Конструируем робота. Видеооснащение “умного дома” РЛ #3-2005
Александр БАРСУКОВ
Специально для журнала РАДИОЛЮБИТЕЛЬ
А что такое, собственно, “умный дом”? Да то же, что и умный человек – то есть, понимающий другого человека. А человеку в наше время главное – отдохнуть от этой жизни. Отдыхают сегодня глядя в экран. Вот на рис. 1 показано, как при помощи экрана создаётся очень важное – атмосфера интима. Но часто бывает, что вещи, вечером создававшие одно настроение, наутро вызывают совершенно противоположные эмоции. Поэтому хорошо, если экран, выполнив свою расслабляющую функцию, потом тихонько сам уберётся, чтобы наутро не пугать белым пятном, как удавленник из фильма “Фантомас против Скотланд-Ярда”. Изображенный на рис. 1 автоматический экран фирмы Draper имеет узкий профиль, позволяющий установить его под самым потолком, а корпус экрана закрывается крышкой, которая автоматически убирается при опускании экрана. Когда экран не используется, он легко делается невидимым.
Конструировать самому подобные вещи – задача, посильная для домашнего мастера. Ведь если несколько десятилетий назад радиолюбители, чтобы создать соответствующее настроение собирали схемы цветомузыкальных установок (вспомним известную сцену из к/ф “Экипаж”), то сегодня приходится расширять свои знания в области видеотехнологий. Воспользуемся для этой цели материалами семинара, проведённого компанией CTC Capital, представившей новые видеопроекторы фирмы Sanyo, из которых для построения видеосегмента “умного дома” выберем проекторы серии “Z” (рис. 2).
Широкоформатные проекторы Sanyo серии “Z” для домашнего театра характеризуются широкими возможностями применения в небольших помещениях и малошумностью (кстати: данные проекторы упрекают в относительно малой яркости, но именно малая потребляемая мощность является залогом тишины при просмотре фильма, так как позволяет использовать более слабые системы охлаждения). Особенность проекторов – их оснащение ЖК-модуляторами формата 16:9. Эти проекторы хорошо подходят для домашнего кинотеатра, обеспечивая эффективное использования светового потока при показе и широкоэкранных фильмов формата 4:3.
Знакомство российского зрителя с проекторами Sanyo серии “Z” началось в прошлом году с моделей PLV-Z1 и PLV-Z2 (имеющих яркость, соответственно, 700 и 800 ANSI-lm), отличающихся, в основном, оптическим разрешением (964 х 544 и 1280 х 720 пикселей соответственно). Новинки PLV-Z1X и PLV-Z3 являются более совершенными модификациями проекторов PLV-Z1 и PLV-Z2, обеспечивающими лучшее по цветности и контрастности качество изображения. Здесь применена концепция TOPAZreal (TOtal image Processing for Advanced Z-series), разработанная инженерами Sanyo специально для домашних кинотеатров. В результате реализации TOPAZreal контрастность у новинок Sanyo PLV-Z1X и PLV-Z3 удалось увеличить в 1,5 раза и получить на экране еще более чистое изображение.
Особенностью проектора PLV-Z3 является разветвленная панель входных разъемов, допускающая одновременное подключение до шести источников информации по композитному, S-Video, компонентным Y-Pb-Pr, Y-Cb-Cr видеосигналам, RGB-сигналам компьютерной графики и интерфейсу HDMI (High Definition Multimedia Interface).
Здесь представляется случай, коль скоро видеотехнологии будут постоянно фигурировать в рубрике “Конструируем робота”, рассмотреть, на примере упомянутых сигналов и разъёмов (см. заднюю панель Z3 на рис. 2) некоторые основные понятия. В дальнейшем мы рассмотрим и другие термины из области видео.
Разнообразие сигналов и разъёмов – следствие переходного этапа от черно-белого телевидения к цветному, когда, чтобы не прекращался приём на преобладавшие черно-белые телевизоры сигнал цветного телевидения комбинировали из яркостной составляющей (которую воспринимали оба типа телевизоров) и цветностной, которую черно-белые не воспринимали. С позиций современных (и, тем более, перспективных) технологий, казалось бы, об этом скоро можно будет забыть, однако, в робототехнике монохромность играет более существенную роль, чем в вещательном телевидении.
