Fotometriai fogalmak

 

2009. március

(utolsó korrekció: 2012. december)

 

A projektorok – mint minden más megjelenítő eszköz – fénnyel dolgoznak. Sok más megjelenítőtől, kijelzőtől eltérően azonban a manapság használt projetorok túlnyomó többségében a fényt egy nagyteljesítményű kisüléses lámpa szolgáltatja. Vannak persze másfajta projektorok is (CRT, LED, lézer), de ezek jelentősége a gyakorlatban - már vagy még - elenyésző.   

A projektorok persze csak "segédeszközként" használják a fényt, mert a vetítéshez ez nélkülözhetetlen, és ezért a fényforrás nagyon is fontos része egy vetítő szerkezetnek, azonban ez csak az érem egyik oldala. Akár mozgóképet, akár állóképet vetítünk, a fényt képtartalommal kell „megtölteni”, azzal kell „modulálni” – innen a képmodulátor (fénymodulátor) vagy képalkotó eszköz elnevezés, ami gyakorlatilag a képjellel vezérelt LCD, DLP, LCoS chipet jelenti a projektorokban.
Maradva azonban egyelőre a fénynél, cikkünk célja a gyakran félreértett és félremagyarázott legfontosabb fénytechnikai mennyiségek, fogalmak tisztázása. A későbbiekben lépünk majd tovább a színek és a képalkotó technológiák világába.

 

Ez a különleges (bár számunkra természetes) valami, a fény, ugyanúgy elektromágneses sugárzás, mint a rádióhullámok vagy a röntgensugárzás, és bizonyos körülmények között hullámként, máskor részecskeként viselkedik, ezért mondják rá, hogy „kettős természetű”. Beszélhetünk például a fény hullámhosszáról – ennek értéktartománya különbözteti meg a többi elektromágneses sugárzástól –, vagy inkább megfordítva, az elektromágneses hullámok azon tartományába tartozó sugárzást nevezzük fénynek, amelyet látunk. Ez igencsak kicsiny szelet, kb. a 380 és 780 nanométer közötti hullámhossz-tartományt jelenti. Talán érzékletesebb, ha azt mondjuk, hogy a milliméter ezredrészénél kisebb hullámhosszakról van szó (0,38 – 0,78 mikrométer).

 

Szélesebb értelemben beszélünk az „optikai tartományról”, amely az emberi szemmel nem látható, ibolyán túli vagy ultraibolya (UV), és vörösen inneni vagy infravörös (IR) sugárzást is magába foglalja. Az előbbi kb. 100 nanométertől indul, az utóbbi kb. 1 mm-nél végződik, így a teljes optikai tartomány négy nagyságrendet fog át. Egy lineáris skálán a relatíve nagyon keskeny látható tartományt nehéz lenne még ábrázolni is, így erre a célra logaritmikus skálát használunk.

 

             Az elektromágneses sugárzás optikai tartománya, benne a látható fény keskeny tartományával

 

Az optikai jelenségek egy részének magyarázatához elegendő a fényt részecskének vagy részecskékből álló fénysugárnak tekinteni (geometriai optika), más jelenségeknél viszont előtérbe kerül a fény hullámtermészete (hullámoptika). Hajdanában ez a kétfajta megközelítés egymást kizáró rivális elmélet volt: Newton és Huygens, a XVII. század két legnagyobb fizikusa éppen ebben a kérdésben volt ellentétes véleményen. Erre a különös kettős viselkedésre csak a XX. században adott magyarázatot a kvantummechanika.

Ahelyett azonban, hogy most elmerülnénk a fénytan részletkérdéseiben, nézzük meg, hogy a vetítéstechnikában milyen fénytechnikai fogalmakat és mértékegységeket használunk. Célunk az eligazodás a sokszor félreérthető vagy pontatlan elnevezések és értelmezések rengetegében.

