ВЫХОДНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

September 20, 2015 by admin Комментировать »

«…но быстро привиденья,

Родясь в волшебном фонаре,

На белом полотне мелькают».

(А. С. Пушкин, «Послание Юдину»)

Казалось бы, ВОУ — самый простой в светомузыкальных устройствах блок. Именно эта кажущаяся простота и расхолаживает рбычно конструктора, особенно если он имеет смутное представление о художественной цели эксперимента. Именно она заставляет его добиваться невероятных ухищрений при разработке электронной схемы и в то же время делает безрассудно равнодушным к тому, что же в конечном итоге будет происходить в ВОУ. В этом проявляет себя не что иное, как опасная болезнь «конструкторского формализма».

Во многих технических статьях о светомузыке (например, в журналах «Юный техник», «Popular Electronics», «Funk—Technik», «Electronics World», «Le Haut-Parleur») приводятся подробнейшие схемы всех, иногда весьма сложных электронных узлов, а на выходе — три малюсенькие лампочки. И больше о ВОУ — ни слова или мимоходом, как о чем-то второстепенном, необязательном.

И радиолюбитель зачастую удовлетворяется добросовестным монтажом электронной схемы и успокаивается на этом. А ведь конечный результат всей работы — не электронная схема. Не ею же в конце концов должен любоваться зритель, а той красочной картиной, которая воспроизводится на экране ВОУ.

Именно этот блок требует сейчас наибольшего внимания конструкторов. Электроника же ни в коем случае не должна превращаться в самоцель. Ее судьба — скромно скрывшись за определением «прикладная», способствовать решению поставленных художником задач. Ведь существует немало СМИ, остроумных по своему конструктивному решению и впечатляющих по действию, в которых нет ни одного транзистора или электронной лампы. И наоборот, известны случаи создания сложнейших электронных установок (даже «кибернетических» — с легкой руки журналистов), которые хорошо справляются с одной лишь задачей — раздражать зрение…

В лучших светомузыкальных устройствах электроника и светотехника выступают в единстве, в равной мере содействуя достижению необходимого художественного эффекта. Но, начиная работу над светомузыкальным устройством, прежде всего следует продумать конструкцию ВОУ, которая в большой мере определяет функциональную схему электронных узлов БУ и БУМ.

Свет и зрение

Материалом, которым пользуется в своем творчестве светомузыкант, является цветной свет, организованный в определенные формы различной фактуры, изменяющиеся во времени.

Разумеется, в реальных условиях конструктор не всегда может и должен предварять подробными светотехническими расчетами все этапы разработки ВОУ. Но конструирование только по наитию сопряжено с бесконечными переделками и почти всегда приводит к обязательным разочарованиям, переносимым зачастую почему-то на само искусство светомузыки. Обращение к графикам, таблицам, формулам должно сочетаться с использованием разного рода оптических замеров и, естественно, с постоянными визуальными проверками результата по принципу «посмотрим, что получится».

В количественном отношении воздействие света определяется следующими световыми величинами.

Световой поток Ф определяет мощность излучения, которая оценивается по световому воздействию, производимому на глаз человека (измеряется в люменах). К примеру, световой поток лампы накаливания мощностью в 25 Вт равен приблизительно 200 лм, стеариновой свечи — 10 лм.

При создании ВОУ важно знать, какой световой поток приходится на единицу площади 5 освещаемого экрана. Освещенность Е как раз и характеризует плотность распределения светового потока по поверхности и измеряется в люксах. Для случая равномерной прямой засветки

Но на экран попадает обычно лишь часть светового потока Ф, заключенная в определенном телесном угле ω. Распределение светового потока в пространстве, его плотность в данном направлении характеризуются силой света / (измеряется в канделах):

Для идеального точечного источника света освещенность для асех направлений равна: £=///?2.

В реальных же источниках света в разных направлениях излучается неодинаковый световой поток, причем эта неравномерность создается иногда сознательно, преднамеренным направлением света в одну сторону (системой отражателей и линз).

Освещенность поверхности, а через нее и световой поток, падающий на поверхность, легче всего определить непосредственными измерениями с помощью люксметра (наиболее распространенные марки Л Л, ЛМ-3, Ю-15). Если же достаточно знать лишь относительные изменения освещенности экрана, можно использовать и обычные фотоэкспонометры.

Но знание значения освещенности еще не позволяет определить степень зрительного воздействия. Предположим, что свет из проектора падает на одинаковые по площади экраны из черной и белой бумаги. Экраны сами теперь излучают в сторону зрителя свет, только свет отраженный. И при равной освещенности лишь от белого экрана поступает достаточное количество отраженного света.

