Proiettori digitali SXRD
Inviato: mar mar 14, 2006 9:28 pm
Per proiettare un'immagine elettronica su uno schermo esistono varie tecniche, ciascuna coi suoi vantaggi e svantaggi. Negli ultimi tempi, però, si sono andati affermando sempre più i dispositivi a riflessione (DMD, D-ILA, ecc.), che permettono di raggiungere un'elevata luminosità e un considerevole rapporto di contrasto (il rapporto di contrasto, in particolare, è sempre stato il punto debole della tecnologia a trasmissione con LCD tradizionali).
I sistemi SXRD (Silicon Crystal Reflective Display, la 'X' sta per 'Xtal', che è un'abbreviazione tecnica di 'Crystal') funzionano variando la polarizzazione della luce che colpisce ciascun pixel, in modo dal farla passare attraverso il sistema ottico e verso lo schermo, oppure rifletterla indietro verso la sorgente luminosa. Questa tecnologia è stata sviluppata dalla Sony come miglioramento della precedente generazione, denominata LCoS (Liquid Crystal on Silicon), ed è forse la più promettente attualmente in uso.
La struttura del dispositivo SXRD è questa:
Immagine:
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La luce monocromatica (si usano tre chip per ottenere l'immagine a colori, la descrizione che segue ne riguarda uno solo) opportunamente polarizzata passa attraverso un sottile strato di ossido di indio - stagno (ITO), utilizzato per schermare il dispositivo da cariche elettrostatiche esterne, poi attraverso uno strato di materiali inorganici e infine attraverso lo strato attivo vero e proprio fino ad arrivare alla superficie riflettente posteriore.
La presenza di una differenza di potenziale tra lo strato di materiali inorganici e la piastra collegata ai piloti a FET (Field Effect Transistor, transistor a effetto di campo) fa sì che i cristalli liquidi si dispongano in senso verticale (come illustrato in figura), mentre, in assenza di cariche, i cristalli si dispongono in senso orizzontale. Per passare da uno stato all'altro servono circa 5 millisecondi.
In ogni caso, la luce incidente viene sempre riflessa: quello che cambia è la sua polarizzazione. Ponendo il dispositivo SXRD in un sistema ottico come quello illustrato in figura
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101,18 KB
si ha che la luce non polarizzata proveniente dalla sorgente viene riflessa dal polarizzatore a specchio semiriflettente verso l'SXRD; se quest'ultimo ne ruota la polarizzazione, il raggio che ne esce attraversa lo specchio e prosegue verso l'obiettivo. Altrimenti, il raggio viene nuovamente riflesso dallo specchio verso la sorgente luminosa. Ovviamente, tutto questo accade per ciascuno dei pixel. Non c'è quindi bisogno di un arresto ottico per assorbire la luce che non raggiunge lo schermo, come nel caso dei DMD. Così non solo non si deve raffreddare l'elemento che assorbe la luce, ma si riduce anche la quantità di luce diffusa all'interno del sistema ottico aumentando così il rapporto di contrasto fino a circa 4000:1.
Come per i proiettori a DMD, i semitoni sono ottenuti modulando i pixel con un'onda quadra a rapporto impulso-pausa variabile. In pratica, a seconda dell'intensità luminosa che si desidera ottenere da ciascun pixel, quest'ultimo viene attivato e disattivato molto rapidamente variando il rapporto tra il tempo in cui è “acceso” e quello in cui è “spento”. L'occhio umano, non riuscendo a seguire i singoli impulsi, fa una specie di somma dei singoli lampi e percepisce il punto come acceso costantemente ma con un valore di luminosità inferiore a quello massimo. E' lo stesso principio dei proiettori tradizionali a pellicola: l'occhio non distingue i 48 lampi di luce al secondo e percepisce uno schermo illuminato in modo costante.
Lo schema ottico completo prevede la consueta scomposizione della luce bianca nei tre primari della sintesi additiva (rosso, verde e blu) mediante specchi dicroici e la successiva ricomposizione dei fasci prima di inviare l'immagine all'obiettivo (l'obiettivo, non incluso nello schema, è a destra, mentre la sorgente luminosa è a sinistra):
Immagine:
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E' interessante notare che il sistema prevede l'uso contemporaneo di due lampade Xenon da 2000 watt. Questo serve ad aumentare la quantità di luce disponibile e a permettere al proiettore di funzionare anche con una sola lampada accesa (la seconda entra in funzione automaticamente in caso di guasto della prima). Naturalmente, nel modo di funzionamento a lampada singola la quantità di luce disponibile è metà della massima.
La risoluzione di ciascun chip SXRD è di 4096 x 2160 pixel. Il proiettore è quindi a tutti gli effetti un sistema a 4K, di qualità superiore rispetto al positivo colore 35mm. Sempre per ragioni di economia, i proiettori attualmente in produzione usano quattro ingressi HD-SDI 4:4:4, per evitare di dover creare una nuova interfaccia apposta per il 4K. E' però probabile che, per le solite ragioni di presunta pirateria da cinema, le versioni da sala useranno un collegamento proprietario cifrato col server.