Bevezetésül még annyit, hogy a fényforrások nagy része  fehér fényt sugároz (más kérdés, hogy a "fehér" is többféle lehet, erre most nem térünk ki), A fehér fény a legkülönbözőbb hullámhosszúságú (színű) fények keveréke, vagyis a fehér - sajátságos módon - a legösszetettebb szín. A fehér mesterséges előállításához azonban nem szükséges a spektrum teljes színskálája, hanem elegendő három, megfelelően megválasztott alapszínű fény is, megfelelő arányban keverve - hála annak a ténynek, hogy szemünkben háromféle színérzékeny receptor található.

Ugyanez fordítva is igaz: a projektorlámpák fehér fényét elég színszűrőkkel három alapszínre bontani, ezeket a képtartalom szintén szétválasztott alapszínjeleivel modulálni, majd a kapott három alapszínű képet térben (optikai úton) vagy időben (a szemünk „lassúságára” hagyatkozva) egyesíteni.

A színekkel, illetve mérésükkel (kolorimetria) később részletesen foglalkozunk, ennek az írásnak a tartalmát a fénytechnikai mennyiségekre (fotometriai jellemzők) korlátozzuk.

 

Fényáram (lumen, lm)

 

Kezdjük ott, hogy a projektorok lámpái (és más célra szolgáló izzók, lámpák, fénycsövek is) elektromos energiát alakítanak sugárzó energiává, amelynek a számunkra látható része a fényenergia. Szemünk a látható spektrum egyforma energiájú, de különböző hullámhosszúságú összetevőit nem egyforma „erősnek”, azaz nem egyformán világosnak érzékeli, hanem a szélső hullámhosszakra jóval érzéketlenebb, és nagyjából a spektrum közepén, 555 nanométeren a legérzékenyebb, „normális” (nappali) fényviszonyokat feltételezve. Végeredményben egy kb. harang alakú görbét kapunk a szem világosság-érzékenységére, amit szokás láthatósági függvénynek vagy a szem spektrális érzékenységi görbéjének is nevezni.

 

Ez az általában V(λ)-val jelölt függvény (ahol λ a hullámhossz) persze még egészséges egyénenként is némileg eltérő, de az 1924-ben meghatározott görbét a CIE szervezet szabványosította, az ún. szabványos észlelőre (Standard Observer) vonatkoztatva. Egy valódi észlelő persze sohasem olyan, mint a Standard Observer, de a fotometriai számításokhoz elengedhetetlen volt a szabványosítás. Később ezt a függvényt több alkalommal is módosították, pontosították, alapvetően a rövid hullámhosszúságú (kék) tartományban, de hogy miért és hogyan, arra egy másik írásban térünk ki.   

A láthatósági függvény szabványosítása volt az első lényeges lépes, amely lehetővé tette pszichofizikai mennyiségek (ilyen az ebben az írásban szereplő mennyiségek többsége) objektív mérését.

(Szürkületben, sötétben a színlátás gyakorlatilag megszűnik  (szkotopikus látás), a láthatósági függvény görbéje pedig némileg balra tolódik, a maximum 507 nm-nél lesz, de ezzel a jelenséggel most nem foglalkozunk bővebben.)

 

FONTOS megérteni, hogy ez a függvény azt fejezi ki, hogy a  szemünk mennyire  világosnak minősíti  az ugyanolyan energiájú, de különböző hullámhosszúságú spektrumösszetevőket.  NEM tévesztendő össze a szem színreceptorainak színérzékenységi görbéivel, habár természetesen szoros kapcsolatban van azokkal!

 

A láthatósági függvény, avagy a szem nappali spektrális fényérzékenysége. A vízszintes tengelyen a hullámhossz, a függőleges tengelyen pedig a mérhető luminancia relatív értéke van feltüntetve, az 555 nm-hez tartozó érzékenységet  egységnyinek (100%) véve

 

A szem fényérzékenységének hullámhossztól való függése az oka annak, hogy a fényteljesítményt nem watt egységekben, hanem lumenben (lm) adják meg, és magyarul „hivatalosan” fényáramnak nevezik (luminous flux, általában Φ-vel jelölik). A fényáram tehát teljesítmény jellegű mennyiség, de már mintegy „tartalmazza” a fényességérzet spektrális függőségét. Így wattban nagyon eltérő sugárzott teljesítményű fényforrásokat ugyanolyan fényesnek láthatunk, ha fényük spektrális összetétele más és más, illetve wattokban kifejezve ugyanolyan sugárzott teljesítményű, de különböző spektrális teljesítmény-eloszlású fényforrások nagyon eltérő világosságúak lehetnek.  A mindennapi gyakorlatban a fényáram helyett a „fényerő” elnevezés terjedt el, ami azért zavaró, mert ugyanezt a kifejezést három-négy más fénytechnikai mennyiség/fogalom neveként is használjuk. Csak tudjunk róla, hogy ez megtévesztő lehet!

