Angles of View

Projekce dat [XII]

Zisk, nebo ztráta projekční plochy?



V této sérii jsme se pokusili vytvořit řadu předběžných definic
pro většinu vizuálních displejů a popsat jejich vlastnosti.
Proto, aby byla diskuse co nejsrozumitelnější, byla použita
určitá zjednodušení, která nyní budou rozvedena ve větších
detailech. Různé praktické prvky, odpovídající specifikaci
optimálních zobrazovacích systémů, budou zdůrazněny a detailně se
soustředíme na vzájemné vztahy mezi jejich jednotlivými
komponenty. Začněme podrobnějším pohledem na zisk projekční
plochy - nebo je to ztráta?

Přistoupíme-li k pozorování projekčního zařízení ve spojení
s projekční plochou, je velkou ironií skutečnost, že pojem "zisk"
se rutinně aplikuje na plochu a ne na projektor. Přesto je to
projektor a ne projekční plocha, který je napájen elektrickou
energií, a je to právě projektor a ne projekční plocha, který
přichází s proměnným parametrem, nazývaným "jas" či "zářivost".
Nicméně zisk projekční plochy existuje. Ačkoliv je to stále ještě
zavádějící chybné označení, zisk není něco jako otřepaná fráze
audiovizuálního průmyslu. Projekční plocha se ziskem 3 je zcela
zřejmě odlišná od plochy se ziskem 1,5. Jak - to je již otázka
zasluhující analýzu.
Jak jsme poznamenali dříve, zisk projekční plochy se mění
nasměrováním světlometu do středu projekční plochy z místa, které
leží na středové normále k ploše. Staňme se na chvíli analytiky
a prozkoumejme předpoklady, které jsou základem tohoto procesu.
Znamená to, že je zde něco unikátního na tomto čtverečním metru
látky, která náhodou pokrývá střed projekční plochy? Samozřejmě
není. Žádný proužek, plocha nebo čtvereční metr materiálu
projekční plochy nejsou vyrobeny tak, aby byly odlišné od
jakéhokoliv jiného kusu nebo jiné části. Opticky jsou všechny
navzájem zaměnitelné a také samozřejmě být musí.
Není-li na středu projekční plochy nic speciálního, co takhle
jiná proměnná - pozorovací úhel? Je úhel 0° nějak více preferován
než ostatní pozorovací úhly? Začněme s tím, že dnes je zcela
výjimečná taková konfigurace, kdy projektor je vertikálně umístěn
přesně proti středu projekční plochy. Naproti tomu zcela běžná je
konfigurace, kdy je projektor umístěn paralelně k horní nebo
dolní hraně projekční plochy a je-li někde jinde, ani tak není
přesně v 0°, ale namísto toho někde o 25 % dole (nebo nahoře) od
horního (dolního) okraje plochy. Protože je tak nepravděpodobné,
že by světlo dopadalo do středu projekční plochy po její normále
- po ose, je malinko obtížnější pochopit to, co by mohlo být
výhodou pro míření světla z pozice osy.
A konečně poslední poznámkou ohledně zisku je to, že číslo, které
dedukujeme z našich měření, není číslem vlastním této projekční
ploše samotné, ale číslem, které je relativní pevnému,
referenčnímu standardu projekční plochy - obecně čtverci
pokrytému uhličitanem hořečnatým. Ke všem záměrům a účelům plošné
pokrytí MgCO3 bude absorbovat nulu, a zpětně odrážet veškeré
světlo dopadající na jeho povrch. Dále, toto odražené světlo bude
rozptýleno perfektně homogenně do všech možných zorných úhlů.
Tento bod je podstatný a zasluhuje zdůraznění. Jiným způsobem,
jak jej vyjádřit, je říci, že světelné paprsky dopadající na
takový povrch budou odraženy tak, že všechny stopy jejich
vlastních úhlů dopadu budou ztraceny.
Proto se hodnota zobrazená na fotometru zaměřeného na zářící
čtverec MgCO3 nebude měnit, i když se přístroj bude pohybovat do
libovolného, náhodně vybraného pozorovacího úhlu. A abychom tento
experiment učinili skutečně zajímavým, tato hodnota zůstane
neměnná také tehdy, posuneme-li zdroj světla kamkoliv do stejně
velkého a stejně libovolného prostoru projekčních úhlů.
Není zde tedy kombinace pozic projekce a měřícího přístroje,
která by získala větší nebo menší množství jasu v této poloze,
a proto se používá společný referenční standard, přes nějž
počítáme zisk projekční plochy. Tím, co by mohlo být matoucí na
tom všem, je to, že referenční standard je označen za takový,
který má zisk, i když ve skutečnosti zde zisk žádný není
a MgCO3, jako nejdůležitější věc, ve skutečnosti zisk nemá.
Projekční plocha má zisk, když jej nějakým způsobem lze měřit
porovnáním, zda je jasnější než referenční standard. To je také
ve skutečnosti to, co vyjadřuje zisk projekční plochy. Nárůst
jasu o určitou hodnotu ne nad nejnižší zisk, ale nad zcela
neziskový MgCO3.

