Проекционный экран — это установка, состоящая из поверхности и опорной конструкции, используемая для отображения проецируемого изображения на суд зрителей. Проекционные экраны могут быть стационарно установлены на стене, например, в кинотеатре , прикреплены к потолку или размещены на нем с использованием свертываемой проекционной поверхности, которая убирается в корпус (они могут быть с электроприводом или с ручным управлением), нарисованы на стене [1] . ] или портативные модели со штативом или напольные модели, например, в конференц-зале или другом неспециализированном пространстве для просмотра. Еще одним популярным видом портативных экранов являются надувные экраны для уличного кинопоказа ( кинотеатра под открытым небом ). [2]
Почти исключительно используются равномерно белые или серые экраны, чтобы избежать обесцвечивания изображения, тогда как наиболее желаемая яркость экрана зависит от ряда переменных, таких как уровень окружающего освещения и световая мощность источника изображения. Могут использоваться плоские или изогнутые экраны в зависимости от оптики, используемой для проецирования изображения, и желаемой геометрической точности создания изображения, причем плоские экраны являются более распространенными из двух. Экраны могут быть дополнительно спроектированы для прямой или обратной проекции , причем более распространенными являются системы прямой проекции, в которых источник изображения расположен на той же стороне экрана, что и аудитория.
Существуют разные рынки экранов, предназначенных для использования с цифровыми проекторами , кинопроекторами , диапроекторами и слайд-проекторами , хотя основная идея каждого из них во многом одинакова: экраны фронтальной проекции диффузно отражают проецируемый на них свет, тогда как Экраны обратной проекции работают за счет диффузного пропускания света через них.
В коммерческих кинотеатрах экран представляет собой отражающую поверхность, которая может быть либо алюминизированной (для высокой контрастности при умеренном окружающем освещении), либо белой поверхностью с небольшими стеклянными шариками (для высокой яркости в темноте). Экран также имеет сотни маленьких, равномерно расположенных отверстий, через которые воздух поступает в динамики и сабвуфер, которые часто находятся прямо за ним.
Жесткие настенные экраны прекрасно сохраняют свою геометрию, что делает их пригодными для применений, требующих точного воспроизведения геометрии изображения. Такие экраны часто используются в домашних кинотеатрах наряду с выдвижными экранами.
Выдвижные экраны (также известные как настенные экраны с ручным управлением) часто используются в помещениях, где стационарно установленный экран потребует слишком много места. В них обычно используется окрашенная ткань, которая сворачивается в корпус экрана, когда она не используется, что делает ее менее навязчивой, когда экран не используется.
Экраны с фиксированной рамкой обеспечивают наибольший уровень равномерного натяжения поверхности экрана, что обеспечивает оптимальное качество изображения. Их часто используют в домашних кинотеатрах и профессиональных средах, где экран не нужно утапливать в корпус.
Электрические экраны могут быть настенными, потолочными или встраиваемыми в потолок. Часто это экраны большего размера, хотя для домашнего кинотеатра также доступны электрические экраны. Электрические экраны аналогичны выдвижным экранам, но вместо того, чтобы опускать экран вручную, его поднимает и опускает электродвигатель. Электрические экраны обычно поднимаются или опускаются с помощью пульта дистанционного управления или настенного переключателя, хотя некоторые проекторы оснащены интерфейсом, который подключается к экрану и автоматически опускает экран при включении проектора и поднимает его при включении проектора. выключенный.
Переключаемые проекционные экраны можно переключать между непрозрачными и прозрачными. В непрозрачном состоянии проецируемое изображение на экране можно просматривать с обеих сторон. Очень хорош для рекламы на витринах магазинов.
В мобильных экранах обычно используется либо выдвижной экран на свободной подставке, либо поднимаемый на утяжеленном основании. Их можно использовать, когда невозможно или нецелесообразно крепить экран к стене или потолку.
Как мобильные, так и стационарные выдвижные экраны могут быть натяжными и ненатяжными. В натянутых моделях ткань остается плоской и неподвижной, тогда как в ненатянутых моделях ткань экрана свободно свисает с опорных конструкций. В последних экранах ткань редко может оставаться неподвижной, если в помещении есть потоки воздуха, придающие несовершенства проецируемому изображению.
Специализированные экраны могут не попадать ни в одну из этих категорий. К ним относятся нетвердые экраны, надувные экраны и другие, которые можно недорого изготовить в домашних условиях. Дополнительную информацию смотрите в соответствующих статьях.
Одним из наиболее часто упоминаемых свойств экрана домашнего кинотеатра является коэффициент усиления . Это мера отражения света по сравнению с экраном, покрытым карбонатом магния , диоксидом титана [3] или сульфатом бария, когда измерение проводится для света, направленного и отраженного перпендикулярно экрану. Диоксид титана имеет ярко-белый цвет, но большего эффекта можно добиться, используя материалы, которые отражают больше света параллельно оси проекции и меньше вне оси.