 

Egy projektor fényárama („fényereje”) egyébként nem a lámpa fényáramát jelenti, hanem a vetítőből az objektíven át kilépő „maradék” fényáramot. Ugyanis a lámpa és az objektív frontlencséje közötti úton sok minden okoz fényveszteséget (erről később), így a kilépő fényteljesítmény lényegesen kisebb a lámpa fényáramánál.

Az tehát, hogy egy lámpa (izzó) 1 wattnyi kisugárzott teljesítményéből hány lumen fényáram lesz, a lámpa fényének spektrális összetételétől függ a látható spektrumban, és persze attól is, hogy a kisugárzott teljesítmény mekkora része esik a látható spektrumon kívül.

 

Ha elképzelünk egy olyan idealizált fényforrást, amely csupán egyetlen, 555 nanométeres hullámhosszon sugároz (vizuálisan ez egyfajta zöld fénynek felel meg, és gyakorlatilag egy lézerforrással megvalósítható), akkor az 1 watt elektromágneses teljesítményből kapott fényáram 683 lumen lenne. Ez egyúttal az elérhető maximális fényhasznosítást is megadja, ami tehát 683 lumen/W. Szépséghibája ennek a szép nagy számnak, hogy csak erre az egy hullámhosszra igaz, márpedig a gyakorlatban használt fehér vagy akár színes fényforrások a teljes látható spektrumban (sőt azon innen és túl is), illetve annak egy relatíve széles tartománában sugároznak, így a valódi fényhasznosítás vagy fényhatásfok (luminous efficacy) ennél lényegesen kevesebb.

 

A projektorokban manapság talán leggyakrabban használt UHP (UHE, UHM stb.) lámpák (nagynyomású kisüléses higanyglámpák) fényhasznosítása 60 lumen/W körül van, ami nagyon jónak mondható. A közönséges wolframszálas izzólámpák fényhasznosítása kb. 15-20 lm/W, a vetítőkben használt xenonlámpáké kb. 25 lm/W (viszont fényük spektrális összetétele ideálisnak mondható), a szintén gyakran alkalmazott fémhalogén lámpáké pedig elérheti a 100 lm/W-ot is. Az egyre gyakrabban használt fehér LED-ek fényhasznosítása akár 130 lm/W is lehet, más LED fajtáknál 60-70 lm/W.

A fentiek szerint pl. egy 200 W-os UHP lámpa fényárama 60 lm/W x 200 W = 12000 lm. Azonban mire a fény kilép a projektorból (fehér képjelet feltételezve), a fényáram pl. egy LCD projektornál lecsökken akár 1500-2000 lumenre. A technológia tökéletesítésével azonban a fényveszteségek csökkenhetnek.

 

Fontos megjegyezni, bár elég nyilvánvaló az eddigiekből, hogy egy projektornak az objektíven át kilépő fényárama („fényereje”) a vetítési távolságtól és a vetített felület méretétől független mennyiség. Amitől függ, az a lámpa teljesítménye és fajtája, a projektorban és az objektívben keletkező fényveszteségek, és még egy ritkábban említett dolog: a zoomolható objektíveknél a beállított zoom értékétől, az objektív „fényerejének” változása miatt (újra megjelent a „fényerő” elnevezés!) a zoomállás változtatásakor.