Оказывается, кроме освещенности, более важным для нас является значение яркости В поверхности, которая характеризует силу света, излучаемого единицей площади этой поверхности. Из всех световых величин зрение непосредственно реагирует именно на яркость. Можно рассматривать яркость самосветящихся тел (Солнце, нить накала лампы) и тел с отраженным излучением (Луна, киноэкран). Измеряется яркость в канделах на квадратный метр (кд/м2). Эту единицу принято также называть нит (нт).

Рис. 3-1. Распределение светового потока, падающего на поверхность.

ф    Ф                   Ф           Ф —

пад’ отр’ погл* прош соответственно падающий, отраженный, поглощенный и прошедший световые потоки.

Для интересующего нас случая свечения экрана яркость В, естественно, зависит от его освещенности.

Зависит она и от угла, под которым наблюдается эта поверхность, и от качества самой освещаемой поверхности (блестящая, матовая, светлая, темная, прозрачная, полупрозрачная).

«Излучательная» способность отражающих поверхностей характеризуется коэффициентом отражения р, который определяется как отношение Ф0тр к Фпад (рис. 3-1). При работе с просветными экранами необходимо знать коэффициент пропускания τ. (Если учесть еще и коэффициент поглощения β, сумма β+ρ+τ всегда равна 1).

Для Отражающего экрана с идеальной матовой поверхностью (рис. 3-2, а)

где В, кд/м2; Е, лк.

Рис. 3-2. Диффузное (а) и направленно-рассеянное (б) отражение, диффузное (в) и направленно-рассеянное (г) пропускание света. (Размер векторов пропорционален силе света в данном направлении.)

Соответственно для идеального матового экрана, работающего на просвет (рис. 3-2,в),

В реальных же условиях, учитывая кривую (индикатрису) силы света (рис. 3-2, б и г), коэффициенты тир ^eAyet заменить на коэффициенты яркости га :

Индексы а указывают на то, что значение коэффициентов яркости зависит от угла наблюдения а, причем га в отличие от т и р может быть и больше единицы, но лишь в пределах какого-то телесного угла и, разумеется, за счет того, что при других а он может принимать значения меньше единицы (см. рис. 3-20 и 3-21).

Известно, что глаз реагирует на очень широкий диапазон яркостей, крайние значения которых различаются более чем в 1010 раз. Но он не может воспринимать весь этот диапазон одновременно. В одном изображении нельзя использовать контрасты яркостей таких порядков, нельзя менять во столько раз яркость экрана в ходе исполнения светомузыкального произведения. В процессе восприятия глаз меняет свою чувствительность и, приспосабливаясь (адаптируясь) к преобладающему уровню яркости (Бад), уже не способен различать градации яркости вне определенного участка диапазона. Если глаз, положим, адаптирован на 3 кд/м2, то детали изображения с яркостью менее 0,3 кд/м2 будут казаться черными. Если же адаптация проведена на уровень 0,03 кд/м2, то отчетливо различаются детали с яркостью до 0,001 кд/м2, а воздействие 3 кд/м2 уже вызовет слепящий эффект.

Весь интервал яркостей, который глаз может различать одновременно, составляет 1 : 10 при наиболее низких уровнях и всего лишь 1 : 1000 при наиболее благоприятных уровнях (соответствующих дневному свету).

Если световая адаптация (при переходе от’темноты к свету) происходит быстро, в течение нескольких секунд, то темновая адаптация (при переходе из света в темноту) протекает медленно (от нескольких минут до часа). Поэтому если при исполнении светомузыкального произведения зритель сравнительно спокойно воспримет яркую вспышку экрана (чувствительность при этом резко падает), то при возвращении на прежний уровень яркости в течение некоторого времени последующая игра полутеней просто не будет восприниматься (пока глаз не восстановит свою чувствительность) .

Нормальному протеканию процесса темновой адаптации способствует не резкое, а медленное, постепенное уменьшение уровня общей яркости (за 10—12 с гаснет полностью свет в кинозале, подготавливая зрение к новому режиму работы в зоне более низких яркостей).

Опыт кинематографа подсказывает, что восприятие движущегося изображения зависит от близости зрителя к экрану — при этом меняется угловая скорость перемещения видимых форм относительно глаз, именно с ней связана заметность движения.

Минимальная скорость, фиксируемая зрением, равна 15—20 угловым минутам в 1 с времени, если предмет воспринимается сам по себе изолированно, и 1 угловой минуте в 1 с, если он дан на фоне других неподвижных предметов. Максимальная скорость, при которой движение форм сливается в сплошную полосу, равна 1,4—3,5 углового радиуса в 0,01 с.

Этими предельными значениями и нужно руководствоваться при создании формообразующих элементов ВОУ и управлении ими.

Источник: Галеев Б. М., Сайфуллин Р. Ф., Светомузыкальные устройства. — 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Энергия, 1978.— 176 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 968).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты