DLP e LCD: come funzionano i proiettori?

Luca Fontana

22.6.2018

Traduzione: tradotto automaticamente

Immagini: Thomas Kunz

DLP e LCD. Le tecnologie dei proiettori. Sono facili da capire, ma difficili da spiegare. Per alcune persone, in ogni caso. Qui avrai la garanzia di diventare più intelligente, perché ho svitato due proiettori per mostrarti meglio i collegamenti.

A volte sembra che i giornalisti tecnologici gettino deliberatamente sul nostro cammino parole come "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (amplificazione della luce tramite emissione stimolata di radiazioni) in modo da poterle spiegare con la minor quantità di parole possibile.

Questo non riguarda i "laser", ma le tecnologie di proiezione comunemente utilizzate nei proiettori - DLP e LCD - e il loro funzionamento. Cosa le rende diverse. Il tutto in termini più semplici possibili.

Il proiettore DLP

Il settore dei proiettori è dominato da due tecnologie: DLP e LCD. La tecnologia DLP ruota attorno a una ruota colori e a un chip DMD. Ciò significa che un fascio di luce passa attraverso una ruota cromatica dove viene tinto. Il fascio di luce colpisce poi un chip che crea l'immagine. Dal chip, la luce prosegue attraverso la lente di proiezione fino allo schermo.

L'abbreviazione DLP sta per "Digital Light Processing", mentre DMD sta per "Digital Mirror Device". La parola "specchio" gioca un ruolo fondamentale. Ma prima ti spiegherò come viene creato il colore in un proiettore DLP.

La ruota dei colori

La ruota dei colori è fondamentalmente un disco colorato che ruota intorno al proprio asse nel proiettore e fornisce le immagini colorate.

La ruota dei colori è trasparente. I colori sono disposti su di essa come in un grafico a torta. Una semplice ruota dei colori presenta i tre colori primari rosso, verde e blu. Nei proiettori più moderni vengono spesso aggiunti il ciano, il magenta e il giallo. In parole povere, più colori ci sono sulla ruota dei colori, più ampio è lo spazio cromatico che il proiettore DLP può visualizzare. Il proiettore utilizza questi colori di base per miscelare i colori che vedi sullo schermo.

Miscelare? Ora ti serve un po' di immaginazione spaziale.

Un fascio di luce esce dalla lampada. La ruota dei colori è posizionata nel fascio di luce in modo che la luce sia colorata prima di colpire il chip. Tuttavia, il fascio di luce che passa attraverso la ruota dei colori è così stretto che illumina solo un colore alla volta. Per far sì che la luce attraversi tutti i colori, la ruota dei colori deve quindi ruotare.

Lo puoi vedere chiaramente nell'immagine qui sotto. Attraverso il piccolo foro rotondo puoi vedere la stessa ruota dei colori di prima, solo che ora si trova nel suo alloggiamento. Quando la luce entra attraverso il foro, la ruota dei colori ruota sul proprio asse. Di conseguenza, i colori primari vengono visualizzati sullo schermo uno dopo l'altro: Prima l'immagine in rosso, poi in verde, poi in blu, in ciano... e così via.

La ruota dei colori ruota così velocemente che non è più possibile separare le immagini dei colori l'una dall'altra. Quando guardi la tela, le singole immagini di colore si fondono in un'unica immagine colorata.

E questo è più o meno il modo in cui puoi immaginarlo:

Il chip fornisce l'immagine

Ora sai come i colori arrivano sulla tela. Quello che ancora non sai è come viene creata l'immagine stessa. È qui che entra in gioco il chip DMD. La cosa con gli specchi.

Il chip DMD ha una dimensione di circa 1 × 1,5 cm ed è composto da 2,2 milioni di piccoli specchi. In poche parole, ogni specchio è un pixel sullo schermo. Gli impulsi digitali assicurano che ogni singolo specchio sia allineato in modo tale da riflettere la luce colorata verso la lente di proiezione.

Ad esempio: Se il pixel sullo schermo deve essere luminoso, la luce viene semplicemente diretta verso lo schermo attraverso la lente. Se invece deve rimanere buio, lo specchio dirigerà la luce lontano dalla lente di proiezione in modo tale che il fascio di luce non lasci mai il proiettore.