RGB – основа современного видео. На три основные цветовые компоненты (Red, Green, Blue) раскладывается изображение с тем, чтобы RGB-сигнал претерпел ряд преобразований, определяемых способом доставки сигнала – эфир, кабель, DVD. Затем снова преобразования, которые, в свою очередь определяются классностью воспроизводящего устройства (телевизора, монитора, проектора, плазменной панели) – то есть, уровнем потерь при обратном превращении промежуточных сигналов в RGB. Это – вопрос технологии и цены. Любое преобразование, в конечном счете, чревато потерей качества, однако, не всякую потерю качества ощущает человеческий глаз и не для всякой поставленной задачи эта потеря качества имеет значение.
Компонентный сигнал. По определению, компонент – это составная часть, элемент чего-либо. В таком видеосигнале сигналы яркости и цветности передаются независимо друг от друга. Обеспечивает довольно высокое (для аналоговой бытовой техники) качество картинки. В компонентном видео раздельно друг от друга могут передаваться три независимых сигнала: по одному каналу – яркостный, по двум другим – т. н. “цветоразностные сигналы” синего и красного. После несложной обработки из них получаются все три основных цветовых компонента – R, G, B.
Y-Pb/Cb-Pr/Cr. Это обозначение на панели разъёмов как раз и есть пример относительности понятия “потеря качества”. Происхождение данного набора символов простое – особенность человеческого зрения для которого гораздо более важна яркость элементов изображения, нежели его цвет. Что и позволило экономить на полосе пропускания, передавая c меньшей пространственной четкостью информацию о цвете – в виде цветоразностных сигналов. Сигнал яркости (Y) передаётся полностью, а цветоразностные сигналы B-Y и R-Y – с более узкой полосой. Обозначение Pb (или Cb) соответствует величине B-Y (это цветоразностный сигнал синего), а обозначение Pr (или Cr) – величине R-Y (это цветоразностный сигнал красного).
Композитный сигнал (от composito – смешанный). В нём составляющие яркости и цветности объединены в один сигнал, что удобно с точки зрения эксплуатации. Однако, чтобы при декодировании корректно “отфильтровать” сигналы друг от друга приходиться прибегать к схемотехническим решениям, допускающим заметную потерю качества изображения. Для ясности: VHS – это стандарт аналоговой видеозаписи композитных видеосигналов.
S-Video, – обозначение видеостыка, предусматривающего раздельную передачу сигнала яркости (Y) и сигнала цветности (C) по двухканальному соединению (применяются также обозначения Y-C или Y/C-видео). То есть, режим передачи сигнала, по сравнению с предыдущим – композитным – облегчен, и это позволило повысить качество изображения. Четырёхштырьковый кабель для S-Video носит название “Y/C-кабель”.
ANSI-lm – единица для измерения светового потока. Получается путём измерения освещенности в 9 точках экрана при специально установленных яркости и контрастности, получени среднего значения и умножения на площадь экрана.
Контрастность – отношение яркостей (или освещенностей) наиболее светлой и наиболее тёмной частей изображения.
Ну хорошо, скажете вы, а при чем же здесь конструирование, если видеопроектор – готовый узел. усовершенствовать который можно лишь на заводе? Да, но сегодня всё более важной становится такая сфера деятельности конструкторов, как инсталляции. Например, проектор так же, как и экран должен убраться с глаз долой, выполнив своё дело. На семинаре CTC Capital были примеры этого – рис. 3:
а) Micro Projector Lift грузоподъёмностью 16 кг, устанавливаемый в проём подвесного потолка, имеющий размеры 60 х 60 см; расстояние спуска – до 1,22 м;
б) LCD Lift типа “бомболюк”, подходящий для большинства популярных видеопроекторов и оснащенный датчиком, задерживающим закрывание дверок до тех пор, пока проектор не охладится до безопасной температуры;
с) лифт Revelation, снижающий шум работающего проектора, который скрыт в потолке, передавая изображение на экран через двойную систему зеркал; навесная дверца в потолке открывается на 17″, время открывания – 9 с.
