Системы обратной проекции
На сегодняшний день проекционное оборудование не является чем-то удивительным и непонятным для большинства людей, так или иначе сталкивающихся с вопросами отображения видеоинформации. По сравнению с положением, существовавшим на рынке проекторов несколько лет назад, ситуация изменилась радикальным образом. Доступность и эффективность этих устройств весьма выросли, значительно повысив спрос на них. Между тем большинство пользователей не очень хорошо представляют себе всё многообразие способов реализации проекционных систем, адаптированных под конкретные прикладные задачи.
Почти все в состоянии внятно описать классическую систему прямой проекции (далее в тексте СПП), однако не все отчётливо представляют себе, что же такое система обратной проекции (далее в тексте СОП) или, как её иногда называют, рир-проекционная система (английское rear – обратный). Даже люди, давно эксплуатирующие стандартные проекционные системы, иногда с удивлением воспринимают информацию о том, что, оказывается, проектор может стоять позади экрана.
Что же такое Система обратной проекции и в чём её основные отличия от системы прямой проекции. Главное отличие, естественно, заключается в местоположении проектора относительно экрана. В первом случае проектор размещается за экраном, если лицевой стороной считать поверхность экрана, обращённую к зрителям, во втором – проектор располагается перед экраном. Как правило, в СОП проектор находится в так называемом «проекционном боксе», который представляет собой в общем случае техническое помещение, находящееся за экраном, либо, в некоторых случаях, отдельное сооружение или строение. Из подобного положения вещей проистекает первое преимущество СОП перед СПП – меньшая чувствительность к условиям внешнего освещения в силу изоляции светового потока, исходящего из объектива проектора. Из этого же следует и вторая, не менее существенная вещь – размещение проектора не в основном рабочем помещении. Что в этом хорошего?
Преимущества обратной проекции
- Отсутствие проектора, как «элемента архитектуры», что во многих случаях может оказаться очень весомым фактором.
Не всегда это связано с дизайном. Порой неудачная конфигурация помещения или его функциональное назначение сводят на нет все попытки приемлемо взаиморасположить проектор и экран.
- Отсутствие, соответственно, на виду каких-либо соединительных кабелей.
- Отсутствие в зале просмотра посторонних шумов от вентилятора проектора.
- Недосягаемость проектора для случайных людей, которым, например, ничего не стоит выключить питание при включённой лампе, не говоря уже о попытках вмешательства в какие-нибудь настройки с панели управления или естественном желании понажимать на красивые кнопки.
Казалось бы, всё это – мелочи. Однако, тот, кто хоть раз пытался подвесить проектор к потолку, на котором висит люстра, и тот, кто, чертыхаясь, вёз проектор с взорвавшейся лампой в сервис, вполне поймёт описываемые проблемы.
Иногда СОП являются единственным решением поставленной технической задачи по построению проекционной системы. Примером этого может служить, например, желание людей поставить большой стационарный экран на улице. Понятно, что отдельно стоящие проектор и экран потребуют гораздо более сложной настройки, особенно, если учесть, что проекционное расстояние, в данном случае, будет, скорее всего, достаточно большим, что потребует, в свою очередь, использования дорогостоящего длиннофокусного объектива. А если во время показа картинки, не дай Бог, пойдёт дождь или снег, то читаемое изображение мы вообще вряд ли получим. Понятно, что СОП застрахована от подобных неприятностей. Конечно, свои сложности в её настройке существуют, но при грамотном проектировании и точном изготовлении составных частей пусконаладочная работа сводится к монтажу системы согласно рабочему чертежу.
Кроме всего прочего, наличие проекционного бокса позволяет разместить в нём стойку с используемым в данной системе оборудованием. Это может быть важно из тех же дизайнерских соображений, либо, например, по причине нежелания пользователя наблюдать шкаф с оборудованием в своём зале заседаний. Ну и, наконец, человек, находящийся перед экраном СПП, отбрасывает тень на изображение и перекрывает его часть.
Безусловно, есть у СОП и недостатки. Основной из них – «поглощение» пространства проекционным боксом. Причём, чем больше размер экрана, тем больше места в глубину занимает эта конструкция. Далее будет пояснено, почему это происходит. Второй недостаток, который в большинстве случаев является определяющим при принятии решения о построении проекционной системы – более высокая стоимость СОП по сравнению с СПП. Хотя, как это ни парадоксально, бывает и наоборот.
На этом, пожалуй, коренные отличия между СОП и СПП заканчиваются. Итак, выбор сделан в пользу обратной проекции. Рассмотрим более детально способ построения подобной системы.
Основные принципы
Размещая проектор за экраном, мы можем пойти по самому простому пути и повесить проектор под потолок (рис.1) или установить его на подставку на требуемом проекционном расстоянии (рис.2), которое, как известно, определяется исходя из ширины экрана и фокусного расстояния объектива. Увеличение ширины экрана неизбежно влечёт за собой увеличение проекционного расстояния. Минимальное расстояние, которого мы можем добиться, используя самый короткофокусный объектив, в общем случае, примерно равно ширине экрана. В этом случае глубина проекционного бокса, учитывая размеры проектора, составит несколько больше ширины экрана. При наличии большого подсобного помещения это не станет проблемой. А если ширина экрана составляет 3-4 метра? Даже самый расточительный хозяин не пойдёт на столь непроизводительный расход полезной площади. Где же выход?
