La humanidad comenzó a experimentar con fuego y lámparas de aceite hace más de dos milenios para crear atractivas presentaciones de luz y sombra. Hoy en día, los proyectores de video son la herramienta preferida para crear una presentación visual a gran escala, ya sea en cine comercial, cine en casa o en la televisión. transformación de estructuras emblemáticasLa capacidad de un proyector para generar las imágenes brillantes y coloridas que vemos hoy comienza con una fuente de luz que ha evolucionado drásticamente en los últimos 200 años.
Los primeros años
El descubrimiento en la década de 1820 de generar una luz blanca brillante dirigiendo una llama de hidrógeno y oxígeno ardientes hacia un bloque cilíndrico de óxido de calcio (es decir, cal viva) hasta el punto de brillar Inauguró la “Era Limelight”. Este ingenioso descubrimiento permitió la iluminación práctica al aire libre para eventos especiales y resultó popular en aplicaciones de proyección e iluminación de escenarios para presentaciones teatrales hasta el cambio de siglo.
La iluminación con lámparas comenzó a utilizarse como fuente de luz para los proyectores de películas casi tan pronto como se introdujo la bombilla incandescente en la década de 1870, prácticamente en sintonía con la difusión de la transmisión de energía eléctrica. Los primeros cines comerciales hicieron la transición al impresionante brillo de las lámparas de carbón. lámpara de arco La iluminación a principios del siglo XX se caracterizó por su uso hasta finales de los años 1900. Una limitación del uso de la lámpara de arco de carbono en los primeros sistemas de proyección era que los electrodos de varilla de carbono debían reemplazarse después de menos de 1960 minutos de uso. Esta característica influyó en la duración de los rollos de película, capturados a los famosos 30 fotogramas por segundo. cuadros por segundoTambién promovió el uso de dos proyectores para agilizar la transición de un carrete a otro.
15 kW Lámpara de xenón de arco corto utilizado en proyectores de películas IMAX
El descubrimiento a mediados de la década de 1940 de la descarga de xenón y su luz blanca brillante, compuesta por una distribución espectral casi continua y uniforme de longitudes de onda similares a la luz solar, despertó el interés por su desarrollo comercial y sus aplicaciones. Antes de finales de 1950, la lámpara de arco de xenón Se demostró por primera vez en público como fuente de luz de proyección. La lámpara de xenón demostró ser superior a la lámpara de arco de carbono al producir iluminación con una alta Índice de rendimiento cromático (CRI) cercano a 100, lo que da como resultado una representación precisa del color. Otra ventaja práctica de las lámparas de arco de xenón en comparación con las lámparas de arco de carbono a las que reemplazaron fue su salida constante y sin parpadeos, que requirió mucho menos ajuste y mantenimiento durante su vida útil significativamente prolongada (medida en cientos de horas).
La calidad de la iluminación visible que proporciona la lámpara de arco de xenón la ha convertido en el estándar de oro para los sistemas de proyección comerciales durante décadas. Aunque es relativamente ineficiente a la hora de convertir la potencia de entrada en luz visible, el diseño y la salida de una lámpara de arco de xenón se pueden escalar para admitir todos los tamaños de proyectores comerciales que se utilizan en la actualidad; los más potentes de ellos requieren refrigeración líquida para controlar el intenso calor generado durante el funcionamiento. Sin embargo, una desventaja de las lámparas de xenón como fuente de luz de proyección moderna es su vida útil relativamente corta: alrededor de 500 a 2500 horas, según el tamaño de la lámpara y el caso de uso. Como consumible para un funcionamiento a largo plazo, los módulos de lámpara de xenón pueden costar más de varios miles de dólares cada uno para reemplazarlos.
Vista final de una lámpara IMAX de 15 kW que muestra los puertos de refrigeración líquida
Los módulos de lámpara de rendimiento ultra alto (UHP) que se utilizan en los sistemas de proyección de consumo actuales son una forma de alta presión lámpara de vapor de mercurio Tecnología. Si bien cuestan una fracción del precio de los sistemas de lámparas de xenón y ofrecen una mayor eficiencia, producen una salida espectral menos consistente con picos significativos en azul y amarillo verdoso. La vida útil de una lámpara UHP puede alcanzar las 2000-4000 horas con brillo máximo, y algunos diseños afirman que duran hasta 15000 horas en funcionamiento con potencia reducida (brillo reducido). La cantidad relativamente pequeña de mercurio en las lámparas de vapor de mercurio (aproximadamente entre 15 mg y 50 mg) es un residuo tóxico que requiere una manipulación y eliminación adecuadas.
