Проекционные экраны и их свойства

В современных учебных аудиториях и конференц-залах проекция все чаще используется для визуального общения с аудиторией. Поскольку презентационные технологии непрерывно развиваются, следует обращать внимание на многие факторы при выборе подходящего оборудования и проекционных экранов. Для успешного проецирования крайне важно понимать свойства экранов, такие как усиление, угол обзора, отражательная способность, распределение света, контрастность изображения, цветопередача и блеск. Эта статья послужит вам руководством по проекционным экранам и их свойствам.

Цвет и блеск

Солнце излучает спектр световых волн, большинство из которых невидимы для человеческого глаза. Когда белый свет солнца попадает на непрозрачный объект, часть света поглощается, а оставшиеся световые волны отражаются. Эти оставшиеся световые волны определяют цвет объекта, в то время как текстура объекта определяет его блеск. Каждый объект, включая проекционные экраны, имеет определенный цвет и блеск, которые существенно влияют на его возможности проецирования.

Человеческий глаз видит цвет, когда свет отражается от объекта. Поскольку часть световых волн поглощается, только часть видимого спектра света отражается в глаз наблюдателя.

Человеческий глаз воспринимает лист выше как зеленый, потому что он поглощает большую часть видимого света, за исключением длин волн около 550 нм, которые отражаются. Вот почему у нас нет зеленых проекционных экранов — потому что большая часть света будет поглощена экраном, в результате чего будут отражаться только зеленые длины волн. Все остальные цвета, проецируемые на экран, будут отфильтрованы, искажая исходный цвет.

Наилучшее воспроизведение цвета достигается при использовании ахроматических поверхностей, то есть поверхностей без цвета. Предпочтительны нейтральные белые и нейтральные серые цвета. «Холодные» или «теплые» белые или серые цвета соответственно имеют синий или желтый оттенок, что уже влияет на воспроизведение цвета, поскольку они не полностью ахроматичны.

Иллюстрация показывает, что серый экран делает проецируемый черный и белый цвета темнее, в то время как ахроматический белый экран делает проецируемый черный цвет менее темным, а белый цвет более белым.

Контрастность изображения определяется соотношением черного и белого в просматриваемом изображении. Проекционный экран не влияет на контрастность изображения. Скорее, в конфигурации проекционного экрана и проектора контрастность определяется качеством проектора, а не экраном.

То, как свет отражается от поверхности, даже важнее, чем то, какой свет отражается, особенно когда речь идет о проекционных экранах. Текстура поверхности определяет, как свет отражается от нее. Поверхности с минимальной шероховатостью, такие как неподвижная поверхность воды, кажутся глянцевыми. Глянцевые поверхности дают четкое отраженное изображение.

Шероховатые поверхности, такие как рябь на поверхности воды, имеют низкий блеск, что приводит к рассеянному отраженному свету. Рассеянный свет создает размытое отраженное изображение.

На изображениях выше показана разница между матовой и глянцевой поверхностью, когда от них отражается один и тот же источник света.

Свойства проекционной поверхности

Усиление

«Усиление» — это отношение света, отраженного от идеального белого рассеивателя (ИБР) при падении 0° и угле наблюдения 0° (т. е. перпендикулярно поверхности), к отражению света проекционной поверхностью также при падении 0° и угле наблюдения 0°.

Такое отношение определяется тем, как матовая и нейтральная (ахроматическая) белая поверхность, которая демонстрирует ламбертовское отражение. Такая поверхность имеет одинаковое сияние при просмотре под любым углом.

На рисунке ниже показано идеальное ламбертовское рассеивание.

Обратите внимание, что эталон для измерения «усиления» на самом деле матовый (т. е. имеющий шероховатость поверхности и близкий к нулю блеск) и нейтральный белый (ахроматический), как описано в предыдущем разделе.

Отражательная способность этого идеального эталона произвольно установлена ​​на 1,0 не только при падении и угле наблюдения 0°, но и при всех углах. Поэтому проекционная поверхность, которая отражает больше света, чем этот эталон при падении и угле наблюдения 0°, имеет коэффициент «усиления» больше 1,0. И наоборот, поверхность, которая отражает меньше света, будет иметь коэффициент «усиления» меньше 1,0.

«Усиление» намеренно заключено в кавычки, потому что, хотя это давнее значение для проекционных экранов, слово «усиление» подразумевает, что проекционный экран каким-то образом увеличивает отражение света. Однако ни один проекционный экран не может генерировать свет. В лучшем случае он может изменить способ отражения света.

Когда были разработаны первые проекторы, лампочки были значительно менее мощными, чем сегодня (примечание: мощность светового излучения проектора выражается в ANSI-люменах).

В те дни были разработаны проекционные экраны с высокими коэффициентами «усиления», поскольку они изменяли угловое распределение отраженного света, направляя больше перпендикулярного света на экран, пытаясь максимизировать количество света, отраженного для зрителей.

Пример: параболический изогнутый проекционный экран. Подобно параболическому зеркалу, он отражает свет от проектора перпендикулярно экрану.

Первый рисунок иллюстрирует, что эта установка дает высокое значение «усиления», но за счет угла обзора. Проекционные экраны с «усилением» лучше подходят для узких помещений.

