DLP 4K nowa technologia TI w projektorze BenQ W11000

Projektory o rozdzielczości 4K są niezwykle wyczekiwanym, przez miłośników kina domowego, urządzeniami. Nic dziwnego. Na ekranach o dużych przekątnych, niedoskonałości obrazu Full HD są wyraźnie widoczne. Przypomnijmy, że rozdzielczość jest walorem obrazu, który widać dopiero przy spełnieniu odpowiednich warunków dotyczących odległości widza i wielkości ekranu. Wynika to jasno z naszej portalowej aplikacji – kalkulator odległości od wyświetlacza. Możemy z niej wyznaczyć w jakiej odległości powinien znajdować się widz, by czerpać korzyści z rozdzielczości 4K (i widzieć wady 1080p).

W symulacji użyłem dosyć typowego rozmiaru ekranu projekcyjnego – 120″. Większość osób projektujących obecnie kino w domu, montuje taki lub nawet większy ekran. Jak widać na załączonym obrazku, w tych warunkach rozdzielczość 1920×1080 okazuje się niewystarczająca już przy odległości 5 metrów (widza od ekranu). Wiele osób preferuje zajmować pozycję jeszcze bliższą, by doznać większej immersji obrazu. Widzimy zatem, że rozdzielczość UHD/4K jest znacznie bardziej ważna w przypadku projektora niż telewizora. Pierwszy rząd kanap, odsunięty 3 – 3,5 metra od nawet 120″ ekranu, nie budzi w nikim zastrzeżeń. Co innego w świecie telewizorów, w przypadku których nawet przy dużych matrycach (65 – 75″) trzeba by zasiadać względnie blisko ekranu (2,6 – 3m).

4K w projektorze – czy to możliwe?

Problematyka rozdzielczości systemu projekcyjnego jest dużo bardziej złożona niż w przypadku wyświetlaczy płaskich. W telewizorze postrzegamy z reguły taką rozdzielczość, jaką zapewnia dana ilość pikseli matrycy. Różne rodzaje powłok ekranu (satynowe, przejrzyste, matowe) nie mają szczególnie dużego wpływu na ostrość obrazu (choć oczywiście jakiś, minimalny wpływ jest). Rozdzielczość może spadać jedynie przy poruszającym się obrazie, gdy telewizor nie jest w stanie zapewnić odpowiednio małego rozmycia obrazu i widz traci możliwość rozróżnienia detali.

W projektorze spotykamy się z szeregiem innych problematycznych czynników. Należą do nich przede wszystkim ograniczenia ze strony układu optycznego projektora. Nie ma większego problemu, by umieścić więcej pikseli w przetworniku projektora (choć oczywiście wiąże się to z kosztami), pozostaje tylko mały szkopuł – światło z nich musi przejść przez wiele elementów optyki i cały czas pozostać odseparowane od światła z sąsiadujących pikseli, by możliwe było rozróżnienie drobnych detali obrazu. Następnie musi odbić się w takiej postaci od ekranu. Szereg praw optyki bardzo utrudnia ten proces. Zobaczmy jak złożona jest konstrukcja typowego obiektywu.

Z konieczności stosowania wielu soczewek biorą się rozmaite abberacje, czyli właśnie zniekształcenia światła przechodzącego przez układ optyczny. Głównym problemem jest zdolność rozdzielcza obiektywu, która może być niższa niż ilość pikseli przetwornika obrazu i punkty na ekranie będą rozmyte. Równie dużym problemem jest rozbieżności paneli, która występuje w projektorach o kilku oddzielnych chipach. Projektory 3LCD (Epson), SXRD (Sony), oraz D-ILA (JVC), cierpią właśnie z tego powodu. Problem, od strony teoretycznej, przedstawiłem na grafice po prawo. Tak natomiast wygląda on w praktyce. Na poniższym zdjęciu wyświetlane są linie o grubości jednego piksela, na natywnym projektorze 4K.

Jak widać nie są one ostre “jak brzytwa”, a także rozszczepiają się na poszczególne barwy składowe (RGB), szczególnie na brzegach ekranu. W konsekwencji sam fakt, że przetwornik projektora ma natywne 4K nie znaczy jeszcze, że zobaczymy obraz o takiej rozdzielczości na ekranie! Zależeć to będzie od bardzo wielu czynników, związanych przede wszystkim z jakością optyki projektora.

4K bez natywnego 4K, czy jest to skuteczne?

Epson / JVC

W związku ze znacznymi ograniczeniami obiektywów w domowych projektorach, oraz sporymi kosztami produkcji przetworników 4K, producenci sięgnęli po inne rozwiązania. Wykorzystują one własności nie tylko przestrzenne (rozdzielczość pozioma i pionowa), ale także czasowe (rysowanie poszczególnych elementów w następujących po sobie klatkach obrazu). Rozwiązania takie pozwalają wygenerować wyższą rozdzielczość przy użyciu przetworników o ilości pikseli mniejszej niż 3840×2160 (4K). Najpopularniejszymi z nich (do tej pory) był e-shift firmy JVC, oraz 4K Enhancement firmy Epson. W dniu dzisiejszym dołączyła do nich technologia opracowania przez Texas Instruments, dla projektorów DLP. By jednak wyjaśnić w jaki sposób jest lepsza, zacznę od opisu technologii Epsona i JVC. Pozwolę sobie zacytować z testu TW9300W.

System 4K Enhancement polega na rysowaniu co drugiej klatki przesuniętej o 0,5 piksela w prawo i w dół względem oryginalnej. Przy 120Hz odświeżaniu obrazu jest to możliwe do wykonania bez widzialnego efektu migotania. Tego typu fizyczne przesuwanie obrazu jest zaś możliwe dzięki wykorzystaniu tzw. zjawiska dwójłomności światła. W torze optycznym projektora zastosowano odpowiedni polaryzator, oraz soczewkę przesuwającą obraz w zależności od kierunku polaryzacji światła. 