Módulo de lámpara de proyección UHP
Rompiendo la barrera azul
La introducción del diodo emisor de luz (LED) y del diodo láser visible a principios de la década de 1960 despertó los sueños de los diseñadores de pantallas de proyección, prometiendo una fuente de luz de estado sólido eficiente con alta pureza de color. Sin embargo, un color resultó ser persistentemente problemático. Avanzamos varias décadas hasta principios de la década de 1990 y un ingeniero dedicado y comprometido llamado shuji nakamura Finalmente se resolvió el desafío principal de fabricar materiales semiconductores con las características apropiadas para generar luz azul con amplia eficiencia y longevidad. La perseverancia de Nakamura condujo a la primera demostración de LED azules en 1992, y cuatro años después, los investigadores aplicaron técnicas similares para introducir el primer LED de bajo consumo. láser azul Diodo, abriendo una nueva era en fuentes de luz para proyectores.
El primer televisor al que se le atribuye el uso de tecnología láser para la imagen proyectada fue el Mitsubishi LaserVue TV (modelo L65-A90), presentado en 2008. El LaserVue utilizaba láseres rojo, verde y azul (RGB) como fuente de luz, con un chip DMD (dispositivo de microespejos digitales) DLP (procesamiento de luz digital) de Texas Instruments que proporcionaba control de píxeles. Este televisor de alta definición con retroproyección sorprendió a los críticos con su representación de color altamente saturada y un buen contraste de imagen.
Televisor Mitsubishi LaserVue
Dos años más tarde, en 2010, Casio presentó un proyector frontal híbrido iluminado con láser, fósforo y LED: el XJ-A130, considerado uno de los primeros proyectores de vídeo basados en láser que llegó a los consumidores. El motor de luz basado en DLP del XJ-A130 incluía un LED rojo y un emisor de láser azul que estimulaba materiales de fósforo en una rueda de vidrio segmentada para producir un color primario verde. La empresa destacó el diseño compacto del proyector y la falta de un módulo de lámpara con mercurio.
Proyector láser híbrido Casio XJ-A130
El futuro del estado sólido y sus peligros
Las principales ventajas de los LED y los láseres como fuentes de luz para los sistemas de proyección modernos son la longevidad, la pureza del color y la reducción del tiempo hasta alcanzar la máxima potencia, es decir, un arranque rápido. Muchos motores de iluminación de proyección basados en estas fuentes de luz de estado sólido afirman que funcionan durante 20000 horas o más hasta que alcanzan una reducción no deseada de la potencia luminosa. Sin embargo, estas tecnologías de iluminación también tienen peculiaridades tecnológicas y costes asociados que limitan su aceptación universal, al menos por ahora.
Los beneficios de eficiencia que ofrece la iluminación LED se logran actualmente con niveles de potencia relativamente bajos. Alimentar el LED promedio con demasiada potencia provoca una condición descrita como "caída", donde el dispositivo se vuelve cada vez más ineficiente a medida que la entrada de energía excede un cierto umbral. La causa exacta de Caída del LED es un tema muy debatido entre investigadores que compiten entre sí y aún no hay una respuesta universalmente aceptada. Esto ha llevado a que los diseños de iluminación utilicen muchos LED de menor potencia para lograr el rendimiento deseado manteniendo al mismo tiempo una buena eficiencia energética. Existen diseños de LED de alta potencia, pero sacrifican la eficiencia y expulsan más calor residual, lo que reduce su ventaja sobre las fuentes basadas en lámparas.
La fuente de luz láser utilizada en la proyección se ha implementado cuidadosamente a través de años de iteraciones para evitar artefactos asociados que afecten la calidad de la imagen. Uno de estos artefactos es el “moteado”, que ocurre cuando el haz de luz láser altamente colimado interfiere consigo mismo, lo que da como resultado un patrón brillante y granulado. punto Generalmente se observa cuando la luz interactúa con una superficie rugosa o desigual, y se puede minimizar mediante varias técnicas, incluidos materiales de pantalla optimizados, difusores ópticos y técnicas de modulación que difuminan los artefactos para hacerlos menos visibles.
