Como fazer projecção de vídeo em plena luz do dia
TL;DR – Não pode. Este é um título sério de clickbait.
Já estou em material áudio-visual há algum tempo e ainda recebo pedidos ou perguntas sobre fazer projecção ao ar livre durante o dia. Infelizmente, até inventarmos um canhão de luz super carregado ou um feixe de sombra anti-luz, isto não vai acontecer tão cedo.
Esta escrita vai lidar mais com a hipotética “O que seria necessário para que uma luz electrónica fosse vista como mais brilhante do que o sol”? Esta é uma boa altura para notar que não sou um cientista – isto é apenas uma experiência de pensamento divertida. Aviso justo de que provavelmente haverá mais do que uma afirmação ou conceito impreciso que se segue.
P>Primeiro, precisamos de responder “Como é medido o brilho?”. – então entraremos nos hipotéticos de quanto brilho precisaríamos para competir com o sol.
Existem muitos métodos diferentes de medição da luz, e alguns dos relevantes para esta experiência de pensamento são os seguintes:
- Candela – intensidade da luz emitida por uma fonte numa determinada direcção.
- Lumen – quantidade ou fluxo de luz emitido por uma fonte. Isto tem em conta que a maioria das luzes (como uma vela) são essencialmente omnidireccionais e emitem luz em muitos ângulos diferentes
- Lux – uma medida de lúmenes quando aplicada a uma área de superfície ou 1 lúmen/metro quadrado. A luz fica mais fraca à medida que é espalhada por uma área maior
- Foot-candle – relacionada com o lux, mas utiliza o sistema imperial de medição em seu lugar. 1 vela de pé = 1 lúmen/sq ft. = ~10lux
- Lêndeas – semelhante ao lúmen, mas usado mais como medida de brilho para dispositivos de visualização como ecrãs de smartphone e monitores onde não existe um único ponto de luz, mas sim um campo de luz.
Exemplo de leituras de lux da wikipedia:
- Luz Nocturna/Starlight – 0.0001 lux
- Lua cheia, Noite clara – 0.36lux
- Iluminação doméstica – 50-250lux
- Dia de transmissão – 1000lux
- I>Luz solar directa – 32.000-100.000lux
Para obter realmente estas medições, há várias ferramentas disponíveis. Utilizei um Iluminómetro para as ver por mim próprio. Estes medidores de luz são utilizados principalmente na indústria da fotografia, mas também são úteis em muitas outras áreas, desde a horticultura, à iluminação de museus e outras.
Com o meu iluminómetro, consegui obter uma leitura entre 90.000 e 110.000 lux num dia de sol brilhante em Nova Iorque, em Junho. Movendo-se para a sombra de uma árvore e obtendo luz indirecta foi geralmente em qualquer lugar entre 3.000-9.000lux.
Com estas leituras em mãos, podemos começar a pensar em como um projector é tipicamente brilhante sobre uma determinada área de superfície.
Suposições simplificadas
Para tirar algumas coisas do caminho primeiro, há várias coisas conhecidas sobre as quais apenas faremos suposições, ou deixaremos de fora os nossos cálculos. Primeiro, os projectores são normalmente feitos para projectar numa relação de aspecto 16:9, o que vai tornar o nosso cálculo para lúmenes por metro quadrado (1:1) um pouco mais desafiante, portanto, uma vez que este é um exercício hipotético de qualquer forma – podemos simplesmente assumir que os projectores vão cobrir um quadrado e não um rectângulo. Em segundo lugar, os fabricantes de projectores têm padrões bastante diferentes sobre o que constitui um lúmen (alguns seguem uma medição de lúmen ANSI normalizada). Também podemos assumir que estamos aqui a falar de preto ao branco puro, uma vez que cores diferentes têm diferentes brilhos perceptuais aos nossos olhos. Imagens a cores completas necessitarão potencialmente de ainda mais luz para aparecerem vívidas do que apenas gradientes a preto e branco. Finalmente, a maioria dos projectores não consegue projectar um preto puro e não passam realmente de 0 lux para branco puro numa sala de preto escuro. (btw Medium torna uma caixa zero e mais baixa O a mesma…estranha…o0o0o0o0o0). Em resumo – medir o brilho é complicado e estamos a simplificar drasticamente.
