Magic Screen

Jak działa ekran projekcyjny?

Ekran projekcyjny ma za zadnie odbijać światło projektora tak, by powstał na nim obraz. Oznacza to mniej więcej tyle, że musi być to odbicie rozproszone. Zasadniczo wyróżniamy dwa typy odbicia światła:
- Lustrzane
- Rozproszone

Dwa rodzaje odbicia światła.

Rozproszone odbicie (w idealnym przypadku) to takie, w którym promień światła rozprasza się równomiernie we wszystkie strony dając tym samym wrażenie takiej samej jasności, bez względu na to pod jakim kątem obserwujemy materiał. Przy odbiciu lustrzanym zaś (znowu w idealnym przypadku) wiązka światła odbija się symetrycznie do tzw. wektora normalnego, czyli prostej prostopadłej do powierzchni. W uproszczeniu, dokładnie tak jak od lustra.

Rys.2 Odbicie lustrzane.

Im bardziej rozpraszającą naturę ma tkanina, tym bardziej wydaje się matowa, a im bardziej odbija w sposób lustrzany, tym bardziej wydaje się błyszcząca.

Na schemacie zaznaczyłem jeszcze trzeci typ odbicia światła, tzw. retro-refleksyjny. Przy tym typie odbicia światło wraca równolegle do wiązki padającej, aczkolwiek jest przesunięte o pewien dystans. Tą formę odbicia możemy spotkać na przykład na przydrożnych znakach, które bardzo dobrze doświetla nawet słaba wiązka światła. Prawda? W przypadku ekranów projekcyjnych wykonuje się czasem tkaniny z mikro soczewkami, które są retro-refleksyjne, jednak mają one zastosowanie jedynie przy tylnej projekcji. Ekran MagicScreen jest jednak produktem do klasycznej przedniej projekcji (czyli projektor z tej samej strony ekranu co widz), zatem trzecie prawo odbicia nie jest w jego przypadku istotne.

Jak wspomniałem, aby ekran projekcyjny działał, musi mieć naturę rozpraszającą światło. Gdyby odbijał w sposób całkowicie lustrzany (czyli był po prostu lustrem) obraz nie mógłby na nim powstać, ponieważ do oczu widza nie docierałoby światło z każdego piksela (bo oko z różnymi miejscami na ekranie tworzy inny kąt). Oczywiście nie znaczy to, że ekran musi być w 100% matowy (tj. w 100% rozpraszający światło). Tutaj dochodzimy do pierwszego istotnego punktu. Natura każdego ekranu może być gdzieś pomiędzy powłoką błyszczącą (odbicie lustrzane), a matową (odbicie rozproszone). Dochodzimy teraz powoli do zagadnienia parametru „Gain”…

Gain ekranu wyraża jego jasność w stosunku do materiału referencyjnego. Tym referencyjnym materiałem jest przeważnie tablica wykonana z węglanu magnezu, dwutlenku tytanu, lub siarczanu baru. Referencyjne materiały są idealnie matowe, a co za tym idzie w każdym kierunku emitują taką samą ilość światła. Istotnym jest, że Gain jest zawsze mierzony prostopadle do ekranu, w momencie gdy światło z projektora pada również prostopadle. Oznacza to mniej więcej tyle, że ekrany o tych samych Gain’ach odbijają tyle samo światła w osi projektora. Nie oznacza jednak, że odbijają tyle samo pod innymi kątami! Ten fakt powoduje najwięcej nieporozumień. Ekran nie ma przecież możliwości by fizycznie wzmocnić światło projektora. Może jednak, kolokwialnie mówiąc, wzmocnić odbicie w danym kierunku (konkretnie w kierunku odbicia lustrzanego – jak na rys. 2), zabierając z pozostałych. Tak się właśnie stanie jeśli będzie błyszczący.

Sposób pomiaru parametru gain – prostopadle do ekranu.

Tak zmierzona i podana jasność, wyrażona jako Gain niestety niewiele mówi o tkaninie. Choć można powiedzieć, jednoznacznie, że ekran o Gain’ie wyższym od 1.0 z pewnością jest w pewnym stopniu błyszczący, bowiem nie jest możliwe wzmocnienie światła bez osłabienia go pod innymi kątami, a oczywistym jest, że „zabierając” z różnych kątów i kierując do widza uzyskamy wyższą jasność, a co za tym idzie wyższy gain.

