Vidéoprojecteur

Un vidéoprojecteur est un appareil de projection conçu pour reproduire une source vidéo dite vidéogramme ou informatique, sur un écran scindé ou sur une surface murale blanche.



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Matériel audio-vidéo - Périphérique de sortie - Technologie d'affichage - Optronique - Électronique

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Définitions :

  • Appareil projetant un sujet (document écrit, image, séquence filmée) sur une surface lisse (mur, écran) (source : fr.wiktionary)
Vidéoprojecteur DLP InFocus IN34.

Un vidéoprojecteur est un appareil de projection conçu pour reproduire une source vidéo dite vidéogramme ou informatique, sur un écran scindé ou sur une surface murale blanche.

On associe quelquefois le terme vidéoprojection avec la notion «frontale» pour le distinguer de la rétroprojection. Ainsi, le rétroprojecteur est un système d'affichage vidéo ou un téléviseur de grande taille qui exploite un vidéoprojecteur, une optique et un écran semi-opaque.

Caractéristiques

Le contraste

Exprimé sous la forme d'un quotient «valeur en lux : 1», soit la valeur en lux d'un signal blanc à 100 % moins valeur en lux d'un signal blanc à 0 %, le tout divisé par la valeur en lux d'un signal blanc à 0 % (un signal blanc à 0 % correspond à du noir).

Le taux de contraste est une des caractéristiques principales à prendre en compte dans le choix d'un vidéoprojecteur. Plus le taux de contraste est élevé, plus la qualité de l'image est optimale. Dans le choix d'un projecteur Home cinema, énormément plus que la luminosité, c'est le taux de contraste qui assure la qualité de l'image. Un taux de contraste élevé permettra d'obtenir plus de détails dans les nuances et a priori des noirs plus profonds. Cela donne du relief à l'image et accentue ainsi la sensation de trois dimensions.

En Home cinema, un bon de taux de contraste doit se situer entre 2 000 :1 et 4 000 :1 en vidéo (à 6 500 K).

La luminosité

Exprimée en lumen :

La puissance lumineuse s'exprime le plus souvent en lumens ANSI, unité de mesure normée par l'American National Standards Institute. Elle va dépendre du type d'utilisation. Plus la taille de l'image souhaitée est grande et la luminosité ambiante importante, plus le projecteur doit être lumineux.

Tout dépend du type d'utilisation et surtout du type de salle. Pour des présentations dans de petites salles de réunion, un projecteur avec 1 500 lumens suffira beaucoup. Par contre, dans des grandes salles de conférences particulièrement éclairées, avec des écrans de grande taille, le projecteur doit être nettement plus lumineux pour projeter une image claire et lisible (au moins 2 500 lumens).

Dans le cadre d'une utilisation Home cinema, la taille de l'écran est le plus souvent comprise entre 1, 5 et 3 mètres de base. Comme dans un vrai cinéma, la qualité d'image est la meilleure quand l'obscurité est la plus complète envisageable. Pour obtenir une image d'excellente qualité, le projecteur doit afficher une luminosité comprise entre 600 et 1 000 lumens.

La définition

Exprimée en pixels :

Que ce soit en LCD ou DLP, chaque matrice est constituée de pixels, éléments de base de l'image. La définition de l'image va dépendre du nombre de pixels : plus ils sont nombreux plus la précision de l'image est censée être élevée.

Il convient néanmoins de choisir la définition de son projecteur selon son besoin d'utilisation. Et les besoins sont particulièrement différents selon qu'on projette principalement de l'image informatique (présentations type Powerpoint, tableurs, etc. ) ou de la vidéo (Home cinema).

Image informatique (utilisation professionnelle)

Le critère majeur de choix est la définition qu'affiche l'ordinateur qu'on connecte au projecteur. Avec les PC portables surtout, il est plus confortable de disposer sur le projecteur de la même définition que sur l'écran interne.

