Как выбрать экран для домашнего кинотеатра. Часть 3

Коэффициент усиления экрана, условия освещения и яркость проектора: связаны ли они между собой, и если да, то как?

    Производители современных проекторов достигли серьёзных успехов в разработке компактных и мощных устройств. У этих безусловных преимуществ есть и оборотная сторона – возникает немалый риск, что неправильно подобранный проектор будет выдавать слишком яркое изображение. Для кого-то этот недостаток может не играть большой роли, но факт остаётся фактом: чересчур яркое изображение утомляет глаза и в целом плохо смотрится в темноте домашнего кинотеатра.

    Хотим мы этого или нет, но при покупке проекционного экрана всегда нужно учитывать, с каким проектором он будет использоваться, а при выборе видеопроектора и проекционного полотна для домашнего кинотеатра важно принимать во внимание условия освещения в помещении.

    В этой части руководства по выбору проекционного экрана мы обсудим, почему коэффициент усиления полотна должен соответствовать яркости проектора. Кроме того, мы объясним, какую роль играют условия освещения. Последнее особенно важно, если Вы хотите получить качественное изображение в домашнем кинотеатре.

Как работают экраны прямой проекции?

    В предыдущей части руководства, в которой шла речь об особенностях выбора поверхности проекционного полотна, мы подчеркнули особую важность яркости проецируемого изображения. Суть в том, что нельзя выбирать проекционный экран в отрыве от проектора и без учёта условий освещения (в частности, учёта уровня паразитной засветки).

    Почему это так важно? Ответ прост. Современные фронтальные проекторы бывают настолько мощными, что выдают слишком яркое изображение, а в условиях затемнённого помещения домашнего кинотеатра это приводит к серьёзной нагрузке на глаза зрителей.

    Оптимального уровня яркости проецируемого изображения, т.е. уровня яркости, при котором просмотр изображения в течение длительного времени не будет негативно сказываться на зрении, можно добиться, если привести в соответствие коэффициент усиления полотна и яркость проектора.

    Разумеется, причина не только в заботе о глазах. Комфорт обстановки – залог приятного просмотра фильма в домашнем кинотеатре. Другими словами, важно, чтобы зрителю было максимально удобно при просмотре фильма. В свою очередь, на слишком яркое спроецированное изображение неприятно смотреть даже в течение пары минут, что уж говорить о просмотре полнометражного двухчасового фильма.

    В этой части руководства по выбору проекционного экрана мы обсудим яркость изображения и коэффициент усиления. Мы покажем, как учесть и яркость проектора, и условия освещения, чтобы в результате получить приемлемый коэффициент усиления, такой, чтобы обеспечить подходящий уровень яркости изображения, который и безопасен для глаз, и оптимален при длительном просмотре.

В поисках соответствия

Условия освещения, яркость изображения и коэффициент усиления экрана

    Проецируемое изображение смотрится лучше всего в полной темноте, т.к. в этом случае чёрный цвет передаётся правильнее всего. Кроме того, темнота скрывает всё, что может отвлечь внимание от просмотра. Таким образом, зрителю проще погрузиться в атмосферу сюжета, разворачивающегося на экране.

    В домашних условиях добиться полной темноты практически невозможно. Разве что выделить под кинотеатр отдельную комнату с темными стенами и потолком. Если у вас кино-зона оборудована в обычной комнате, в игру вступает паразитная засветка: отражения света от стен и потолка, свет от окон и ламп освещения. Все это оказывает значительное влияние на контрастность проецируемого изображения.

Решить эту проблему можно за счёт увеличения яркости изображения, чтобы сохранить необходимый уровень контрастности.

    В данном случае сложнее всего заранее подобрать уровень яркости, подходящий к конкретным условиям освещения. Проблема в том, что яркость проецируемого изображения зависит не только от яркости проектора, но и от коэффициента усиления проекционного экрана и размера проецируемого изображения.

    Давайте подробнее разберёмся, как взаимосвязаны эти три параметра.

Что такое коэффициент усиления экрана?

    Прежде всего, определимся, что же такое коэффициент усиления проекционного полотна, иначе будет тяжело понять объяснения, приведённые ниже.

