Nanotechnologia w kinie
Na miejskiej stronce “zlotoryja.pl” pojawiła się informacja o możliwości oglądania w odnowionym kine ZOKiRu filmów w trzech wymiarach. Na początek, już 19 sierpnia pojawi się, nie tylko na ekranie ale za, przed a nawet pomiędzy między widzami “Mały Książe”. Tym razem jednak nie o filmach, a o technologii, która umożliwia nam dostęp do takich atrakcji. Pojawienie się u nas tej nowinki może skłonić do pytania o to jak to działa. Rzućmy zaciekawionym okiem na... optyczną część tej zagadki.
Na załączonym do wspomnianej informacji zdjęciu (1) pojawia się fragment projektora, a na nim logo z literkami “DLP CINEMA”, a pod spodem, trudniejsza do odczytania, nazwa firmy “TEXAS INSTRUMENTS”. Chwila na rozszyfrowanie: DLP to Digital Light Processing, czyli system cyfrowego przetwarzania światła. W systemach Texas Instruments polega to na rozmieszczeniu na powierzchni kilku centymetrów kwadratowych milionów małych zwierciadełek. Układ tych zwierciadeł (mirror) to DMD – Digital Micromirror Device. Zwierciadałka mają możliwość ustawiania się w dwu pozycjach i puszczania jasnego “zajączka”, poprzez obiektyw, w stronę ekranu, a w drugiej pozycji kierowania go do ciemnej komory wyłapującej światło. Z sali tego nie dostrzegamy, jednak przy zbliżeniu do ekranu widać, że obraz składa się z szeregów punkcików, a raczej kwadracików. To obrazy tych zwierciadełek, które w oryginale wyglądają tak jak na obrazku 2.
1. Widok projektora (fotka ze stronki “zlotoryja.pl”)
2. Pojedyncze zwierciadełko o boku ok. 1/100 mm z możliwością odchylania (obraz ze strony firmy “Texas Instruments”). W rzeczywistości zwierciadełko nie jest oczywiście przezroczyste, bo jego zadaniem jest odbijanie światła.
Pytanie kto układa te miliony zwierciadełek, i to każde na elementach zawieszenia umożliwiających ruch i sterowanie nimi. Żeby to wyjaśnić wypada odwołać się do kolejnego skrótu: MEMS – Micro Electro-Mechanical Systems – to ogólna nazwa określająca mikroskopijne urządzenia wytwarzane technologią opanowaną przy produkcji elektroniki. To kombinacja fotolitografii, nakładania kolejnych warstw np. na krzem, a potem wytrawiania celowo wbudowanych słabszych fragmentów. W ten sposób powstają pustki pod zwierciadłem umożliwiające ruch. W procesorach komputerów szerokość robionych tak ścieżek, to kilkadziesiąt milionowych części milimetra! Wymiary zwierciadła układu DMD są więc prawie tysiąc razy większe.
Do działania projektora konieczne jest jeszcze silne źródło światła. W urządzeniach kinowych wystarczającą jego ilość są w stanie wytworzyć lampy ksenonowe. Jednak w mniejszych projektorach zostały one już wyparte przez coraz jaśnie świecące i trwalsze diody LED*.
W tym kinie nie ma kolorowej kliszy, a zwierciadła, pokryte aluminium, nie nadają światłu barwy. Dlatego konieczne jest wyświetlanie po kolei obrazu czerwonego (R -red), zielonego (G- green) i niebieskiego (B-blue). Te trzy składniki powinny błysnąć przed naszym okiem w okresie krótszym od jego typowej reakcji, lub w czasie trwanie jednej klatki filmu. W kinie klasycznym była to 1/24 sekundy. W rzutnikach komputerowych może to być np. 60 obrazów na sekundę. Przy odtwarzaniu 3D wypada jeszcze w tym czasie zmieścić dwa obrazy: dla oka lewego i prawego. Jeżeli jednak zwierciadło potrafi ustawić się tylko w dwu pozycjach, to jak generowane są pośrednie stopnie jasności? Okazuje się, że reguluje ją czas ustawienia zwierciadełka w pozycji “ON”. Mały rozmiar i masa zwierciadełka umożliwiają jego przełączanie w czasie kilku mikrosekund, a to i bezwładność naszego oka, umożliwia generacje wielu poziomów jasnosci każdej z barw RGB i łącznie wytwarzanie milionów kolorów z ich zmieszania.
*Diody LED, sprytne polaryzatory lub filtry barwne, służące do oddzielenia informacji przeznaczonej dla oka lewego i prawego – to kolejne optyczne ciekawostki związane z techniką projekcji 3D. Na dziś niech głównym bohaterem zostanie jednak małe zwierciadełko puszczające zwodzące nas zajączki.