Intrumentos ópticos

Os instrumentos ópticos são instrumentos bem comuns no nosso dia-a-dia como, por exemplo, o microscópio, a luneta, a lupa, projetores, e acredite, o olho humano é também um exemplo de instrumento óptico. São equipamentos construídos para auxiliar a visualização do que seria muito difícil ou impossível de enxergar sem eles. As peças fundamentais que compõem a maioria dos instrumentos ópticos são os espelhos e lentes.

Dentro dos instrumentos ópticos , os Instrumentos de Projeção são aqueles que conjugam

imagens finais reais, vistas pelo observador através de um anteparo, como na máquina fotográfica e projetores em geral.

O que é um projetor?

Aparelho destinado a ampliar e projetar em anteparos as imagens  de objetos gravados (slides ou filmes)

O projetores (de dispositivos ou slides), possuem um sistema de lentes convergentes que forma uma imagem real e muito ampliada de um objeto (um slide fortemente iluminado, próximo do foco da lente), que pode ser projetado sobre uma tela. O projetor também possui um dispositivo que nos permite aproximar ou afastar a lente do slide, para que a imagem se forme exatamente sobre a tela.

Projetor de slides

Um projetor de slides (diapositivos) serve para projetar em uma tela uma imagem real e aumentada do objeto que está no slide.

Basicamente, ele é constituído de uma lente convergente, como objetiva, e uma lâmpada cujo filamento está situado no centro de curvatura do espelho côncavo que juntos servem para iluminar com bastante intensidade o slide. A figura mostra um esquema bem simplificado de um projetor de slides.

Para obter uma imagem real, maior e aumentada, o slide precisa estar situado a uma distância menor que a dupla distância focal (antes do foco), como já foi visto quando estudamos lentes.

Os projetores de filmes e slides, assim como os retroprojetores também têm a função de fornecer uma imagem maior que o objeto. Nos projetores isso é conseguido colocando-se entre o filme e a tela onde a imagem será projetada uma lente convergente.

Nesses instrumentos, o filme (objeto), além de bem iluminado, deve estar um pouco além da distância focal da lente, para que a imagem formada seja real e maior, tornando possível sua projeção na tela. Dessa forma, a lente não funciona como uma lupa, pois nesse caso a imagem obtida, apesar de ainda maior, seria virtual, inviabilizando a projeção. Como a imagem formada é invertida, o filme/slide é colocado invertido no projetor, para obtermos uma imagem final direita. Através de uma lente convergente, fornece imagens reais, invertidas e maiores que o objeto (filme ou slide). Como as imagens são projetadas numa tela e vistas por

espectadores, é conveniente colocar o objeto invertido no

projetor para se obter uma imagem direita.

  

Principais características dos projetores de vídeo

Nas próximas postagens, virão as características dos projetores de vídeo.

Luminosidade (brilho)

Um projetor de vídeo (também chamado de data-show) utiliza um canhão luminoso para exibir as imagens oriundas de um computador (ou de outro dispositivo que gera imagens) em uma parede ou em um telão. Para que as imagens exibidas não fiquem apagadas ou difíceis de serem vistas em ambientes razoavelmente iluminados, é necessário que se tenha uma boa taxa de luminosidade.

Por ser padronizada pela ANSI (American National Standards Institute), a avaliação dessa característica é feita através de uma medida denominada "ANSI lumens". Evidentemente, quanto maior essa taxa em um projetor, maior será a luminosidade de seu canhão de luz.

Para obter uma imagem com uma nitidez satisfatória, mesmo em ambientes muito espaçosos (um salão de festa, por exemplo), é recomendável usar um data-show que tenha 1.500 ANSI lumens ou mais. Essa condição é especialmente válida quando se deseja ter o máximo possível de ampliação da imagem exibida.

Em ambientes pequenos, como uma sala de reuniões ou uma sala de aula, pode-se usar, confortavelmente, um projeto que tenha entre 1.000 e 1.500 ANSI lumens.

Note que, junto com a luminosidade, é recomendável checar se o aparelho tem uma boa taxa de contraste. Quanto maior essa taxa, melhor. Prefira projetores que tenham, pelo menos, contraste de 500:1.

Resolução

Assim como nos monitores de vídeo, a resolução de um projetor pode influenciar na qualidade da imagem. Quanto maior a resolução, melhor é a definição de certos objetos exibidos.

