Зрение — главное чувство человека. Через него мы получаем подавляющую долю информации о мире. И когда мы хотим показать мир другим — используем так называемые «средства отображения информации», будь то печать, живопись или кино. Цифровая революция наделила «расплывчатые» аналоговые носители атомами информации — битами и байтами, которые разделяют изображение на мельчайшие части. И в этом материале я предлагаю разобраться, как и почему дробится цифровое изображение.
Понятное дело, что не стоит недооценивать аналоговые носители. Кадр профессиональной 35-мм пленки оцифровывают с разрешением в 1 Мпикс., и это вроде всего-лишь HD-разрешение. Однако возьмем 70-мм профессиональную кинопленку, на которую отсняты тысячи киношедевров — тут уже речь идет о 4К как минимум. А вспомните широкопленочные аппараты с их слайдами, размером в полстраницы, и добавьте динамический диапазон и цветопередачу пленки — цифра еще только начинает подбираться к таким показателям.
Казалось бы, разговоры о 4К ни в какое сравнение не идут с эйфорией, которая возникла у потребителей в первые годы появления HD Ready и Full HD-телевизоров. Однако я буду утверждать, что именно 4К — тот технологический скачок, который значимо повышает информативность и качество изображения, и именно эра 4K станет длительным и стабильным этапом для всего рынка средств отображения информации.
Оптическое масштабирование, широкий угол и сшивка
В качестве преамбулы напомню о преимуществах проектора перед дисплеем — очевидных и скрытых.
1. Проекционное изображение можно создать практически любого размера и без дополнительных затрат — простым оптическим масштабированием. Трехметровая проекция — обычное дело даже для среднего инсталляционного аппарата. Панель с диагональю 100 дюймов обойдется гораздо дороже.
2. Проектор — это единственное масштабное решение для сегмента Digital Signage (систем публичного отображения информации и кинотеатров), главные параметры которых — ширина обзора и одновременный просмотр большим числом зрителей. Действительно, проекционная картинка диагональю 5 м с расстояния 5 м займет около 50° обзора человека. А огромный 100-дюймовый дисплей с той же дистанции виден всего лишь под углом 28°. Эффективный по чувствительности угол зрения глаз — более 100 градусов. Очевидно, что потенциал проекции куда больше.
3. Видеостены. К сожалению, зритель явно видит решетку стыков, даже при рекордно тонкой рамке профпанлей. Сшивка же фрагментов проекционного изображения дает идеальную бесшовную картинку, выровненную локально по геометрии, яркости и цвету.
Получается, что проекционные технологии — самый эффективный инструмент масштабирования изображения — как по диагонали, так и по разрешению. Отмечу, что проекция особенно ярко доминирует в случае мультифрагментных изображений на криволинейных поверхностях, в частности симуляторах: здесь альтернативы вообще нет.
Единый пиксель, отраженный свет, но засвет
Следующее важное преимущество проекторов — способ формирования картинки. Обычный пиксель матрицы ЖК-дисплея состоит из трех субпикселей RGB, которые формируют цвет и яркость точки. Совместить три субпикселя в одну точку невозможно (микролинзовые панели не в счет из-за их малого распространения). Поэтому нам необходима дистанция от панели, чтобы не видеть отдельных ячеек. В трехматричных проекторах три субпикселя сводятся в один оптическим блоком, еще до объектива. В итоге на экране, сколь близко его не рассматривай, нет отдельных точек RGB, а лишь одна, как в реальности.
Теперь представим домашний типовой кинотеатр с диагональю экрана 135 дюймов (или шириной 3 метра). При разрешении Full HD на картинку будет комфортно смотреть при дистанции 2-3 метра от зрителя. Угол обзора получится 50–70° — еще не премиальный, но уже неплохой для «погружения в сюжет». Если же ставить в дом большой телевизор, как правило, диагональ 85 дюймов — это максимум. Получается, чтобы сохранить обзор в 70° надо сесть в полутора метрах от него, но на таком расстоянии даже при разрешении 4К пиксели будут вполне различимы. Комфортным такой просмотр, думаю, не назовешь.
Наконец, один из главных критериев качества изображения — естественность. Мы видим мир главным образом в отраженном свете — окружающие предметы, людей, природу. На светящиеся объекты — фары, лампы, солнце — мы смотрим очень редко. Проекционный экран отражает и рассеивает свет, тогда как дисплей — самосветящийся объект. Да, цвета можно и на панели настроить идеально, но контрастный светящийся прямоугольник с решетчатой структурой — совсем не то, что мы бы хотели получить от «реальности».