Ovviamente, gli specchi non si limitano a fare luce o buio. Per creare livelli di luminosità, cambiano il loro orientamento in modo che solo una parte della luce colpisca la lente di proiezione. Inoltre, ognuno dei 2,2 milioni di specchi del chip DMD può cambiare il proprio orientamento fino a 5.000 volte al secondo.
In sintesi, ogni specchio perfetto è in grado di creare luce e buio.
In sintesi, ogni fotogramma perfettamente colorato sullo schermo è costituito da immagini monocromatiche che vengono riprodotte in una frazione di secondo. Così velocemente che il tuo occhio fonde le immagini monocromatiche in un'unica immagine colorata. Come se non fosse abbastanza impressionante, questa immagine cambia ventiquattro volte al secondo. Questo è l'unico modo per trasformare le immagini colorate in un film in movimento.

Svantaggi e svantaggi del proiettore DLP

Con i proiettori DLP, tutto dipende dall'interazione tra la ruota dei colori e il chip DMD. Di norma, i proiettori DLP sono molto luminosi e sono caratterizzati da buoni livelli di nero. Questo perché i pixel che dovrebbero rimanere scuri non vengono illuminati affatto. Questo significa buoni contrasti e i buoni contrasti garantiscono uno spettro di colori più ampio.

Uno svantaggio spesso citato dei proiettori DLP è l'effetto arcobaleno. Ciò significa che il tuo occhio riesce a tenere separate le singole immagini a colori invece di fonderle in un'unica immagine. Per l'utente è come se un arcobaleno sfogliasse costantemente l'immagine dall'alto verso il basso. Questo può accadere in caso di scene molto veloci. Per ovviare a questo inconveniente, i produttori utilizzano ruote cromatiche in cui ogni colore appare due volte.

I proiettori lo fanno per aumentare la frequenza con cui si alternano i colori sullo schermo. Per il tuo occhio è come se il frame rate fosse raddoppiato. Maggiore è la frequenza dei fotogrammi, più fluidi sono i movimenti e minore è il rischio di effetti arcobaleno.

Il proiettore LCD

La seconda tecnologia di proiezione si trova nei proiettori LCD. In pratica, funzionano in modo simile ai televisori LCD. In altre parole: In entrambi i casi, la luce colpisce i pannelli LCD da dietro per creare l'immagine.

Il percorso della luce nel proiettore LCD

In un proiettore LCD convenzionale, ci sono tre pannelli LCD. Questi generano l'immagine che viene poi proiettata sullo schermo. Ogni pannello LCD genera l'immagine per uno dei tre colori primari: rosso, verde e blu. Pertanto, la luce blu deve essere indirizzata all'LCD blu, la luce verde all'LCD verde e la luce rossa all'LCD rosso.

Tutti e tre i fasci di luce, rosso, verde e blu, colpiscono un prisma al centro. Il prisma ricombina i tre fasci di luce con le immagini per formare un'immagine colorata e dirige l'immagine finita verso la lente di proiezione. E da lì va sullo schermo.

Il problema: la luce della lampada è inizialmente ancora bianca. Affinché il colore corretto raggiunga l'LCD corrispondente, la luce deve essere suddivisa nei suoi componenti spettrali. Per farlo, deve passare attraverso specchi dicroici; una parte della luce viene riflessa, mentre il colore che deve essere scisso dal fascio luminoso brilla attraverso lo specchio.

Pannelli LCD come uno slideshow in continua evoluzione

I pannelli LCD sono composti da un massimo di due milioni di pixel. La luce passa attraverso ogni singolo pixel e dall'altra parte viene creata un'immagine. In linea di massima, come una diapositiva.

Un secondo di film è solitamente composto da 24 fotogrammi. I pannelli devono generare e modificare da soli ogni singolo fotogramma. A questo servono i binari.

Le tracce conduttive si trovano tra i pixel. Il loro compito è quello di condurre l'energia a ciascun pixel. In parole povere, dicono al pixel se può far passare la luce o meno. Se la luce può passare, dicono anche quanta. Più luce passa, più il pixel è luminoso. Nessuna luce significa nero.

