Контрастность проектора = контрастность изображения?

Контрастность проектора — одна из основных характеристик, на которую нам предлагают обращать внимание производители. Мы задались вопросом, за что же реально отвечает данный показатель и насколько он полезен при выборе проектора, который работает в не полностью затемненных помещениях, то есть в переговорной комнате, в аудитории ВУЗа и т.д.

 20 Мая 2014

При желании вы можете сразу перейти к выводам

Что такое контрастность?

Контрастность — это отношение максимальной яркости проектора к минимальной. Максимальная яркость достигается при отображении белого цвета, а минимальная — при отображении чёрного цвета. 

Предположим, что ниже — снимак реального экрана с изображением:

Точка А у нас должна быть белой, а точка Б (любая из них, так как их параметры одинаковые) — чёрная. Контрастность — это отношение А/Б. На самом деле, это может быть отношение освещённости в точке А к освещённости в точке Б, или отношение светового потока по белому экрану к световому потоку по чёрному экрану, которые всё равно опираются на освещённость А и освещённость Б. Кстати говоря, освещённость и световой поток, который вычисляется на базе освещённости, не учитывают параметров самого экрана и при их измерении прибор направляют на проектор, а не на экран. Влияние экрана учитывается при измерении яркости изображения, которую принято выражать в фут-ламбертах, хотя соответствующая единица системы СИ — канделы на м2 (ниты). 

В общем, единицы измерения яркости нас в данный момент совершенно не интересуют, поскольку контрастность — это отношение: измерили максимальную и минимальную яркости, поделили — получили контрастность. Допустим, получилась контрастность 500. Это значит, что белый цвет в 500 раз ярче чёрного.

Из этого следует, что для увеличения контрастности либо точка А должна быть ярче, либо точка Б должна быть темнее, либо и то и другое одновременно. Как вы понимаете, производители проекторов гонятся и за тем и за этим.

Смоделируем эти два способа увеличения контрастности:

Чёрный глубже (темнее)Изначальное изображениеБелый ярче

 

Итак, на левом изображении производителю удалось добиться более тёмного чёрного цвета, не уменьшив яркость белого. На изображении справа удалось увеличить яркость белого, не увеличив заодно яркость чёрного. В обоих случаях отношение А/Б увеличилось.

Что влияет на контрастность проектора (и в какой степени)?

1. Способность проектора блокировать свет лампы. Как вы понимаете, проектор не проецирует чёрный цвет сам по себе. Чтобы получить чёрный цвет, проектор может сделать лишь одно: не пропускать свет своей лампы на экран. Проекторы справляются с этой задачей лучше или хуже, в зависимости от используемой технологии и специфики конкретной модели. Однако, ни один проектор не сможет полностью перекрыть поток света. То же самое вы обнаружите у любого другого дисплея, которым вы пользуетесь: включив его в темноте, вы обнаружите, что ваше устройство не способно показать по настоящему чёрный свет: экран всегда чуть засвечен и выделяется на чёрном фоне. Таким образом, производители проекторов стремятся улучшить способность матрицы проектора отсекать свет. В идеально тёмном помещении этот фактор на все 100% определяет контрастность проектора, поэтому при рассмотрении проекторов для кинозалов (в том числе и домашних) контрастность является синонимом понятия «глубина чёрного». На картинке ниже мы видим идеально затемнённое помещение, однако проектор не способен полностью блокировать свет лампы — мы видим сероватые полосы по краям экрана, понимая при этом, что темнее их проектор ничего не нарисует.

2. Яркость проектора. Тут всё очевидно: нет яркости — нет ничего, в том числе и контрастности. Однако, при прочих равных, если вы будете увеличивать яркость проектора, то и яркость чёрного будет возрастать пропорционально — контрастность от этого не изменится, потому что матрица блокирует определённый процент попадающего на неё света. Ярче лампа — ярче уровень чёрного.

3. Яркость освещения в помещении. А вот это — самый интересный фактор, который полностью меняет картину. Дело в том, что экран у нас изначально белый. В полной темноте он может выглядеть, как чёрный, но попробуйте его чуть-чуть подсветить — и...