Но буду справедлив, и у проекции есть слабое место и грозный враг — внешний свет, прямой и паразитный («переотраженный»). Из-за него страдает контрастность картинки. В отличие от телевизора, контрастность изображения для зрителя не равна контрастности проектора. Она равна отношению яркостей пикового белого и минимального черного в конкретном зале при конкретных настройках проектора и при конкретном внешнем освещении.
В рефренсных условиях (затемненном кинозале) указанных в спецификации цифр еще можно достичь. Например, если белый дает 100 кд/кв.м., а при черном экране замер показал 0,001 кд/кв.м., контрастность составит 100 000:1 (формула простая — 100/0,001). Однако достаточно тусклой лампочки и паразитной засветки экрана в несколько люкс, чтобы добавилась, условно, одна кандела. И результат будет уже не таким впечатляющим — 100:1 (из расчета — 101/1). Главный способ борьбы с этим — повышение яркости проектора или включение сшивки из нескольких проекторов.
Разрешение не равно детальность
Представьте себя в роли подрядчика. Заказчик просит повесить картину на стену. А мы ему показываем дорогую дрель, точные сверла и лазерный измеритель. Вам это интересно? Так же и с проекторами: клиенту все равно, сколько пикселей в матрице, какой видеочип, и ему не нужно знать, чем люмены отличаются от кандел. Он оплатил результат — изображение.
Теперь проведем эксперимент: поставим рядом два телевизора брендов L и S с одинаковыми спецификациями — разрешением, яркостью, контрастностью, технологией производства матриц, да еще и настроим их идентично. Включим один и тот же контент и увидим, что картинки-то разные. Одна выглядит детально в любом месте относительно экрана, а другая требует точного положения зрителя, плюс-минус полметра. В чем же дело?
Причин тому много, но сначала я хочу ввести понятие «детальность» или «эффективное разрешение», и показать, чем оно отличается от «спецификационного»:
1. Разрешение контента. Условно — это типовой размер самых мелких деталей. Если нам нужен офисный проектор, когда дискретные объекты — это текст, графики, фигуры, разрешение 4К (а иногда и Full HD) будет излишеством. А если это кино, подробные карты, схемы или фотосъемка — чем больше пикселей, тем лучше.
2. Разрешение сигнала. Это не одно и то же, что в первом пункте. Например, черно-белые фильмы первой середины ХХ века оцифровываются и записываются на Blu-ray диск. Качество картинки по паспорту — Full HD, а в реальности — разрешение самого контента ниже. Из последних примеров — часть первых UHD Blu-ray — явный «апскейл» из 2К. Получается, хоть и разрешение сигнала 4К, реальное разрешение контента ниже.
3. Разрешение оптического тракта. Однажды, встав близко от экрана, вижу, что контент по четкости «не дотягивает». Подал тонкую тестовую модель с генератора сигнала — все ясно: «радужные» вертикальные и горизонтальные линии. Диагноз — несведение матриц. Юстировка по всему полю не помогает, потратил полдня, чтобы свести по локальным участкам. Далее регулировал фокус, и тут возникла проблема номер два: мелкий тестовый крест «расплывается» по вертикали или по диагонали. Вывести четкость «в ноль» не получается, и в этом виноват оптический блок. Будет ли изображение от такого проектора иметь разрешение 4К?
3а. Качество линз. Суть понятна тем, кто занимался фотографией. Почему характеристики двух объективов одинаковые, но один стоит 300 долларов, а другой — 3 000? Потому что первый дает 50 линий на мм, а второй — 100. Это в центре. А по краям первый дает 20 мм, а второй — 80. В общем, при переходе от Full HD к разрешению 4К требования к объективу проектора стали значительно строже.
3б. Межпиксельное расстояние. Очевидно, что на матрице между пикселями существуют промежутки, без разницы будь это DLP-матрица или LCoS. Замечу, что на каждой новой презентации проекторов я обязательно вижу слайд, где пишут, что уменьшили межпиксельное расстояние, и теперь картинка стала чистой как никогда.
Вообразим, что «рамка» пикселя очень широка. Тогда изображение превратится в поле из разноцветных точек, разнесенных на заметные расстояния. Это похоже на подготовку алгоритма апскейлинга, когда на панель высокого разрешения подается сигнал более низкого, и пиксели оригинальной картинки разбрасываются по черному полю экрана, а технология затем рассчитывает недостающие «пространства». Понятно, что на этом промежуточном шаге картинка будет выглядеть менее разборчивой, и тем хуже, чем толще пиксельная рамка. Такой эффект легко можно увидеть у светодиодных панелей: лампочек-пикселей может быть сколь угодно много, но эффективное разрешение довольно маленькое.
Отмечу, что повышение разрешения матрицы без уменьшения межпиксельных интервалов приведет еще и к снижению светового потока, потому что площадь «рамок» станет только больше.