Ecco un "primo piano" di un pixel del dispositivo
Immagine:
439,74 KB
ed ecco l'intero assembly
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Attualmente la tecnologa SXRD è utilizzata dalla Sony per alcuni videoproiettori HD di fascia alta da 1920 x 1080 pixel e per due modelli 4K, uno da 5000 e uno da 10000 lumen, quest'ultimo adatto a schermi larghi fino a 12 metri. Ci sono già prototipi adatti a schermi larghi circa il doppio (come i Christie CP2000, che però sono del tipo DMD a 2K). Sono quindi i primi, e attualmente gli unici, proiettori a 4K reali disponibili sul mercato. Già ci sono catene di cinema in USA che stanno progettando di utilizzarli al posto degli attuali proiettori a pellicola. Anche perché un proiettore 4K può proiettare anche materiale 2K, quindi una sala digitale può cominciare a funzionare da subito con gli attuali materiali a 2K e poi passare ai 4K quando saranno disponibili i film in tale formato.
A questo proposito, va detto che con l'uscita dei telecine Spirit 4K i digital intermediate a 4K non sono più appannaggio di pochissimi film, soprattutto classici d'archivio restaurati. Il costo è naturalmente maggiore rispetto alla lavorazione a 2K, ma la situazione è ovviamente destinata a cambiare col progredire dei sistemi di elaborazione e di memorizzazione.
Confrontate il prezzo di un hard disk da 500 GB di oggi con quello di uno da 50 GB di 5 anni fa e avrete un'idea di quello che voglio dire.
Se dovessi azzardare una previsione, direi che il punto di non ritorno dell'adozione della proiezione digitale si avrà in USA entro tre anni. Dopodiché, classico effetto valanga. In Italia ci si dovrà adeguare, se non altro per un motivo molto semplice: non si troveranno più i positivi 35mm. La produzione di troppo poche copie, ai prezzi ridicolmente bassi di oggi, non sarà assolutamente in grado di giustificare l'esistenza dei laboratori di sviluppo e stampa. Senza contare il fatto che una proiezione 4K è talmente superiore al 35mm, soprattutto il 35mm di oggi (stampato malissimo ad alta velocità e proiettato nella quasi totalità dei casi con proiettori scadenti e mal tenuti) da far migrare il pubblico inesorabilmente verso le sale digitali 4K. Che saranno le uniche a poter offrire qualcosa che i DVD ad alta definizione (poco meno di 2K) non offrono...
Andrea
I sistemi SXRD (Silicon Crystal Reflective Display, la 'X' sta per 'Xtal', che è un'abbreviazione tecnica di 'Crystal') funzionano variando la polarizzazione della luce che colpisce ciascun pixel, in modo dal farla passare attraverso il sistema ottico e verso lo schermo, oppure rifletterla indietro verso la sorgente luminosa. Questa tecnologia è stata sviluppata dalla Sony come miglioramento della precedente generazione, denominata LCoS (Liquid Crystal on Silicon), ed è forse la più promettente attualmente in uso.
La struttura del dispositivo SXRD è questa:
Immagine:
171,72 KBLa luce monocromatica (si usano tre chip per ottenere l'immagine a colori, la descrizione che segue ne riguarda uno solo) opportunamente polarizzata passa attraverso un sottile strato di ossido di indio - stagno (ITO), utilizzato per schermare il dispositivo da cariche elettrostatiche esterne, poi attraverso uno strato di materiali inorganici e infine attraverso lo strato attivo vero e proprio fino ad arrivare alla superficie riflettente posteriore.
La presenza di una differenza di potenziale tra lo strato di materiali inorganici e la piastra collegata ai piloti a FET (Field Effect Transistor, transistor a effetto di campo) fa sì che i cristalli liquidi si dispongano in senso verticale (come illustrato in figura), mentre, in assenza di cariche, i cristalli si dispongono in senso orizzontale. Per passare da uno stato all'altro servono circa 5 millisecondi.
In ogni caso, la luce incidente viene sempre riflessa: quello che cambia è la sua polarizzazione. Ponendo il dispositivo SXRD in un sistema ottico come quello illustrato in figura
Immagine:
101,18 KBsi ha che la luce non polarizzata proveniente dalla sorgente viene riflessa dal polarizzatore a specchio semiriflettente verso l'SXRD; se quest'ultimo ne ruota la polarizzazione, il raggio che ne esce attraversa lo specchio e prosegue verso l'obiettivo. Altrimenti, il raggio viene nuovamente riflesso dallo specchio verso la sorgente luminosa. Ovviamente, tutto questo accade per ciascuno dei pixel. Non c'è quindi bisogno di un arresto ottico per assorbire la luce che non raggiunge lo schermo, come nel caso dei DMD. Così non solo non si deve raffreddare l'elemento che assorbe la luce, ma si riduce anche la quantità di luce diffusa all'interno del sistema ottico aumentando così il rapporto di contrasto fino a circa 4000:1.
