本頁使用了標題或全文手工轉換

數位光處理

維基百科,自由的百科全書
跳至導覽 跳至搜尋

數位光處理(Digital Light Processing,縮寫:DLP)是一項使用在投影儀和背投電視中的顯像技術。DLP技術最早是由德州儀器開發的。它至今仍然是此項技術的主要供應商。現在,DLP技術被很多許可製造商所採用,他們銷售的產品都是基於德州儀器晶片組的。德國德勒斯登Fraunhofer學院(The Fraunhofer Institute of Dresden)也生產有著特殊用途的數位光處理器,並把它稱作空間光調節器(Spatial Light Modulators,SLM)。例如,瑞典Micronic雷射系統公司(Micronic Laser Systems of Sweden)就在其開發的Sigma印版矽模板刻印機中,利用Fraunhofer生產的空間光調節器來生成遠紫外線圖像。

在DLP投影儀中,圖像是由DMD(Digital Micromirror Device)產生的[1]。DMD是在半導體晶片上布置一個由微鏡片(精密、微型的反射鏡)所組成的矩陣,每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素。微鏡片的數量與投影畫面的解析度相符,800×600、1024×768、1280×720和1920 x 1080(HDTV)是一些常見的DMD的尺寸。

這些微鏡片在數位驅動訊號的控制下能夠迅速改變角度,一旦接收到相應訊號,微鏡片就會傾斜10°,從而使入射光的反射方向改變。處於投影狀態的微鏡片被示為「開」,並隨數位訊號而傾斜+10°;如果微鏡片處於非投影狀態,則被示為「關」,並傾斜-10°。與此同時,「開」狀態下被反射出去的入射光通過投影透鏡將影像投影到螢幕上;而「關」狀態下反射在微鏡片上的入射光被光吸收器吸收。

本質上來說,微鏡片的角度只有兩種狀態:「開」和「關」。微鏡片在兩種狀態間切換的頻率是可以變化的,這使得DMD反射出的光線呈現出黑(微鏡片處於「關」狀態)與白(微鏡片處於「開」狀態)之間的各種灰度。DLP投影儀主要通過兩種方法來產生彩色圖像,這兩種方法分別被用在單片DLP投影儀和三片DLP投影儀中。

單片DLP投影儀[編輯]

單片DLP投影儀內部只安裝一片DMD晶片,顏色是通過在光源與DMD之間安裝一個色輪來產生的。色輪通常被分為四個區域:紅區、綠區、藍區和一個用來增加亮度的透明區域。由於透明區域會減弱色彩的飽和度,所以在某些型號的投影儀中可能會被禁用或者乾脆省略掉。

DMD晶片與色輪的轉動保持同步,這樣,當色輪中藍色部分位於光源前面的時候,DMD就顯示畫面中藍色的部分。紅色和綠色的情況也非常類似。紅、綠、藍三種畫面按照順序以非常高的速度被投射出來,因此觀察者就能看見合成的「全彩色」畫面了。在早期的型號中,每顯示一影格畫面,色輪只旋轉一周。後期的型號中,色輪按照影格速率的兩到三倍旋轉,其中也有一些型號同時將色輪上的顏色區域重複兩次,這意味著紅綠藍三色序列圖像將在一影格之中重複六次。

彩虹效應

DLP的「彩虹效應」[編輯]

簡而言之,此種視覺現象可以被簡單地理解為可感知的紅綠藍三色閃光留下的「影子」,這種現象經常發生的場合大多為明亮(白色)的物體出現在幾乎全暗(黑色)的背景上,例如大多數影片(《不可逆轉》即為特例)的結尾製作人員名單捲動字幕中。彩虹現象對於有些人來說,他們是一直可以看到的,而有些人就很少能看到,除非他們把自己的頭沿著畫面進行快速轉動。甚至還有一些人從來都沒有感受到彩虹現象。其實,這種現象的產生原因,來自於閃爍融合閾限概念英語Flicker fusion threshold(Flicker fusion threshold,一種心理物理學概念)。