Principales définitions Data (normes VESA)  :

  • VGA : 640 × 480
  • SVGA : 800 × 600
  • XGA : 1 024 × 768
  • SXGA : 1 280 × 1 024
  • UXGA : 1 600 × 1 200
  • QXGA : 2 048 × 1 536

Image Vidéo (utilisation Home Cinéma)

Le besoin de définition est moindre, du moins en Europe, puisque nos bonnes vieilles images analogiques PAL, SECAM, ou NTSC, sont de qualité et définition moins élevées que les images Data, une fois converties en numérique pour l'affichage sur un projecteur LCD ou DLP, qui nous le rappelons, sont des produits numériques. En outre, un autre critère est important à prendre en compte : le 4/3 ou le 16/9.

Définitions des principaux standards vidéos analogiques convertis en numériques :

Donc, globalement, si on se contente de regarder principalement de l'image télé classique en 4/3, un projecteur 4/3 de définition SVGA (800 × 600) suffira amplement, une définition plus élevée n'amenant pas un gain de qualité d'image significatif.

Si on regarde énormément de 16/9, une définition XGA (1 024 × 768) sera plus conseillée, en particulier en PAL, ou alors un projecteur de matrice spécifique 16/9, dont l'offre s'élargit de plus en plus dans diverses définitions (848 × 480, 960 × 540, 1 024 × 576).

Si on dispose d'une source TV HD, un projecteur équipé d'une matrice haute définition s'impose. Comme pour l'image data, les signaux TV HD sont des signaux graphiques de très haute définition et toujours de format 16/9, d'une qualité particulièrement supérieure au PAL, SECAM et NTSC, avec lesquels ils n'ont rien de commun.

Définitions des deux principaux standards TVHD (USA et Japon)  :

Le niveau sonore

Exprimé en décibels pondérés (dBA)  :

Le niveau sonore est dû au bruit généré par le ventilateur chargé de refroidir la lampe de l'appareil. Sur la majorité des documentations des constructeurs, le niveau sonore est sous-estimé ou mesuré à l'opposé du ventilateur. Il est par conséquent fortement conseillé d'essayer l'appareil dans les conditions voulues (et non dans un magasin).

Il faut retenir qu'une augmentation de 3 dBA double l'intensité sonore.

Pour un usage domestique (dans un salon par exemple), une valeur de 25 dBA est idéale, avec 28 dBA comme maximum.

Technologies

Les vidéoprojecteurs LCD

Cette technique dérivée des écrans à cristaux liquides (qu'on retrouve dans les montres, les jeux, les écrans, etc. ) date du début des années 1990 et n'a jamais cessé d'évoluer. La lumière d'une lampe spéciale à vapeur de métal (ou lampe métal halide) traverse ou se reflète sur trois panneaux LCD correspondant chacun aux trois couleurs principales : rouge, vert, bleu. Les trois images sont ensuite recomposées pour n'en faire plus qu'une, laquelle est alors projetée sur l'écran via un objectif.

On peut distinguer trois technologies : Le «mono LCD», première technologie accessible pour le grand public (1994), dans laquelle un faisceau lumineux traverse un panneau à cristaux liquides équipé de filtres de couleurs ; sa résolution est divisé par 3 car il faut 3 pixels rouge-vert-bleu du panneau pour afficher 1 pixel à l'écran, cette technique bon marché est abandonnée depuis la fin des années 1990 à cause de ses faibles performances aux profits des «Tri LCD», où la lumière de la lampe est décomposée vers trois miroirs dichroïques rouge-vert-bleu puis renvoyée au travers de trois panneaux à cristaux liquides monochromes, alignés avec précision leurs images se recomposent dans un assemblage de prismes avant de traverser l'objectif.

Mono et Tri LCD sont des appareils dit «transmissif», la lumière doit traverser le panneau, donc les circuits de commande sont logés entre les pixels ce qui génère une grille opaque visible à l'écran, résolution et luminosité sont par conséquent limitées ; pour contourner le problème certains constructeurs incorporent au panneau des micro-lentilles qui concentrent la lumière sur chacun des pixels ; d'autres ont fait le choix de la technologie du «Tri LCD réflectif».