Come per i proiettori a DMD, i semitoni sono ottenuti modulando i pixel con un'onda quadra a rapporto impulso-pausa variabile. In pratica, a seconda dell'intensità luminosa che si desidera ottenere da ciascun pixel, quest'ultimo viene attivato e disattivato molto rapidamente variando il rapporto tra il tempo in cui è “acceso” e quello in cui è “spento”. L'occhio umano, non riuscendo a seguire i singoli impulsi, fa una specie di somma dei singoli lampi e percepisce il punto come acceso costantemente ma con un valore di luminosità inferiore a quello massimo. E' lo stesso principio dei proiettori tradizionali a pellicola: l'occhio non distingue i 48 lampi di luce al secondo e percepisce uno schermo illuminato in modo costante.
Lo schema ottico completo prevede la consueta scomposizione della luce bianca nei tre primari della sintesi additiva (rosso, verde e blu) mediante specchi dicroici e la successiva ricomposizione dei fasci prima di inviare l'immagine all'obiettivo (l'obiettivo, non incluso nello schema, è a destra, mentre la sorgente luminosa è a sinistra):
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175,89 KBE' interessante notare che il sistema prevede l'uso contemporaneo di due lampade Xenon da 2000 watt. Questo serve ad aumentare la quantità di luce disponibile e a permettere al proiettore di funzionare anche con una sola lampada accesa (la seconda entra in funzione automaticamente in caso di guasto della prima). Naturalmente, nel modo di funzionamento a lampada singola la quantità di luce disponibile è metà della massima.
La risoluzione di ciascun chip SXRD è di 4096 x 2160 pixel. Il proiettore è quindi a tutti gli effetti un sistema a 4K, di qualità superiore rispetto al positivo colore 35mm. Sempre per ragioni di economia, i proiettori attualmente in produzione usano quattro ingressi HD-SDI 4:4:4, per evitare di dover creare una nuova interfaccia apposta per il 4K. E' però probabile che, per le solite ragioni di presunta pirateria da cinema, le versioni da sala useranno un collegamento proprietario cifrato col server.
Ecco un "primo piano" di un pixel del dispositivo
Immagine:
439,74 KBed ecco l'intero assembly
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171,2 KBAttualmente la tecnologa SXRD è utilizzata dalla Sony per alcuni videoproiettori HD di fascia alta da 1920 x 1080 pixel e per due modelli 4K, uno da 5000 e uno da 10000 lumen, quest'ultimo adatto a schermi larghi fino a 12 metri. Ci sono già prototipi adatti a schermi larghi circa il doppio (come i Christie CP2000, che però sono del tipo DMD a 2K). Sono quindi i primi, e attualmente gli unici, proiettori a 4K reali disponibili sul mercato. Già ci sono catene di cinema in USA che stanno progettando di utilizzarli al posto degli attuali proiettori a pellicola. Anche perché un proiettore 4K può proiettare anche materiale 2K, quindi una sala digitale può cominciare a funzionare da subito con gli attuali materiali a 2K e poi passare ai 4K quando saranno disponibili i film in tale formato.
A questo proposito, va detto che con l'uscita dei telecine Spirit 4K i digital intermediate a 4K non sono più appannaggio di pochissimi film, soprattutto classici d'archivio restaurati. Il costo è naturalmente maggiore rispetto alla lavorazione a 2K, ma la situazione è ovviamente destinata a cambiare col progredire dei sistemi di elaborazione e di memorizzazione.
Confrontate il prezzo di un hard disk da 500 GB di oggi con quello di uno da 50 GB di 5 anni fa e avrete un'idea di quello che voglio dire.
Se dovessi azzardare una previsione, direi che il punto di non ritorno dell'adozione della proiezione digitale si avrà in USA entro tre anni. Dopodiché, classico effetto valanga. In Italia ci si dovrà adeguare, se non altro per un motivo molto semplice: non si troveranno più i positivi 35mm. La produzione di troppo poche copie, ai prezzi ridicolmente bassi di oggi, non sarà assolutamente in grado di giustificare l'esistenza dei laboratori di sviluppo e stampa. Senza contare il fatto che una proiezione 4K è talmente superiore al 35mm, soprattutto il 35mm di oggi (stampato malissimo ad alta velocità e proiettato nella quasi totalità dei casi con proiettori scadenti e mal tenuti) da far migrare il pubblico inesorabilmente verso le sale digitali 4K. Che saranno le uniche a poter offrire qualcosa che i DVD ad alta definizione (poco meno di 2K) non offrono...
Andrea