Ecco come appare il pannello LCD verde dopo che il fotografo Thomas Kunz e io abbiamo fatto passare una torcia per smartphone attraverso il pannello.

Gli spazi tra i pixel diventano visibili cambiando la messa a fuoco e l'angolo di ripresa. Ecco dove si trovano le tracce:

In sintesi, questo significa che i pannelli LCD generano l'immagine. Poi la luce del colore corrispondente viene aggiunta a ciascun LCD. Il prisma al centro mette poi tutto insieme.

Rispetto al proiettore DLP, che proietta sullo schermo ogni immagine a colori una dopo l'altra, con il proiettore LCD l'immagine - e questa è la differenza più grande nel funzionamento - è già completamente assemblata nel prisma prima di arrivare sullo schermo.

Vantaggi e svantaggi del proiettore LCD

Poiché l'immagine è già completamente assemblata nel proiettore e non completata nel tuo occhio (come nel caso del proiettore DLP), con il proiettore LCD non devi preoccuparti dell'effetto arcobaleno.

Inoltre, il proiettore LCD distingue più finemente i livelli di luminosità; i pannelli lavorano in modo molto più preciso rispetto ai fasci di luce reindirizzati del proiettore DLP. I caratteri e i numeri sono quindi particolarmente leggibili, motivo per cui i proiettori LCD sono spesso utilizzati nelle sale riunioni.
Tuttavia, i proiettori LCD non sono in grado di distinguere i livelli di luminosità.
Tuttavia, il tempo di risposta dei proiettori LCD è solitamente considerato un punto debole rispetto ai proiettori DLP. Questo si manifesta con un leggero ritardo durante i movimenti veloci. Forse non è il massimo per te che sei un giocatore o un appassionato di sport.

Un altro svantaggio è che il nero non è completamente nero. Ricordiamo che i proiettori DLP non dirigono alcuna luce verso l'obiettivo se un pixel deve rimanere nero. L'assenza di luce corrisponde a ciò che nel settore è noto come "true black" o "nero reale". I pannelli LCD, invece, non sono in grado di bloccare completamente la luce dai pixel che dovrebbero rimanere neri. Una piccola quantità residua di luce penetra sempre attraverso i pixel bloccati. Questo crea una foschia grigia.

In cambio, i proiettori LCD offrono un buon valore di bianco e colori più brillanti rispetto alla concorrenza DLP. Poiché non ci sono componenti meccanici come la ruota dei colori, il motore e la ventola, non devi preoccuparti di rumori aggiuntivi o usura.

DLP o LCD: qual è il migliore?

Che cosa è meglio: DLP o LCD? Non voglio impegnarmi più di tanto. Ma ho la mia regola empirica, che tra l'altro non è una legge fissata nella pietra:

• I proiettori DLP hanno una migliore riproduzione dei colori e tempi di risposta migliori, senza effetti di strascico, rispetto ai proiettori LCD, grazie ai neri scuri.
• Questo li rende particolarmente adatti all'home cinema con film d'azione, giochi o programmi sportivi.
• I proiettori LCD, invece, hanno toni di grigio più differenziati, il che rende più facile la lettura di numeri, lettere e cifre.
• Questo li rende ideali per gli uffici o le sale riunioni, dove spesso non c'è un vero e proprio oscuramento e i proiettori devono essere particolarmente luminosi.

Ovviamente, esistono anche proiettori LCD per l'home cinema e viceversa. Se chiedi a produttori come BenQ, LG o Optoma, allora DLP è l'unica vera tecnologia per proiettori. Produttori come Epson, Sony o Panasonic non sono affatto d'accordo e giurano per LCD.

Luca Fontana

Senior Editor

Luca.Fontana@digitecgalaxus.ch

La mia zona di comfort consiste in avventure nella natura e sport che mi spingono al limite. Per compensare mi godo anche momenti tranquilli leggendo un libro su intrighi pericolosi e oscuri assassinii di re. Sono un appassionato di colonne sonore dei film e ciò si sposa perfettamente con la mia passione per il cinema. Una cosa che voglio dire da sempre: «Io sono Groot». più

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