 

Mivel a fényeloszlás a megvetített felületen a legtöbbször nem egyenletes – bár ez lenne a kívánatos – a projektorok fényáramát ún. ANSI lumen egységekben szokás megadni, ami csupán egy átlagolást jelent. Az „ANSI” itt az Amerikai Szabványügyi Hivatal által ajánlott mérési módszerre utal (valójában ezt az IEC szervezet szabványosította), amikor is a vetítési felület kilenc pontján, a sarkokban, az oldalfelező pontokban és középen mért lumen értékek átlagát tekintik a projektor névleges fényáramának.

 

Fényerősség (kandela, cd)

     

Amellett, hogy a fényáram a legfontosabb gyakorlati mennyiség az elsődleges fényforrások, és így áttételesen a projektorok esetében is, más szempontból mégis fontosabb a kandelában (cd) mért fényerősség (luminous intensity) fogalma (íme ismét a magyar elnevezések zavara). A „fontosság” ez esetben azt jelenti, hogy a nemzetközi mértékrendszerben (SI – Standard International) a korábbi alapmennyiségekhez, azaz az MKSA (méter – kilogramm – szekundum – amper) egységekhez ötödikként a fényerősséget határozták meg, mint fénytani alapmennyiséget, amelynek mértékegysége a kandela. Durva gyakorlati közelítéssel egy közönséges sztearingyertya fényerőssége nagyjából 1 kandela (az angol candle jelentése gyertya).

 

[A kandela eredeti (régebbi) meghatározása elég nyakatekerten hangzik, ezért aki unatkozik, átugorhatja, de a teljesség kedvéért álljon itt. Eszerint 1 kandela az a fényerősség, amelyet egy platina feketesugárzó 1/600000 m²-nyi felülete a platina dermedési hőmérsékletén (2040 K), normális légköri nyomáson, a felületre merőleges irányban kisugároz. A "feketesugárzó"  (abszolút feketetest) itt nem jelent mást, mint hogy az illető test minden rá eső külső fényt elnyel.

Az 1979-ben elfogadott újabb és egyszerűbb definíció szerint 1 kandela annak a fényforrásnak a fényerőssége adott irányban, amely 540 ´ 10¹² hertz frekvenciájú monokromatikus sugárzást bocsát ki, és a sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/szteradián.]

 

Mármost mi az összefüggés a fényáram (lumen) és a fényerősség (kandela) között? Nézzük először a gyertyával! Ha a gyertyát a tér minden irányába egyenletesen sugárzó pontszerű fényforrásnak tekintjük – ami némi idealizálás, de ha a méretéhez képest elég távol vagyunk tőle, akkor ezt megtehetjük, akkor – egy gömbfelületet képzelve a gyertya köré – a gyertya teljes fényárama a teljes térszög és a fényerősség szorzata, azaz 4π×1 candela = 12,56 lumen. Másképpen fogalmazva egy 1 kandela fényerősségű izotróp pontszerű fényforrás egységnyi térszögbe (ami a gömbhöz tartozó teljes térszög 1/12,56-od része), pontosan 1 lumen fényáramot bocsát ki. Vagyis egyszerű esetben a fényerősség a fényáram és a térszög hányadosa. A térszög egysége a szteradián, amit pl. úgy lehet elképzelni, mint egy 1m sugarú gömb 1 m²-nyi nagyságú felületét kimetsző körkúp által határolt szögtartományt.

 

A fényerősség (kandela) és a fényáram (lumen) összefüggése minden irányban egyenletesen sugárzó pontszerű fényforrás esetén. Az 1 kandela fényerősségű gyertya az egységnyi térszögbe (1 szteradián) 1 lumen fényáramot sugároz

 

Na jó, de mi van akkor, ha a sugárzás nem izotróp, sőt a fényerősség a tér különböző irányaiban erőteljesen változik? Ekkor bizony a fényáram és a fényerősség összefüggése is irányonként változik, és csak azt tudjuk mondani, hogy egy ΔΩ elemi térszögbe kisugárzott ΔΦ elemi fényáramot elosztva ezzel a térszöggel megkapjuk az I fényerősséget az ebbe a térszögbe eső adott irányra vonatkozóan. Az irányított fényforrások gyakran látott sugárzási diagramjai a fényerősségnek ezt az irányfüggését fejezik ki. Vagyis a nyalábolt fényforrások esetében (lámpa + lámpatest) a fény egy korlátozott térrészbe sugárzódik. Ilyenkor adott irányban a fényerősség (kandela) igen nagy értékeket vehet fel, miközben a teljes fényáram (lumenben) ugyanaz marad.