Обратите внимание на картинку сверху: в данном помещении добиться более тёмного чёрного света не получится. Вы можете присмотреться и убедиться: чёрный свет на приведённом изображении соответствует яркости белой маркерной доски, которая находится на заднем фоне. То есть, добиться эффекта, как на изображении ниже, нельзя: чёрный не может быть темнее маркерной доски:

Как именно яркость в помещении влияет на контрастность?

Давайте представим себе идеальный офисный проектор с яркостью 3000 люмен и бесконечной контрастностью (лучше, чем у любых High-End проекторов). Он полностью блокирует свет лампы, поэтому в идеальных условиях (полное затемнение) его минимальная яркость будет нулевой, а максимальная — 3000 Люмен.

Контрастность = 3000/0 = очень много ;)

Теперь поместим его в менее идеальные, но всё ещё затемнённые условия… Предположим, в помещении даже нет искусственного освещения, зато оно небольшое и стены белые — свет проектора отражается от экрана на стены и обратно на экран, давая засветку...

Ладно, это слишком сложно. Предположим, что в помещении просто есть минимальное освещение. Быть может, жалюзи не полностью блокируют солнечный свет и, падая на экран, подсвечивают его на эквивалент 100 люмен яркости проектора. Обратите внимание, что эти 100 люмен добавляются в равной степени и к чёрному и к белому при определении контрастности. Получается, что контрастность изображения = 3100/100 = 31:1. 31:1!!! И ни один проектор во вселенной не даст в этих условиях больше:

Давайте теперь представим себе освещённое помещение, где добавляется уже эквивалент не 100 люмен, а 300 люмен:

Контрастность = 3300/300 = 11:1.

11:1!

Было 10000:1? — Стало не более 11:1.

Было 100000:1? — Стало не более 11:1.

Было 99999999999:1? — Стало не более 11:1.

Этим и различается контрастность проектора и реальная контрастность изображения. Дело в том, что контратсность проектора — это некая величина, полученная в самых идеальных условиях, какие только смогла создать компания-производитель, причём никто не знает, как именно проводились измерения.

Контрастность проектора очень важна для домашнего кинозала, где освещение минимально, однако чем больше света в помещении — тем менее она важна и тем более важна яркость проектора, за которой все и гонятся в сегменте проекторов для бизнеса и образования.

 

Какие ваши доказательства?!

Чтобы показать наглядно, что произойдет с контрастностью в условиях, близких к встречающимся на нашей планете, возьмем для тестирования два недорогих проектора для образования и бизнеса (тестирование проводилось в момент написания оригинальной версии данной статьи, поэтому эти модели проекторов на полках магазинов вы уже не встретите). Тем не менее, эти проекторы хорошо подходят, поскольку у обоих отсутствует динамическая диафрагма (об это кратко в конце статьи). Цены также указаны по состоянию на момент написания оригинальной статьи.

МодельBenQ MX514Epson EB-X11
  
Яркость (световой поток)2700 лм2600 лм
Контрастность10000:13000:1
РазрешениеXGA (1024x768)XGA (1024x768)
ТехнологияDLP3LCD

Средняя цена на
Яндекс Маркет

17355 руб.19813 руб.

 

Итак, заявленный уровень контрастности BenQ MX514 в 3 раза выше, чем у конкурента, поэтому мы ожидаем от него полного превосходства по качеству изображения. Однако, вооружившись люксметром, реальная яркость проекторов составила 2420 люмен у MX514 и 2690 люмен у EB-X11. Значения близки к заявленным, но у BenQ на деле чуть ниже. Это и хорошо, поскольку позволит сравнить чуть менее яркий и более контрастный проектор с менее контрастным и более ярким.

Я буду их тестировать в двух помещениях: в зале (около 50-60 м2) при выключенном свете, приглушенном освещении и стандартном освещении, достаточном для комфортного чтения и в маленькой комнате (9 м2) с включенным и выключенным светом.

