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OPINIÓN
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Firma Invitada

Marcos Fernández

Director para España y Portugal de Christie, multinacional canadiense líder en el suministro de tecnologías de proyección y soluciones de visualización digital. Ha participado activamente en operaciones como la instalación de proyectores de simulación en colaboración con Indra y Agusta Westland en el Ejército y la Marina británicos o el suministro de tecnología de visualización para la Ciudad Financiera del Banco Santander.


Guía para prescribir proyectores en simuladores

13/10/2017 | Madrid

En la actualidad muchos simuladores dependen de proyectores de datos para generar las imágenes que ven los operadores que se forman en tareas de simulación. Pero para que esos proyectores sean de verdad efectivoshan de cumplir simultáneamente una serie de requisitos que conviene establecer en la fase de diseño del simulador, pues algunos de ellos interactúan conlas propiedades geométricas y ópticas de la pantalla del simulador y dependen a su vez de ellas. Por eso es fundamental entender biencuáles son los parámetros más importantes de un proyector y cómo prescribirlos.

Parámetros principales

Luminancia

Entre los muchos parámetros que caracterizan al proyector algunos son imprescindibles. Entre ellos destaca, en primer lugar, la luminancia o producción lumínica, eso que en ocasiones se conoce erróneamente como brillo. Se suele definir por una magnitud llamada históricamente luminancia «ANSI», que es la media de las mediciones de producción lumínica tomadas en nueve puntos de la imagen proyectada. Todas esas mediciones se efectúan en el centro de cada uno de losbloques formados al dividir la imagen horizontal y verticalmente en tercios. Este método tiene en cuenta que la luminancia de la imagen no suele ser completamente uniforme, alcanzando su máximo en el centro y decreciendo gradualmente al aproximarnos a los bordes y esquinas.La uniformidad de la luminancia constituye, en sí misma, un importante parámetro.

Relación de contraste

La relación de contraste sigue en importancia a la luminancia. Esta ratio es el resultado de dividir la producción de luz del blanco más brillante que el proyector es capaz de producir entre la del negro más oscuro (hasta para el negro más negro habrá, casi siempre, un mínimo de salida luminosa). La relación de contraste podría experimentar cambios en función del tamaño y la posición de los bloques blancos y negros en la imagen proyectada. Básicamente, la relación de contraste se mide de dos maneras. La primera, conocida como relación de contraste secuencial o de campo completo, mide la producción lumínica en la imagen totalmente blanca, dividiéndola después por el brillo de la imagen totalmente negra. El segundo tipo de medición, denominada de contraste ANSI, se efectúa en un patrón de prueba de tipo tablero de ajedrez,que divide la imagen en una cuadrícula de 4 x 4 de bloques alternos blancos y negros. La suma de las mediciones tomadas en el centro de los ocho bloques blancos se divide entre la suma de las mediciones tomadas en el centro de los ocho bloques negros. Esta cifra es la más decisiva para escenas diurnas, mientras la primera adquiere importancia sobre todo en escenas nocturnas.

Resolución

Otro importante parámetro es el de la resolución. El formato de píxeles del microdisplay de un proyector digital, que se especifica como el número de píxeles horizontales (H) por el de píxeles verticales (V), no es sino el punto de partida. La propia tecnología del microdisplay puede afectara la capacidad del proyector para mostrar los píxeles con nitidez. Por ejemplo, los displaysLCOS suelen presentar interferencias entre píxeles contiguos, lo que limita el contraste de pequeña escala y, con ello, la percepción de nitidez de los píxeles. En un sistema de tres chips, las aberraciones en la óptica del proyector y la desalineación de los canales de color pueden reducir más aun la resolución de pantalla. En el caso de un simulador que precise de varios proyectores, la resolución de cada proyector es tan sólo una parte de la resolución de pantalla del simulador en su conjunto, que habitualmente se cuantifica como minutos de arco por pixel. La resolución de pantalla puede asimismo variar en el campo visual del simulador.

Latencia

Otra especificación particularmente relevantepara la simulación es la latencia de la imagen. Los estándares establecidos por la industria suelen fijar la latencia global máxima de un sistema desde la entrada de control hasta eldisplay de la imagen. En un proyector, la latencia, es decir, el retardo temporal entre la entrada de un píxel en una imagen y su visibilidad por el espectador, constituye tan sólo una parte de la latencia global.Es frecuente relacionar la latencia de un display con la capacidad de velocidad de imagen de un proyector, que es la frecuencia máxima a la que el proyector actualiza la imagen. Las velocidades de imagen altas suelen asociarse a latencias bajas. La velocidad de imagen de 60Hz es la estándar,pero los proyectores capaces de actualizarla a 120Hzreproducen el movimiento con mayor suavidad y precisión, siempre que funcionen con un IG compatible.

