Почему коррекция трапецеидальных искажений нужна в проекторах для инсталляций и симуляторов?

При выборе проектора для инсталляций и симуляторов нужно учитывать не только характеристики самого устройства, такие как яркость и разрешение, но и параметры помещения. Такие факторы, как доступные места для установки проектора, пространство для зрителей или, в случае с симуляторами, пользователей, могут влиять на качество итогового изображения в той же степени, что и технические характеристики проектора, так как от них зависит диапазон проекционных расстояний и отсутствие теней на экране. На какие еще особенности проектора следует обратить внимание при создании мультимедийной инсталляции или симулятора?

Эффект трапецеидального искажения — это явление, которое возникает при расположении оси объектива проектора не перпендикулярно по отношению к проекционной поверхности, в результате чего меняются размеры одной или нескольких сторон проецируемого изображения. Таким образом, коррекция трапецеидальных искажений — это функция проектора, которая позволяет настроить геометрию проецируемого изображения, чтобы сделать его полностью прямоугольным. Функция реализуется за счет цифровой корректировки изображения по трем осям – X, Y и Z – путем удаления части пикселей.

При настройке изображения по оси Z можно выполнить горизонтальную коррекцию трапецеидальных искажений в одной плоскости, когда либо левая сторона проекции длиннее правой, либо наоборот, как показано на рисунке ниже.

Возможность настройки изображения как по оси X, так и по оси Z называется двухмерной (2D) коррекцией трапецеидальных искажений по горизонтали и по вертикали.

При настройке изображения относительно оси Y можно исправить положение изображения с наклоном по часовой стрелке или против часовой стрелки, как показано на рисунке ниже.

Возможность настройки изображения по осям X, Y и Z называется трехмерной (3D) коррекцией трапецеидальных искажений.

В некоторых случаях проецируемое изображение может иметь неточную геометрию или положение даже после коррекции трапецеидальных искажений. Это связано с тем, что положение проектора зависит от множества мелких деталей, которые влияют на ориентацию трех осей и в сумме дают фактический угол проецирования. Если коррекция трапецеидальных искажений способна исправить самые заметные отклонения по осям, как описано выше, то функция настройки по углам (Corner Fit) необходима для исправления погрешностей по периферии изображения.

В приведенном ниже примере правый верхний угол изображения можно отрегулировать и исправить с помощью функции настройки по углам.

Ниже приведены примеры того, какую роль коррекция трапецеидальных искажений и настройка по углам могут сыграть в регулировке изображения для симулятора гольфа:

Игрок в гольф – правша, который хочет закрепить проектор на потолке. Потолок недостаточно высок для установки проектора по центру экрана, так как при взмахе клюшкой можно задеть проектор.

Нужно закрепить проектор на потолке, но в стороне от центра, подальше от радиуса замаха. Затем можно использовать коррекцию трапецеидальных искажений по горизонтали и вертикали, чтобы исправить любые отклонения в геометрии изображения, а затем использовать настройку по углам для точной регулировки незначительных искажений.

Проецирование со смещением от центра не мешает отведению клюшки

Игрок в гольф использует AV-тележку для размещения своего проектора, потому что не может закрепить его на стене или потолке. Но нужно сделать так, чтобы проектор находился вне зоны удара.

Нужно аналогичным образом расположить тележку (с проектором) в стороне от центра проекции и отрегулировать геометрию изображения, используя 2D-коррекцию трапецеидальных искажений и настройку по углам. Затем, после внесения корректировок, нужно отметить точное место, где стоит тележка, чтобы каждый раз ставить тележку в нужное место без необходимости повторных исправлений.

Разумеется, условия в реальных проектах могут быть более сложными, чем приведенные выше примеры, но одно можно сказать наверняка: коррекция трапецеидальных искажений и настройка являются важными инструментами, которые помогут обеспечить большую гибкость при создании инсталляций и симуляторов разной степени сложности.

Несмотря на то, что коррекция трапецеидальных искажений даёт больше свободы при установке проектора, она в некоторой степени приводит к ухудшению качества изображения. Почему так? При коррекции трапецеидальных искажений исходные пиксели трапециевидного изображения используются неполностью, чтобы уместить иозбражение в меньшее пространство, что неизменно приводит к некоторой потери качества.

В приведенном ниже примере вы можете видеть, что при установке проектора не по центру экрана и последующей коррекции фактическое изображение использует только некоторый процент от общего светового потока/количества пикселей (оставшийся свет тратится впустую на участок без изображения), в отличие от использования полного количества доступного светового потока/пикселей при изначально правильном выравнивании проектора. Это и есть та потеря, о которой мы говорим.

Таким образом, все формы цифровой настройки изображения — это палка о двух концах. И если кто-то может согласиться на некоторое ухудшение изображения (или даже не в состоянии его заметить), то другие могут подумать, что ухудшение отображения таких деталей, как трава на поле для гольфа, в результате настройки изображения повлияет на процесс тренировки. Поскольку у каждого человека разные стандарты, нужно найти золотую середину между необходимым уровнем настройки изображения и приемлемой степенью детализации.

Еще один момент заключается в том, что потеря пикселей из-за коррекции трапецеидальных искажений менее выражена в проекторах с более высоким разрешением. Это связано с тем, что более высокое разрешение по определению означает большее количество пикселей для работы с изображением. Таким образом, потеря пикселей на изображении в формате Full HD будет более заметно, чем на изображении 4K, которое содержит в четыре раза больше пикселей.