Z samego gainu nie można jednak wywnioskować jak mocno błyszcząca jest tkanina. Ba, nie można nawet stwierdzić, czy ekran scharakteryzowany jako Gain 1.0 jest matowy, czy może bardzo mocno połyskuje. Dlaczego? Wyobraźmy sobie dwa ekrany określone jako gain 1.0. Jeden z nich jest idealnie matową, białą powierzchnią. Drugi jest jednak szarą, błyszczącą tkaniną. W osi padania światła odbija przez to tyle samo co ekran biały (mimo, że wygląda na szary), natomiast pod kątami znacznie mniej, więc przesuwający się obserwator widzi szybko, że pod kątem jasność spada.

By więc lepiej sprecyzować dany ekran należałoby wprowadzić drugi parametr – stopień całkowitego odbicia światła (we wszystkich kierunkach), zwany fachowo uśrednioną reflektancją. To ten parametr określa faktycznie, czy ekran wydaje nam się szary, ciemnoszary, jasnoszary, czy biały. Gdy patrzymy na tkaninę, nawet taką błyszczącą, która w osi jest jaśniejsza niż alternatywna, to i tak określimy ją mianem szarej, jeśli jej średnia reflektancja jest obniżona.

W praktyce to nie gain (ilość odbitego światła w osi), a średnia reflektancja (ilość odbitego światła we wszystkich kierunkach) decyduje, czy ekran wydaje się szary, czy biały.

Niestety producenci dalecy są od podawania takiego parametru. Czasami znajdziemy jednak pochodną reflektacji i gain’u, zwaną kątami widzenia ekranu. Parametr ten określa nam pod jakim kątem względem osi padania światła z projektora, jego jasność spadnie o 50%. Czytelnicy, o ścisłych umysłach, pewnie wysnuli już z powyższego wnioski – im szerszy kąt widzenia tym bardziej matowa tkanina, a co za tym idzie tym bardziej średnia reflektancja zbliżona jest do gain’u (całość odbitego światła jest zbliżona do ilości odbitej w osi). Węższy kąt widzenia oznacza, że tkanina połyskuje, a więc odbicie w osi (gain) jest wyższe niż średnia wszystkich kierunków (średnia reflektancja). Tu napotykamy jednak na kolejny problem. Przy odpowiednio matowej tkaninie jasność światła nie spadnie nigdy do 50%, a więc nie będzie się dało określić kąta widzenia. Dlatego też producenci często podają znowu liczby z sufitu..

Do zapamiętania na dziś…

Cały powyższy tekst napisałem po to, aby czytelnik miał świadomość jak działa ekran projekcyjny i jak może wpływać na światło projektora. Jak widzicie tkaniny mogą być błyszczące, lub matowe i kierować przez to więcej światła w daną stronę, a jednocześnie ograniczać jego ilość przez obniżoną średnią reflektancję. Ponieważ ze specyfikacji nie wynika jednoznacznie jaka jest dana tkanina, sugeruję zawsze montować ekran tak by znaleźć się jak najbliżej osi. Jak na poniższym schemacie.

Optymalna pozycja montażu projektora.

Budowa

Właściwie cały test to opis budowy i zasady działania ekranu MagicScreen dlatego w tym rozdziale możecie zobaczyć wygląd ekranu oraz dodatki jakie umieścił producent w tej wersji. Sam ekran jest dobrze wykonany i spasowany. Otoczony jest dość wąską, aluminiową ramką. Jest to bardzo stylowe i nowoczesne rozwiązanie. Tak wąska rama bardzo dobrze prezentuje się gdy ekran wisi na ścianie. Z tyłu mamy uchwyty montażowe oraz dodatek w postaci ledów. Dzięki temu za ekranem podczas oglądania filmów, użytkownik może zastosować podobne rozwiązanie jak w przypadku produktów Philips czyli coś w stylu systemu ambilight. O ile w przypadku telewizora daje to efekt pozytywny z powodu efektu bartelsona brenmana (wzrost postrzeganego kontrastu gdy obiekt znajduje się na jasnym tle) o tyle w przypadku ekranu projekcyjnego efekt może być zarówno pozytywny jak i negatywny. W końcu aranżując pomieszczenie do projekcji, staramy się robić wszystko by zniwelować efekt odbijania światła w czerń ekranu. Być może takie podświetlenie da pozytywny efekt przy niskich modelach projektorów z niskim kontrastem. Jednak przy lepszych konstrukcjach nie wpłynie to zapewne pozytywnie na czerń.

