Если же зеркало было чаще отвернуто от источника света, то точка будет восприниматься темной вплоть до черной. Так можно передавать до 1024 градаций серого. В таком виде изображение является черно-белым, для того чтобы оно стало цветным, применяются специальные вращающиеся с огромной скоростью цветовые фильтры, напоминающие лопасти вентилятора, только размещающиеся на одной поверхности. Переключение фильтров синхронизировано с видеоинформацией, которая поступает на DMD-матрицу, на частоте, превышающей в три раза скорость обновления поступающих изображений (то есть 150 Гц для PAL и 180 Гц для NTSC).

Отфильтрованный таким образом свет попеременно проецируется на микрозеркала DMD-матрицы, которые переключаются в соответствии с цифровой видеоинформацией, поступившей и сохраненной в запоминающей матрице. Отраженный от микрозеркал свет попадает на линзу, которая проецирует изображение с поверхности DMD-матрицы. (Фильтры последовательно создают синее, зеленое и красное изображения, которые человеческий глаз воспринимает как одно цветное. Одной DMD-матрицей оснащается большинство DLP-проекторов, но существуют также двух-и трехматричные схемы. Система с двумя матрицами подразумевает разделение светового потока специальными призмами на две составляющие и пропускание его через фильтр с двумя секторами – желтым (смесь красного и зеленого) и фиолетовым (красный с синим). Система с тремя матрицами аналогична двухматричной, но более традиционна – свет, проходя через призму, разделяется на три составляющих, каждой из которых соответствует одна DMD-матрица. Цветовые фильтры в таких проекторах уже не требуются. Прим. ред.)