4. Разрешение видеопроцессора (фактически его производительность). Бывало, что вы смотрите телевизор, и пока кадр статичный — разрешение кажется очень высоким, но как только начинаются активные действия, сцена как будто «замыливается»? Видеопроцессор может попросту не успевать отрисовать тонкие детали, если содержимое сцены менялось слишком быстро. И я говорю не о технологиях повышения частоты кадров, а о базовой работе видеопроцессора.
5. Разрешение экрана. Ясно, что на шершавой стене четкую картинку не получить, но в случае с 4К тип полотна имеет решающее значение. Проекционные экраны бывают разными: обычные текстурные или плетеные, а есть стандарта 4К+, их производят, например, Stewart и Da-lite. Если посмотреть на эти полотна вблизи, можно увидеть, что поверхность у них хоть и матовая, но имеет очень малые неровности, которые, тем не менее, правильно рассеивают свет.
Если проецировать 4К-видео на экран шириной 3 метра, размер одного пикселя составит примерно 0,75 мм. Элемент грубой текстуры обычной «плетенки», предназначенной максимум для Full HD, вызовет стохастическое непредсказуемое рассеивание 4К-пикселя. Тогда как полотно 4К+, с его почти незаметной шероховатостью, сработает правильно. Любопытно, что Stewart уже сделал полотно 16К+, на одном миллиметре которого можно различить до 16 линий. Зачем эта игра в «микромир»? Видимо, чтобы производители проекторов не дремали.
Нейрофизиология или колбочки матриц
А так ли необходима потребителю проекция разрешением 4К? Подобный вопрос может застать врасплох, особенно если даже по косвенным признакам человек не всегда может отличить Full HD от 4К. По исследованиям компании ISF, а это ведущий разработчик стандартов изображения, приоритеты оценки качества картинки строятся так:
1. Контрастность и динамический диапазон
2. Цветовой охват
3. Точность цветопередачи
4. Разрешение
Разрешение на последнем месте. Не ожидали? Опытный киноман может сказать следующее: «Живая и насыщенная картинка с DVD-диска лучше сухого и некорректного по тональным переходам 4К-изображения». Однако любой эксперт отметит, что все четыре параметра должны работать вместе, только так получится создать нужный эффект.
Заказчику важна цель, а не средства, поэтому вопрос подрядчика — «4К для вас много или мало?» — не имеет смысла. Это как мерить длину линейкой, на которой нет делений. Единственный верный критерий — видимый угловой размер минимальных деталей картинки и способность их различить по контрастности.
Разрешение глаза составляет примерно одну угловую минуту (1/60 градуса). Это означает, что ночью мы видим две фары автомобиля раздельно на расстоянии до 4 километров. Первое, с чем мы сталкиваемся, когда хотим оценить детальность цифрового изображения — созерцание пикселей. Но мы не хотим настолько «разделять» картинку и отодвигаемся от экрана подальше.
Для угла в 1 минуту, под которым виден экранный пиксель размером 1 мм, предельное расстояние — 3,3 м. На деле, предельная дистанция, с которой мы уже не различаем пикселей, меньше, поскольку в среднем изображении два соседних пикселя — вовсе не яркие светящиеся фары на черном фоне. Помните, глаз различает малые объекты именно по контрастности между ними.
Получается, 4К-проекция необходима, когда на проектор, во-первых, подают контент с нужным разрешением и детальностью, а во-вторых, дистанция просмотра позволяет реализовать возможности зрения по угловому разрешению. Приведу несколько примеров:
1. Если картинка а-ля реклама на стене супермаркета предназначена для демонстрации издали (например, большое схематическое изображение нового смартфона без мелких надписей), 4К-проекция здесь не нужна: за нее заказчик переплачивает. Финальная картинка низкокачественная, лучше обойтись вообще светодиодной панелью.
2. Изображение большое, зрители располагаются в непосредственной близости от экрана, контент высокого разрешения. Ставка сделана на детальность, и здесь 4К желательно.
3. Ситуация как во втором случае, только изображение огромно и одного проектора для демонстрации локальных деталей недостаточно. Здесь 4К жизненно необходимо, вдобавок требуется сшивка для масштабирования картинки в еще большее разрешение.
О матрицах: субпиксельные наперсточники
Не всегда подсчет пикселей дает четкое понимание о финальном разрешении картинки. Производители идут на программно-аппаратные манипуляции, а порой и виртуозные технологические фокусы, чтобы сделать 4К-изображения, хотя сам проектор изначально оснащен Full HD матрицей.
Сначала пару терминов:
«Адресация» — способность графического контроллера (ЖК-панели или матрицы проектора) управлять определенным числом элементов дисплея, в случае ЖК-технологии, — яркостью субпикселей. Недостаточный запас адресации означает, что чип не сможет реализовать весь потенциал разрешения дисплея.
