Lys i ANSI Lumen, kontrast og farger ved bruk av projektor og LCD

Ved å bruke projektor og “whiteboard” tavle forsøker produsentene å lage en rimelig løsning til store LCD skjermer. Dette har de klart en god stund og løsningene har vært mye brukt med stort hell i skolesammenheng. De siste årene har imidlertid prisen på store LCD skjermer falt dramatisk. Nedenunder har vi tatt for oss noen av de ulemper og fordeler som finnes. Det kan synes som om markedet endrer seg noe og at de rimeligste skoleløsningene holder seg til såkalte interaktive whiteboards, mens det profesjonelle markedet med AV skjermer som benyttes i møterom av bedrifter velger LCD. Det er imidlertid vanskelig å sammenlikne ANSI Lumen fra en projektor f.eks. 2000 ansi lumen, 2500 ansi lumen, 3000 ansi lumen eller mer) med candela fra en LCD skjerm (f.eks. 400 candela) rent tallmessig. Nedenfor kommer noen av forskjellene frem mht teknologi og kvalitet. Bildet nedenfor viser en såkalt interaktive whiteboard (den store skjermen) sammenliknet med LCD skjermer som står plassert rundt denne. Bildet viser en ganske dramatisk forskjell i bildekvaliteten. Årsaken til at det blir sånn har vi beskrevet lenger ned på denne siden. Vi har skrevet mer om lys på våre support sider (link oppe til høyre).

Prinsippet som benyttes er uansett refleksjoner av lys, alternativt ønske om å unngå refleksjoner (avhengig av hvordan en ser problemet) eller indirekte belysning (som LCD benytter). På en av våre support sider viser vi hvordan en LCD skjerm kan gjøres lesbar i sollys bl.a. vha. en tabell som henviser til hvor mye lys som reflekteres og hva som kan gjøres for å begrense denne refleksjonen (bl.a. “bonding”). Samme tabellen viser vi nedenunder.
 

Ved bruk at projektor oppstår delvis samme problem (hvis vi sier at projektoren er sola). Det er mao ønskelig med minst mulig refleksjoner. Forskjellen er at en slik whiteboard tavle benytter lyset fra prosjektoren til å reflektere bildet. En slik whiteboard ønsker mao å unngå retningsbestemt refleksjon samtidig som det er ønskelig med mest mulig difus refleksjon. Det er en vanskelig kombinasjon.

I figur 1 under har vi vist hvordan en matt (antirefleksbehandlet) overflate vil gi minst mulig retningsstyrt refleksjon, noe som medfører at lyset ikke reflekteres som en sterk lyskilde i front av enheten slik en kan oppleve på en del glassflater med glatt overflate. Fra barneskolen husker mange at lys refleteres forskjellig avheng av bl.a. overflate og materialegenskaper forøvrig, beskrevet i tegningene under.

Figur 2

Ved å behandle alle overflater vil det være mulig å redusere reflektert lys ned til ca 10% ihht tabellen høyere opp. Til forskjell fra bonding og såkalt transreflective teknologi blir ikke “whiteboard” behandlet med et sølvbelegg slik som LCD skjermene. Reflektert lys er derfor “bare” reflektert fra en hvit flate i motsetning til et belegg som evt ligger oppå denne flaten. Bølgelengden på lyset vil v.h.a. en hvit flate bli opprettholdt, men retningen vil endre seg i forhold til bruk av f.eks. speil. På denne måten skal fargene i bildet og teksten som vises i utgangspunktet beholdes.

Men hvor mye blir egentlig reflektert. Ihht en undersøkelse gjort av Hsi-shu Chen og C.R. Nagaraja Rao ved Universitetet i California (Caltech) av et sammenliknbart medieum (et seil) bli maksimalt 20% av lyset bli reflektert om lyskilden (projektoren) avgir 4000 lumen og har en vinkel på ca 45%. Om påtrykt lys er mindre vil også refleksjonsverdien synke. ikke overaskende bekrefter undersøkelsen at reflktert lys fra en overflate vil vareiere mye avhengig av materiale og belyst vinkel. F.eks vil refletert lys fra hvit sand vareiere fra ca 5% - 20% avhengig av vinkelen mellom belyst område og lyskilden. Til sammenlikning kan en blikkstille havoverflate reflektere over 80% av lyset on nesten fungere som et speil. Refleksjonene er til en viss grad også avhengig av hvilket plan målingene er gjort (ref link ovenfor).
For egen del vil jeg legge til at jeg antar hvit sand har en refleksjon som kan sammenliknes med et lerret. Lerret avgir kansje 30-40% refleksjon ?

Det er mange variabler som skal taes hensyn til ved beregning av reduksjon av lysstyrke avhengig av avstand. Formelen nedenunder er ofte benyttet ved opptak i TV studio, etc, og gir en enkel men sansynligvis riktig bilde av lysstyrke og avstand til lyskilden.
Lysstyrken reduseres ihht en formel som sier at om vi øker avstanden vil lysstyrken falle omvendt proposjonalt med avstanden opphøyd i andre. Derfor blir også projektorene nå plasert stadig nærmere lerret eller whiteboard selv om dette gir skarpere vinkel og mer av lyset reflekteres ned i gulvet.
Nå er det imidlertid sånn at det menneskelige øyet  har en logaritmisk skala for å vurdere lysstyrke i motsetning til f.eks. dibv elektroniske innretninger/instrumenter som benytter en lineær skala.