Часто упоминаемые уровни усиления различных материалов варьируются от 0,8 для светло-серых матовых экранов до 2,5 для экранов из стеклянных шариков с более высокой отражающей способностью. Очень высоких уровней усиления можно было бы достичь, просто используя зеркальную поверхность, хотя тогда зрители видели бы просто отражение проектора, что сводило бы на нет смысл использования экрана. Многие экраны с более высоким коэффициентом усиления просто полуглянцевые и поэтому обладают более зеркальными свойствами, а именно яркой «горячей точкой» на экране — увеличенным (и сильно размытым) отражением линзы проектора. Мнения относительно того, когда это «горячее пятно» начинает отвлекать, расходятся, но большинство зрителей не замечают разницы в яркости изображения, превышающей 30%, если только ему не показывают тестовое изображение и не просят поискать изменения в яркости. Это возможно, потому что люди более чувствительны к контрасту в мелких деталях, но менее чувствительны к изменениям яркости вплоть до половины экрана. Другие экраны с более высоким усилением являются полусветовозвращающими. В отличие от зеркал, световозвращающие поверхности отражают свет обратно к источнику. Горячие точки представляют собой меньшую проблему при использовании световозвращающих экранов с высоким коэффициентом усиления. В перпендикулярном направлении, используемом для измерения усиления, зеркальное отражение и световозвращение неразличимы, и это посеяло путаницу в поведении экранов с высоким усилением.
Вторая распространенная путаница в отношении усиления экрана возникает в случае экранов серого цвета. Если материал экрана при случайном рассмотрении выглядит серым, то его общий коэффициент отражения намного меньше 1. Однако измеренный коэффициент усиления серого экрана может быть равен 1 или даже намного больше 1. Геометрическое поведение серого экрана отличается от такового у серого экрана. белый экран с одинаковым усилением. Следовательно, поскольку геометрия важна для экранов, материалы экранов должны определяться, по крайней мере, с учетом их коэффициента усиления и общего коэффициента отражения. Вместо общего коэффициента отражения второй характеристикой может быть «геометрический коэффициент усиления» (равный коэффициенту усиления, разделенному на общий коэффициент отражения).
Изогнутые экраны можно сделать сильно отражающими без появления каких-либо видимых горячих точек, если кривизна экрана, размещение проектора и расположение сидений спроектированы правильно. Цель этого дизайна — заставить экран отражать проецируемый свет обратно на аудиторию, фактически превращая весь экран в гигантскую «горячую точку». Если угол отражения по экрану примерно одинаковый, отвлекающих артефактов образовываться не будет.
Полузеркальные экранные материалы с высоким усилением подходят для потолочных проекторов, поскольку свет наибольшей интенсивности будет отражаться вниз к аудитории под углом, равным и противоположным углу падения. Однако для зрителя, сидящего по одну сторону от аудитории, противоположная сторона экрана сильно затемнена по той же причине. Некоторые структурированные экранные материалы обладают полузеркальным отражением в вертикальной плоскости и более диффузным отражением в горизонтальной плоскости, чтобы избежать этого. Стеклянные экраны демонстрируют явление световозвращения ; свет отражается обратно к источнику более интенсивно, чем в любом другом направлении. Они лучше всего работают в ситуациях, когда источник изображения расположен в том же направлении от экрана, что и аудитория. При использовании световозвращающих экранов центр экрана может быть ярче, чем его периферия, что представляет собой своего рода «горячую точку». Это отличается от полузеркальных экранов, где расположение горячей точки варьируется в зависимости от положения зрителя в аудитории. Световозвращающие экраны считаются желательными из-за высокой интенсивности изображения, которое они могут создавать при заданном световом потоке проектора.
Экраны квадратной формы, используемые для диапроекторов, иногда служат проекционными экранами для цифровых проекторов в конференц-залах, где места мало, а несколько экранов могут показаться излишними. Эти экраны по определению имеют соотношение сторон 1:1.
Большинство источников изображения предназначены для проецирования идеально прямоугольного изображения на плоский экран. Если аудитория находится относительно близко к проектору, вместо него можно использовать изогнутый экран без видимых искажений геометрии изображения. Зрители, находящиеся ближе или дальше, увидят подушкообразное или бочкообразное искажение , а изогнутый характер экрана станет заметен при просмотре вне оси.
Видимый контраст проецируемого изображения (диапазон яркости) зависит от условий окружающего освещения, световой мощности проектора и размера проецируемого изображения. Больший размер экрана означает меньшую яркость (световая мощность на единицу телесного угла на единицу площади) и, следовательно, меньшую контрастность при наличии окружающего света. При проецировании изображения в комнате всегда будет создаваться некоторое количество света, что увеличивает уровень окружающего освещения и, таким образом, способствует ухудшению качества изображения. Этот эффект можно уменьшить, оформив комнату в темных тонах. Ситуация в реальной комнате отличается от коэффициентов контрастности, заявленных производителями проекторов, которые записывают уровни освещенности с помощью проектора в режиме полностью черного/полностью белого, обеспечивая максимально высокий коэффициент контрастности.