右邊顯示的是,在長時間曝光條件下,一個白色圓圈在沿水平位置上移動的攝錄影機中的圖像。看起來白色光很明顯地分成了彩色分量。彩虹現象就是在類似情形下被肉眼所觀察到的。右圖的多個圓圈表示了在視訊中每一個單楨畫面的情況,與彩虹現象並無直接關係。

「彩虹效應」是單片DLP投影儀所特有的現象。如前所述,因為單片DLP投影儀使用一個色輪來控制顏色,那麼在任一特定時刻,螢幕上出現的其實只有一種顏色。如果人的目光在投影螢幕前快速晃動,那麼合成畫面的組合顏色(任一個特定時刻的紅綠藍三種顏色的畫面)將會是對肉眼可見的。單片DLP投影儀的生產商使用更快的色輪轉速,以及更多的色輪顏色段數來消除這一先天缺陷,這就是我們現在在市場上所看到的2倍速、3倍速或者4倍速色輪了。例如,一個六段色輪(紅綠藍紅綠藍)以2倍速的轉速轉動,那麼其帶來的結果將是4倍速色輪。另外一種方法是將分段色輪變為阿基米德螺旋色輪,這樣的色輪是使顏色在螢幕的上下移動。普通的分段式色輪在顏色與顏色的轉換之間會有一個短暫的暫停,這就意味著如果色輪的顏色段數越多投影圖像就會越暗一些(反之段數越少圖像越明亮)。使用了螺旋色輪,微鏡器件就會在同一時刻在螢幕上投射出不止一種顏色,每一種顏色都隨著色輪的轉動而上下移動。

三片DLP投影儀[編輯]

三片DLP投影儀內部安裝三片DMD晶片,光源發出的光被稜鏡分離成三路,這三路光線經過濾光分別成為紅、綠、藍三種顏色,然後分別照射到相應的DMD晶片上。最後,三束經過DMD晶片調變的光線藉助稜鏡再重新合併成一路光線,並通過鏡頭投射到螢幕上。三片DLP系統能夠顯示35萬億種顏色,相比之下,單片DLP系統卻只能夠顯示1670萬種顏色。

市場[編輯]

在背投電視市場上,DLP技術正在迅速成為主角。使用DLP技術的背投電視已經銷售了200多萬台,並且搶占了10%的市場份額。在2004的聖誕和新年假期中,有超過50家的廠商供應此類產品,這一數位在2003年還只有18。而於數位前投影機的市場中,2006年時DLP的市場佔有率已經達到50%,與3LCD技術平分市場(依據Pacific Media市場調查)。現在,德州儀器公司總銷售額的5%來自於DLP晶片組。使用DLP技術的小型獨立投影單元(也稱作前置投影儀)在辦公室演示和家庭影院中也變得非常流行。

優點

  • 圖像平滑流暢
  • 優秀的色深以及對比度
  • 不會燒屏
  • 消除了傳統LCD技術本身的「Screen door effect」缺點,能夠得到無縫畫質
  • DLP背投電視比CRT電視更小、更薄、更輕
  • 光源可更換,因此潛在壽命比CRT和電漿顯示器更長
  • 光源的更換比LCD投影儀更為簡便,通常可由用戶自己進行

缺點

  • 在單片設計中,一些人能夠觀察到「彩虹效應」
  • 重量上與LCD或電漿顯示器相差不大,但是卻比它們要厚
  • 存在風扇噪音

DLP與LCoS[編輯]

與DLP技術最為接近的技術是矽基液晶。該技術使用一個晶片表面上的固定光鏡,並通過液晶陣列來控制光線反射的強弱,來投射最終構成的畫面。

相關條目[編輯]

腳註[編輯]

  1. ^ 數位微鏡器件 網際網路檔案館存檔,存檔日期2012-05-05.

外部連結[編輯]