Un ejemplo de un Reductor de moteado a base de cristal líquido
La continua popularidad de los proyectores que excitan materiales de fósforo con láseres azules (fluorescencia) o en combinación con LED como fuente de luz se debe a que se minimizan los costos, se ofrece una mayor longevidad y se reduce la posible generación de artefactos de moteado al mezclar colores espectralmente diferentes pero de apariencia similar, o bien, para evitar el moteado del láser en colores más fácilmente perceptibles, como el rojo y el verde. El hecho de que los láseres en los proyectores comerciales y de consumo modernos sean reemplazos de lámparas que proporcionan iluminación para moduladores de píxeles como los chips DLP, Micropantallas LCoS, o los paneles LCD ofrecen oportunidades adicionales para integrar estrategias de reducción de motas.
Muéstrame los colores
Los colores primarios rojo, verde y azul de la televisión de ultra alta definición (UHDTV), definidos en las normas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) conocidas como BT.2020 y BT.2100, son esencialmente fuentes de luz similares a láser con bandas espectrales muy estrechas, cada una de las cuales, en efecto, es una única longitud de onda de color monocromático. En comparación con las ineficiencias del uso de filtros de color con lámparas o el brillo relativamente limitado de los LED, los láseres ajustados correctamente para estos colores primarios son una opción obvia para los sistemas de proyección que desean representar con precisión la paleta de colores disponible en los formatos de video modernos como HDR10 y Dolby Vision.
Dolby Cinema es un ejemplo de la tecnología de punta actual en proyección de video comercial. Lanzado en 2014, Dolby se asoció con cristian digital Diseñar e implementar un sistema de proyección dual láser RGB que ofreciera un brillo superior y una amplia cobertura de la gama de colores que supera el 95 % del espacio de color definido en BT.2020. Las fuentes de luz láser de estos proyectores tienen una vida útil de 50000 3 horas y cuentan con colores primarios de longitud de onda múltiple que minimizan los posibles artefactos de moteado cuando se utilizan con pantallas de alta ganancia que son especialmente útiles con presentaciones en XNUMXD. Experimentar el color increíblemente rico y el excelente contraste de imagen de una presentación Dolby Cinema (o su equivalente comercial) debería estar en la lista de deseos de todo cinéfilo.
El futuro eficiente
Una demostración reciente de un prototipo de proyector láser DLP de Barco y Hisense incorporó moduladores de fase de luz para mejorar el contraste al concentrar dinámicamente la fuente de luz del proyector en las partes más claras de la imagen y reducirla en las partes más oscuras de la imagen. Esta "atenuación local para proyectores" fue visualmente impresionante. Podría permitirles recrear una experiencia de cine de calidad comercial en casa y mejorar el rendimiento en entornos de visualización que no son ideales.
Aumentar la eficiencia es un objetivo para todos los sistemas de proyección: los LED y los láseres dominarán la iluminación de los proyectores en el futuro previsible. El problema de la caída de los LED se solucionará con el tiempo, lo que les permitirá ofrecer niveles de salida de luz aún mayores con menos calor residual, con un posible ahorro de costes en comparación con la iluminación láser. Los proyectores láser RGB para consumidores están madurando rápidamente, eliminando los fósforos para ofrecer una cobertura de gama de colores comparable a la de sus homólogos comerciales y siguen siendo la fuente de luz preferida para el contenido de vídeo de alta calidad de la actualidad.
Robert es un tecnólogo con más de 20 años de experiencia probando y evaluando dispositivos electrónicos de consumo, centrándose principalmente en equipos comerciales y de cine en casa.
La experiencia de Robert como profesional audiovisual se deriva de probar y revisar cientos de productos relacionados, administrar un laboratorio de pruebas audiovisuales exitoso y mantener educación y certificaciones continuas a través de organizaciones como CEDIA, Imaging Science Foundation (ISF) y THX.
Más recientemente, Robert se ha especializado en analizar sistemas de visualización de audio y vídeo, ofrecer comentarios completos e implementar medidas correctivas según los estándares de la industria. Su objetivo es ofrecer una experiencia que refleje la intención de los artistas y proporcione a los compañeros de trabajo y al público información clara y reveladora sobre el producto.
- roberto garzahttps://www.avnation.tv/author/robert-heron/
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