Второй рисунок показывает усиление и углы обзора проекционного экрана со стеклянными шариками, встроенными в поверхность. Шарики предназначены для направления света для отражения экрана перпендикулярно, что показывает более высокие значения усиления, но худшие углы обзора.

Современные проекторы имеют большую мощность света (ANSI люмены), что означает, что повышенное значение «усиления» не так критично. Современные проекционные экраны имеют более низкие значения «усиления», что означает более рассеянное отражение света и более широкий угол обзора, что идеально подходит для более широких планировок помещений.

Кроме того, «усиление» не является точным описанием проекционных экранов, поскольку оно измеряется при 0° падающего света и 0° измерения.

График выше показывает «усиление» как функцию угла обзора проекционного экрана с «высоким усилением». В то время как измеренное отражение света в три раза выше, чем эталонное ИБР при падающем свете 0° и измерении 0°, оно быстро уменьшается, пока не станет равным эталонному ИБР при угле обзора 20°, и даже ниже эталонного показателя при более высоких углах обзора.

На практике это означает, что вы увидите яркое изображение, сидя прямо перед экраном, но под углом яркость исчезнет. Опять же, проекционная поверхность не генерирует свет; она влияет только на угловое распределение света. График также иллюстрирует это: общая площадь под кривой равна прямоугольной площади поверхности эталонного ИБР при 1,0 (синий).

Наконец, как описано на предыдущей странице, глянцевые гладкие поверхности отражают свет зеркальным образом. Поэтому, чтобы измерить «усиление» экрана при падении 0° и наблюдении 0°, нужно просто измерить горячую точку и получить высокие результаты «усиления».

Хотя эта поверхность показывает фактор «усиления» 89, она не является хорошей проекционной поверхностью, поскольку большинство зрителей будут видеть отвлекающую горячую точку, пример которой уже есть на рисунке выше.

Распределение света и угол обзора

То, как свет отражается от проекционной поверхности, зависит от уровня ее блеска. Гладкая глянцевая поверхность будет отражать свет в основном перпендикулярно проекционной поверхности, в то время как шероховатая матовая поверхность будет отражать свет диффузно.

Метод, используемый для измерения отраженного света как функции угла наблюдения, называется функцией распределения двунаправленного отражения (ФРДО).

На практике отражение света измеряется при источнике света, перпендикулярном проекционной поверхности под углом 0°, а измерительное устройство размещается под постепенными углами от поверхности. Таким образом, можно построить график, показывающий отражение света поверхностью как функцию угла наблюдения.

Первый рисунок далее — это измерение ФРДО глянцевой поверхности белой доски. Хотя кривая отражения довольно постоянна в широком диапазоне углов обзора, при углах, близких к перпендикулярным к поверхности, отражение света резко возрастает до значения, значительно превышающего 10, что, по сути, является измеряемой горячей точкой.

При измерении матовой поверхности (второй рисунок) можно увидеть, что кривая ФРДО значительно падает, поскольку горячая точка уменьшается всего до 0,4, что указывает на гораздо более рассеянное отражение света в зависимости от угла наблюдения. Этот тип поверхности практически не будет показывать горячую точку и широкий угол обзора из-за ее рассеянного отражения.

Из ФРДО полная ширина на половине максимального угла может быть определена как угол обзора проекционной поверхности. Она определяется как угол, при котором значение ФРДО падает до половины при 0°.

Важно быть точным при оценке результатов. Угол ниже 4° на верхнем графике ФРДО, потому что интенсивное отражение горячей точки этой глянцевой поверхности быстро падает, в то время как остальная часть кривой отражения постоянна.

Диффузно отражающая поверхность на втором рисунке показывает угол 68°, что означает, что общий угол обзора этой поверхности составляет 136° (включая как левую, так и правую сторону нормали к поверхности).

Конфигурация проектора

В дополнение к повышенной мощности источника света современных проекторов были введены новые конфигурации, которые эффективно уменьшают горячую точку на проекционных экранах, даже когда поверхность, на которую проецируется изображение, имеет высокий уровень блеска. Эти новые конфигурации — короткофокусные и ультракороткофокусные проекторы.

На рисунке выше темно-синий цвет представляет собой конфигурацию проектора, установленного на потолке. Поскольку свет от проектора, установленного на потолке, будет отражаться зеркальным образом (угол падения равен углу отражения), эта конфигурация будет отражать свет под относительно острым углом, в результате чего зрители увидят горячую точку.

Светло-синий цвет представляет собой конфигурацию с ультракоротким фокусом. Этот тип проектора оснащен зеркалом, которое будет отражать изображение на экран, так что угол падения намного больше нормального, и, следовательно, угол отражения также намного больше. Это отразит горячую точку на пол, а не на зрителей. Этот тип проектора позволяет использовать глянцевые поверхности в качестве поверхности проекционного экрана без отвлекающей горячей точки, при этом продолжая функционировать как доска для сухого стирания.

Узнать дополнительную информацию по выбору проекционного экрана и также приобрести любое презентационное оборудование вы сможете на нашем сайте или у специалистов отдела продаж.