Plocha typu MatteWhite

Je zde samozřejmě také jedna (ale pouze jedna) projekční plocha,
jejíž povrch rovněž nemá žádný zisk a která se také chová
identicky jako referenční standard. Je to všudypřítomná
a mimořádná užitečná plocha typu MatteWhite. Posaďte diváky před
povrch MatteWhite a můžete si být jisti, že všichni jednotliví
diváci, bez ohledu na projekční úhel nebo jejich zorný úhel,
budou vidět obraz, který bude spojitý a rovnocenně homogenní po
celé ploše.
Kdybychom mohli vystopovat svazek projektovaných paprsků,
dopadajících na část projekční plochy MatteWhite, viděli bychom,
že paprsky dopadnou na povrch ve vzoru, který tvoří perfektní
hemisféru. Rovník této polokoule je v rovině projekční plochy
a bez ohledu na to, kde na jeho obvodu jsme zvolili bod, přes
který se podíváme skrz, vždy uvidíme, že bude vyplněn stejným
množstvím světla. Nyní se zeptejme, co se stane, budeme-li měnit
intenzitu dopadajícího svazku paprsků. Provedeme to otáčením
ovladače jasu na našem projektoru nebo přepnutím projektoru
samého na vyšší nebo nižší hodnotu lumenů vyzařovaného světla.
Změní se něco na naší hemisféře?
Ano, jedna (ale pouze tato jediná) věc se změní: poloměr
hemisféry se zvětší tak, jak zvětšíme množství dopadajícího
světla. Proto zde existuje proporcionální vztah mezi množstvím
světla (všeobecně nazvaného celkový světelný tok), které vychází
z projektoru, a velikostí výsledné hemisféry. Budeme-li však
měnit množství světelného toku, nebude to mít vliv na tvar
hemisféry, jež navíc zůstane konstantní v případě použití
projekční plochy MatteWhite.

Další typy projekčních ploch

V případě, že projekční plocha není MatteWhite a jestliže byla
vyrobena, aby měla zisk např. 2, co se stane se světelným tokem
dopadajícím na její povrch? Když se k MatteWhite přidají
reflektivní materiály pro zvětšení zisku projekční plochy,
základna hemisféry se zmenšuje, a tím, jak se zvětšuje vzdálenost
od plochy k jejímu severnímu pólu, začne získávat tvar
rozšiřující se kapky, jejíž vnější povrch je stále ještě
zakřivený, ale jejíž průměr roste stále méně a méně, jak
projekční plocha získává stále vyšší a vyšší zisk. Dále osa kapky
(čára ze základny procházející jejím severním pólem) ukazuje ve
směru, který je ve stále větší míře závislý na úhlu dopadu
paprsků světla, jež jej vyplňují, a bude proto stále méně kolmá
k povrchu projekční plochy. Přes tyto informace však objem stále
se prodlužující kapky bude vždy stejný, jako byl u původní
hemisféry.
Co je zajímavé, tvar laloku světla vycházejícího z projekční
plochy zadní projekce není hemisféra - a to i když má projekční
plocha zisk 1. A zatímco objem světla vysílaného projekční
plochou zůstává přímo úměrným množství zářivého toku
z projektoru, tyto dvě hodnoty nejsou nikdy stejné. A to proto,
že všechna projekční plátna se zadní projekcí nepředají všechno
světlo, dopadající na ně zezadu. Velmi významné procento
světelného toku bude ve skutečnosti odraženo zadním povrchem zpět
a nějaké další (i když menší) procento bude absorbováno médiem,
které je obsaženo v substrátech projekčních ploch se zadní
projekcí (typicky akrylik nebo sklo).
Zisk plochy se zadní projekcí se zvětší tím, že difúzní vrstva
(médium rozštěpující světlo) je tvořena čím dál míň a míň
"hustá". Tím pádem víc a víc světelného toku pronikne projekčním
plátnem s nezměněným úhlem.

Úhlová distribuce energie

Základního chování obou, tedy jak zadní, tak přední projekční
plochy, není dosaženo nějakou přímou manipulací s jejich
zobrazovaným jasem. Projekční plochy nemohou vytvářet energii.
K tomu slouží projektory. Projekční plochy mohou (a také to
dělají) ovládat úhlovou distribuci této energie a pomocí tohoto
procesu (a tohoto procesu jako jediného), vytvářejí to, čemu se
říká zisk. Tento mechanismus je mimořádně užitečné si
zapamatovat, když přistoupíme k řešení shody povrchu projekční
plochy se specifickým typem projektoru.
Bohužel ne všechny typy projektorů vytvářejí luminanci nebo tok
(flux), který by byl homogenní napříč svazkem světelných paprsků.
CRT obrazovky jsou například schopné emitovat jen asi 30 % jejich
osově dopadající světelné energie ze svých rohů. Zato některé LCD
projektory mohou poskytovat obrazy, jejichž rohy vykazují jas
o velikosti 80 % jasu v jejich středu.
Sladit CRT projektor a projekční plochu s vysokým ziskem je tedy
ošidné. Jestliže z libovolného zorného úhlu chceme pohodlně
rozeznat všechny čtyři rohy obrazu, budeme potřebovat rozštěpit
světlo, dopadající na ně v takové šířce, jak jen to bude možné.
Bude-li objem toku osvětlující tyto rohy malý a úhlové distribuce
z projekční plochy úzké, budeme je zcela zákonitě vnímat jako
tmavé. Někdy obrátíme toto pozorování a řekneme, že střed je
příliš jasný, a že tedy pozorujeme "hotspot" - tj. jasnou skvrnu,
ale to není, vyjádřeno přesně, správný závěr.
Projektory s větší homogenitou mezi středem a rohy samozřejmě
dosahují lepších výsledků spolu s projekčními plochami s vyšším
ziskem. Ale i ony si budou vést lépe s povrchy s malým ziskem.
Znamená to tedy, že nemůžeme nikdy využít plochy s vysokým
ziskem? Samozřejmě, že můžeme. Musíme však být opatrní a důkladně
zvažovat jejich výběr. V opačném případě nemusíme získat tolik,
kolik jsme doufali.

Autor M. K. Milliken, Jr. je hlavním technikem PolaCoat Division,
společnosti Da-Lite Screen Comp.