Basé sur une architecture proche des classiques tri-lcd, les panneaux LCD réflectifs ou LCOS ont l'aspect de petits miroirs où les circuits de commande de chaque pixel ne se trouvent plus à côté mais derrière chacun d'eux, la grille quoique présente pour isoler chaque pixel reste invisible à l'écran. Résolution et luminosité peuvent être poussées à l'extrême et deviennent applicables pour les salles de cinéma. Leur noms technologiques changent suivant les constructeurs : LCOS, nom générique (utilisé par EPSON), DILA (JVC), SXRD (SONY) [1].

Les avantages du tri LCD sont la définition, le prix, la luminosité, l'absence de réglages complexes (convergences calées en usine), l'absence de scintillement et de lignage[1].

Les inconvénients sont le contraste fréquemment faible (typiquement de 400 :1 à 1 500 :1), quelquefois compensé par un mécanisme qui diminué la lumière de la lampe automatiquement suivant les images et nommé IRIS, le rendu des teintes sombres, les pertes de lumière sur les appareils trop compacts, la rémanence (taux de rafraîchissement faible), la colorimétrie, la pixelisation [1]. Un quadrillage (l'espace interpixels crée un effet de grille noir) visible de près (sauf sur les LCD réflectifs). Les cristaux liquides ne parviennent pas à bloquer totalement la lumière de la lampe (toujours allumée) sur les parties sombres de l'image, d'où des noirs grisés. Mais ce sont aussi les vidéoprojecteurs les plus communs.

Les LCOS ont l'avantage de corriger tous ces défauts : contraste de 3 000 :1 a 30 000 :1, résolution en 2K (HDTV), 4K (broadcast), 8K (expérimental), niveau du noir particulièrement bas, puissance lumineuse particulièrement élevée pour les machines professionnelles ; taux de rafraîchissement élevé, couleurs réalistes. Ils ont l'inconvénient d'un tarif élevé.

Les vidéoprojecteurs DLP/DMD

Article détaillé : Matrice de micro-miroirs.
Effet arc-en-ciel sur un projecteur DLP.

Ils reposent sur la technologie DLP (Digital Light Processing) développée par Texas Instruments, où chaque pixel correspond à un micro-miroir actionné par un champ électrique : la partie active peut être intégrée dans une puce DMD (Digital Micromirror Device). Chacun de ces miroirs renvoie ou non la lumière de la lampe vers l'écran. Le rapport cyclique de cet état donne la luminosité de chaque pixel variable de 0 à 100 %. En outre, un filtre tricolore RVB en rotation, localisé entre la matrice DLP et la lampe, sert à projeter successivement les trois composantes de l'image finale.

Les avantages sont le contraste, l'absence de rémanence, la luminosité, l'absence de pixelisation, le rendu des teintes foncées, les réglages[1].

Les inconvénients sont la perte lumineuse et la fatigue oculaire dues au disque coloré, et la vision par certaines personnes de petits «flashes» d'arc-en-ciel au cours de la projection. C'est le «rainbow effect». La technologie Tri DLP qui consiste à utiliser trois puces (une pour chaque couleur primaire) sert à supprimer ces problèmes. Les autres inconvénients sont les prix plus élevés que les LCD, la qualité d'image perfectible en référence aux tritubes (sauf tri-DLP 1 080 × 1 920 pixels), le bruit et la chaleur du dispositif de refroidissement, la durée de vie de la lampe[1].

La durée de vie de la lampe est directement fonction de la qualité technique de l'appareil. Toshiba par exemple annonce des durées de vie de 2 000 heures tandis que dans la pratique les lampes ne fonctionnent pas plus de 200 heures. Cela résulte d'une mauvaise conception de l'appareil et non du choix de la technologie. Les appareils bien conçus mettent en veille la lampe quand la température critique est atteinte. Cela sert à prolonger la durée de vie de la lampe.

Les vidéoprojecteurs Tritubes (CRT)

Popularisés par la société Barco, ces appareils se composent de trois tubes cathodiques de petite taille (typiquement 5, 5″, 6, 5″, 7″, 8″ et 9″) à haute résolution et haut rendement, un tube pour chaque couleur primaire (rouge, vert, bleu). Chacun de ces tubes, au format 4/3, possède son propre objectif et l'image finale est obtenue par superposition des trois images primaires (synthèse additive) qu'on doit faire converger et déformer (correction de trapèze, de ballon) à cause de la position différente de chacun des tubes.