Производители экранов для домашних кинотеатров попытались решить проблему окружающего освещения, представив поверхности экрана, которые направляют большую часть света обратно к источнику света. Обоснование этого подхода основано на размещении источника изображения рядом с аудиторией, чтобы аудитория фактически видела повышенный уровень отраженного света на экране.
Плоские экраны с высокой отражающей способностью обычно страдают от перегрева, когда часть экрана кажется намного ярче, чем остальная часть. Это связано с высокой направленностью (зеркальностью) таких экранов. Экраны с высоким усилением также имеют более узкий полезный угол обзора , поскольку количество отраженного света быстро уменьшается по мере удаления зрителя от такого экрана. Благодаря указанному эффекту эти экраны также менее уязвимы для окружающего света, исходящего по бокам экрана.
Относительно недавней попыткой улучшить воспринимаемое качество изображения стало внедрение серых экранов, которые лучше воспроизводят более темные тона, чем их белые аналоги. Матово-серый экран не будет иметь преимущества перед матово-белым экраном с точки зрения контрастности; Современные серые экраны скорее разработаны так, чтобы иметь коэффициент усиления, аналогичный коэффициенту усиления матовых белых экранов, но более темный внешний вид. Разумеется, более темный (серый) экран отражает меньше света — как света проектора, так и окружающего света. Это уменьшает яркость (яркость) как проецируемого изображения, так и окружающего света, поэтому светлые области проецируемого изображения становятся тусклее, а темные области темнее; белый менее яркий, но предполагаемый черный ближе к реальному черному. Поэтому многие производители экранов справедливо называют свои серые экраны «высококонтрастными» моделями.
Хотя проекционный экран не может улучшить уровень контрастности проектора, воспринимаемую контрастность можно повысить.
В оптимальной комнате для просмотра проекционный экран является отражающим, а окружающая среда — нет. Уровень окружающего освещения связан с общей отражательной способностью экрана, а также окружающей среды. В тех случаях, когда площадь экрана велика по сравнению с площадью окружающей среды, вклад экрана в окружающий свет может доминировать, а влияние неэкранных поверхностей комнаты может даже быть незначительным. Некоторыми примерами этого являются планетарии и кубы виртуальной реальности с технологией фронтальной проекции. Поэтому некоторые планетарии с куполообразными проекционными экранами решили покрасить внутреннюю часть купола в серый цвет, чтобы уменьшить ухудшающий эффект взаимного отражения, когда изображения Солнца отображаются одновременно с изображениями более тусклых объектов.
Серые экраны разработаны с учетом мощных источников изображения, которые способны обеспечивать адекватные уровни яркости, так что белые области изображения по-прежнему кажутся белыми, используя преимущества нелинейного восприятия яркости человеческим глазом. Люди могут воспринимать широкий диапазон светимости как «белый», если визуальные подсказки, присутствующие в окружающей среде, предполагают такую интерпретацию. Таким образом, серый экран может почти с тем же успехом обеспечить яркое изображение или потерпеть неудачу в других обстоятельствах.
По сравнению с белым экраном, серый экран отражает меньше света в комнату и меньше света из комнаты, что делает его более эффективным в борьбе со светом, исходящим от проектора. Окружающий свет, исходящий от других источников, может достичь глаза сразу после отражения от поверхности экрана, что не дает преимущества перед белым экраном с высоким коэффициентом усиления с точки зрения контрастности. Таким образом, потенциальное улучшение от серого экрана может быть лучше всего реализовано в затемненной комнате, где единственным источником света является проектор.
Отчасти благодаря популярности, технология серого экрана за последние годы значительно улучшилась. Серые экраны теперь доступны с различными уровнями усиления и шкалы серого.
Утверждается, что некоторые экраны избирательно отражают узкие длины волн света проектора, поглощая при этом другие длины волн оптического спектра . Sony производит экран [4] , который при обычном комнатном освещении выглядит серым и предназначен для уменьшения влияния окружающего света. [5] Предполагается, что это работает путем преимущественного поглощения окружающего света цветов, не используемых проектором, и преимущественного отражения цветов красного, зеленого и синего света, которые использует проектор. [6] Настоящий цветоселективный экран не подтвержден. Компании Dai Nippon Printing (DNP) и Screen Innovations представили экран, повышающий контрастность, который основан на тонких слоях черных решеток, а не на свойствах селективного отражения по длине волны. [7]
В оптимально настроенной системе поверхность проекционного экрана и реальная плоскость изображения совпадают. С оптической точки зрения для формирования изображения не нужен экран; экраны скорее используются для того, чтобы сделать изображение видимым.
