Lektor: Kurz: ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE VIDEOTECHNIKA A MULTIMÉDIA Kamil Říha ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 2 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Cathode Ray Tube – vakuová obrazovka • Vynalezena 1897 Karlem Ferdinandem Braunem • Základní princip je elektronka, tedy vakuová baňka, ve které jsou dvě elektrody: žhavená katoda emitující elektrony, připojená na záporné napětí a anoda. Pokud je na anodě kladné napětí, protéká vakuem proud. • Elektrony emitované katodou jsou urychlovány vysokým anodovým napětím (>10 kV) a po dopadu na speciální stínítko (luminofor) způsobí emisi fotonů • Luminofory mohou mít různé barvy (RGB) • Paprsek je vychylován a tím je definováno místo (pixel), kam dopadne • Elektrony ze sekundární emise na stínítku jsou „sbírány“ grafitovou anodou • Dva základní typy vychlování: • elektrostatický (osciloskopy): odolný proti emg. rušení, malý úhel vychýlení (< 30°), vhodný i pro vysoké frekvence • elektromagnetický (televize): velký vychylovací úhel, vhodný pro menší frekvence • Nevýhody: spotřeba, rozměry, komplikovanost, blikání, vydutí obrazovky • Výhody: rychlost odezvy, vysoký jas, velké pozorovací úhly, podání barev ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 3 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií CRT obrazovka v barevné obrazovce jsou tři elektronové paprsky konfigurované tak, aby na stínítku řídily jas partikulární barvy patice elektronový paprsek grafitováanoda kontakt pro připojení anody vertikální vychylování horizontální vychylování barevnéploškyzluminoforu katoda kovovámaska luminofory ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 4 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií RGB trysky a luminofory u CRT obrazovek typ delta typ in line typ trinitron trysky maska luminofory ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 5 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Liquid Crystal Display – LCD – prinicip pevná krystalická látka: pravidelně uspořádané molekuly bez možnosti pohybu v krystalické mřížce, takže látka může mít v každém směru jiné vlastnosti - anizotropnost; pro naše účely jsou důležité vlastnosti optické kapalná látka: molekuly nejsou vázány na pevných pozicích, ale mohou se pohybovat v celém objemu; vlastnosti takové látky jsou ve všech směrech stejné - izotropnost tekutý krystal: mezistupeň mezi pevným a kapalným skupenstvím, který se chová částečně jako kapalina a částečně jako pevný krystal; molekuly se tedy mohou volně pohybovat (látka je homogenní, tj. ve všech místech má stejné vlastnosti), ale jsou uspořádány pravidelně, takže jsou anizotropní; existuje mnoho variant takových stavů; vnitřní uspořádání a tedy i vlastnosti tekutého krystalu mohou být snadno ovlivněny působením vnější fyzikální veličiny ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 6 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Liquid Crystal Display – LCD – prinicip chování tekutých krystalů v elektrickém poli: - velikost elektrického náboje v jednotlivých částech molekuly se může značně lišit - jedna část molekuly může mít kladný náboj a druhá část záporný - molekula je tedy eletrický dipól - v elektrickém poli má dipól snahu otočit podle směru elektrického pole - natočení molekul se tedy dá měnit pomocí přiloženého napětí - natočení molekuly má vliv na optické vlastnosti tekutého krystalu - optické vlastnosti se tedy dají měnit pomocí připojeného elektrického napětí - využívá se v displejich, kdy jsou optické vlastnosti elementární LCD buňky řízeny přivedeným napětím ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 7 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Nematické tekuté krystaly • ve zobrazovací technice se využívá tzv. nematické struktury tekutých krystalů: • skládá se z podlouhlých molekul, které jsou orientovány přibližně stejným směrem a chovají se jako dipóly, protože náboj na dvou koncích jedné molekuly je různý • díky tomu se v elektrickém poli molekuly