    Коэффициент усиления (КУ) экрана – это критерий, который характеризует, насколько хорошо полотно отражает свет. Это отношение света, отражённого от проекционного экрана, к свету, отражённому от эталонной белой доски. Поверхность эталона покрыта оксидом магния.

    Экран с КУ 1.0 отразит столько же света, сколько и эталонная белая доска. Существует только одна поверхность с КУ 1 – это универсальный матово-белый экран.

    При этом поверхность проекционного полотна с КУ 1.8 отразит на 80% больше света, чем эталонная белая доска. По тому же принципу, серая поверхность с КУ менее 1 отразит меньше света, чем эталон.

    Значение КУ экрана, которое приводят производители проекционных полотен, относится к определённой точке экрана. Коэффициент усиления измеряют от точки, в которой изображение, проецируемое на полотно, ярче всего. Эта точка находится непосредственно перед экраном и под перпендикуляром к нему, т.е. при луче зрения в 0 градусов.

    Коэффициент усиления зависит от угла обзора. Например, для проекционных полотен HiDef Grey компании Draper характерна почти равномерная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), что очень похоже на показатели эталона. Максимальный КУ составляет 0.9, а минимальный – примерно 0.7 при угле обзора 70 градусов.

    Очень важно, чтобы АЧХ была как можно равномернее, чтобы уровень яркости проецируемого изображения почти не менялся:

– Вне зависимости от расстояния от центра экрана до зрителей.

– По всей ширине изображения для каждого зрителя. Это имеет особое значение, учитывая, что у лучей света из проектора, которые формируют края проецируемого изображения, меньший угол падения, что приводит к затемнению краёв картинки при проецировании сверхшироких изображений на экран с поверхностью с высоким КУ.

    Точка, в которой яркость проецируемого изображения падает до 50% от максимума называется углом обзора с половинным КУ. Для зрителя, который смотрит на экран под этим углом, яркость изображения будет на 50% меньше, чем для зрителя, сидящего посередине. Кроме того, это означает, что на полотне с КУ больше 1 будут возникать области с повышенной температурой. Это особенно заметно при КУ 1.3 и выше.

Почему мы обсуждаем коэффициент усиления экрана, если проекционное полотно – пассивная отражающая поверхность?

Проекционный экран с высоким КУ отражает больше света, исходящего из проектора, обратно к центральной линии проекции и меньше света по мере удаления от нулевого угла обзора. Таким образом, при нулевом угле обзора мы получаем повышенную яркость, но по мере удаления от центральной линии проекции яркость падает быстрее, и КУ падает ниже 1. Другими словами, если сложить уровни отражённой световой энергии от поверхности проекционного полотна с угла обзора в 180 градусов, то у отражённого света не будет КУ.

Именно поэтому у экранов с высоким КУ угол обзора с половинным КУ всегда уже. Этот угол обзора сужается по мере увеличения КУ. В свою очередь, у полотен с низким КУ он шире, потому что на них свет рассеивается более равномерно в пределах более широкого угла обзора. При этом проекционный экран с КУ 1 рассеивает свет равномерно по всех направлениях.

    Это очень важная взаимосвязь, которая показывает, что высокий коэффициент усиления поверхности - это не всегда хорошо. Например, наивысший коэффициент отражения имеет зеркало. Но при этом у него настолько узкий угол обзора, что в нем вы увидите не изображение, а яркий луч проектора.

Яркость изображения и коэффициент усиления

    Яркость проектора – это его мощность, измеренная в единицах силы света. Важно понимать, что она не равна яркости проецируемого изображения, т.к. яркость изображения падает пропорционально площади проецируемого изображения. Чем больше проецируемое изображение, тем тусклее оно будет при одной и той же яркости проектора.

Дальше будет немного занудной терминологии, и если вам не хочется во все это глубоко погружаться, в другой статье мы более простым языком изложили принципы подбора яркости проектора для дома.

Яркость проецируемого изображения или уровень яркости (который сам по себе является мерой света, отражённого от проекционного полотна) определяется по формуле: 

ANSI-люмены проектора / площадь экрана в квадратных футах = яркость изображения в фут-ламбертах (один фут-ламберт равен 1 ANSI люмену на квадратный фут).