Overnevnte formel tilsier for eks at om det er en lyskilde som avgir 2000 lux på en avstand av 1 meter så vil lysstyrken falle til 500 lux på 2 meter og 125 lux på 4 meter såfremt lyset stråler alle veier. Lysstyrken reduseres med andre ord med en faktor som er omvendt proposjonal med avstanden fra lyskilden fordi arealet som blir opplyst blir vesentlig større.
Nå vet jeg ikke hvor denne lysstyrken er målt, men om det er på best mulige plass for leverandøren (slik det oftest er) så betyr dette at lysstyrken er målt ved projektorens linse. Men la oss likevel anta at det er målt 1 meter fra projektoren samtidig som vi i vårt eksempel benytter en projektor som avgir 2500 lumen  (dette tilsvarer 2500 Lux på 1kvm). Ved å plasere lyskilden (f.eks. en projektor) 2 meter fra et lerret vil lysstyrken bli redusert til 625 lux basert på beregningen i avsnittet ovenfor. Men dette dette er basert på en belysning som skjer alle veier. Om vi sier at vinkelen på lysets spredning er 45° vil det bare bli en reduksjon på 1/6 : 2 (dvs 75%).  Lerrete blir med andre ord belyst med en lysstyrke på ca 850 lux. Dette er absolutt best mulige lysstyrke som kan treffe lerretet. Men som vist ovenfor er det bare en liten del av lyset som reflekteres. Refleksjoner på lerret er gjort med et kompromis på en slik måte at bare bare noe av lyset reflekteres for å hindre at det blir en speileffekt som gjør at bare lyspæra i projektoren er synlig for de som ser på lerretet (om lerrete hadde fungert som speil som refleterte nesten alt lyset ville det ikke være mulig å se noe annet enn lyspåra i projektoren). Samtidig blir det reflektert nok lys til at bildet blir synlig. Men med 850 lumen og ca 12% av lyset retflektert (ref tabellen ovenfor) er vi nede i en lysstyrke som tilsvarer ca 150 lumen.

En typisk projektor løsning vil avgi 2500-3000 lumen.  Kvalitetsforskjellen mhp lyset vises ganske godt på et av bildene på høyre side på siden som viser våre store multi touch skjermer og som vi også har vist øverst på denne siden.
Heldigvis er det menneskelige øyet konstruert slik at det oppfatter lyset logaritmisk. Forskjellen er dermed ikke større enn at projektor løsningen oppfattes som halvparten så lyssterk som LCD skjermen.

Men i tillegg blir mye av lyset reflektert "feil vei" slik vi har forsøkt å visualisere på tegningen lenger ned. Slik uønsket refleksjon er større på nye short throw projektorer enn på de eldre løsningen der projektoren hang i taket opp til 3-4 meter fra lerretet. Men short throw projektorer har på tross av dette mindre lystap en de eldre utgavene og gir derfor bedre lys enn den gamle teknologien.

Et raskt sammendrag av fordeler og ulemper mellom de to teknologiene synes å være:

a)
Et bilde med 1920 x 1080 punkter eller mer vil naturligvis se mye bedre ut på en LCD skjerm med samme oppløsning enn en projektor løsning med 1024 x 768 punkter.Dette tilsier at det synes som om det rent bildemessig bare er fordeler ved å benytte LCD sammenliknet med projektor.

b)
Lysstyrken fra en LCD skjerm er den dobbelte av hva en prosjektor løsning vil kunne gi.

c)
Kontrasten på en LCD er vesentlig bedre enn å belyse f.eks. en whiteboard

d)
Fargegjenngivelsen vil være vesentlig bedre på en LCD enn på en whiteboard pga de to overstående punktene.

Hva så med touch om det er montert touch screen slik at den fremstår som en interaktive whiteboard tavle ?

Den touch løsningen som vi leverer er basert på IR. IR er den dyreste løsningen som kan velges, men det er også den løsningen som gir best mulig kvalitet på nesten alle måter.

Hva er så fordelen med IR.

Vi benytter såkalt matrise. Dette gir en rask respons og er fullt på høyde med alle kjente teknologier.
Men et touch må også være robust. Fordelen med IR er at den ikke går istykker om det benyttes kulepenner, nøkler (eller kniver) for å indikere et trykkpunkt, ettersom det ligger en vanlig glassplate ytterst. Andre teknologier benytter kansje resistive teknologi, dvs tråder som trykkes sammen. Disse trådene er støpt inn i en hard plast, men dette plast belegget vil aldri bli så sterkt at det ikke vil gå istykker om en f.eks. har en “start knapp” eller annet som en stadig trykker på med f.eks. en kulepenn eller andre harde enheter. IR vil tåle dette om og om og om og om .... igjen.

Andre teknologier som benyttes er f.eks kapasitive skjermer som enten krever at det benyttes en spesiell pekeenhet eller en finger. Kapasitive touch gir dessuten lavere oppløsning på selve touch teknologien.

IR kan benytte hva som helst av faste legemer.

Dessuten er IR vanntett. Et uhell med en kaffekopp, mineralvann eller annet er ingen problem.

IR touch er også benyttet i kuldegrader ned til -15°C her i Norge.

Mer om touch teknologier har vi i denne linken.

Copyright © Irontech AS 2011

Jørn Jensen

Hjemmesidene til Irontech AS besøkes årlig av nesten 40.000. De 2 siste årene har Irontech vært "leid ut", men vil bli vurdert solgt for "en årslønn". Dette vil kjøper garantert tjene inn første året, og hvis så ikke skjer vil det overskytende betales tilbake.
Også undertegnede som har skrevet denne artikkelen (eier av Irontech AS) og andre tekniske artikler på Irontech sin hjemmeside kan tenke seg å vurdere jobbtilbud med lønnsnivå ned mot statens satser av personlige årsaker.

For begge saker kan jeg kontaktes på jornjen@online.no