Современные технические средства обучения

– включать сопровождение  фильма субтитрами (до 32 языков);

– получать высококачественный окружающий звук за счет пяти основных каналов звука от 20 Гц до 22 кГц, записанных в цифровой форме, и дополнительного  низкочастотного канала от 20 до 120 Гц.

Кроме телевизора (видеомонитора), к выходу видеопроигрывателя можно подключить видеомагнитофон и звуковую аппаратуру. Многие модели современных видеоплейеров имеют универсальный дископриемник. Такие аппараты позволяют воспроизводить видео- и звуковые программы различной продолжительности, записанные на дисках разного диаметра и формата.

 

 

3.7. Видеомониторы  и проекторы

 

Видеомониторы и видеопроекторы в системе технических  средств обучения используются в  качестве средств, предназначенных  для отображения учебной информации. Необходимая исходная информация в форме электрических сигналов подводится к ним с выхода видеокамеры, видеомагнитофона или же от компьютера.

 

 

3.7.1. Видеомониторы и плоскопанельные  устройства

 

Перед преподавателями  и лекторами всегда стоит проблема, как сделать познавательный процесс для аудитории наиболее доходчивым и увлекательным. Исследованиями подтверждено, что информация, поданная при помощи визуальных средств – диапроекции, кино или видеофильма, большинством людей воспринимается в несколько раз лучше, чем печатный текст или устная речь. Исходным источником видеоизображения могут быть: кассета или видеодиск воспроизводящей аппаратуры, компьютер, один из каналов телевидения, видеокамера с прямым подключением к проектору.

В небольших  аудиториях, рассчитанных на 20–25 человек, для демонстрации необходимых видеосюжетов в качестве экрана (визуального контрольного устройства – монитора) можно использовать обычный телевизор, подключённый к видеомагнитофону. Для удобства демонстрации следует предусмотреть, чтобы размер экрана – электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) – у такого телевизора составлял не менее 50 см (20" дюймов) по диагонали. Максимальный же размер экрана у современных кинескопных телевизоров может достигать 100 см (40"). Нижний край экрана в такой аудитории должен располагаться на высоте не ниже 1,5 м от пола.

В проекционных телевизорах чаще всего применяют матовый просветной экран, размером от 1 до 1,5 м (40–60"). Изображение на него проецируется с обратной от зрителей стороны (оптическая рирпроекция) посредством сильной светоизлучающей системы, управляемой телевизионной разверткой. К сожалению, просветные экраны имеют низкий коэффициент пропускания света (до 50 %) и недостаточно широкий для группового просмотра угол зрения.

Кроме обычных  и проекционных телевизоров, выпускаются так называемые плоские панели (жидкокристаллические или плазменные) с диагональю до 1,5 метров (60"). Эти средства обеспечивают хорошее качество изображения и физиологически более безопасны для человека, так как не создают высокоэнергетического излучения.

В жидкокристаллических (ЖК) дисплеях и плазменных панелях используется фактор свечения большого числа составных элементов этих устройств. Панель состоит из сотен тысяч мельчайших ячеек. Каждая элементарная ячейка – пиксел, называемая триадой, состоит, в свою очередь, из трёх секций – субпикселей, создающих свечение красного, синего и зелёного цвета разной интенсивности в зависимости от величины (частоты следования) управляющих ими электрических сигналов.

Принцип действия элементов ЖК-дисплея основан  на управлении поляризацией жидкокристаллической среды субпикселей. Меняя свою ориентацию в пространстве, жидкие кристаллы открывают или закрывают поток проходящего через них света. К достоинствам ЖК-дисплеев относятся портативность и низкое энергопотребление (на порядок меньше, чем у ЭЛТ).

В плазменных панелях  действие элементов обусловлено  свечением содержащегося в субпикселях  люминофора. Это свечение происходит под воздействием газового разряда  – плазмы, – возникающей при  поступлении импульсов управляющего напряжения. Плазменные панели в сравнении с ЖК-дисплеями обеспечивают более высокую яркость, контрастность и цветовую насыщенность изображения, равномерное освещение всего поля экрана, хорошую проработку мелких деталей изображения. У изображения отсутствует мерцание, свойственное электронно-лучевым трубкам. Поэтому изображение можно снимать телевизионной камерой, не заботясь о дополнительной синхронизации. Основной недостаток плазменных панелей – значительное энергопотребление (на порядок больше, чем у ЭЛТ) и высокая стоимость изделия.