mají snahu natáčet směrem odpovídajícím největšímu rozdílu potenciálů • takto natočené krystaly mění směr polarizace procházejícího světla: směr polarizace se stáčí ve směru natočení molekul tekutého krystalu ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 8 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Polarizace • kruhová polarizace gumového vlákna • lineárně polarizovaná po průchodu štěrbinou By Zátonyi Sándor, (ifj.) Fizped [GFDL or CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 9 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Polarizace světla • světlo je elektromagnetické vlnění, které má dvě navzájem kolmé složky: elektrickou 𝐸 a magnetickou 𝐵, vlna se šíří ve směru osy Ԧ𝑣 E B v B E • libovolná změna jednoho z polí má za následek vznik druhého pole • u nepolarizované vlny se mění s časem orientace obou vektorů • směr polarizace se ztotožňuje s 𝐸 • polarizace často nastává odrazem a lomem, proto se odlesky (např. na hladině) a paprsky po lomu (např. v mracích) dají částečně filtrovat polarizačním filtrem Intenzita elektrického pole 𝐸 [V/m] Magnetická indukce 𝐵 [T] ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 10 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Polarizační filtr základní princip: průchod nepolarizovaného světla horizontálně orientovanou vodivou mříží; elektrické pole (jeho složky), které je polarizováno paralelně k vodičům se zčásti odrazí a zčásti přemění v teplo, zatímco vlna polarizovaná kolmo k vodičům prochází (až na malé ztráty) By Bob Mellish, via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons v praxi jsou používány filtry s podlouhlými, souhlasně natočenými nanočásticemi stříbra v tenké skleněné destičce ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 11 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Polarizační filtr Malusův zákon: • Vektor původního paprsku I0 rozdělíme do dvou směrů. • Vektor 𝐼0𝑥 je orientován souhlasně s prospustným směrem filtru. • Vektor 𝐼0𝑦 je orientovaný kolmo na propustný směr filtru. • Složka 𝐼0𝑦 bude filtrem zcela pohlcena. • Složka 𝐼0𝑥 filtrem projde bez ztráty intenzity. • Směr kmitání vlny po průchodu filtrem odpovídá propustnému směru filtru, takže se směr kmitání natáčí podle orientace filtru. 𝐼0𝑥 propustný směr filtru 𝑥 nepropustný směr filtru 𝑦 𝜃 𝐼0𝑦 𝐼0 𝐼 = 𝐼0cos2 𝜃 𝐼0 … původní intenzita 𝐼 … intenzita světla po průchodu filtrem 𝐸 = 𝐸0 cos 𝜃 𝐸0 … amplituda původní vlny 𝐸 … amplituda vlny po průchodu filtrem 𝐸2 ~ 𝐼 𝐸2 = 𝐸0 2 cos2 𝜃 ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 12 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Cirkulární polarizační filtr By Dave3457 [Public domain], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons vytvoření kruhově polarizovaného světla ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 13 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Čtvrtvlnná destička (quarter-wave plate) • destička z birefraktivního materiálu (např. kalcit), který vykazuje optické vlastnosti (index lomu) závislé na směru polarizace • rychlost vlny 𝑣1 s polarizací ve směru optické osy materiálu je dána indexem lomu 𝑛1 jako 𝑣1 = 𝑐 𝑛1 • rychlost vlny 𝑣2 s polarizací kolmou na směr optické osy materiálu je dána indexem lomu 𝑛2 jako 𝑣2 = 𝑐 𝑛2 • vlny s různým směrem polarizace se tedy šíří birefraktivním materiálem dvěma různými rychlostmi • tloušťka destičky je stanovena tak, aby tyto dvě vlny na konci vykazovaly fázový rozdíl 𝜋 2 • vzhledem k malé tloušťce destičky nejsou vlny prakticky prostorově oddělené, takže se po průchodu destičky sčítají s rozdílnou fází • jestliže je na vstupu destičky lineárně polarizovaná vlna s polarizací ve sklonu 45° k optické ose, má taková vlna dvě vektorové složky, které projdou destičkou s různou fází a na konci po vektorovém součtu vytvoří kruhově polarizovanou vlnu By Mikael Häggström [Public domain], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons optická osa materiálu paralelní polarizace kolmá polarizace optická osa polarizace ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 14 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Čtvrtvlnná destička (quarter-wave plate) By Mikael Häggström [Public domain], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons 𝑣𝑓 𝑣𝑠optická osa 𝑣𝑓 𝑣𝑠 optická osa 𝑣𝑓 𝑣𝑠 Původní vlna je rozdělena na dvě složky posunuté navzájem o 𝜋 2 … …které po průchodu destičkou… 𝑡 𝐸 … a po sečtení definují vektor s kruhovou polarizací. vytvoření kruhově polarizovaného světla ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 15 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií optická osa Čtvrtvlnná destička (quarter-wave plate) By Fffred~commonswiki [Public domain], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons dvě směrové složky lineárně polarizované vlny na vstupu čtvrtvlnné destičky kmitají ve fázi, každá ale představuje ortogonální složku jedné vlny (směr x a směr y, vs a vf) 𝑣𝑓 𝑣𝑠 𝑡 𝐸 ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 16 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Čtvrtvlnná destička (quarter-wave plate) By Mikael Häggström [Public domain], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons 𝑣 𝑓 𝑣𝑠 𝑡 𝐸 vytvoření kruhově polarizovaného světla vektorovým součtem dvou složek s čtvrtvlnným fázovým rozdílem¤ optická osa ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 17 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Modulátor světla se stočeným tekutým krystalem procházející světlo výstupní lineární polarizační filtr vstupní lineární polarizační filtr skleněná plocha s rýhovanou vrstvou oxidu křemičitého ve směru polarizace vstupního filtru průhledná elektroda průhledná elektroda skleněná plocha s rýhovanou vrstvou oxidu křemičitého ve směru polarizace výstupního filtru na krajích se molekuly natočí ve směru rýhování, mezi okraji se pak v důsledku vazebních sil stočí do šroubovice v rozsahu 0 - 90° procházející světlo mění směr své polarizace podle natočení molekul, tekutý krystal tedy otáčí polarizaci o 90° a světlo může projít → pixel je světlý (případně jasně barevný díky barevnému filtru) ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 18 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Modulátor světla se stočeným tekutým krystalem zablokované světlo výstupní lineární polarizační filtr vstupní lineární polarizační filtr skleněná plocha průhledná elektroda průhledná elektroda skleněná plocha molekuly tekutého krystalu jsou natočeny ve směru potenciálu přiloženého napětí, takže jím světlo prochází beze změny polarizace jelikož je světlo na vstupu polarizováno ve směru kolmém na směr polariace vstupního polarizátoru, světlo skrze soustavu neprojde pro různé napětí a tím i různé natočení molekul krystalu je možné dosáhnout různého útlumu procházejícího světla → soustava se chová jako světelný modulátor ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 19 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Displej bez podsvícení procházející světlo vstupní lineární polarizační filtr zrcadlo skleněná plocha s rýhovanou vrstvou průhledná elektroda průhledná elektroda skleněná plocha s rýhovanou vrstvou bez přiloženého napětí jsou molekuly tekutého krystalu natočeny ve směru rýhování krajních destiček a mezi rýhovanými plochami se v důsledku vazebních sil stočí do šroubovice v rozsahu 0 - 90° takto uspořádaný tekutý krystal mění směr polarizace procházejícího světla vždy o 90°, takže dopadající světlo prochází dvojicí polarizačních filtrů na zrcadlo, odráží se, opět prochází dvojicí polarizačních filtrů a vychází zpět → displej je světlý lineární polarizační filtr ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 20 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Displej bez podsvícení vstupující světlo vstupní lineární polarizační filtr zrcadlo průhledná elektroda skleněná plocha molekuly tekutého krystalu jsou natočeny ve směru potenciálu přiloženého napětí, takže jím světlo prochází beze změny polarizace jelikož je světlo na vstupu polarizováno ve směru vstupního