Czym jest MagicScreen Future i dlaczego jest tak skuteczny

Czytelnikom, którzy przebrnęli ze zrozumieniem przez powyższy tekst mogę napisać jednym zdaniem: ekran Future G10C10 to materiał o znacznie obniżonej reflektancji i podwyższonym gain’ie do wartości ok. 1,3. Prostszym językiem jest to szary błyszczący ekran. Jego działanie można by opisać takim schematem:

Schemat podglądowy działania ekranu MagicScreen Future.

Skąd zatem jego wspaniała skuteczność?

Aby rozmawiać o skuteczności musimy najpierw powiedzieć sobie co jest największym „zabijaczem” kontrastu przy projekcji. Jest nim otoczenie. Wystarczy tylko spojrzeć na to jak drastycznie spada kontrast, gdy na ekranie ciemne elementy przeplatają się z jasnymi:

W przypadku JVC RS500 z którego pochodzą powyższe dane, różnica w kontraście wynosi aż 200x! Oczywiście nie całość tego spadku następuje przez odbicia od ścian, jednak jest to większość i to w naszej całkowicie zaadaptowanej redakcji, gdzie całe otoczenie jest czarne. Zastanówmy się teraz jak wygląda typowe miejsce instalacji projektora.

Na powyższym zdjęciu widzicie salon Gmera, który może robić za przykład pomieszczenia o słabej adaptacji. Takiej jaką ma zapewne większość użytkowników. Zobaczmy teraz, bez omawiania jeszcze teorii jak wygląda w takim pomieszczeniu ekran referencyjny biały matowy, w konfrontacji z MagicScreen Future:

MagicScreen Future vs biały matowy ekran (Adeo Reference White) w nasłonecznionym pomieszczeniu. MS jest tu niekwestionowanym liderem!

Na powyższym zdjęciu widzicie zdjęcie wykonane w dzień, gdy wpada duża ilość światła z bocznych okien. W takich warunkach projekcja na białym ekranie zwyczajnie nie ma sensu, ponieważ obraz ma zbyt niski kontrast i jest całkowicie wypłowiały. Magic Screen Future mógłby jednak z powodzeniem zastąpić telewizor, bo obraz na nim pozostaje kontrastowy. Nie omieszkałem oczywiście zmierzyć kontrastu:

Zwróćcie uwagę na to, że biel (na twarzy aktora) jest jaśniejsza na ekranie MS, przy jednocześnie znacznie ciemniejszej czerni.

Druga konfrontacja – MagicScreen Future vs Adeo Reference Grey.

Tu z kolei porównanie do ekranu matowego szarego, czyli produktu najczęściej polecanego przez różne salony AV do nasłonecznionych pomieszczeń, a także do wnętrz, które nie są zaadaptowane (i w których odbicia pogarszają kontrast). Jak widzicie różnica pomiędzy sprawnością ekranu MagicScreen Future (lustrzanego, szarego) w stosunku do Adeo Reference Gray (rozpraszającego, szarego) jest wręcz masakryczna! Z pozycji widowni MS oferuje zarówno dużo jaśniejszą biel, jak i dużo głębszą czerń. Innymi słowy dużo lepszą dynamikę i kontrast obrazu.

Wbrew pozorom szary matowy ekran, w porównaniu do białego matowego ekranu nie przynosi aż tak dużej poprawy. Jednak przynosi ją lustrzany MS. Spójrzcie na resztę zdjęć. Przypominam, że cały czas testujemy w warunkach, gdy światło słoneczne pada z boku.

Fenomen działania tego ekranu bierze się z jego częściowo-lustrzanej natury odbicia. Na poniższym zdjęciu wyrysowałem mniej-więcej wektor padania i odbicia światła, które wpada przez duże okna z lewej strony ekranów.

Tak mniej-więcej odbija się światło (zza okna) od ekranu o działaniu lustrzanym.

Matowy ekran Adeo rozprasza światło we wszystkich kierunkach równomiernie, a zatem światło boczne kieruje w znacznej mierze do widza. Przez to czerń staje się szara, a obraz płaski i nieatrakcyjny. Na MS z kolei, większość światła odbija się w kierunku wektora, a zatem w przeciwległą ścianę zamiast do widza! Z tego właśnie powodu światło zza okien nie powoduje dużego osłabienia czerni i obraz nadal wygląda bardzo dobrze. Dla lepszego zrozumienia tej sytuacji zrobiłem jeszcze dwa zdjęcia. Z prawej strony:

Konfrontacja ekranów pod kątem w który kierowane jest światło otoczenia (niekorzystnie dla MS, a wciąż prezentuje się bardzo dobrze).