Para apresentações de slides usando softwares como o PowerPoint ou o Impress, por exemplo, uma resolução de 800x600 é suficiente para a maioria dos casos. Já para imagens que exibem muitos detalhes, como uma tabela contendo muitos valores ou mapas com muitas informações, uma resolução de 1024x768 se mostra mais adequada. Uma resolução maior que isso só é recomendada quando há muita informação sendo exibida, como a planta de um prédio, por exemplo.

Para obter melhores resultados de imagem, experimente deixar a resolução da placa de vídeo do computador no mesmo valor da resolução do projetor.

Tamanho da imagem

O tamanho da tela ideal para uma projeção depende do tamanho do ambiente. Quanto maior o local, maior deve ser o tamanho da imagem, para que as pessoas localizadas ao fundo não tenham dificuldades na visualização.

Uma forma de ajustar essa característica é aumentando ou diminuindo a distância do data-show da parede ou do telão. Conforme mostra a imagem abaixo, quanto mais distante estiver o aparelho, maior o tamanho da imagem.

É importante frisar, no entanto, que a luminosidade diminui à medida que o projetor fica mais longe da área de exibição. Se o contrário for feito, a imagem fica com mais brilho. Por essa razão, os projetores geralmente indicam em seus manuais as distâncias máximas e mínimas com as quais trabalham.

Praticamente todos os projetores contam com um botão que permite regular a ampliação da imagem, além de outro que permite ajustar o foco, já que este muda quando há alteração no tamanho da imagem.

Lâmpada

Os projetores de vídeo duram bastante se bem cuidados, mas a lâmpada da fonte luminosa costuma durar menos. Por esse motivo, é recomendável adquirir aparelhos de marcas que oferecem uma rede de assistência técnica razoável para que seja possível encontrar lâmpadas substitutas e, quando necessário, outras peças de reposição.

Para aumentar o tempo de vida útil da lâmpada, siga rigorosamente as recomendações que o fabricante disponibiliza no manual do aparelho. De maneira geral, os seguintes cuidados ajudam (e servem para proteger o projetor como um todo):

- Posicione bem o aparelho para evitar que ele caia, e tenha cuidado ao transportá-lo;
- Espere o aparelho esfriar antes de guardá-lo em sua maleta;
- Evite ligar e desligar o projetor muito rapidamente.

As lâmpadas de projetores mais antigos suportavam de 300 a 500 horas de utilização. Hoje, é possível encontrar lâmpadas que duram, pelo menos, três mil horas.

Tecnologias

As tecnologias mais comuns existentes (até a data de publicação deste artigo) para projetores são: DLP, LCD e LCOS. Todas são apresentadas rapidamente a seguir:

DLP (Digital Light Processing)

A tecnologia DLP utiliza um chip chamado DMD (Digital Micromirror Device) que contém milhares de espelhos microscópicos que controlam o estado de cada pixel da imagem. Esses espelhos são ativados e desativados rapidamente para a geração da imagem. Quando um conjunto de espelhos fica em estado "off" (desligado), por exemplo, os pixels representados por esse conjunto ficam escuros.

Os projetores DLP mais atuais utilizam três chips DMD para gerenciar as cores geradas, sendo que cada um controla uma das seguintes cores: vermelho, verde e azul. Um prisma é utilizado para as imagens que requerem uma mistura de cores.

Por sua vez, os aparelhos mais simples fazem uso de apenas um chip, e o controle das cores é feito por um disco que contém as cores mencionadas e uma área em branco que serve para gerenciar o brilho. Esse disco gira de forma sincronizada aos movimentos dos espelhos do DMD para exibir a cor correta.

Se optar por um projetor DLP, prefira os modelos que trabalham com três chips, pois além de serem mais sofisticados, são capazes de exibir mais cores.

LCD (Liquid Crystal Display)

Os projetores que utilizam a tecnologia LCD têm funcionamento parecido aos projetores que usam o padrão DLP, com que a diferença de que, ao invés de usarem uma matriz de espelhos microscópicos para tratar da passagem de luz, utilizam painéis de cristal líquido cujos componentes sãos ativados/desativos por meio de cargas elétricas.

Na verdade, essa tecnologia costuma receber o nome de 3LCD quando aplicada nos projetores, já que geralmente utiliza um painel de LCD para cada cor do esquema RGB (Red, Green, Blue - vermelho, verde e azul). Um prisma é utilizado para as imagens que requerem uma mistura de cores.

Geralmente, utiliza-se uma tecnologia LCD denominada HTPS (High Temperature Poly-Silicon), tipo caracterizado por ser altamente confiável e capaz de trabalhar com imagens grandes e alto contraste, mesmo quando constituído de painéis pequenos.

