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.

Powyższe zdjęcie pochodzi z przewodnika wybierania ekranu cz.1.

(9935)