獨影投影儀科普:詳解投影儀DLP成像技術(shù)原理
DLP是“Digital Light Processing”的縮寫,即為數(shù)字光處理,也就是說這種技術(shù)要先把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理,然后再把光投影出來。作為一種獨創(chuàng)的、采用光學半導體產(chǎn)生數(shù)字式多光源顯示的解決方案,能夠使圖像達到極高的保真度,給出清晰、明亮、色彩逼真的畫面。

DLP投影系統(tǒng)的核心是光學半導體,即數(shù)字顯微鏡裝置也就是人們常說的 DMD芯片,這是德州儀器公司 Larry Hornbeck 博士于 1987 年發(fā)明的,含有 200 萬個規(guī)則排列相互鉸接的微型顯微鏡。每個顯微鏡的大小僅相當于頭發(fā)絲的五分之一。根據(jù)每個鏡片向光源可以將光反射到鏡頭(旋轉(zhuǎn)+12度),和背光無法反射到鏡頭的狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)-12度),分別標記為”開“和“關(guān)”,微鏡片疾速旋轉(zhuǎn)之間可形成約1024級的灰度等級(灰階),當 DMD芯片與數(shù)字視頻或圖像信號、光源和投影透鏡彼此協(xié)調(diào)之后,顯微鏡可將全數(shù)字圖像投射到屏幕或其他表面上。

此外,微鏡片的數(shù)量代表著畫面的分辨率,所以分辨率和芯片大小有直接關(guān)系,不同的芯片尺寸所包含的鏡片數(shù)量(分辨率)如下:
0.23英寸:960 * 540 ≈ 52W(個)
0.33英寸:1280 * 720 ≈ 92W(個)
0.47英寸:1920 * 1080 ≈ 210W (個)1080P
0.66英寸:2716 * 1528 ≈ 415W (個)2K
1.38英寸:3840 * 2160 ≈ 830W(個) 4K
根據(jù)DMD芯片數(shù)量的不同,可分為單片、雙片和三片DLP投影機。單片DMD經(jīng)色輪過濾可生成1670萬種顏色;三片式DLPCinema投影系統(tǒng)可生成3500萬種顏色。目前DLP推出的最新“極致色彩”技術(shù),甚至能超過200兆種顏色。
單片DMD技術(shù)原理:在一個單DMD投影系統(tǒng)中,需要用一個色輪來產(chǎn)生全彩色投影圖像。色輪由紅、綠、藍濾波系統(tǒng)組成,它以60Hz的頻率轉(zhuǎn)動。在這種結(jié)構(gòu)中,DLP工作在順序顏色模式。輸入信號被轉(zhuǎn)化為RGB數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)按順序?qū)懭隓MD的SRAM,白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上,通過色輪的光線然后成像在DMD的表面。當色輪旋轉(zhuǎn)時,紅、綠、藍光順序地射在DMD上。色輪和視頻圖像是順序進行的,所以當紅光射到DMD上時,鏡片按照紅色信息應該顯示的位置和強度傾斜到“開”,綠色和藍色光及視頻信號亦是如此工作。人體視覺系統(tǒng)集中紅、綠、藍信息并看到一個全彩色圖像。通過投影透鏡,在DMD表面形成的圖像可以被投影到一個大屏幕上。

雙片DMD技術(shù)原理:這種系統(tǒng)利用了金屬鹵化物燈紅光缺乏的特點。色輪不用紅、綠、藍濾光片,取而代之使用兩個輔助顏色,品紅和黃色。色輪的品紅片段允許紅光和藍光通過,同時黃色片段可通過紅色和綠色。結(jié)果是紅光在所有時間內(nèi)都通過,藍色和綠色在品紅-黃色色輪交替旋轉(zhuǎn)中每種光實質(zhì)上占用一半時間。一旦通過色輪,光線直接射到雙色分光棱鏡系統(tǒng)上。連續(xù)的紅光被分離出來而射到專門用來處理紅光和紅色視頻信號的DMD上,順序的藍色與綠色光投射到另一個DMD上,專門處理交替顏色,這一DMD由綠色和藍色視頻信號驅(qū)動。
三片DMD技術(shù)原理:將白光通過棱鏡系統(tǒng)分成三原色。分別照射到各自DMD芯片,然后借助棱鏡重新組合成一路光線,最后照射在屏幕成像。應用三片DLP投影系統(tǒng)的主要原因是為了增加亮度。通過三片DMD,來自每一原色的光可直接連續(xù)地投射到它自己的DMD上。結(jié)果更多的光線到達屏幕,給出一個更亮的投影圖像,這種高效的三片投影系統(tǒng)被用在超大屏幕和高亮度應用領(lǐng)域。

DLP投影技術(shù)的優(yōu)點:
1、清晰,由于鏡片之間(像素之間)的距離非常小,所以不會出現(xiàn)晶格(馬賽克)現(xiàn)象,采用該技術(shù)的圖像異常清晰。
2、可靠,DLP屬于數(shù)字技術(shù),不會受到溫度、濕氣等因素的影響;且DLP芯片的使用壽命超10萬個小時,保證畫面不褪色;
3、反應速度,DLP技術(shù)切換速度以微秒計數(shù),比液晶面板的毫秒級反應速度要快了千倍,高反應速度,使得觀看賽車、球類等高速動態(tài)畫面,不易出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象;
DLP投影技術(shù)的缺點:彩虹效應,可以簡單理解為投影機的白色光源,被分解為紅、綠、藍三色,看起來就像彩虹一樣;是因為圖像色彩是由旋轉(zhuǎn)的色輪調(diào)節(jié)產(chǎn)生,部分人群的視覺系統(tǒng)比較靈敏,可以察覺到色彩轉(zhuǎn)換的過程,不像多數(shù)人那樣靠視覺暫留現(xiàn)象把幾種單色混成新色彩,不過,采用三色LED光源的投影沒有采用色輪技術(shù),因此不會出現(xiàn)彩虹效應。