Управление  ЖК-дисплеем или плазменной панелью  может осуществляться от телевизионного тюнера, видеомагнитофона, проигрывателя  видеодисков либо от компьютера. ЖК-дисплеи  и плазменные панели начинают всё  шире распространяться на потребительском рынке, хотя их цены находятся на достаточно высоком уровне. В ближайшие годы ожидается поступление на мировой рынок плазменных панелей с диагональю до 2 метров (80"). По мере снижения стоимости ЖК-дисплеев и плазменных панелей они постепенно вытеснят использование кинескопов в мониторах и телевизорах.

Одна из японских фирм разработала матричную панель с  пьезоэлектрическими микроэлементами, возбуждающими свечение люминофорного  покрытия. Разработанная технология позволяет получать панели до 3 метров (120"). Теоретически размеры и форма панелей данного типа не ограничены [17].

 

Просмотр телевизионных  передач и видеозаписей рекомендуется  вести в частично затемнённом  помещении. Однако полное затемнение неблагоприятно для глаз из-за большой разницы яркостей в поле зрения между освещённым экраном и темнотой окружающего фона. Следует также избегать появления на экране бликов солнца и осветительных ламп. Если для просмотра используется телевизор, то его верхний край наклоняют над нижним краем на 10–15˚ или ставят боковые щитки и небольшой козырёк.

П р и м е ч  а н и е. В категории современных  устройств отображения появилась  информация о создании листовых экранов из гибкого полимерного материала. Экран прозрачен и эластичен, его можно легко свернуть в трубку подобно листу бумаги. С помощью такого экрана удаётся хорошо отображать графическую информацию – газетные и журнальные страницы. Можно ожидать, что в ближайшие годы это необычное средство отображения информации появится и в нашей повседневной жизни.

 

 

37.2. Видеопроекторы

 

Если в большом  помещении видеофильм или компьютерную программу демонстрировать с  помощью телевизора либо монитора, то хорошо воспринимать их будет лишь небольшая часть аудитории. Для  удалённых зрителей ограниченные размеры  экрана затрудняют восприятие отображаемой информации. Указанного недостатка лишены видеопроекторы. Они создают крупноформатное изображение на экранах шириной от 1–2 до 20 метров (в зависимости от модели проектора).

П р и м е ч  а н и е. Для помещений, рассчитанных на 20–50 человек, используют экраны шириной 2...3 м, а для залов на 100–500 человек – экраны шириной не менее 3...5 м.

Основным показателем  проекционной аппаратуры, от которого зависят размеры и яркость  изображения, является величина полезного  светового потока. Световой поток проектора измеряется в ANSI-лм – это усреднённая величина светового потока, измеренная в люменах при проецировании белого поля в 9 зонах, равномерно распределённых на контрольной площади проекции 0,5 м².

П р и м е ч  а н и е. Для удобства дальнейшего изложения при указании величин светового потока проекторов обозначение ANSI опускается. Такое допущение часто встречается в технической литературе и рекламных проспектах на проекторы.

Чем больше световой поток, тем выше возможности видеопроектора:

– для небольшой  аудитории с экраном 1,5...2 м по диагонали (при наличии полного  затемнения) могут быть использованы проекторы со световым потоком 200...300 лм;

– при работе в условиях умеренного комнатного освещения  потребуется видеопроектор со световым потоком не менее 500 лм;

– если работа будет осуществляться при дневном  свете и с применением более  крупных экранов, то возникает необходимость  использования видеопроекторов  со световым потоком более 1 000 лм.

Видеопроекторы  можно использовать как с фронтальными, так и с просветными экранами.

Учебные занятия  и презентации с применением  проекционной техники целесообразно  проводить не с полным, а лишь с частичным затемнением аудитории. Причём наименьший уровень освещённости должен приходиться на область экрана. Конечно, переход от полного к частичному затемнению потребует увеличения световой мощности проектора, примерно в 2 раза. Если это условие невыполнимо, то можно уменьшить размер проецируемого изображения, примерно в 2 раза по ширине.

По  принципу действия и техническим особенностям видеопроекторы подразделяются на следующие типы:

 

1. Видеопроекторы  на кинескопах – CRT-проекторы

Для создания цветного изображения  применяются трёхкинескопные проекторы. Они имеют мощные светоизлучающие  кинескопы раздельные для красного, зелёного и синего полей цветного видеоизображения. Через три оптические системы цветовые поля проецируются на экран, где их совмещение воссоздает исходное изображение в крупном масштабе. Первоначальная установка этих проекторов требует довольно сложной фокусировки. При изменении размеров экрана операции по установке и наладке проектора полностью повторяются.