Ils ont pour avantages d'être dénués de structures visibles à l'écran (au contraire de la grille des écrans CRT ou des LCD) hormis la structure de l'image même (lignes visibles si elles sont en faible nombre). Les couleurs sont particulièrement fidèles si l'appareil est bien réglé et le taux de contraste mesuré sur le tube oscille entre 15 000 :1 et 30 000 :1 suivant les modèles (mesure qui chute selon la clarté de la salle). Les plus petites tailles (7″ comme le SD130 ou SD187 et 07ms) d'où leur utilisation sur des machines de petites tailles comme les Barco série 7xx ou 6xx mais aussi sur les rétroprojecteurs de la série rd708 avec des images dune définition pour sur certaines machines à focus électromagnétique pouvant dépasser les 1280×1024 (nec 9pgxtra).

Les 8″ sont compatibles DATA et GRAPHICS. L'ensemble des 8″ et 9″ sont compatibles avec les fréquences TV, HDTV et DATA/GRAPHICS (dans la limite de leurs circuits électroniques) et peuvent se voir adjoindre un multiplicateur de ligne (line doubleur video scaler en anglais ou alors quadrupleur) pour perfectionner les sources vidéo de faible définition (Pal, Secam, NTSC). Plus les tubes sont de grande taille, plus ils sont lumineux et définis.

7″ (768 ×1 024), 8″ focus électrostatique (1 200 × 1 500, 1989-1996), 8″ focus électromagnétique (1 200 × 1 600 Barco, 1996-2002) (1 250 × 1 600 Barco, 2002-2007) (1 200 × 1 700 Sony, 1996-2002), 9″ focus électromagnétique (1 600 × 2 000 Sony, 1994-1998) (2 000 × 2 500 Barco-Sony-Electrohome, 1998-2007).

Les modèles les plus particulièrement élaborés donnent des images d'un naturel comparable à la pellicule de cinéma.

Les inconvénients majeurs de cette technique, qui est la plus ancienne, sont dans son rapport poids/encombrement/luminosité particulièrement faible mais aussi dans la complexité des réglages de convergences électroniques et mécaniques pour superposer au mieux ces trois images, réglages qui se compliquent avec l'augmentation de la résolution, entraînant infailliblement un surcoût devenu tel que les constructeurs ont décidé d'abandonner cette technologie. On peut citer aussi une luminosité non uniforme (réglable sur les 9″ et certains 8″), le contraste qui ne peut s'apprécier que dans une salle noire à cause de la faible luminosité des machines (ce qui limite aussi la taille de l'écran à 2-3 mètres de base), le scintillement des lignes pour les sources en vidéo entrelacée ou les images en faible cadence (moins de 45 Hz), un recul important indispensable avec les sources de qualités moyennes, le marquage du phosphore avec des images fixes intenses au bout de quelques dizaines d'heures[1].

Le prix du neuf en 2002 : le petit Barco 508, 7″ compatible TV, coûtait 7 000 euros ; le gros Barco 909, 9″ compatible TV-HDTV-DATA coûtait 100 000 euros

Les principaux constructeurs : Barco, Electrohome, Mitsubishi, Nec, Panasonic, Seleco (Sim2), Sony.

Les fournisseurs de tubes : Matsushita, Toshiba, Sony (VDC en rebuild), Thomson

Les vidéoprojecteurs Laser (DLP)

La technique la plus ancienne est celle du balayage à deux axes X-Y d'un faisceau laser sur un ou deux miroirs montés sur galvanomètre, comparable à la méthode de balayage d'un tube cathodique, elle présente l'inconvénient d'offrir une faible définition (moins de 100 lignes) due à la lenteur des galvanomètres d'où une utilisation limitée aux spectacles et dans les discothèques avec des images particulièrement géométriques en «fils de fer». Mais c'est aussi celle retenue pour des applications nomades (picoprojecteur) comme l'intégration dans des PDA ou des téléphones portables de dispositifs de projections monochromes ou couleurs ultra miniaturisés grâce aux technologies MEM. La miniaturisation des éléments permet une grande vitesse de balayage rendant envisageable l'affichage de signaux HDTV. La société Arasor en fait la démonstration sur un prototype de rétroprojecteur en 2007.