«SPR» (sub-pixel rendering) — алгоритм управления субпикселями, когда из группы физических субпиеселей создаются «логические» пиксели.
Обычная ЖК-матрица устроена следующим образом: три субпикселя (ячейки) RGB составляют один полный пиксель. Структура расположения таких ячеек может быть горизонтально-вертикальной, диагонально-сотовой и не только, а форма — прямоугольник, квадрат, шестиугольник. Для разрешения Full HD адресация обычной матрицы будет равна 3×1920×1080.
Однако уже давно в различных устройствах применяются non-RGB-архитектуры — с дополнительными цветными субпикселями, различными размерами и формами субпикселей, а также нестандартной мозаикой их расположения. Крис Чиннок (Chris Chinnok) из Insight Media недавно опубликовал детальный обзор технологий SPR и производителей, реализующих собственные методы работы с субпикселями. Для примера приведу несколько вариантов:
• Матрица PenTile RG/BG (Takahashi), OLED
Пары RG и BG формируют логический пиксель. При необходимости можно задействовать группы до 20 субпикселей, формирующие попеременные логические пиксели. Технологию активно использует Samsung в своих смартфонах.
• Матрица RG/BG PenTile Diamond, OLED
Отличается от предыдущей структурой и методом рендеринга. Используется сдвиг («шифтинг») красно-синей части матрицы относительно зеленой решетки. Применяется в дисплеях смартфонов Samsung и некоторых других брендов
• Матрица RGB/BY.
Этот вид разработала и применила в телевизорах Quattron Plus компания Sharp. В этом случае из физического разрешения панели Full HD уже можно сделать визуальное «около 4К», а из 4К — «около 8К», что и было показано еще в 2015 году на примере телевизора Aquos Beyond 4K Ultra.
Здесь в качестве субпикселя-сателлита используется дополнительный — Y (желтый), а логически матрица разбита на RGB и BY группы. Хотя логическое разрешение непропорционально (по вертикали оно не увеличивается) — 7680х2160, картинка на панели Beyond 4K Ultra рядом с оригинальным 8К-телевизором выглядит весьма неплохо, однако все же не заменяет по всем параметрам последнюю.
• Матрица RGBW
Из обозначения ясно, что помимо RGB-субпикселей на матрице присутствует еще и белый субпиксель. Основная цель этой технологии не увеличить разрешение, а улучшить цветопередачу, причем в проблемных областях цветового пространства: чем насыщеннее цвет, тем менее ярким он может показаться на дисплее. Стандартные RGB-системы тщательно фильтруют белый, чтобы обеспечить насыщенность и яркость основных тонов. Но когда нужно отобразить белый цвет, его яркость будет неубедительной из-за потерь первичного светового потока при фильтрации. Белый пиксель в таком случае поможет исправить ситуацию, но только при условии, что работает он не постоянно, а только по необходимости.
Отмечу, что добавка белого снижает цветовые свойства дисплея — в смысле охвата и некоторых других параметров. Но при правильном рендеринге субпикселей и динамической подсветке можно сохранить и глубокий черный, и качество цветопередачи. Также RGBW-схема применяется для усиления белого цвета и общей яркости изображения в условиях внешней засветки.
Есть два варианта работы RGBW матрицы. Первый — без SPR. Это технологии RGBW Quad и RGBW Stripe. Активно с ними работают JDI (Japan Display Inc.), Sony и другие, маркетинговое название — WhiteMagic. Наконец, LG использует их в OLED-телевизорах.
Второй вариант — с SPR. Тут уже вариантов побольше. Версия RG/BW работает схожим с RGBY образом. Структура и схема создания логических пикселей представлена на рисунках ниже.
Чаще всего данную технологию используют многочисленные китайские бренды, например, Hisense. Компания Samsung использует ее в дисплеях ноутбуков серии ATIV, а Lenovo — в Y50 с дисплеем «4K UHD».
Весьма разнообразные сочения типа RGB/WRG/BWR/GBW, которые создают логические пиксели из тройки субпикселей, можно увидеть в продукции LG Display, Hisense, Philips и других. Помимо хорошего уровня контрастности, данная технология имеет неплохой потенциал по энергосбережению: телевизор LG при яркости 400 нит потребляет всего 63% электроэнергии в сравнении со стандартной RGB-схемой.
Приведенные выше манипуляции с субпикселями большей частью относится к матрицам телевизоров, компьютерных дисплеев и портативных устройств. С проекционной техникой дело обстоит несколько проще: традиционная схема прямой адресации RGB — практически правило. Кстати, если следовать международным стандартам, регламентирующим алгоритмы создания и распространения контента, как ITU-R BT.2020, то нет никакого другого варианта, кроме квадратного пикселя и схемы RGB.