Зеркало, применённое в последнем случае, заставляет подумать о роли этого предмета в жилой обстановке. В современном дизайне рассматривается концепция многоракурсных зеркал: позиционировать дисплей как зеркало в том смысле, что обычное зеркало позволяет разглядеть себя только фронтально. Зеркало же будущего – оно электронное, позволяющее видеть себя со всех сторон, особенно сзади, когда, например, надо разглядеть стрижку затылка (затылок – главное в стрижке).
Это к вопросу о понимании человека элементами его “умного дома”. Невозможность взглянуть на себя глазами других – причина нервных анорексий (болезнь, характеризующаяся наличием навязчивых мыслей), которые, в частности, эксплуатируются в рекламе прокладок. Эту болезнь психиатры лечат видеотренингом, записывая действия людей на плёнку и показывая её им (хотя это и вызывает мощные переживания). Видеотренинг развивает умение держаться на людях, чему мало помогает зеркало. Так, автопортреты, написанные с его помощью, сослужили портретистам дурную службу: зеркало не только меняет правую сторону на левую, но и показывает нам один и тот же ракурс, составляющий ничтожную долю от всех ракурсов, выявляющих человеческую сущность. Наконец, обычное зеркало – источник мистических тревог, тогда как электронное зеркало (представляющее собой систему из дисплея и видеокамеры, направленной на смотрящего в дисплей человека) можно сделать ненавязчивым с помощью фоновой заставки. Конструктивно к многоракурсным зеркалам ближе всех были бы плазменные панели, будь у них многокоординатные кронштейны (фирмы этому еще мало уделяют внимания, поэтому поле для конструирования здесь очень широкое). В определённой мере интерес к ним подогревает реклама, которая эксплуатирует “основной инстинкт”, проявившийся в том, что изначальная мода оборудовать спальни зеркалами сменилась модой на видеокамеры и мониторы.
Это, правда, тема для более специальных журналов по видео, но, коль скоро в ней присутствуют моменты технического творчества, то буквально пару слов. В цикле об авиароботах уже упоминалась парящая в воздухе телекамера из фантастического рассказа, способная занимать по командам оператора любое положение. С тех пор появились свободно парящие видеокамеры, но лишь подводные. Относительно свободно перемещаются в пространстве дигитайзеры, сканирующие трёхмерные объекты, но и они “привязаны” к сканируемому объекту – примерно так же, как раб, держащий зеркало перед римской матроной. Но древние носительницы власти не стеснялись обнажаться в присутствии рабов – для них он был робот. Однако, многие актрисы на съёмках эротических фильмов в присутствии съёмочной группы ведут себя скованно. Разработчики профессионального кинотелевизионного оборудования считают, что при съёмке особо деликатных (причем не только эротических) сюжетов актёр полностью раскрепостится, если управляемую человеком камеру заменит автономная видеокамера на роботизированном подвижном кронштейне, оперативно, в зависимости от заложенных программы, сценария и шаблонов, меняющая ракурс съёмки.
Нечто подобное конструктор-любитель может сделать и в своём “умном доме” – на кухне. На рис. 4 – подвижный кронштейн для ЖК-монитора фирмы SMS, также представленный на семинаре (подобные кронштейны у SMS есть и для плазменных панелей). Видно, что он расположен на кухне и хозяйка может, выполняя какую-то работу, смотреть и любимый сериал, если монитор снабжен ТВ-тюнером. Но ведь она перемещается по кухне – от плиты к столу, а оттуда к раковине, и угол зрения всё время меняется, к чему ЖК-мониторы довольно критичны. Если же этот кронштейн будет моторизован силами радиолюбителя, да еще снабжен видеокамерой с функцией слежения (вот она – прикладная робототехника), то монитор сможет всё время поворачиваться “лицом” к хозяйке.
© РАДИОЛЮБИТЕЛЬ