是狼真的來了嗎 談DLP投影顯示技術(shù)

二、DLP技術(shù)的原理及優(yōu)勢

　　1、原理

　　 正如中央處理單元（CPU）是計(jì)算機(jī)的核心一樣，DMD是DLP的基礎(chǔ)。單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設(shè)計(jì)出來以滿足不同市場的需要（附錄A）。一個DLP為基礎(chǔ)的投影系統(tǒng)包括內(nèi)存及信號處理功能來支持全數(shù)字方法。DLP投影機(jī)的其它元素包括一個光源、一個顏色濾波系統(tǒng)、一個冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學(xué)元件。

　　一個DMD可被簡單描述成為一個半導(dǎo)體光開關(guān)。成千上萬個微小的方形16x16um鏡片，被建造在靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存（SRAM）上方的鉸鏈結(jié)構(gòu)上而組成DMD（圖1）。每一個鏡片可以通斷一個象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個狀態(tài)之間傾斜，+10度為“開”。-10度為“關(guān)”，當(dāng)鏡片不工作時，它們處于0度“停泊”狀態(tài)（附錄B）。

　　根據(jù)應(yīng)用的需要，一個DLP系統(tǒng)可以接收數(shù)字或模擬信號。模擬信號可在DLP的或原設(shè)備生產(chǎn)廠家（OEM's）的前端處理中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，任何隔行視頻信號通過內(nèi)插處理被轉(zhuǎn)換成一個全圖形幀視頻信號。從此，信號通過DLP視頻處理變成先進(jìn)的紅、綠、藍(lán)（RGB）數(shù)據(jù)，先進(jìn)的RGB數(shù)據(jù)然后格式化為全部二進(jìn)制數(shù)據(jù)的平面。

　　一旦視頻或圖形信號在一種數(shù)字格式下，就被送入DMD。信息的每一個象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的鏡片上，提供精確的數(shù)字控制，如果信號是640x480象素，器件中央的640x480鏡片采取動作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡單的被置于“關(guān)”的位置。

　　一個848x600數(shù)字微鏡器件 ，器件中部反射部分包括508，800個細(xì)小的、可傾斜的鏡片。通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進(jìn)制平面信號進(jìn)行電子化尋址，DMD陣列上的每個鏡片被以靜電方式傾斜為開或關(guān)態(tài)。決定每個鏡片傾斜在哪個方向上為多長時間的技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。鏡片可以在一秒內(nèi)開關(guān)1000多次，這一相當(dāng)快的速度允許數(shù)字灰度等級和顏色再現(xiàn)。在這一點(diǎn)上，DLP成為一個簡單的光學(xué)系統(tǒng)。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統(tǒng)后，來自投影燈的光線被直接照射在DMD上。當(dāng)鏡片在開的位置上時，它們通過投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個數(shù)字的方型象素投影圖像。

　　入射光射到三個鏡片象素上，兩個外面的鏡片設(shè)置為開，反射光線通過投影鏡頭然后投射在屏幕上。這兩個“開”狀態(tài)的鏡片產(chǎn)生方形白色象素圖形。中央鏡片傾斜到“關(guān)”的位置。這一鏡片將入射光反射偏離開投影鏡頭而射入光吸收器，以致在那個特別的象素上沒有光反射上去，形成一個方形、黑色象素圖像。同理，剩下的508797個鏡片象素將光線反射到屏幕上或反射離開鏡片，通過使用一個彩色濾光系統(tǒng)以及改變適量的508，800DMD鏡片的每個鏡片為開態(tài)，一個全彩色數(shù)字圖像被投影到屏幕上。
　　
　　2、優(yōu)勢：

　　 因?yàn)镈LP所使用的DMD是數(shù)字成像結(jié)構(gòu)，所以這種投影儀技術(shù)也是一種全數(shù)字反射式投影技術(shù)。該技術(shù)的最大特點(diǎn)就是數(shù)字優(yōu)勢，采用了數(shù)字技術(shù)之后，可以大大提高圖像的灰度等級，使圖像噪聲消失并穩(wěn)定畫面質(zhì)量，在圖像定位上也比以往精確了許多。并且該種技術(shù)還具有反射優(yōu)勢，采用反射式的DMD器件之后，成像器件的總光效率得到了很大提高，對比度、亮度、均勻性都非常出色。單片DLP投影儀的三原色光都是由同一個微鏡反射到同一像素點(diǎn)，并不存在會聚問題，所以黑色區(qū)域是真正的黑色，像素點(diǎn)邊緣也不會出現(xiàn)毛邊和陰影。由于工作原理簡單，其工作可靠性也相應(yīng)提高，能夠適應(yīng)各種苛刻的使用環(huán)境。
　　
　　 更清晰

　　DLP技術(shù)使圖象隨著窗口的刷新而更加清晰，它通過增強(qiáng)黑白對比度、描繪邊界線和分離單個顏色而將圖象中的缺陷抹去。你的眼睛是不會欺騙你的，你可以盡情享受這種視覺結(jié)果。

　　DMD是由超過五十萬塊的微小鏡而組成，而一個鏡面則代表一個像素，一個鏡面之下有一個合葉裝置。這種結(jié)構(gòu)可以對輸入進(jìn)來的數(shù)字信號做出每秒開關(guān)超過5000次的響應(yīng)，以產(chǎn)生像素。DMD鏡器件這一非凡的快速開關(guān)速度與被稱為雙脈沖寬度調(diào)制的一種精確的圖象顏色和灰度復(fù)制技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的是透明似水晶的令人嘆為觀止的圖象。