Dzięki przesunięciu jednej klatki względem drugiej możliwe jest wyrysowanie teoretycznie czterokrotnie większej liczby pikseli. Testowany projektor może zrobić to zarówno dla sygnału Full HD, skalując go do Ultra HD, jak i przyjąć natywnie sygnał UHD i postarać się go wyświetlić odwzorowując jak najwięcej detali.

BenQ (Texas Instruments)

Technologia zastosowana w BenQ W11000 działa na podobnej zasadzie do opisanej wcześniej, z tą różnicą, że promień światła przesuwany jest w inny sposób, a samych pikseli jest więcej. Konkretnie 2,7K (4,15 Mpix). Dzięki temu projektor jest kwalifikowany jako 4K według wymagań CTA. 4,15 miliona pikseli to dokładnie połowa rozdzielczości 3840×2160, zatem rysowanie dwóch klatek jedna po drugiej pozwala zaadresować dokładnie pełną klatkę 4K.

Za cały proces odpowiadają układy Texas Instruments.

Niewątpliwą zaletą podejścia firmy TI jest fakt, że sam przetwornik ma zdecydowanie więcej pikseli, co z miejsca pozwala uzyskać większą rozdzielczość. Kolejną mocną stroną, jest czas reakcji chipu DMD. Jest on w zasadzie liczony w mikrosekundach, co jest wartością o rząd mniejszą niż milisekundy reakcji panelu LCoS, czy LCD. Pozwala to wyświetlać następujące po sobie obrazy znacznie szybciej.

Testy praktyczne

Teoria teorią, jednak porozmawiajmy o najciekawszym – o testach praktycznych. Czy układ TI zasługuje by nosić miano 4K? Na początek porównajmy obraz testowy, wyświetlony na ekranie i sfotografowany z bliska. Tak wygląda oryginał powiększony w photoshopie do 300%:

Następnie porównajmy do tego co widać na ekranie, we wszystkich czterech technologiach:

Powyższa analiza nie pozwala wyłonić ewidentnego faworyta. Ilość detali jest podobna na projektorach i wygląda całkiem dobrze w porównaniu do zdjęcia. Część projektorów zdradza niewielkie problemy z abberacjami chromatycznymi (na krawędziach statku). Na niektórych widać siatkę pikseli, na niektórych jest ona rozmyta. Przejdźmy więc do bardziej wymagającego obrazu testowego.

I ponownie przeanalizujmy jak prezentuje się on na projektorach:

Reprodukcja powyższego zdjęcia stawia urządzeniom znacznie większe wyzwanie. Obraz posiada dużo kontrastujących ze sobą krawędzi, oraz drobnych, kolorowych detali. Konfrontacja projektorów jest bardzo ciekawa. Ewidentnie technologie e-shift, oraz 4k enhancement wypadają w niej nieco gorzej. Wygląda jednak też na to, że technologia TI radzi sobie… lepiej od natywnego projektora 4K klasy domowej! Wyraźnie widać lepszą separację pionowych linii na murze, a także wyraźniejsze kontury złotej latarni. Na projektorze 4K elementy te są nieco bardziej rozmyte, oraz posiadają wyraźne, kolorowe obwódki.

4K, czy nie 4K?

Wyniki powyższych testów przywołują filozoficzne pytanie: czy projektor, posiadający przetwornik o rozdzielczości niższej niż 4K można nazwać projektorem 4K? By znaleźć odpowiedź na to pytanie trzeba by zastanowić się czym jest właściwie rozdzielczość. Biorąc pod uwagę definicję CTA, jest to zdolność do zaadresowania danej ilości pikseli w każdej klatce obrazu. Jeśli projektor dzieli każda z 60 klatek na dwie, pracuje 120Hz i adresuje w jednej pierwszą połowę pikseli, a w drugiej drugą, to w istocie wymagania spełnia. Nieco inaczej ma się sprawa jeśli rozpatrujemy ją od strony wymagań Międzynarodowego Komitetu ds. Metrologii Wyświetlaczy. Wymaga on, by urządzenie obrazujące było zdolne wyświetlić przeplatające się biało-czarne linie w ilości równej połowie rozdzielczości poziomej lub pionowej. Projektor mający mieć 4K (3840px w poziomie), musi więc być w stanie wyświetlić 1920 białych linii przeplatających się z 1920 czarnymi. BenQ W11000 tego wymogu nie spełni. Kłopot w tym, że natywny projektor klasy domowej też nie. Linie będą na tyle rozmyte, że niemożliwe będzie odróżnienie ich od siebie…

Podsumowując

Jak zatem widzicie z tą rozdzielczością i “natywnością” sprawa jest dosyć umowna i czasem rozwiązanie pozornie słabsze może okazać się lepsze. Tak jest w przypadku BenQ W11000 wykorzystującego nową technologię Texas Instruments. Dostarcza on obecnie najostrzejszy i najobfitszy w detale obraz, lepszy nawet od natywnych projektorów 4K w cenie poniżej 50 000zł.

Kilka dni temu, naszą redakcję odwiedziła delegacja prosto z centrali firmy BenQ (Tajwan & EU) prezentując nam najnowszy produkt oparty o technologię DLP 4K czyli projektor W11000. Była to też okazja byśmy zbadali projektor i przekazali swoje uwagi inżynierom z BenQ. Jak zawsze było to dla nas ogromne wyróżnienie w tej części Europy. 

(22614)