Выход – в использовании зеркальной системы. Из элементарной оптики известно, что световой поток, отражается от зеркала под углом, равным углу падения светового потока на это зеркало. Поскольку на физику, в отличие от политэкономии, всегда можно положиться, воспользуемся этим несложным законом для уменьшения габаритов (точнее, одного размера – глубины) проекционного бокса. Установив зеркало под определённым углом, подобрав расстояния от проектора до зеркала и от зеркала до экрана, мы можем добиться того, чтобы световой поток от проектора, стоящего «спиной» или «боком» к экрану, точно попадал в его рамки (рис.3). Таким образом, мы сможем уменьшить глубину проекционного бокса почти вдвое!
Но это ещё не все. Если использовать второе зеркало и снова развернуть проектор тыльной стороной к экрану, то можно сделать габариты нашей системы где-то на 2/3 меньше проекционного расстояния (рис.4).
В помещениях с высоким потолком есть возможность уменьшать размер проекционного бокса за счёт увеличения расстояния между зеркалом и объективом, подвешивая проектор вплотную к потолку (рис. 5),  и, таким образом, максимально приблизить зеркало к экрану – настолько, насколько позволит угол наклона зеркала и геометрические искажения растра.
Для проектирования подобной системы необходимо хорошо представлять себе, какое проекционное расстояние необходимо для получения изображения нужного размера с имеющимся объективом
После этого наступает очень ответственный момент – изготовление деталей проекционного бокса. В первую очередь к ним относятся зеркала и стойки, на которых они будут размещены. При их изготовлении необходимо предусмотреть возможность регулировки положений зеркал – вращения их вокруг осей и передвижения относительно экрана.
Зеркало должно быть изготовлено нетрадиционным способом – с отражающим слоем, расположенным снаружи, т.е. луч не должен проходить сквозь стекло. Естественно, используемое стекло должно быть очень высокого качества и обладать минимальной кривизной. Есть и гибкие зеркала, представляющие собой пленку с отражающим слоем, натягивающуюся на раму. Такое зеркало является очень удобным с точки зрения монтажа, так как обладает малым весом, но предъявляет повышенные требования к жесткости несущей конструкции. При равной площади гибкие зеркала дешевле стеклянных. Стойки для крепления зеркал в общем случае представляют собой Т-образную конструкцию (перекладина буквы «Т» является основанием стойки). Между двумя такими стойками закрепляется рама с зеркалом. Стойки для двух зеркал могут быть как отдельными, так и являться единой конструкцией. Внутренние стены проекционного бокса должны быть выкрашены в чёрный цвет, чтобы минимизировать паразитную засветку экрана отраженным от стен светом. В зависимости от решаемой задачи, конструкция проекционного бокса может быть самой различной, поэтому в каждом конкретном случае проектирование СОП начинается с нуля.
Выбор проектора
Теперь несколько слов о критериях выбора проектора для СОП. Первоначально необходимо определиться с разрешением, которое будет использоваться для проекции. Сегодня это, как правило, XGA (1024х768).
Затем необходимо оценить требуемую яркость, которая должна быть достаточной для просмотра изображения в наихудших условиях освещения, которые могут сложиться в зале. В стандартных случаях величина яркости для СОП находится в пределах 1,5…3,5 метров, в зависимости от размера экрана и его типа.
После оценки указанных параметров круг моделей проекторов, способных решать поставленную задачу, значительно снизится. Из оставшихся необходимо выбрать тот, который удовлетворит нас функциональной насыщенностью. Следует трезво оценить назначение системы и не гнаться за «наворотами», которые использоваться в процессе эксплуатации не будут, а стоимость аппарата увеличат прилично. Вместе с тем, необходимо думать и о возможном развитии системы в ближайшем будущем. Не стоит загадывать очень далеко, поскольку через несколько лет вопрос замены проектора на более совершенную модель всё равно возникнет, неумолимый, как технический прогресс.
Безусловно, необходимым является наличие в проекторе функции коррекции вертикальных искажений растра, которой неизбежно придётся воспользоваться в процессе настройки системы. Желательно иметь и возможность переворота изображения, но это непринципиальное требование, поскольку расчёт системы можно провести, привязываясь к конкретному положению проектора
К критериям выбора можно отнести и предпочтения определённого производителя. У многих существует сложившееся отношение к какой-либо компании, которую они считают наилучшей. Между тем, можно совершенно определённо сказать, что в одной ценовой категории проекторы любых производителей друг от друга отличаются крайне незначительно, а по качеству изображения не отличаются вовсе. При оценке картинки в ход вступают субъективные ощущения: изображение «мягкое», «жёсткое» и т.д. Но все мы люди и от субъективизма избавится невозможно, поэтому при принятии решения о приобретении той или иной модели проектора лучше всё-таки посмотреть изображение живьём. Хорошо, если это решение будет приниматься коллегиально людьми, которые будут чаще других смотреть на это изображение
Выбор экрана
Выбор экрана для СОП также не является тривиальной задачей. Оптимальным является использование жёсткого экрана со специальной рассеивающей поверхностью и минимальным коэффициентом отражения. Профиль экрана выполняется таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол обзора. Допускается и использование мягких просветных экранов, но качество получаемого изображения в большинстве случаев будет при этом ниже.
Следует также понимать, что рассеивающий профиль жёсткого экрана способствует некоторому «размазыванию» изображения, при этом видеоизображение (видеофильм) будет выглядеть мягко, близко к киноплёнке, а компьютерная картинка утратит свою чёткость, вплоть до потери читаемости мелких шрифтов. Поэтому при создании универсальных СОП с LCD- или DLP-проекторами, предназначенных для просмотра различных типов изображения следует всё-таки избегать экранов, рассчитанных на использование CRT-проекторов или профилированных экранов. Экраны VISIO лишены этих недостатков и позволяют воспроизводить даже мелкие детали под любым углом обзора. |