polarizátoru s druhý polarizátor je pootočen o 90°, světlo skrze soustavu neprojde (druhý polarizátor je neprůchozí) oblast, ve které jsou molekuly polarizovány přiloženým napětím, se jeví jako černá → tvar elektrody definuje tvar grafického elementu skleněná plocha s rýhovanou vrstvou průhledná elektroda lineární polarizační filtr ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 21 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Konstrukce LCD panelu s TFT přístup k jednotlivým pixelům pomocí adresných tranzistorů TFT (thin-film- tranzistor) v jednom okamžiku je nabíjen/vybíjen pouze jeden obrazový element paralelní kondenzátory udržují napětí na LCD prvku po celou dobu jednoho snímku jedna elektroda společná, druhá adresná pro každý z pixelů (barevných elementů) každá buňka reguluje průchod světla ze společného podsvícení LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD sloupcový posuvný registr (N sloupců) jednotlivé pixely (vzorky) 1 2 3 N... řádkovýposuvnýregistr(Mřádků) 1 2 M ... ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 22 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Technologie IPS – in-plane switching zablokované světlo vstupní lineární polarizační filtr (orientovaný stejně jako výstupní) skleněná plocha s rýhovanou vrstvou dvojice elektrod umístěných v jedné rovině skleněná plocha s rýhovanou vrstvou bez přiloženého napětí jsou molekuly tekutého krystalu natočeny ve směru rýhování krajních destiček a mezi rýhovanými plochami se v důsledku vazebních sil stočí do šroubovice v rozsahu 0 - 90° takto uspořádaný tekutý krystal mění směr polarizace procházejícího světla o 90°, takže dopadající světlo neprojde druhým ze souhlasně orientovaných polarizačních filtrů výstupní lineární polarizační filtr (orientovaný stejně jako vstupní) ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 23 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Technologie IPS – in-plane switching procházející světlo vstupní lineární polarizační filtr (orientovaný stejně jako výstupní) skleněná plocha s rýhovanou vrstvou dvojice elektrod umístěných v jedné rovině skleněná plocha s rýhovanou vrstvou po přiložení napětí jsou molekuly tekutého krystalu natočeny ve směru potenciálu napětí, takže se nemění směr polarizace procházejícího světla a to může projít oběma polarizačními filtry (kresba není v měřítku, vrstva tekutého krystalu je velmi tenká (několik mikrometrů) a proto je velmi malá v porovnání se vzdáleností elektrod) výstupní lineární polarizační filtr (orientovaný stejně jako vstupní) výhoda: větší zorný úhel než twisted nematic, nevykazují změnu jasu při stisku (dotykové obrazovky) nevýhoda: vyšší spotřeba než twisted nematic, dražší, delší časová odezva ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 24 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VA– vertical alignment • v klidovém stavu jsou molekuly natočeny kolmo k obrazové rovině • polarizátory jsou pootočené o 90° => bez napětí je obraz černý • po přiložení napětí se molekuly stočí do šroubovice, takže světlo může projít • tyto panely mají lépe podanou černou ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 25 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Podsvětlení LCD panelů • CCFL (cold cathode fluorescent lamp) By BBCLCD [CC0], via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons už se příliš nepoužívá: nehomogenní podsvětlení, horší barevné podání, existují další varianty (Esternal Electrode Fluorescent Lamp, Hot Cathode Fluorescent Lamp, Flat Fluorescent Lamp), stále se však jedná principiálně o zářivkové trubice, jejichž nevýhody je pomalu vytlačily z trhu ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 26 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Podsvětlení LED • menší spotřeba • dlouhá životnost • větší kontrast a jas • větší gamut • ekologičtější (neobsahují rtuť) • základní typy: • Full-array LED – homogenní plocha podsvícení bez možnosti lokálních změn • Edge-lit LED – rám z LED osvěcuje difúzní