Tu jak widzicie różnica w czerni między ekranami nieco się zmniejszyła, a to dlatego, że stanęliśmy zgodnie z wektorem odbicia lustrzanego, czyli całe światło z okna odbiło się w naszym kierunku. To oczywiście w ramach ciekawostki, ponieważ nikt nie ogląda w takiej pozycji. Przykład jednak uzmysławia bardzo ważną rzecz: ekran Magic Screen Future robi świetną robotę, gdy okna w naszym pomieszczeniu znajdują się po bokach. Gdyby okna znajdowały się naprzeciw ekranu to efekt wow byłby znacznie mniejszy, bowiem światło zamiast kierować się gdzieś w bok, kierowałoby się z powrotem do widza.

Konfrontacja ekranów pod przeciwnym kątem do światła otoczenia (korzystnie dla MS i stąd jeszcze większa różnica w czerni).

Z lewej strony różnica między ekranami powiększa się jeszcze bardziej, ponieważ znajdujemy się jeszcze dalej od wektora odbicia lustrzanego, widać też drugi fenomen – z tej strony ekran szary matowy wygląda na jaśniejszy, a to dlatego, że stoimy też po drugiej stronie wektora odbicia światła projektora (projektor świeci w prawo a my stoimy z lewej).

Po zmroku, w naszym zwykłym salonie różnica jest nadal bardzo duża na korzyść ekranu MS, przede wszystkim dlatego, że wyklucza on (nie odbija w stronę widowni) światła z sufitu i ścian, znajdujących się w pobliżu ekranu. Wektory padania światła z tych stron skierowane są gdzieś na sąsiednie ściany, a nie w stronę widza. W myśl tej zasady, im bliżej ekranu znajdują się jasne elementy otoczenia, tym lepiej ekran MS je wyklucza. Z odbiciami z przykładowej białej ściany znajdującej się naprzeciwko ekranu (za widownią) niewiele jest w stanie zrobić, ponieważ odbicia następują pod ostrymi kątami, skierowanym z powrotem w stronę audiencji, natomiast z pozostałych ścian są znacznie zredukowane no i efekt widać od razu na zdjęciu.

To samo niezaadaptowane pomieszczenie po zmroku. Różnica wciąż bardzo duża (MagicScreen na dole)

Podsumowując zatem, specjalizowany ekran lustrzany i dodatkowo przyciemniony, jakim właśnie jest Magic Screen Future, robi ogromną różnicę gdy:
- światło zewnętrzne pada z boku, a nie z przodu
- nasze pomieszczenie jest niezaadaptowane, szczególnie w pobliżu ekranu

Na koniec pozostawiłem część testu, która ciekawiła mnie najbardziej – jak dużą różnicę jest w stanie zrobić ekran o tej budowie w całkowicie zaadaptowanym środowisku jakim jest nasza redakcja. Spójrzcie sami!

Oba ekrany tym razem w zaadaptowanym pomieszczeniu redakcyjnym i… nadal widać różnicę w czerni na korzyść MS Future! (MagicScreen na dole)

Jak widzicie różnica nie jest na poziomie przepaści, jaka miała miejsce w zwykłym salonie, jednak nadal czerń na ekranie MS jest zauważalnie lepsza. To wciąż sprawa odbić z otoczenia, które występują, pomimo czarnych ścian (farba w naszej redakcji to RAL9005). Na zdjęciu widać, że snop światła odbity od ekranu powoduje rozjaśnienie ściany, a więc odbicia od niej wracają z powrotem do ekranu. O ile więc nie macie pomieszczenia kinowego wykończonego czarnym aksamitem, to ekran Magic Screen jest nadal sensownym wyborem w celu podniesienia kontrastu, a co za tym idzie głębi i plastyki obrazu

Same superlatywy?

Czytając o tak dobrej sprawności ekranu w niektórych aplikacjach, naturalnie nasuwa się myśl, czy produkt ma jakieś wady. Generalnie są dwie gorsze strony, w stosunku do ekranów matowych, jednak nie nazwałbym ich wadami. One po prostu wynikają z natury działania ekranu, o czym dokładnie napisałem we wstępie. Rozmawiamy tutaj o powierzchni, która cechuje się w pewnym stopniu odbiciem lustrzanym, a jak łatwo sobie uświadomić światło padające z projektora dociera do niej pod różnymi kątami. Jeśli zamontujemy projektor w optymalnym miejscu (jak na rysunku 3) to światło ze środka ekranu spotka się z naszymi oczami w linii odbicia lustrzanego. Brzegi ekranu jednak się z nią miną o kilka lub nawet kilkadziesiąt stopni (w zależności od rozmiaru ekranu i odległości widza). Spadek jasności na brzegach będzie więc nieunikniony.