　　更細(xì)致

　　如果你坐在會議室的最后一排，你依然可以清晰的看到熒幕上的圖象。而且無論從中央還是邊上，你都看不到聲名狼籍的“紗們”效果——在模擬放映技術(shù)中存在于像素之間的惱人縫隙。無論你的座位在哪里，圖象總是非常清晰，而且最大化地填充屏幕。

　　DMD鏡片體積微小，每一側(cè)邊的長度為16微米，相鄰鏡頭之間的縫隙小于1微米。鏡頭是方形的，所以每一個鏡片顯示的內(nèi)容要比實(shí)際圖象更多。我們將一臺LCD投影機(jī)與一臺DLP投影機(jī)做一個比較，圖象將在相同條件下進(jìn)行放映，每一臺投影機(jī)的焦距、亮度和顏色都調(diào)到最佳。與LCD投影機(jī)圖象上的“紗們”效果相對比的是DLP投影機(jī)的無縫效果，當(dāng)一個圖象的尺寸增加時，LCD投影機(jī)圖象中的縫隙將變得更大。

　　DMD鏡面的大小和形狀決定了這一切，每個鏡面90%的面積動態(tài)地反射光線以生成一個投影圖象，由于一個鏡頭與另一個鏡頭之間是如此地接近，所以圖象看起來沒有縫隙，再加上當(dāng)分辨率在增加時大小及間距仍保持一致，因此無論分辨率如何變化，圖象始終能夠保持很高的清晰度。

　　更明亮

　　你愿意在觀看投影的時候同時擁有光明嗎？觀眾在做筆記的時候希望保持亮度或打開窗簾，與傳統(tǒng)的模擬投影機(jī)相比，DLP投影機(jī)將更多的光線打到屏幕上，這樣，圖象的演示效果在光亮中同在黑暗中一樣好。

　　DLP的技術(shù)有效地解決了這個問題。DMD的強(qiáng)反射表面通過消除光路上的障礙及將更多的光線反射到屏幕上，而最大化地利用了投影機(jī)的光源。DLP技術(shù)依據(jù)圖象的內(nèi)容對圖象進(jìn)行反射，DLP的光源有兩種工作方式，或者通過一個透鏡打到屏幕上，或者直接進(jìn)入一個吸光器。相計(jì)較的是，LCD技術(shù)則是偏振光在圖象到達(dá)屏幕之前必須通過大量的附加光學(xué)元件。

　　更為有利的是，基于DLP技術(shù)的投影機(jī)的亮度是隨著分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情況下，DMD提供更多的反射面積，如此一來就可以更為有效地利用燈光的亮度。

　　更逼真

　　隨著其它顯示技術(shù)及攝影技術(shù)的出現(xiàn)，DLP使得那些無生命的圖象擁有了逼真的色彩。數(shù)字彩色的再現(xiàn)保證了圖象與真實(shí)物質(zhì)的還原性，而且沒有發(fā)亮的斑點(diǎn)或其它投影機(jī)典型的沖失現(xiàn)象。

　　DLP不僅僅是簡單地投影圖象，它還對它們進(jìn)行了復(fù)制。在它的處理過程中，首先將源圖象數(shù)字化為8到10位每色的灰度圖象。然后，這些而進(jìn)制輸入進(jìn)DMD，在那里它們與來自光源并經(jīng)過仔細(xì)過濾的彩色光相結(jié)合。這些圖象離開DMD后就成像到屏幕上，保持了原圖象所有的光亮和微妙之處。DLP獨(dú)一無二的色彩過濾過程控制了投影圖象的色彩純度，此技術(shù)的數(shù)字化控制支持無限次的色彩復(fù)制，并確保了原始圖象栩栩如生地再現(xiàn)。

　　更可靠

　　惡劣條件下的測試強(qiáng)有力地保證了DLP技術(shù)的可靠性，TI的工程師在每一種可以想象的情況下對DMD進(jìn)行了測試。他們曾經(jīng)將它放在熱、冷、振動、爆炸、潮濕以及許許多多其它苛刻的條件下進(jìn)行檢測，從而用戶可以確信DMD以及其它組成DLP技術(shù)的所有元件在相當(dāng)長的時間內(nèi)可以保持高可靠性。

　　DMD不僅通過了所有的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體資格測試，而且還證明了在模擬操作環(huán)境下，它的生命期超過10萬個小時，測試證明，DMD可以進(jìn)行超過1.7千萬億次循環(huán)無故障運(yùn)行，這相當(dāng)于投影機(jī)的實(shí)際使用時間超過1995年。其它測試結(jié)果顯示，DMD在超過11萬個電力周期和1萬1千個溫度周期下無故障，以確保在需求較大的應(yīng)用領(lǐng)域中提供30年以上的可靠運(yùn)行期。TI為其它DLP組件提供了類似的保證。

　　更便攜

　　重量不足10磅并能在屏幕上投影1000流明亮度的基于DLP的超便攜投影機(jī)為“減重量，但不是肌肉”這一說法賦予了全新的含義。與包含大型、笨重光學(xué)器件的傳統(tǒng)模擬投影系統(tǒng)不同，DLP的數(shù)字化設(shè)計(jì)使一個小型的、結(jié)構(gòu)更為緊湊的光學(xué)系統(tǒng)就可以產(chǎn)生重大的視覺沖擊效果。

　　TI的開發(fā)人員和合作伙伴幫助超重的投影機(jī)進(jìn)行了“減肥”，他們將DLP的電子元件壓縮了一半，而同時，其表現(xiàn)比第一代系統(tǒng)亮度更高、對比度更強(qiáng)。使用一個單片DMD就可以實(shí)現(xiàn)大小、重量和亮度的統(tǒng)一，這將使用戶可以得到一個更小、更亮、更易于攜帶而且足以提供出色圖象質(zhì)量的系統(tǒng)。