Les vidéoprojecteurs LCOS

LCOS pour Liquid Crystal on Silicon, est une évolution des vidéoprojecteurs LCD. Le principe est d'utiliser une surface réfléchissante en silicium recouverte d'une couche de cristaux liquides, servant à réfléchir ou de bloquer les rayons lumineux[1] comme le font déjà les dispositifs concurrent DLP.

Les avantages sont la qualité d'image plus précise et contrastée, les couleurs fréquemment mieux rendues[1].

L'inconvénient est le prix plus élevé.

Les technologies hybrides

LASER + MATRICE

Une source lumineuse peut être générée par un trio de lasers R-V-B pour apporter une lumière parfaitement équilibrée aux trois panneaux à cristaux liquides (LCD), ils remplacent la respectant les traditions lampe. Cette solution a été choisie par le constructeur Sony avec un rétroprojecteur à matrices SXRD et par Mitsubishi pour son prototype de rétroprojecteur HD mais avec la technologie DLP de Texas Instrument (micro-miroirs) avec une seule puce et un affichage séquentiel des couleurs. Les avantages comparé à l'utilisation de la lampe sont : faible consommation (-70 %), luminosité et colorimétrie étendue.


VALVE DE LUMIÈRE

RUBAN À DIFFRACTION......... GLV

Sony a développé le concept GxL sur une technologie à base de circuits GLV (Grating Light Valve). Trois rubans verticaux de 1 080 pixels se chargent de moduler la lumière de trois sources laser R-V-B en la diffractant grâce aux décalages de lamelles réflectives qui forment chaque pixel, puis un miroir monté sur un galvanomètre balaye horizontalement la surface de l'écran pour déplacer l'image de la bande de pixels aux trois couleurs juxtaposées, la persistance rétinienne faisant le reste. Une démonstration a eu lieu en 2005 au Japon sous le nom de «Laser dream theater» avec trois projecteurs dans un format d'image extra-large sur un écran de 10 m de haut sur 50 m de long. Capable d'un taux de contraste supérieur à 10 000 :1, de fréquences élevées supérieures à 60 Hz, doué d'une colorimétrie deux fois supérieure aux meilleurs phosphores et en plus robuste, cette technique qui est aussi la plus coûteuse peut satisfaire les salles les plus strictes. La société E&S propose une solution identique pour les simulateurs et les planétariums.

TUBE CATHODIQUE RÉFLECTIF... ILA

Un tube cathodique est utilisé pour moduler à sa surface une couche de cristaux liquides pour faire fluctuer la lumière incidente d'une lampe de forte puissance. La puissance lumineuse n'est plus liée au tube CRT mais à la lampe utilisé. L'image s'affiche de la même manière qu'avec un tritube avec cependant un contraste, un taux de rafraichissement et des couleurs moins bonnes. Conçu pour les particulièrement grandes tailles d'écrans pendant les années 1980 par HUGUES-JVC, ce procédé est actuellement abandonné au profit des DLP et LCOS.

Les vidéoprojecteurs DIY

Les vidéoprojecteurs DIY (Do It Yourself : «fais-le toi-même») sont des appareils montés de manière artisanale. Un vidéoprojecteur «DIY» a besoin des éléments suivants :

L'avantage de ce dispositif est l'adaptabilité, le faible coût de revient des consommables (ampoules HQI) et la possibilité de dépannage personnel.

L'inconvénient majeur reste le manque de luminosité comparé à un vidéoprojecteur industriel mais également la taille finale de l'appareil, selon la dalle utilisée.

Notes et références

  1. Videoprojecteur-news. com - Dossier technique comparatif

Voir aussi


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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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