Pewne nierównomierności jasności są nieuniknione. (MagicScreen na dole)

Tak wyglądało to w naszej redakcji na białej planszy. Jak widzicie ekran matowy jest w miarę równomiernie doświetlony, podczas gdy na MS widać, że brzegi są ciemniejsze. Z tej samej przyczyny możemy czasami dostrzec zjawisko zwane hot-spotami, czyli jaśniejszymi obszarami na ekranie. Mogą się one pojawić szczególnie gdy umiejscowimy projektor w nieoptymalnym miejscu, lub gdy przesuniemy się na sam brzeg ekranu (albo i dalej). Wtedy najjaśniejszy punkt przesunie się razem z naszym wzrokiem. Poniższe zdjęcie obrazuje to zjawisko:

Przykład hot-spota widocznego pod kątem. (MagicScreen na dole)

Czy zatem dysproporcje jasności są realnym argumentem na korzyść ekranu matowego i na niekorzyść ekranu MagicScreen? Tak i nie. Ludzki wzrok jest bardzo tolerancyjny dla tego typu zjawisk. Gdy jasność spada płynnie, a nie skokowo, to różnice mogą być niezauważalne nawet jeśli dysproporcja luminancji wynosi 50%. Dodatkowym czynnikiem zmniejszającym widoczność zjawiska jest fakt, że sceny w filmach są zróżnicowane. Nikt nie ogląda przecież białej planszy, którą sfotografowałem Wam na zdjęciu powyżej. Wobec tego nie martwiłbym się o hotspoty pod warunkiem, że zamontujemy projektor w sposób optymalny (rys. 3), oraz gdy nie używamy projektora typu short-throw. Projektory o tej konstrukcji mają już własne problemy z dystrybucją światła, a ponadto ich bliska pozycja powoduje, że powstają bardziej rozwarte kąty z brzegami ekranu. W takich sytuacjach jest ryzyko, że będziemy widzieli hot spot. W innych sytuacjach możemy śmiało wybrać ekran „lustrzany” – MagicScreen Future i cieszyć się wyższym kontrastem

Ale wspomniałem przecież o dwóch gorszych stronach natury ekranu prawda? Druga z nich to struktura. Ekran lustrzany musi połyskiwać, by zapewniać odpowiednie odbicie światła. Z tego względu jego struktura nie wydaje się tak gładka…. Trudno to opisać słowami, więc nie będę tego robił tym bardziej, że ekran Future jest pod tym względem naprawdę mocno dopracowany i rzekłbym, że kwestia struktury nie jest tutaj problemem. Spójrzcie sami. Na zbliżeniu prawie bez różnicy w stosunku do Reference White.

Struktura MS Future jest delikatnie skrząca, jednak, naprawdę, bardzo lekko.

Bardzo ciekawe jest za to porównanie do ekranu Adeo Helios Gray, bowiem seria Helios wykorzystuje dokładnie tą samą metodę odbicia światła (częściowo lustrzane + przyciemniona powierzchnia) i postanowiłem je zrobić właśnie w momencie pisania o strukturze, bo to ona głównie odróżnia te dwa ekrany od siebie:

MS Future vs Adeo Helios – podobna sprawność, jednak ekran MS ma znacznie gładszą strukturę.

Na tym zdjęciu dokładnie widać co miałem na myśli pisząc poprzednie akapity. Na próbce Adeo widać dokładnie „grube ziarno”, które powoduje trochę dziwny wygląd powierzchni podczas oglądania filmu. MagicScreen jednak jest znacznie, znacznie lepszy pod tym względem. Jest to zarazem jedyny istotny element odróżniający oba ekrany. Zarówno Adeo Helios jak i MagicScreen Future oferuje podobną geometrię odbicia, gain i średnią reflektancję (być może Adeo jest o kilka procent ciemniejszy), a co za tym idzie walory obrazu takie jak czerń, kontrast, czy plastyka, są na nich podobne. Struktura ekranu jest jednak jednym z elementów za które zdecydowanie warto dopłacić do ekranu MS. Osobiście znam kilka przypadków osób, które sprzedały Heliosa właśnie z tego powodu.