 

Matematikai fogalmakat használva, a fényerősség a fényáram térszög szerinti differenciálhányadosa: I = dΦ/dΩ. Megfordítva a dolgot, egy adott térszögben (pl. amit az izzó mögé tett paraboloid reflektor „kimetsz” a térből), a fényáramot úgy kapjuk meg, hogy a fényerősséget integráljuk (összegezzük) a szóban forgó térszögre. Ha a fény nem nyalábolt, hanem minden irányban sugárzó fényforrásról van szó, akkor a teljes térben (4π szteradián) integrálni kell a fényerősséget, hogy a teljes fényáramot megkapjuk.

Ehhez még csak annyit tegyünk hozzá, hogy a projektorok esetében a lámpa fénye mindig erősen nyalábolt, és a lámpát követő optikai rendszert igyekeznek úgy kialakítani, hogy a képalkotó eszközre (pl. LCD vagy DLP chip) koncentráltan, ugyanakkor az adott tértartományban (a chip téglalap alakú felületére) minél egyenletesebb eloszlásban érkezzen a fény.

 

A most tárgyalt fényerősség fogalmat magával a projektorral kapcsolatban a gyakorlatban nem használják (kivéve a lámpatervezőket). Ellenben a felületegységre vonatkoztatott fényerősség (cd/m², más néven nit) – amelyet fénysűrűségnek (luminance) nevezünk és általában L-lel jelölünk  – a vetítőernyő fényességének jellemzésére bizonyul nagyon alkalmasnak. A fénysűrűséggel külön fejezetben foglalkozunk.

 

Megvilágítás (lux, lx)

 

Az előzőeknél talán egyszerűbb fogalom a luxban mért megvilágítás (illuminance), amely egy megvilágított terület egységnyi felületére beeső fényáramot jelenti (szokásos jelölése E). Ha az adott nagyságú felületre (pl. adott méretű vetítőernyő) beeső, lumenben kifejezett fényáramot elosztjuk a felület nagyságával, akkor luxban (lx) kapjuk meg a megvilágítást (1 lux = 1 lumen/m²).

 

Felidézve a gyertya példáját, a minden irányban egyenletesen sugárzó gyertyát körülvevő 1 m sugarú gömb 1m² felületének 1 lux a megvilágítása, hiszen az ehhez tartozó térszög 1 szteradián, a fényáram pedig ekkora térszögben 1 lumen. Az angolszász országokban a lux helyet a foot-candle mértékegységet (is) használják, amelynek azonban a kandelához semmi köze, hanem ugyancsak a megvilágítást jelenti lumen/négyzetláb egységekben. 1 foot-candle kb. 10-szer erősebb megvilágítást jelent, mint 1 lux (a pontos váltószám 10,764).

 

     A megvilágítás kétféle mértékegységének értelmezése. A mai nemzetközi mértékrendszer a luxot használja, a foot-candle korábbi angolszász mértékegység

 

A megvilágítás a fényforrástól való távolság négyzetével arányosan csökken, ami érthető, hiszen ugyanakkora térszöghöz kétszer akkora távolságban négyszer akkora felület tartozik. Vagyis a megvilágítás a negyedére csökken.

 

                            A megvilágításra vonatkozó inverz négyzetes törvény szemléltetése

 

Ha ugyanakkora felületet erősebb projektorral vetítünk meg, nagyobb lesz a megvilágítás, vagy fordítva, ugyanazzal a projektorral kisebb felületre vetítve (közelebb helyezve a projektort) is növelhető a megvilágítás, azaz világosabb képet kapunk. A projektor fényárama azonban mindkét esetben ugyanakkora!