LCOS (Liquid Crystal on Silicon)

A tecnologia LCOS utiliza uma matriz de cristal líquido para representar os pixels da imagem. Essa matriz é posicionada sobre uma camada de espelhos reflexivos, que fica fixa na superfície de um chip (aqui também é possível usar uma combinação de três chips, um para cada cor do esquema RGB). Na geração da imagem, a luz é emitida do espelho para a matriz de cristal líquido. Cargas elétricas atuam nesses cristais, ativando-os (ou desativando-os) para permitir a passagem da luz para a lente de projeção.

É possível notar que o LCOS é uma espécie de mistura das tecnologias DLP e LCD. O principal entrave desse tipo de projetor é o preço. Por serem de fabricação mais complexa e por serem capazes de trabalhar com imagens grandes sem perder a qualidade, os dispositivos LCOS são os mais caros do mercado.

Recursos extras

Uma outra característica importante a ser observada nos projetores é sua quantidade de conectores. A variedade permite conectar o data-show a uma gama maior de aparelhos. As entradas mais comuns são: VGA, S-Video e RCA. Com a popularização das placas de vídeo com DVI, provavelmente será comum encontrar projetores com esse tipo de conector. Saiba mais sobre conectores de vídeo aqui.

Também é comum encontrar projetores de vídeo acompanhados de controles remotos. Esse tipo de dispositivo é útil em várias situações, por exemplo, quando é necessário configurar um projetor que fica preso em um suporte no teto ou quando é necessário ocultar um slide em um dado momento.

Alguns projetores contam com auto-falantes simples, mas esse já não é um recurso tão importante assim, visto que a qualidade do áudio e o volume costumam não ser altos. Em todo caso, os auto-falantes podem "quebrar um galho" nas situações em que, por algum motivo, não há caixas de som para serem usadas.

Se você deseja utilizar um projetor para a exibição de vídeos, considere adquirir um modelo que tenha recursos que otimizam a exibição de imagens desse tipo de aplicação.

Projetor de cinema analógico

Por ser muito comprido, um filme de duas horas é dividido em cinco ou seis rolos. Antigamente, dois projetores se revezavam - enquanto um rolo era projetado, o outro era carregado pelo operador. Para contornar o problema, as salas mais modernas têm bandejas de apoio nas quais se emendam todos os rolos de um mesmo filme.

O filme sai da bobina e entra no projetor. Os furos nas laterais da película se encaixam nas rodas dentadas, que vão puxando a película e fazendo cada fotograma do filme parar diante da luz. É tudo tão rápido que a cada segundo passam pelas lentes 24 fotogramas - velocidade que faz com que a imagem pareça em movimento.

A luz passa pelo obturador, uma pequena placa de metal que gira e bloqueia a luminosidade durante a passagem de um quadro ao outro, antes de iluminar o filme - é isso que nos dá a sensação de movimento contínuo, e não de um filme "rolando" pela tela. Durante a fração de segundo em que fica parado, o fotograma é iluminado por uma forte luz de xenônio

Logo após ser iluminado, o filme, que entra de cabeça para baixo, passa por uma lente, onde é invertido e ampliado para a tela. O feixe de luz, após iluminar os fotogramas, vai para o condensador, um quadradinho que bloqueia a luminosidade ao redor do quadro, evitando que outras partes da película - como os furos laterais - apareçam

Em seguida, um aparelho lê o som a partir de uma faixa magnética do filme, semelhante à de uma fita cassete. Ele converte as informações em um sinal elétrico, que é mandado para um amplificador que, por sua vez, o passa para os alto-falantes do cinema. Para entrar em sincronia com a imagem, o som fica de 19 a 20 frames adiantado. Por fim, o filme vai para outra bobina, onde volta a ser enrolado.

Projetores de cinema digitais

REPORTAGEM –Revista The Economist

O Economist  está com um excelente artigo sobre pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências que desenvolveram um projetor digital de cinema que usa lasers como a principal tecnologia de display. Ao fazer isso, estes projetores são capazes de exibir incríveis 80% da faixa de cores visível ao olho humano. Antes disto, a faixa de 60% que os filmes em 35mm ofereciam era considerada padrão para outros projetores e displays fazerem comparação entre si.

No passado, os projetores a laser não foram cogitados porque os lasers produziriam pequenas manchas naimagem, reduzindo assim a sua nitidez. Mas o que os pesquisadores fizeram foi combinar os lasers separados vermelho, azul e verde com tecnologia DLP para produzir uma imagem mais clara. Ao unir os lasers separados para produzir um laser branco e depois fazer com que a DLP reparta novamente em pixels RGB, cada laser cancela as manchas geradas pelos demais.