«Шифт» в сторону 4К
Однако и в проекционной технике есть свои приемы, как выдать большее разрешение с меньшей матрицы. Один из фокусов с легкой руки JVC называется e-shift (имя даже стало нарицательным и нередко применяется к другим брендам с похожим решением). Цель технологии — увеличить видимое разрешение картинки в два раза по сравнению с оригинальным разрешением матриц проектора. Замечу, что я ничего не говорю о детальности преобразованного изображения. Речь идет о программно-аппаратном методе, улучшающем комплексное восприятие, одним из параметров которого может быть и улучшение детальности.
Сразу подчеркну, у меня нет предвзятого отношения ни к одной технологии, будь то e-shift или оригинальный 4К. Вопрос в правильном позиционировании, понимании сути, а значит, — грамотном применении в своем сегменте.
В общем смысле технология «оптического сдвига пикселей» (e-shift) предусматривает вывод того же кадра второй раз, сдвинутым на полпикселя по диагонали. Получить сдвиг не сложно — на пути света ставится стеклянная пластинка, которая слегка наклоняется, и за счет преломления световой поток сдвигается чуть в сторону относительно входного. Понятно — важен будет запас по частоте кадров, чтобы показывать вместо одного попеременно два кадра. Это — упрощенная модель, в реальности «сдвиг» организован сложнее.
На экране мы действительно увидим в два раза более мелкую пиксельную сетку. Если же рассматривать картинку вплотную к экрану — она вообще исчезнет. Картина становится гладкой, по характеру напоминает пленку. Разрешение изображения, если считать новые маленькие пиксели, увеличилось? Формально — в два раза, теперь это как бы 4K. А детальность выросла? Опыт показывает, что нет. Если на проектор с e-shift и на проектор с реальной 4К-матрицей будут транслировать один и тот же 4К-контент, отличия станут очевидны.
Чтобы подробнее разобрать тему, расскажу о своем опыте просмотра разного контента. Например, у нас есть Blu-ray с фильмом, и картинка на нем записана чистая, четкая, без шумов. И вот мы решили подтянуть изображение до 4К-уровня с помощью проектора Full HD с «шифтом» (оптическим сдвигом). Итоговая картинка действительно будет иметь детальность 4К и выглядеть хорошо.
Если же релиз на Blu-ray оказался «не очень» — шумы, плохой мастеринг — то шифт, помножив число пикселей, удвоит и плотность шумов, так что технологию оптического сдвига захочется выключить.
Или контент чистый, без шумов, но в фильме много динамичных сцен. И тут проблема — чем динамичней фрагмент, тем чаще алгоритм шифта при расчетах будет сваливаться в обычное Full HD. Достаточно подойти поближе к экрану, задержать взгляд в одной точке и дождаться, пока через эту точку на высокой скорости не пронесется какой-нибудь предмет.
К сожалению, в режиме 3D технология шифта обычно не работает, и я не знаю, дело в недостаточном запасе частоты кадров или в чем-то другом. А зря, ведь 3D-контент ориентирован на глубину сцены, считайте на съемку ближних объектов крупным планом. Именно на них зритель часто фокусирует взгляд, и пиксельная структура становится хорошо видна, особенно если объект небольшой. Здесь проектор с оригинальным разрешением 4К выигрывает всухую.
На генераторе
Глаз — хороший инструмент. Однако генератор сигналов поможет нам понять, почему что-то идет не так. Я подал на два проектора тестовую модель «1 Pixel Check board 4K 60p» — диагональную сетку (микрошахматная доска) с ячейкой в 1 пиксель. Это тяжелый тест на разрешение. Коррекция трапеции — 0, формат изображения — Original (как у матрицы) и т.д.
Проектор с оригинальным 4К проходит этот тест, как и другие 1-пиксельные (горизонтальные и вертикальные линии).
А вот его коллега — проектор Full HD с принудительно включенным оптическим сдвигом выдал неожиданный результат. Вместо диагональной сетки на экране показалась картинка с горизонтальными линиями, причем довольно блеклыми в сравнении с 4К-проектором.
Что касается сигнала с 1-пиксельными горизонтальными линиями, то Full HD-проектор с шифтом ее полностью игнорирует, однако пиксельную решетку 4К при этом показывает.
Случаются и совсем неожиданные результаты. Например, один из экземпляров Full HD-проектора с оптическим сдвигом при подаче 1-пиксельной сетки вдруг прекратил распознавать цветовое пространство источника.
А другой (картинку не привожу) на стоп-кадре содержал области, где 4К-пиксели дрожали. Пусть это было заметно лишь вблизи, но все же.
Подчеркну: все проекторы с оригинальным 4К-разрешением эти тесты проходили исправно. Очевидно, что тип эффектов, описанных выше, зависит от конкретной реализации технологии шифта. Может повезти, а может, и нет.