 

Kivétel az az eset, ha zoomos projektort használunk, és a képméretet a zoommal változtatjuk. Ekkor ugyanis – mint már volt róla szó – a projektor fényáramát („fényerejét”) a zoom értéke befolyásolja: tele állásban az objektíveknek kisebb a fényerejük, azaz fényáteresztő képességük (vigyázat, itt megint egy másik fényerő-fogalomról, az objektív fényerejéről van szó!), mint wide, azaz nagylátószögű állásban. Ilyenkor a kiválasztott zoomálláshoz tartozó fényáramot kell alapul venni! Kis zoomátfogású (1,1x - 1,2x) objektíveknél nem jelentős az eltérés.

 

Fajlagos felületi fényáram (lm/m²)

 

Szintén könnyen értelmezhető az egységnyi felületen kisugárzott fajlagos fényáram (luminous exitance, M) fogalma, akár elsődleges, akár másodlagos fényforrásokra vonatkoztatjuk. Esetünkben persze elsősorban a megvilágított vászon másodlagos fénykibocsátásáról, lényegében a fény visszaveréséről beszélünk, ami a megvilágítás (szintén lm/m²-ben, azaz luxban mérve) és a felület visszaverő képességének függvénye. 1-es reflexiós tényezőjű felület esetében ez pontosan egyenlő a megvilágítás értékével, mivel ekkor feltételezzük, hogy a felület a teljes beeső fényt visszaveri. Ha viszont a vászon visszaverő képessége (gain = nyeresége) nagyobb vagy kisebb 1-nél, akkor a megvilágítást meg kell szorozni ezzel a faktorral, és ekkor kapjuk meg a fajlagos felületi fényáramot. Általánosan véve izzókra, lámpákra is értelmezhető ez a mennyiség: ekkor az izzó felületegységére eső kibocsátott fényáramot jelenti.

 

Fénysűrűség (cd/m² = nit)

 

Mint már a fényerősségről szóló fejezetben utaltunk rá, a megjelenítők – legyen az elsődleges fénykibocsátó display, mint egy LCD monitor, vagy megvilágított felület, mint egy vetítőernyő – „fényességének” vagy „világosságának” jellemzésére leginkább használt jellemző a fénysűrűség (luminance). Ez az a mennyiség, amely a felhasználó (néző) számára a legjobban megmutatja, hogy mire számíthat az adott kijelző fényességét illetően. A projektorok esetében most a kijelzőn nem magát a projektort, hanem a megvetített felületet értjük.

 

Vigyázat! Itt ismét felbukkan az általánosan használt fényerő elnevezés, ami csak azért baj, mert már láttuk, hogy több más fogalomra is ugyanezt használják a fénytechnikában. Egyébként a fénysűrűség szubjektív megfelelőjére jogosan használják a fényerő, fényesség (brightness) elnevezéseket. Ez természetesen nem azonos az objektíve mérhető fénysűrűséggel.

 

A fénysűrűséget kandela/m²-ben (cd/m²) adják meg, vagy pedig nitben, ami tökéletesen ugyanazt jelenti. Széles körben használják még az angolszász országokban elterjedt footlambert (fL) mértékegységet, amely a kandela/négyzetláb érték 1/π-szerese, azaz 1 foot-lambert = 3,426 nit. További, ritkábban használt mértékegység a stilb (= 10000 nit) és az apostilb (= 0,318 nit).

 

A filmszínházakban (a szokásos sötét környezet mellett) kívánatosnak, illetve elvártnak tekintett 16 footlambert fénysűrűség kb. 55 nitnek felel meg. Mellesleg a gyakorlati határok megengedőbbek: a 12 – 22 footlambert tartományban tartják elfogadhatónak a fénysűrűséget a mozivásznakon.  

Házimozi esetében a javasolt fénysűrűség kb. 40 - 75 nit, ha a vászon környezeti megvilágítása projektor nélkül 16 - 24 lux, prezentációhoz pedig kb. 50 - 170 nit, ha a vászon környezeti megvilágítása projektor nélkül 40 - 120 lux.