E não é só isso. Ao aumentar a intensidade dos lasers, estes novos projetores poderiam – pelo menos teoricamente – exibir 90% da faixa de cores visível consumindo 35% menos energia que um projetor de lâmpada de xenônio. O único problema agora para a tecnologia incipiente é o custo inicial. Considerando que os lasers duram muito mais que lâmpadas de xenônio e os cinemas poderão descartar os rolos sem sacrificar a qualidade da imagem, estes projetores a laser deverão ser uma opção bastante atraente. [The Economist]

A tecnologia 3D

Tudo depende de ilusões de ótica para criar cenas panorâmicas e com profundidade ou objetos que parecem saltar da tela. Os humanos têm visão binocular, ou seja, cada olho enxerga uma imagem diferente e o cérebro ás combina em uma única imagem. O cérebro utiliza a sutil diferença angular entre as duas imagens para auxiliar na percepção de profundidade.

Antigamente:

Nos filmes em 3D antigos usavam-se imagens anáglifas para tirar vantagem da visão binocular, essas imagens incluem duas camadas de cor em uma única tira do filme reproduzida por projetor. Uma das camadas era predominantemente vermelha e a outra azul ou verde, para assistir se usava um óculos 3D apropriado para o filme. As lentes coloridas forçavam um olho a enxergar a seção vermelha da imagem e a outra azul ou verde, devido a diferença entre as duas imagens o cérebro as interpreta como uma imagem em três dimensões. Essa tecnologia já fez com que pessoas tivessem dor de cabeça, lesões oculares e náusea.

Tecnologia 3D , Hoje em dia

A tecnologia 3-D digital também utiliza imagens para enganar sua visão. Porém, em vez de usar cores para filtrar as imagens em cada olho, a maioria dos sistemas utiliza a polarização. Lentes polarizadas filtram apenas ondas de luz que são alinhadas na mesma direção. Num par de óculos 3-D, cada lente é polarizada de forma diferente. Em alguns óculos, existe uma diferença de 90 graus na polarização. Outros utilizam diferentes alinhamentos de polarização circular. A tela é especialmente desenvolvida para manter a polarização correta quando a luz do projetor é refletida. Nos filmes que utilizam essa tecnologia, em vez de um amontoado de imagens vermelhas e verdes, as imagens ficam um pouco embaçadas, quando vistas sem os óculos.

Um filme em 3-D digital usa um ou dois projetores digitais para reproduzir a imagem na tela. Estruturas com dois projetores utilizam um deles para reproduzir a imagem para o olho esquerdo e o outro, para o olho direito. A luz que forma cada imagem é polarizada a fim de igualar as lentes correspondentes. A maioria dos sistemas de um único projetor utiliza um dispositivo de polarização posicionado acima da lente do projetor. Esse dispositivo é uma placa polarizada que permite a passagem de luz para apenas uma das duas imagens de cada vez. Em sistemas de um único projetor, cada olho enxerga sua imagem para cada quadro do filme, de duas a três vezes, numa sucessão extremamente rápida. Seu cérebro interpreta isso como uma imagem tridimensional contínua. Alguns sistemas utilizam óculos ativos que se sincronizam com o projetor usando ondas de rádio, mas costumam serem mais pesados e mais caros do que os óculos polarizados.

Esta tecnologia não compromete as cores da imagem final e não provoca tantos efeitos indesejáveis como as imagens anáglifas. Por esta razão, alguns produtores de filmes começaram a fazer novos filmes com projeção 3-D em mente. Um exemplo é "A Família do Futuro", que estreou no Brasil em março de 2007. Segundo o diretor Steve Anderson, a utilização de 3D digital os ajudou a contar uma história ao invés de promover um show de efeitos especiais. "Fizemos questão de não criar os velhos efeitos em 3D, nos quais tudo parece artificial", diz Anderson. "Queríamos utilizar a tecnologia para contar uma história. Na cena do diálogo entre Lewis e Midred, a profundidade foi ampliada para que o foco ficasse concentrado nos personagens. Na perseguição com o dinossauro, quando ele carrega as crianças em sua boca, é possível notar uma fantástica profundidade".

Bibliografia

http://educar.sc.usp.br/otica/instrume.htm

http://www.portalimpacto.com.br/docs/00000FariasVestAula19InstrumentosOpticos.pdf

http://www.infowester.com/projetores.php

http://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/como-funciona-projetor-cinema-481138.shtml

http://www.gizmodo.com.br/conteudo/novos-projetores-de-cinema-oferecem-qualidade-de-imagem-superior