Но еще раз подчеркну сильные стороны технологии оптического сдвига. Если в случае с 4К-фильмами мы не знаем, повезет или нет, то для компьютерного отображения —это эффективное средство улучшения изображение. Поэтому такие проекторы повсеместно используются в симуляторах, моделировании и также любимы компьютерными игроманами. Хороший скейлинг Full HD и устранение пиксельной решетки в этих случаях особенно полезны.
Мини-FAQ
Q. Может ли картинка, созданная при помощи оптического сдвига, выглядеть лучше оригинальной 4К?
A. Да, ведь 4К-матрица в проекторе еще не показатель высокого качества. Например, производитель поставил недорогой объектив или оптический блок сделан с огрехами.
Q. Если входной сигнал имеет разрешение 4К, что лучше — картинка от проектора с оригинальным разрешением Full HD и включенным оптическим сдвигом или картинка от проектора с оригинальным разрешением 4К (качество оптических блоков высокое)?
A. Картинка от проектора с оригинальным разрешением 4К.
Q. Что дешевле: проектор Full HD с шифтом или проектор с настоящим 4К (при прочих равных факторах)?
A. Ответ неочевиден. В среднем наличие оригинального 4К — заметная прибавка в цене. Но старшие модели Full HD с шифтом могут быть дороже младших 4К, и вполне обоснованно.
Q. Проектор с технологией сдвига пикселей лучше проектора без такой технологии?
A. Да, определенно лучше.
Производители 4К-проекторов
Изначально я не ставил перед собой цели сделать энциклопедию производителей проекционного оборудования, однако приведу анализ некоторых известных брендов с акцентом на их потенциал в области проекции высокого разрешения. Более того, рассказ пойдет не обо всех линейках, а лишь об избранных моделях в популярных сегментах.
JVC
Компания JVC имеет почти вековой опыт работы в сфере визуализации и уже пару десятков лет в цифровой проекции. Модели с оригинальным разрешением 4К — не новинка для JVC, однако до сих пор они выпускались для профессионального рынка, и лишь недавно был представлен лазерный проектор DLA-Z1. Тем не менее, гораздо более популярна сейчас X-серия проекторов для домашнего кинотеатра: DLA-X9000, DLA-X7000 и DLA-X5000.
JVC делает ставку на технологию LCoS и разрабатывает собственный вариант матриц D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier), которые производит самостоятельно. Основное преимущество D-ILA — потенциал оригинальной (натуральной) контрастности. В топовой модели соотношение достигает 150 000:1 (или 1 500 000:1 в пересчете на динамическую контрастность), и это очень много.
Текущая линейка, как и предыдущие, имеет оригинальное разрешение матриц Full HD, а преобразование до 4К выполняет технология e-shift уже четвертого поколения. Проекторы демонстрируют классическое поведение e-shift, описанное в предыдущем разделе. Отмечу хорошее качество воспроизведения UHD-контента. Что интересно, e-shift при обнаружении проектором на входе 4К-сигнала, включается принудительно. Т.е. протестировать классический «даунскейлинг» из 4К в Full HD не получится.
Epson
Один из лидеров на рынке проекторов, имеет собственное производство матриц. Классическая для Epson технология — LCD, в современном исполнении это — 3LCD, которая чаще используется для инсталляционных и офисных моделей. Относительно недавно Epson предложил для домашних кинотеатров альтернативный вариант матрицы LCoS — Reflective LCD.
На данный момент самая известная модель в этом сегменте — LS1000. Оригинальное разрешение — Full HD, а для повышения применяется технология 4K Enhancement, аналогичная e-shift от JVC. Технология работает хорошо, дает вполне чистую картинку. Однако общие ограничения всех технологий «сдвига пикселей», присутствуют.
Sony
Весомый участник всех стадий развития проекционного рынка — от ранней аналоговой эры до современной цифровой. Причем участник выдающийся, с амбициями и ярко выраженным желанием постоянного лидерства.
В области домашнего кинотеатра Sony первой представила в 2012 году трехматричную модель с оригинальным разрешением 4К — VPL-VW1000ES. При этом термин «4К» у Sony приобретает конкретное значение: это 4096х2160 (формат 17:9), а не Ultra HD (16:9). Через год компания выпустила два 4К-проектора вместо топовых Full HD моделей, а флагман обновила до версии VPL-1100ES. Дальше появились лазерно-фосфорный 4К-проектор VPL-GTZ1 с ультракороткофокусной оптикой и 4K VPL-VW5000ES — с 5000 люменами светового потока, плюс неплохой поддержкой HDR.