 

2. Видеопроекторы  с жидкокристаллическими (ЖК) матрицами,  выполненными по LCD или D-ILA технологиям

В LCD-проекторах три матрицы создают от входного сигнала поля трех цветов. Каждая из матриц подобна диапозитиву определенного цвета. Но, в отличие от диапозитива, картинка матрицы не статична, а динамична. Будучи освещенными проекционной лампой, матрицы пропускают часть этого мощного светового потока пропорционально выделенному матрицей рисунку своего поля. Все три световые поля от ЖК-матриц направляются в проекционный объектив, где происходит их совмещение; далее изображение попадает на экран. По сравнению с кинескопными проекторами LCD-проекторы обеспечивают большую яркость изображения и не требуют операций по сведению лучей, однако уступают первым по контрастности изображения. Кроме того, на увеличенном изображении заметна ячеистая структура матриц проектора в виде сетки.

В проекторах с D-ILA матрицами достигаются все изначальные достоинства изображения. Эти проекторы относятся к группе светоклапанных устройств. Матрицы построены на базе новейшей металло-оксидной полупроводниковой технологии. В матричном модуляторе используется электрооптический эффект зависимости фазовых скоростей света в анизотропной среде от напряженности электрического поля. Благодаря этой технологии видеопректор воспроизводит очень гладкое и контрастное изображение повышенной яркости, отображающее все мельчайшие детали объекта съёмки. Проекторы с D-ILA матрицами наилучшим образом подходят для электронного кинематографа. Следует ожидать, что проекторы с D-ILA матрицами в ближайшем будущем вытеснят кинескопные и другие виды матричных проекторов и получат самое массовое распространение.

 

3. Проекторы  с использованием микрозеркал – DLP-проекторы

В DLP-проекторах используются матрицы, состоящие из множества поворотных микрозеркал, управляемых от источника видеосигнала. В отличие от LCD-проекторов, в данном случае проектор работает не на просвет, а на отражение света от зеркальных матриц. Отраженные от матриц световые поля проходят через соответствующие фильтры – красный, зелёный, синий, – совмещаются в объективе и попадают затем на экран в виде многоцветного изображения. По сравнению с LCD-проекторами DLP-проекторы имеют более высокую контрастность изображения и меньшее проявление ячеистой структуры. Однако при длительном просмотре такого «механического телевидения» некоторые люди жалуются на усталость и головную боль.

 

4. Лазерные видеопроекторы – LDT-проекторы

Лазеры выступают в  роли источников света трех основных цветов. Яркость и положение каждого  луча управляется от сканирующего лазерного  источника изображения – квантоскопа. Данное устройство представляет собой  гибрид полупроводникового лазера и электронно-лучевой трубки. Управление пучком лазерных лучей с помощью стандартных средств телевизионной и компьютерной техники позволяет получить на экране полноценное цветное изображение. Лазерные проекторы создают исключительно высокую чёткость изображения и более широкую гамму цветов, чем у современных цветных телевизоров. Для лазерных проекторов возможны большие проекционные расстояния (дистанции) и большие размеры экрана – до 100 м². Проекторы применяются для создания световых эффектов на крупных зрелищных мероприятиях. Сфера применения лазерных проекторов ограничена их высокой стоимостью. Недостаточно изучен вопрос о безопасности длительного воздействия лазерного излучения на органы зрения.

 

Определяющие  характеристики для видеопроекторов

 

1.     Световой поток

Для небольших учебных  групп (10–12 человек) и для домашнего пользования выбирают проекторы со световым потоком до 1 000 лм. Для более крупных учебных групп и для презентационных целей желательно использование проекторов от 1 500 до 3 000 лм. Ожидается, что в ближайшей перспективе интенсивность светового потока проекторов подобного назначения может возрасти в 1,5–2 раза.

Наиболее мощный из созданных  в настоящее время проекторов стационарного типа имеет световой поток в 20 000 ANSI-лм.  Проекторы со световым потоком свыше 7 000 лм используются для больших экранов электронного кинематографа.

Номинальная яркость  освещённого экрана по отношению  к зрителю должна составлять 50...100 кд/м² (кд – кандела).