Оба проектора работают в Динамическом (самом ярком) режиме картинки, без дополнительных регулировок, оба сносно отобразили тестовое изображение:

То есть, верха и низы не обрезаны, оба проектора честно отрабатывают свою яркость.

Особенность маленькой комнаты в том, что при выключенном свете, освещенность экрана менее 1 лк, но при включенном проекторе с белым экраном из-за отражений от стен паразитная освещенность экрана составлет около 70 лк, то есть становится больше, чем в менее затемненном зале большей площади. 

Контрастность при выключенном свете в маленькой комнате составила 87: 1 у BenQ и 56: 1 у Epson: последний заметно засвечивет черные квадраты экрана, как и ожидалось от менее контрастного проектора. 

Тем не менее, у проектора Epson свои преимущества. К примеру, он демонстрировал честные цвета с высокой цветовой яркостью, тогда как у BenQ она занижена: 786 люмен против 2879 люмен в пользу Epson. Как это относится к контрастности? В целом, обычно мы измеряем контрастность при сравнении белого и чёрного. А если взять и замерить контрастность цветов по отношению к чёрному, то что будет тогда? Но это — небольшое отступление на тему того, что у всех свои плюсы и минусы и не всё прописано в спецификациях.

 

Значения контрастности в различных режимах.

1. Большой зал, свет выключен.

В зале закрыты жалюзи, но немного света, конечно, проникает внутрь. Это лучшее затемнение, которого можно добиться в обычных условиях. Хорошо видно, что Epson подсвечивает черные квадраты сильнее. Освещенность черных квадратов у Epson в 2,5 раз больше.

 BenQ: 228:1 Epson: 95:1

2. Зал, приглушенный свет люминесцентных ламп.

Видно, что Epson чуть сильнее подсвечивает черные квадраты, но разница уже не столь разительная. Освещенность черных квадратов у Epson в 1,1 раз больше.

  
 BenQ: 31:1 Epson: 28:1

3. Зал, включен весь свет люминецентных ламп.

Освещенность черных квадратов у Epson в 1,1 раз больше, разница почти не заметна.

  
 BenQ: 19:1 Epson: 18:1

 

В маленькой комнате получился более интересный результат, хотя фотографий сделать не получилось:

1. Маленькая комната, свет выключен.

Освещённость чёрных квадратов у Epson в 1,5 раз больше. Свет проекторов отражается от белых стен обратно на экран, поэтому проекторы сами начинают освещать комнату и ухудшать себе контрастность.

BenQ: 87:1Epson: 56:1
2. Маленькая комната, включен весь свет
BenQ: 19:1Epson: 19:1

 

Как видите, в итоге можно смело сказать, что по контрастности изображения наши тестовые проекторы сравнялись. Вывод прост: преимущество по яркости в 10% дало проектору Epson возможность сократить трёхкратное отставание по контрастности до нуля. Впечатляет, — не правда ли?

Пара слов о динамической контрастности

Нам повезло с тестовыми проекторами в плане чистоты эксперимента — они не были оборудованы автоматической диафрагмой. Дело в том, что измерение контрастности по белым и чёрным квадратам на одном экране  — это честно и благородно и зовётся ANSI контрастностью, но теперь так никто не измеряет. Теперь большинство проекторов оборудованы автоматической диафрагмой, которая позволяет на тёмных сценах, где не используется вся яркость проектора, частично перекрыти световой поток.

Какая-то диафрагма

Частично перекрыв световой поток на тёмной сцене, мы делаем чёрный цвет более тёмным, а остальные цвета проектор, наоборот, делает ярче, чтобы компенсировать падение яркости. Таким образом, в идеале чёрный становится чернее, а остальные объекты не меняются, что даёт в итоге эффект увеличения контрастности. 

Так вот, теперь контрастность проекторов измеряют по принципу «full off/full on», то есть, сначала отобразив белый экран (диафрагма открыта), а потом отобразив чёрный экран (диафрагма закрыта). Чёрный, естественно, получается в разы темнее, чем если бы он отображался на одном экране с белым, как это делал я в данном тестировании. Это — так называемая динамическая контрастность.