Sony продвигает собственный клон технологии LCoS — SXRD (Silicon X-tal Reflective Display) с тем же достоинством, что и у JVC — большим потенциалом контрастности (Sony реализует динамическую контрастность), 1 000 000:1 у ламповых проекторов и магической «бесконечность-к-одному» у лазерно-фосфорных.
Естественно, слово «шифт» вызывает у инженеров Sony снисходительную улыбку: оригинальному 4К алхимия не требуется.
Panasonic
Компания Panasonic, как известно, занимается не только телевизорами, но и выпускает линейку проекторов, преимущественно профессионального направления. Одна из последних новинок позиционируется как 4К+. Модель Panasonic PT-RQ13KU 3 Chip DLP 4K+ Laser основана на трех DLP-матрицах, световой поток — 10 000 лм, а источник света — лазерно-фосфорный. Оригинальное разрешение матриц нестандартно — WQXGA, что есть 2560х1600 пикселей. Как же получается 4К, да еще и с плюсом?
По сути, это очередной «шифт» с полным названием Quad Pixel Drive Goes Beyond 4K. Сдвиг каждого пикселя происходит как по горизонтали, так и по вертикали — эдакий «квадро-шифт». Технология работает обязательно в паре с фирменным Real Motion Processor, обеспечивающем частоту кадров 240 Гц. В результате достигается разрешение 5120х3200. Разрешение контента, если оно — 4К, не увеличивается. Panasonic пишет: «… используется компактный DMD-чип 0,9-дюймов вместо большого стандартного 4К-чипа». И проектор получился компактнее, и разрешение выше. Неплохо?
Самая естественная реакция — почесать затылок и сказать задумчиво: «Так-то оно так, но…» — в соответствии с общей аналитикой о «шифтах», изложенной выше. Без «квадро-шифта» 2560х1600 по отношению к 4К — недобор, с «квадро» — перебор. Quad Pixel Drive в сочетании с более доступной матрицей 2560х1600 — это ценовая экономия, но увеличится ли детальность? Картинка 2560х1600 с Quad может выглядеть привлекательно — более гладко, нежели без Quad. Но выбирая из двух картинок — контент 4К на проекторе с оригинальным 4К-разрешением или контент 4К на проекторе с меньшим разрешением и включенным Quad — я бы выбрал первую.
Barco
Бельгийская компания Barco — один из лидеров и большой авторитет на мировом рынке — имеет огромный опыт в создании проекционных решений. Среди продукции компании — проекторы для кинотеатров, дисплеи, решения по обработке и управлению контентом, видеостены, источники света для публичных мероприятий и многое другое.
В данном обзоре нас интересуют 4К-модели, которые Barco делает в сегменте бизнес-проекторов — они представляют практический интерес как решение, где заказчик надеется отыскать оригинальное разрешение 4К за оптимальную цену.
Прочтение официальной документации не дает однозначного понимания, что за технология стоит в основе проекторов с пометкой 4К. Из той доступной информации, что удалось найти, получается, что Barco не пренебрегает, а наоборот — активно поддерживает технологию сдвига пикселей в своих передовых моделях. Использовать DLP-чип с оригинальным разрешением меньше, чем 4К, а затем с помощью программно-аппаратных методов «довести» картинку до визуального качества 4К — неплохой метод, по мнению компании, снизить стоимость проектора.
Ниже взятая из открытой документации White Papers схема создания 4К UHD изображения от Barco, основанная в том числе и на технологиях Texas Instruments.
Оптическое устройство преобразования и наложения пикселей здесь называется Optical Actuator. Оно увеличивает разрешение с 2560х1600 оригинальной матрицы Texas Instruments до 5120х3200 пикселей на экране.
Данное внушительное число однозначно определяет только размер пиксельной решетки, о детальности изображения четких выводов нет и непонятно, происходит ли сначала даунскейлинг входного сигнала для вывода на матрицу с меньшим разрешением, или же алгоритм производит предварительные расчеты.
Один из примеров бизнес-проекторов Barco — модель HDX-4K20 FLEX. Технология — 3 DLP, световой поток (регулируется гибко) — до 19 000 люмен, разрешение WUXGA, WQXGA или 4K UHD. Что такое 4К UHD — разъясняется в вышеупомянутой статье, а на вкладке «Технические характеристики» в строке «Разрешение» уточняется: 2560x1600 (собственное WQXGA). Т.е. оригинальное разрешение матриц — не 4К. На мой взгляд, такой подход неудобен для потребителя. Более прозрачное изложение информации выглядело бы примерно так: «2560 x 1600 (оригинальное разрешение), 4К UHD (масштабирование с использованием алгоритма сдвига пикселей)».