Indoors
Alright – com isso fora do caminho. Se tivermos um projector de vídeo de 1.000 lúmen cobrindo um metro quadrado de superfície (não uma superfície muito grande), digamos que o nosso nível de preto é 0 lux e o nosso branco mais brilhante é 1000 lux. Isto dá-nos uma boa relação de contraste para mostrar todas as cores entre o preto e o branco numa sala escura. Agora, vamos acender as luzes nesta sala e fingir que acabámos de elevar a iluminação ambiente na sala para 250lux. Agora o nosso nível de preto na nossa superfície começa a 250lux e o nosso branco ainda está a 1000 lux – o nosso contraste diminuiu e a imagem está a começar a parecer bastante lavada. Vamos abrir a janela da sala e elevar o brilho para 1000 lux. Agora a superfície da parede é tão brilhante como o nosso projector pode ir e não há realmente espaço para um nível de preto – a nossa imagem projectada, mesmo que a sua neve branca pura – provavelmente não é de todo visível neste momento.
Sair à sombra
Vamos para fora à sombra onde está 10,000 lux de luminosidade hoje em dia. Isto significa que, para conseguirmos o nosso contraste anterior de 0-1000 lux, teríamos de começar com um projector de 11.000 lúmenes a projectar um metro quadrado. O nosso preto é a superfície de 10.000 lux e o nosso branco é o ponto mais brilhante da nossa projecção de 11.000 lux. Perceptualmente, para os nossos olhos, esta sensação de contraste torna-se um pouco difícil de explicar devido a todas as alterações ópticas e químicas que ocorrem nos nossos olhos para ajustar e perceber estes diferentes níveis de luminosidade. Um projector de 10.000 lm numa sala escura numa superfície quadrada de 1m pode ter uma melhor relação de contraste do que um projector de 1.000 lm na mesma superfície, mas os seus olhos podem ter dificuldade em dizer a diferença. Ou os brancos de uma imagem de 10.000 lux tão pequena podem ser dolorosos ou desagradáveis de ver.
Luz Diurna Cheia
Se ainda estiver a seguir – vamos passar a plena luz do dia. Temos um ecrã de projecção de metro quadrado no deserto e é um dia cheio de sol a 100.000 lux vindo da nossa superfície do ecrã apenas do sol. Para alcançar este tipo de brilho num único metro quadrado com um projector, precisaríamos de um projector de 100.000 lúmenes.
Felizmente – estes não existem. 😨
O recorde mundial do projector mais brilhante é de 43.000 lúmenes. Ele consome 7kW de potência. Um projector muito mais padrão de 20.000 lúmenes consome cerca de 3kw e tem este aspecto:
“Bem – não pode simplesmente empilhar 2 ou 3 deles e juntá-los?” Infelizmente, a luz aditiva não funciona dessa forma. Só porque há o dobro da luz proveniente destes projectores, não significa que seja perceptualmente duas vezes mais brilhante. Isto deve-se a algo que mencionei anteriormente onde os projectores normalmente não projectam zero lux como preto, especialmente os mais brilhantes. Assim, empilhar 2 projectores e projectar preto irá aumentar ainda mais esse brilho preto, prejudicando o seu contraste. Empilhar 2x 5.000lm de projectores dá-lhe algo como 7.500lm, não 10.000.
Podemos obter 100.000 lux de brilho com um projector padrão de 20.000 lúmenes, mas apenas numa superfície muito pequena – apenas 0,20 metros quadrados ou 20 x 20cm. Não é exactamente um ecrã de cinema.
E se quisermos cobrir um ecrã de cinema de tamanho normal com projecção em 100.000 lux de luz do dia. Digamos uma superfície de projecção de 10m x 10m ou ~33ft x 33ft. Para igualar 100.000 lux num ecrã daquele tamanho, precisaríamos de um único projector capaz de projectar 1 milhão de lúmenes de luminosidade. Precisaríamos de acrescentar mais 50-100% a isso só para nos dar um contraste apropriado de preto a branco. Assim, com os nossos bonitos projectores padrão de 20.000 lúmenes, estamos apenas a cerca de 1-2% do brilho de que precisaríamos para cobrir um ecrã apropriado. Mesmo que voltemos à nossa relação de aspecto aproximada de 16:9 para um ecrã real, isso apenas reduz a nossa área de superfície a pouco mais de metade de uma superfície de 10m x 10m e leva-nos à gama de 500.000-750.000 lúmenes. Um projector de 20.000 lúmenes é tipicamente muito brilhante num cinema normal onde um ecrã de 30ft de largura pode estar a obter cerca de 400lux para a sua superfície.