Полный список подходов к улучшению контрастности изображения проектора:

1. Исключить попадание в помещение солнечных лучей и искусственного освещения.

2. Т.к. свет проектора отражается от экрана, надо исключить его дальнейшее отражение от стен и прочих поверхностей обратно на экран.

Для этого необходимо обшить все поверхности в помещении черными светопоглощающими тканями. 

3. Динамическая диафрагма даёт динамическуя контрастность.

4. Выберите другой проектор

5. Используйте более яркий режим изображения в ущерб качества цветопередачи.

Действительно, в настройке проекторов только одна вещь влияет на уровень чёрного — это режим мощности (яркости) лампы. К примеру, вы включили «Нормальный» режим. Какой бы режим изображения вы ни выбрали: «Динамический», «Презентация», «Кино», — вы не улучшите уровень чёрного. С другой стороны, вы существенно снизите яркость (цветокоррекция очень жадно пожирает яркость).

Некоторые выводы.

0. Проектор для освещённых помещений нельзя судить по тем же критериям, что проектор для полностью затемнённых помещений.

1. Преимущество проектора по контрастности не означает, что в ваших условиях контрастность изображения будет лучше. Теоретически, может оказаться совсем наоборот.

2. Контрастность проектора не является параметром, который оказывает заметное влияние на разборчивость текста при работе в освещённых помещениях.

3. Преимущество по контрастности не даёт лучших цветов. В данном примере более контрастный проектор показал более скудные результаты по отображению цветов. Параметры цветопередачи, хотя бы такие, как цветовая яркость, вы при этом вряд ли найдёте в спецификациях.

4. Яркость проектора при прочих равных увеличивает контрастность изображения. И чем освещённе помещение, тем важнее яркость для высокой контрастности изображения.

5.Мы увидели, как на практике проектор с заявленной контрастностью в 3000:1 догнал по ANSI контрастности проектор с заявленной контрастностью в 10000:1 благодаря преимуществу по яркости на 10%.  Проекторы сравнялись по контрастности в условиях полной иллюминации, когда фоновая освещенность экрана составила 200 лк. При этом есть все основания верить, что в условиях полного затемнения наш тестовый проектор BenQ действительно мог обгонять Epson в 3 раза по ANSI контрастности. 

6. Если взять два проектора с одинаковой контрастностью, то более контрастное изображение в итоге даст тот, который ярче. 

7. Указываемые производителями значения контрастности на практике недостижимы и имеют минимальный смысл применительно к освещённым помещениям. 

8. Параметр яркости проектора же, наоборот, вполне адекватен, хотя было бы приятно, если бы, помимо яркости по белому указывалась и цветовая яркость.

9. В бюджетном сегменте LCD проекторы действительно могут обладать меньшей контрастностью, что более всего заметно в полной темноте.

6 комментариев

+1
Для публики, жрущей поп-корн и пьющей Ягу в этой статье слишком много букв. Никто ее читать не будет, я это гарантирую.

Картинки подготовлены плохо. Уменьшены без интерполяции и почему-то не во всю ширину поста сделаны. Места жалко на странице? Все такое мелкое...

Посмотрите Хабрахабр!
avatar
-2
Я обожаю Ягу и читать статью отказываюсь категорически.
avatar
+2
Автор, статья тяжело читается, в самом деле.
avatar
Всё верно сказано: больше яркость — лучше картинка. Но где-то есть предел. Думаю, больше 4000 люмен никогда не понадобится, но пока все разговоры, что «2000 лм достаточно для большинства случаев, при условии, что» — жалкие оправданияПодмигиваю
avatar
Автор спасибо, отличная статья. Все хорошо и понятно читается. Коротко и ясно. Че народ прикопался, ставьте свои проджэкторы в авто режим и вообще не думайте тогда.
avatar
ОТЛИЧНАЯ статья! Смеюсь

Респект! Спасибо!
Кому надо тот всё поймет.
avatar
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.