panel, který rozptyluje světlo za LCD • Dynamic local dimming – LED jsou řízeny individuálně (nebo po skupinách) tak, aby se jejich jas přizpůsobil povaze aktuálně zobrazované scény (lepší podání tmavých/světlých ploch), podsvícení vlastně na pozadí vytváří šedotónovou verzi obrazu s nižším rozlišením • technlogie quantum dot (2009) – viz dále ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 27 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Plazmové obrazovky - princip emitovaná barevná světla přední sklo dielektrikum výbojové elektrody ochranná vrstva ochranná vrstva dielektrikum zadní sklo barevný luminofor oddělovací žebro adresovací elektroda ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 28 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Plazmové obrazovky - uspořádání By Kukusak, via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 29 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Řízení jasu plazmových obrazovek Celé zobrazení probíhá ve třech fázích: 1. Adresování: • jednotlivé buňky jsou adresně „před-nabíjeny“ na hodnotu, která odpovídá jasu daného pixelu • daný element dostane příslušný počet impulzů (0-255), tedy napěťových potenciálů určitého trvání mezi výbojovými a adresními elektrodami • každý element je tedy v této fázi „nabit“ na hodnotu v rozsahu 0-255 – modulace jasu • střídavé napětí mezi adresními elektrodami je udržováno těsně pod úrovní, kdy začne vznikat plazma • k ionizaci samotné pak dojde díky přivedení napětí na adresovací elektrodě 2. Zobrazení: • pomocí výbojových (displejových) elektrod je iniciován výboj ve všech buňkách současně • výhodou je, že v buňkách, ve kterých neproběhlo žádné „nabití“ v adresovací fázi, nedojde vůbec ke vzniku plazmatu a jsou tedy zcela tmavé → dobré podání černé 3. Zhášení: • po ukončení zobrazení je náboj ve všech buňkách nutné vynulovat přivedením vhodného potenciálu Výhody: velký zorný úhel, rychlá odezva, vysoký jas a kontrast Nevýhody: technologicky problematická výroba malých obrazovek, vyšší spotřeba ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 30 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií OLED (organic light emiting diode) • organické molekuly jsou elektricky vodivé s chováním podobným klasickým polovodičům: při průchodu proudu se pohybují díry a elektrony k příslušným elektrodám a při rekombinaci je uvolňovaná energie vyzářena jako barevné světlo • OLED je proto LED dioda z několika vrstev organických materiálů, které jsou uspořádány tak, aby v emisní vrstvě docházelo k co nejvíce rekombinacím a tím je dosaženo vyšší efektivity přeměny elektřiny na světlo než u klasických LED katoda (průhledná) anoda emisní vrstva vodivostní vrstva • výhody: jedná se o primární zářiče, nikoli o filtraci podsvícení, proto vykazují efektivnější zobrazování tmavých ploch, vysoký kontrast, velký pozorovací úhel, rychlá odezva • nevýhody: omezená životnost a z ní vyplývající změny barevného podání při (různém) stárnutí jednotlivých typů barevných elementů, vyšší spotřeba při zobrazování světlých ploch • využití: zejména u menších panelů (tablety, mobily…) • varianty: PMOLED (Passive Matrix OLED) a AMOLED (Active Matrix OLED) se od sebe liší řízením. Pasivní princip používá řádkové a sloupcové adresování, kdy v jeden okamžik může být proudem řízený svit pouze jednoho pasivního prvku, zatímco aktivní přístup používá pro každý prvek příslušné TF tranzistory, které nabíjí a vybíjí (paměťový) kondenzátor udržující napětí na OLED. PMOLED se používají pro méně náročné, např. jen textové rastry a malým rozlišením. ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 31 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Quantum Dot – budoucnost? • Quantum Dot (kvantové tečky): v podstatě opět LED dioda, ovšem velmi malých rozměrů (jednotky až desítky nanometrů): nanočástice, jejíž velikost ovlivňuje vlnovou délku vyzářeného světla. • Chová se také jako převodník světla jedné vlnové délky (typicky modré) na jinou (větší), ovlivnitelnou zejména velikostí nanočástice. • Dnešní bílé LED produkují modré světlo a používají fosforový převodník na bílé světlo, které je dále filtrováno. Toto řešení nedává příliš čisté základní barvy. • Quantum Dot (QD) umožňujě převod klasického modrého LED světla na velmi kvalitní bílé světlo získané jejich smícháváním pomocí filtrů tvořených ze směsi nanočástic 3 různých barev. Toto bílé světlo pak slouží jako podsvícení klasického LCD. • Vysoký kontrast a velký gamut QD skýtá vysoký dynamický rozsah (HDR, tedy High Dynamic Range), který je však možné efektivně využít pouze s vyšším bitovým rozlišením jasových hladin → trend produkování HDR obsahu pro HDR TV. • Výhodné vlastnosti (relativně snadná výroba, malá velikost, efektivita) předurčují tuto technologii ke konstrukci primárních RGB barevných elementů: QLED: budoucnost? ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 32 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií LCD projektory dichroický hranolobjektiv zrcátko zrcátko LCD LCD červené dichroické zrcátko modré dichroické zrcátko zdroj světla zrcátko • zastaralé CRT projektory trpěly řadou nevýhod: složité nastavení, velké rozměry, malý jas, velká spotřeba, „vypalování“ dlouho zobrazených jasných objektů… • LCD projektor používá silný zdroj bílého světla (halogenidová výbojka) • bílé světlo se pomocí dichroických zrcátek rozdělí na tři složky samostatně směrované a procházející LCD maticemi • výsledný obraz je složen v dichroickém hranolu (zelená prochází přímo, modré a červené paprsky jsou odráženy) • výsledný obraz je možné promítat pomocí objektivu zepředu na plátno nebo zezadu na matnici ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 33 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Světelná účinnost LCD projektorů propustnost částí: 100% 50% 30% 100% 80% 50% polarizátorvýbojka polarizátor LCD krystaly projekční plocha, zrcátka … objektiv zůstatek světelné 100% 50% 15% 15% 12% 6% energie: ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 34 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Projektory DLP (Digital Light Processing) • technologie DLP využívá matici miniaturních (rozteč cca 10 um) zrcátek DMD (Digital Micromirror Device), která jsou eletrostaticky natáčena tak, aby se měnilo množství světla, které prochází objektivem → optický modulátor • v klidové poloze se téměř všechno světlo odrazí do výstupního objektivu • při natočení zrcátka se více dopadajícího světla odrazí do pohlcovače a méně do objektivu By Egmason via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons elektroda elektroda zrcátko objektiv jho pružina ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 35 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií DLP projektor s trojbarevným filtračním kotoučem • bílé světlo prochází trojbarevným rotujícím kotoučem odráží se od zrcátka na DMD • doba, kdy je světlo filtrováno příslušnou barvou je doba projekce daného RGB kanálu • odražené paprsky jsou (částečně) promítnuty skrze objektiv a (částečně) pohlceny uvnitř By DMahalko, Dale Mahalko, Gilman, WI, USA via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 36 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií DLP projektory – 3- čipová varianta • tříčipová varianta 3DLP používá k výrobě barevných složek dichroický hranol, každý barevný kanál je upravován zvláštní DMD maticí a následně opět sčítán pro výstup do objektivu → cca 3× větší jas • díky efektivnímu využití plochy matice zrcátek (cca 90 %) dosahují 3DLP projektory vysokého jasu a kontrastu při vysokém rozlišení By Dick Lyon via Wikimedia Commons from Wikimedia Commons - jako zdroj základního světla je stále použita výbojka s (nedokonalým) bílým světlem → budoucnost patří LASERu?: • zaostřeno i na nerovných plochách • vysoká svítivost separovaných barevných zdrojů - obtížně dostupné vlnové délky pro RGB - životnost LASERových zářičů… ZOBRAZOVACÍ TECHNOLOGIE Videotechnika a multimédia 37 / ?? Kamil Říha Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Děkuji za pozornost