Christie
Имя Christie (Christie Digital Systems Canada Inc.) сегодня ассоциируется с движущей силой развития технологий систем отображения. Созданная в 1929 году компания ежегодно подтверждает свой статус новатора: совершенное владение различными технологиями — LCD и DLP, профессиональные дисплеи и видеостены, модули MicroTiles, сложнейшие системы управления контентом — лишь часть того, что остается за пределами этого обзора.
Пожалуй, Christie можно изучить, лишь полистав портфолио из сотен масштабных проектов по визуализации самого разнородного контента. Но нас интересует проекция, а значит, имело бы смысл говорить об успешных проектах по визуализации, сшивке, мэппингу, а это не столько технологический «арт» высшего класса, сколько тип мышления компании и другая, отличная от конкурентов, идеология. Проекты Christie — это те самые картины на стене, цельные решения, а не демонстрация дрелей и креплений, с помощью которых велась работа.
Модельный ряд проекторов Christie сложно спутать с решениями других конкурентов. Даже модели начального уровня — уже мощные аппараты, световой поток которых превышает 5 000 люмен. С отметки в 10-15 тыс. люмен начинается самый популярный в их каталоге класс проекторов, а модели с яркостью 20-30 тыс. люмен находятся только в середине линейки. И лишь величины 45-60 тыс. люмен характеризуют топ-уровень — это проекторы серий Roadie и Boxer.
В случае с 4К-проекцией Christie делает особую ставку на технологию DLP — сложную в производстве, но имеющую немало преимуществ. Сложность легко представить: чип (матрица), относительно недавно анонсированный компанией Texas Instruments, по сути наномеханическая система из почти 10 млн зеркал. Поскольку 4К DLP на сегодня — атрибут по меньшей мере премиальных систем, выход из строя даже одного зеркала наносит ощутимый удар по репутации поставщика, так как на большое 4К-изображение заказчик смотрит зачастую недалеко от экрана.
Так как обе компании (Texas Instruments и Christie) очень дорожат своей репутацией, Christie получила статус стратегического партнера и первого лицензиата технологий Texas Instruments DLP Cinema. По этой ссылке можно посмотреть, каким сделан этот 4К DLP-чип.
В настоящее время у Christie есть несколько реализаций 4К DLP. Приведу два примера. Топовая модель Christie D4KLH60 — 4К 3DLP RGB проектор. Точнее, это уже не проектор, а модульная проекционная система сегмента энтерпрайз. Сочетание опять же флагманских технологий и топовых характеристик вызывает уважение. Оригинальное разрешение 4К (4096х2160) и световой поток до 60 000 люмен, причем источник света — блоки лазерных диодов RGB, а не гибридная система «лазер-фосфор» (где лазерное излучение используется только на начальном коротком этапе).
Использование прямой лазерной системы означает, что в формировании каждого сегмента RGB, принимают непосредственное участие сами источники света сразу, минуя фосфор или другие методы преобразования. А это в свою очередь обеспечивает широкий цветовой охват (WCG) и полную поддержку цветового пространства ITU-R BT.2020 — а эта высота для большинства конкурентов остается недостижимой. Разумеется, D4KLH60 полностью соответствует спецификациям цветового охвата DCI. Более того, конфигурация Dual Head, вместо Single Head, превращает систему из 3P (3 Primary) в 6P (6 Primary). Это полноценное решение для проекции 3D — и с полным цветовым охватом, и с гарантированным световым потоком на каждый канал 3D.
Однако давайте рассмотрим более приземленный вариант: бизнес-серия Boxer, где настоящее 4К-разрешение предлагается за конкурентную цену. Модель Boxer 4K30 построена на трех больших 1.38-дюймовых DLP-матрицах с оригинальным разрешением 4К (4096х2160), а световой поток составляет 30 000 ANSI лм (в центре). Модельная конструкция — 2 x Dual 3G HD-SDI input card и 2 x Twin DisplayPort input card свидетельствует о готовности аппарата к решению ответственных задач. Boxer 4K30 предназначен для проектов с высокими запросами к яркости изображения, диагонали и разрешению одновременно. Одна из визитных карточек модели (как, впрочем, и всей линейки) — компактность и небольшой вес при сочетании разрешения, запаса светового потока, производительности и функционала. При сравнении с рядом конкурентов выигрыш существенный — это десятки процентов.
В проекторе используется технология Christie TruLife 4К — электронная платформа, обеспечивающая мощный видеопроцессинг (до 1,2 Гпикс/с), который необходим для вывода сигнала с частотой кадров 120 Гц и работы с дополнительными опциями без потерь качества.
Что любопытно, в рамках линейки Boxer есть и 2К-модели 2К20, 2К25, 2К30, которые можно апгрейдить до разрешения 4К — уникальное предложение, которое есть только у Christie. Понятное дело, что это не самая простая операция, однако она обойдется дешевле покупки нового 4К-проектора.