No que diz respeito ao consumo de energia e calor – Vamos apenas (inexactamente) seguir um aumento linear para lúmenes e potência (20k lúmenes era cerca de 3500W, 43k lúmenes era cerca de 7000W) – isto significa que para alimentar o nosso projector de 1 milhão de lúmenes, precisaríamos de cerca de 175000W de energia. Tudo depende do tipo de materiais utilizados para gerar essa luz – como os LED’s que utilizam menos energia do que os incandescentes – embora a maioria dos projectores na extremidade brilhante utilizem lâmpadas de xenon. Não tenho a certeza da forma adequada de calcular a potencial dissipação de calor para algo tão brilhante, mas é provavelmente brilhante e quente o suficiente para derreter a maioria dos materiais que podem mesmo gerar, conter e dirigir essa quantidade de luz numa pequena superfície.
Existem por aí vídeos de lanternas super brilhantes que chegam a quantidades loucas de lúmenes (aqui está uma que reivindica 90.000 lúmenes), mas os projectores têm de passar por muito mais ópticas apenas para gerar realmente a sua imagem e isto custa um brilho significativo. A remoção da roda de cor de um projector DLP pode duplicar ou triplicar o brilho, por exemplo.
Há coisas que podem ser feitas para melhorar a própria superfície para projecção, para que não absorva tanta luz solar. Algumas destas telas são coisas como telas prateadas que reflectem muito melhor a luz vinda de frente do que a luz vinda de cima. Os ecrãs cinzentos podem ajudar um pouco à medida que reduzem a absorção da luz ambiente – especialmente se combinados com projecção traseira e o máximo de sombra possível sobre a frente.
E as paredes LED?
p>p>So…projecção no exterior em plena luz do dia – provavelmente não será possível em breve. Mas e as paredes de vídeo LED? Estas são visíveis em Times Square durante qualquer ponto do dia em plena luz e são apenas um monte de pequenos LEDs. No entanto, uma superfície de projecção é concebida para reflectir luz de espectro total – que reflecte o projector e toda esta luz ambiente. Os painéis LED não têm este problema – são pretos e concebidos para absorver a luz ambiente e emitir a sua própria luz brilhante. Isto significa que o contraste necessário para perceber uma imagem agradável não precisa de estar perto do nível de projecção.
Como discutido anteriormente, coisas como as paredes de LED são medidas com lêndeas em vez de lúmenes.
As lêndeas são mais sobre a emissão de uma área de superfície em vez de apenas reflectirem outra luz. A conversão (que as pessoas muito mais espertas do que eu descobriram) é:
1 Nit = 3.426 Lumens
Um ecrã de iPhone é cerca de 600-700 lêndeas com brilho máximo. As telhas LED exteriores são incrivelmente brilhantes por pé quadrado – estas telhas Barco são de 5.000nits – ou um equivalente a 17.000 lúmens por telha de pé quadrado. 5000+ lêndeas são recomendadas para aplicações ao ar livre sob luz solar directa. Mas isto nem sequer está a chegar ao brilho do próprio LED – o pequeno ponto do LED que emite realmente a luz. O LED pode estar algures mais próximo de 100.000 lêndeas sobre a sua minúscula superfície. Portanto, aos nossos olhos, isso parece muito mais brilhante do que o resto do painel de LED preto. Se se decompuser a superfície de um painel LED, talvez apenas 4% sejam os pontos reais de luz e 96% é apenas a escuridão dedicada à absorção da luz solar. Isto faz com que o brilho percebido seja muito mais alto do que apenas a luz solar projectada e reflectida.
Abrir
Não se pode projectar uma luz sugadora de anti-photons negros e não se pode projectar e competir com o sol – colar-se às paredes de LED se se estiver no exterior.
Há também monitores LCD especializados feitos especificamente para uso exterior – também vêm com o bónus de serem à prova de intempéries e são uma melhor escolha para uma vasta gama de temperaturas e ambientes.
Referências outras leituras:
Medidos versus luz percebida
Nits versus Lumens
Nits versus Lumens – proAV
Nits versus lux
Candela, Lumens, Lux: As Equações
Entendendo e interpretando os valores de lux
Flashlights alegavam ser mais brilhantes que o sol
Lumens e lux explicados numa imagem
XKCD: E se todos na terra apontassem um ponteiro laser para a lua, mudaria de cor?
Fotos do nascer do sol tiradas de: https://astrosolar.com/en/gallery/images-various/sebastian-voltmer-sunrise-spicheren/