 

Ahhoz, hogy a fenti tartományban legyen a fénysűrűség,  a következő paramétereket kell összehangolni: a projektor fényárama (figyelembe véve, hogy ezt a zoom állása és a vetíteni kívánt formátum, illetve annak eltérése a saját formátumtól is befolyásolja, továbbá a kívánt képminőségtől és az ennek megfelelő beállítástól, kalibrálástól is függ, amikor a lámpa teljesítményét pl. visszavesszük), a vetítési távolság, a zoom állása, a kívánt képméret, a vászon minősége (nyeresége) és a nézési szögtartomány. Figyelembe kell venni persze a fizikai adottságokat is, mint a helyiség méretei, a projektor és a vászon elhelyezési lehetőségei stb. Kényelmi vagy célszerűségi okokból ezért gyártanak extrém kis vagy extrém nagy vetítési távolságú projektorokat, illetve vannak cserélhető objektíves vetítők, amelyek nagy elhelyezési rugalmasságot nyújtanak.

 

Számítási példa

 

Végül egy egyszerű példa a projektor fényárama (lumen) és a vetítőernyő fénysűrűsége (cd/m² vagy nit) közötti összefüggésre. Vetítsünk egy 100” (254 cm) átlójú, 4:3 formátumú vászonra ugyanilyen formátumú képet 1200 ANSI lumen fényárammal. A vászon szélessége kb. 2 m, magassága 1,5 m, azaz a felülete 3 m². A megvilágítás ekkor 1200/3 = 400 lux (lm/m²). Ha feltételezzük, hogy a matt fehér vászon nyeresége 1, akkor a fajlagos felületi fénykibocsátás értéke szintén 400 lm/m², és ha az adott vászon minden irányban egyenletesen szórja a fényt (Lambert-féle felület), akkor az L fénysűrűség és az M fajlagos felületi fényáram között a következő az összefüggés: L = M/π, azaz L = 400/3,14 ≈ 127 cd/m² (nit).

 

Ez a fénysűrűség közepes környezeti megvilágítás mellett elegendő a jó minőségű prezentációhoz. Egy nagyobb, pl. 3 m széles vászon felülete kb. 6,78 m², a megvilágítás ekkor 1200/6,78 = 177 lux. Ugyancsak Lambert-féle felületet, és 1-es reflexiós tényezőt feltételezve, a fénysűrűség 177/3,14 ≈ 57 cd/m² (nit). Házimozi céljára ez a fénysűrűség éppen megfelelő, prezentációhoz viszont kevés, illetve csak kis környezeti megvilágítás (max. kb. 40 lux) mellett lehet elegendő. Egy iroda vagy tárgyaló tipikus megvilágítása 3-400 lux körül van, amit esetünkben a tizedére kell csökkenteni. 1-nél nagyobb nyereségű (fényvisszaverési tényezőjű) vászon használatával növelhetjük a fénysűrűséget a nézhetőségi szög rovására. Az ilyen vetítőernyők „irányítottan” sugároznak egy viszonylag szűkebb térszögbe.

Az egyik további lehetőség a fénysűrűség növelésére a kisebb méretű vászon választása, ám ez a nézők számát korlátozhatja.

 

Természetesen a fénysűrűséget úgy is növelhetjük, illetve érhetjük el a szükséges fénysűrűséget, még nagyobb környezeti világítás mellett is, ha nagyobb fényerejű projektort használunk. A fenti példában 1200 ANSI lumenes projektor szerepelt, de a mai – akár hordozható, irodai vagy tantermi – projektoroknál is mindennapos a 2500 – 3000 ANSI lumen maximális fényáram. Ebből még optimalizált vagy lámpakímélő üzemmódban is maradhat úgy 1800-2000 ANSI lumen.

Kontrollált környezetben (mozi, házimozi) pedig nem a nagy fényerő az elsődleges szempont, hanem lényegében a fenti határok között kell tartani a fénysűrűséget a képminőség (kontraszt, színhelyesség stb.) prioritása mellett. Igaz, egy nagyobb méretű moziban a vászon mérete miatt szükség lehet akár 15-20000 ANSI lumen fénykibocsátású projektorra is. Egy átlagos (sötét) otthoni moziban azonban, 2-2,5 m-es vásznat feltételezve, a projektor kalibrált állapotában tipikusan elegendő 6-800 ANSI lumen fényáram.

 

N. Á.