Чтобы получить величину света, фактически отражённого от поверхности экрана, результат, полученный по формуле выше, нужно умножить на КУ проекционного полотна.

Конечная цель настройки видеопроекционного оборудования – обеспечить требуемый уровень яркости изображения, также известный как яркость экрана.

    Согласно стандарту Общества инженеров кино и телевидения (OИКиТ) 196M-2003, яркость экрана в кинотеатрах (эквивалентно комнате без освещения) должна быть в диапазоне от 12 до 22 фут-ламберт с номинальными 16 фут-ламберт в центре экрана при использовании матово-белого проекционного полотна. В стандарте также указывается, что минимальное значение яркости в углах и по сторонам экрана должно быть не менее 10 фут-ламберт.

    Не забывайте, что сама по себе яркость изображения – величина субъективная и зависит от количества паразитной засветки на поверхности проекционного экрана.

Запомните простые правила:

– Отношение яркости проецируемого изображения к уровню паразитной засветки экрана должно быть не менее 5:1, а лучше 7:1 для цветных изображений. Исследования показали, что это минимальный контраст, при котором глаза способны нормально воспринимать яркость.

– Когда просмотр проходит в обычных условиях освещения, уровень яркости должен быть около 50 фут-ламберт, если принять, что 40 фут-ламберт – подходящий уровень яркости для просмотра в плохо освещённой комнате.

    Этот уровень яркости взят из рекомендаций OИКиТ, в которых 50 фут-ламберт указаны в качестве целевого уровня яркости для кинескопных телевизоров в обычных условиях освещения. Конечно, телевизоры и проекторы работают по разным технологиям, но конкретно в этом случае рекомендация подходит для обоих типов устройств.

Таким образом, если применить первое правило при просмотре изображения в условиях очень низкой освещённости (например, при 2 фут-кандел, что примерно равно 21.53 люкс), то в результате мы получим 14 фут-кандел (примерно 150,69 люкс), т.е. необходимую минимальную яркость изображения, освещающего поверхность экрана.

    С точки зрения яркости изображения это значит минимум 14 фут-ламберт яркости света, отражённого от матово-белого проекционного полотна с КУ 1. Полученное значение близко к рекомендациям OИКиТ по яркости экрана при просмотре изображений в затемнённой комнате.

    С другой стороны, если применить первое правило при просмотре в обычных условиях освещения (как правило, при 10 фут-кандел или 110 люкс), чтобы получить необходимый минимальный уровень контраста, мы получим необходимую минимальную яркость, равную 70 фут-ламберт (около 750 люкс) для того же матово-белого проекционного полотна. Это также соответствует целевому уровню яркости, описанному во втором правиле при просмотре в обычных условиях освещения.

Люкс, яркость, фут-канделы,  фут-ламберты ...

Не многовато ли терминов?

Свет, освещающий поверхность, измеряется в люксах (люкс = люмен/м2) или фут-свечах (люмен/фут2), 1 фут-свеча = 10.764 люкс.

Свет, отражённый от поверхности (яркость), измеряется в свечах на квадратный метр (свеча/м2) или фут-ламбертах.

Практическое применение

    Как видите, в объяснении не удалось обойтись без обилия технической терминологии, поэтому мы решили показать на примере, как использовать перечисленные правила. Это должно помочь лучше понять взаимосвязь между перечисленными параметрами и, в частности, важность учёта КУ при выборе проекционного полотна.

 

Коэффициент усиления экрана	1	1,5	2
Яркость изображения в фут-ламбертах	33,3	50	67

    Из таблицы видно, что проектор с 1000 ANSI-люмен воспроизведёт изображение, которое будет чуть ярче, чем надо, для просмотра в полной темноте, если мы хотим удержаться в диапазоне 12–22 фут-ламберт, рекомендованных в стандарте OИКиТ для матово-белого проекционного полотна с КУ 1.

    Если этот же проектор использовать с проекционным экраном с КУ 1,5, то в результате мы получим достаточно яркое изображение диагональю 100 дюймов при проецировании в условиях нормальной освещённости.