Otras consideraciones

Otro factor a considerar es el de si el proyector necesita incorporar de serie capacidad para hacer warping (alabeo), o no. En simuladores de pantalla curva, el warping de las imágenes proyectadas es imprescindible para corregir la distorsión geométrica introducida por la curvatura de la pantalla.

Dado que lo normal en los simuladores es que estén en marcha un gran número de horas al día durante una serie de años, la vida de la fuente de luz del proyector no es una cuestión menor. Hoy en día, en los proyectores apropiados para el funcionamiento con simuladores se utilizan diversos tipos de fuentes de iluminación, que van de las lámparas de alta intensidad de descarga (HID, por sus iniciales inglesas), como las de xenón o las de vapor de mercurio, a las tecnologías de estado sólido, como el LED o los sistemas híbridos de fósforo láser. Las fuentes de iluminación de estado sólido son las más longevas, pudiendo superar 20.000 horas, pero en la actualidad no superan niveles lumínicos tan elevados como los que se alcanzan con lámparas HID. La vida y fiabilidad del microdisplayson otros factores importantes a considerar. Los paneles LCOS se degradan con el tiempo, y la tecnología DLP® tiene un historial prolongado de rendimiento duradero.

Sumando todos los factores

Ahora que conocemos cuáles son los parámetros más importantes que definen un proyector,toca cuantificarlos. En algunos casoslas capacidades del IG serán las que dictarán especificaciones como las del espectro de color, punto blanco, latencia o capacidad dewarping. Otras cuestiones, como el brillo, el contraste o la resolución, dependen sobre todo de las propiedades físicas y ópticas del simulador y de algunos de sus elementos, como la pantalla.

En el caso de un simulador con un campo de visión especialmente amplio, la primera variable a determinar es el número de proyectores necesarios, lo que está en función de la relación de aspecto de cada imagen proyectada y de la resolución de pantalla que se precisa, que a su vez dependerá de la aplicación. Por ejemplo, la detección de objetivos exige una resolución considerablemente inferior a la identificación. En general, si buscamos campos de visión más amplios y resoluciones más elevadas precisaremos más proyectores y/o proyectores con recuentos de píxeles mayores. Nótese que no todos los proyectores necesitan tener la misma relación de aspecto, ni producir idénticas resoluciones de pantalla (minutos de arco por píxel).

El siguiente cálculo es el de la cantidad de luminancia que necesitaremos paracada proyector, que dependerá del contraste del sistema requerido. En el caso de pantallas profundamente curvadas, el contraste del sistema que podamos alcanzar dependerá ante todo de la ganancia de pantalla, que para una geometría de pantalla dada describiremos mediante una función matemática.Una ganancia de pantalla baja reducirá la proporción de luz reflejada entre distintas zonas de la pantalla, con el consiguiente incremento del contraste del sistema.No obstante, esa misma ganancia baja de pantalla reduce el brillo de cada una de las imágenes proyectadas en ella, lo que habrá que compensar con una cantidad mayor de luz desde el proyector. En consecuencia: la luminancia del proyector habrá que determinarla a la vez que lo hacemos con la ganancia de pantalla.

Recurriendo a herramientas de CAD especializadases posible determinar el número de proyectores necesarios para una geometría de pantalla concreta para cubrir un campo de visión de un simulador y para establecer relaciones de aspecto y recuentos de píxeles. Esas herramientas tienen también capacidad para determinar la salida de luz necesaria en cada proyector para obtener una ganancia de pantalla dada, que a su vez se basará en el contraste y brillo requeridos en la pantalla.

Conclusión

Debemos saber con claridad cuáles son los parámetros del proyector con mayor impacto en el rendimiento del simulador. Y como en un sistema típico habrá interacciones entre algunos de esos parámetros, el mejor momento para determinar las especificaciones necesarias será la fase de diseño del simulador.Contar con un equipo de ingenieros especializado y centrado en la simulaciónes un activo importante a la hora de diseñar un simulador.

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