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发表于 2005-9-21 10:05
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DLP发动投影技术革命
作者:苏少民 发表:2002.07.29 11:09:35 来源:中国计算机报-赛迪网
数码光源处理是投影和显示信息的一个革命性的新方法。基于TI(Texas Instrument,美国德州仪器公司)开发的数码微镜器件(DMD),DLP完成了显示数码可视信息的最终环节。数字光源处理(DLP)技术在消费者、商业和投影显示工业的专业领域方面被作为子系统或“发动机”提供给市场主管。正如CD在音频领域的革命一样,DLP将在视频投影方面带来革命。
数码光处理(DLP)是在投影和显示信息方面的一种革命性技术,根据美国Texas Instruments公司开发的数码微镜器件(DMD)设计而成,创造出显示数码影像信息的最后一环。DLP技术在消费者、商业及投射显示工业应用上提供更高的投影质素。与已有的投影技术比较,DLP具备三种主要优点。DLP固有的数码性质能达成全无雪花的精确影像质素,灰度比例与彩色重播更佳,同时也可使DLP位于数码影视投射结构的最后一环。DLP的效率较液晶显示(LCD)技术更高,因为它采用DMD反射原理工作,不需要光。最后,微镜的紧密间隙令投射的影像产生更细致的无缝画面,分析力特别高。
DLP如何工作?
在DLP中DMD是它的心脏,这就像电脑中的中央处理器(CPU)一样重要。DLP系统可安装一个、两个或三个DMD晶片以适应不同的市场需要,以DLP为基础的投射器系统包括记忆和数码处理去协助完成全数码工作。DLP投射器的其他部分,包括光源、彩色滤波器系统、冷却系统、照明及投射光学镜头。
DMD可形容成一个半导体光开关系统。数万个微小的四方镜面组合在有铰式记忆系统(SRAM)上面。每块镜能开关一个光的像素。铰可让镜面呈两种情况倾斜:开时+10度;关时-10度;当镜面不工作时停在静止的0度。根据应用,DLP系统可接受数码或模拟信号。模拟信号在DLP中或原厂器材前端处理器中转换成数码。任何复杂的影视信号均会经过处理变成一个完整画幅的视频信号,从这里,信号通过DLP影视处理转变成红、绿、蓝(RGB)数据,然后这些数据形成整个二进制(0和1)数据面。
DMD装置能够容纳一百三十万以上单个的可转动的反射镜
一旦图像信号变成数码形式即传送到DMD,每个信息的像素以1∶1比率直接在它自己的镜面上制图。如果信号是640×480像素,DMD中央的640×480镜面启动,其他外围镜面保持在关的位置。
每个镜面下部的记忆细胞以电气控制配合数码面信号,在DMD阵列上的每个镜作静电式倾斜至开或关位置。这种技术决定每个镜向+10度或-10度方向倾斜的时间长度,称为脉冲宽度调制(PWM)。这些镜的开和关速度可超过每秒1000次,因此能达成优异的灰度比例及彩色重播。
在这种工作上,DLP简直变成了一个光学系统,通过聚光和彩色滤波系统之后,当镜面在开的位置,它们的反射光通过投射镜头到达银幕,形成一种数码式四方像素投影。
DMD的构造
每个DMD包含数万至百万微型铝合金镜面,例如一个848×600DMD的中央反射部分有50.88万块可倾斜的镜面,玻璃窗密封保护。这些镜面各安装在一个隐蔽的轭上与扭力铰连接,下面用柱支持,铰可让镜面转动±10度,支柱与下面的偏压/调校器连接使偏压和调校电压可供给每面镜。以上所有构造全部位于一个CMOS线路及一对电极上。
当一个电极上有了电压联合镜面结构的偏压/调校压即产生静电引力令镜面倾斜直到接触降落电极为止并保持相同电位。这时镜面是以电磁式锁定。在记忆细胞中置入一个数码的1即令镜面倾斜+10度,如置入0即导致镜面倾斜-10度。
DMD最多可内置2048×1152阵列,每个元件约可产生230万个镜面,这种DMD已有能力制成真正高清晰度电视。第一种大量生产的DMD将会是848×600元件,可用於投射NTSC、PAL、VGA和SVGA图像,亦可显示16∶9的图像。
DLP的优点
每次当一个信号由数码转为模拟(D/A)或由模拟转为数码(A/D),噪音却会进入数据通道,转换愈少噪音愈低,并因A/D和D/A转换器减少了数目而降低成本,DLP在投射图像方面已达到此目标。
DLP的另一优点是能准确地重播灰度比及彩色鲜明度,因为每幅影像和图示是由数码产生,每个彩色灰度比为8~10bit,并可随时重建准确的数码画面。由於DMD是一种反射式元件,它的光效率超过60%,DLP系统的投射比液晶体投射效率更高。
DMD的四方微镜每个面积为16μm2,彼此的间隙只有1μm,充满系数高达90%。像素大小与间隙在整个阵列上保持规则一致,每面镜各有独立的分解力,因DMD的充满系数更高,故能给予更佳的总分析力。
性能可靠耐用度高
DLP系统制作非常严格,需要通过一连串的测试,所有元件均经挑选证实可靠才用作构造数码电子零件驱动DMD。测验铰的可靠性约用100个不同的DMD模仿一年工作期,有些元件已测试超过千万周期,相当于工作了20年,然后检验,结果显示无任何DMD的铰损坏。DMD已通过所有标准半导体的品质测验及模仿真实环境工作测试,包括温度、湿度、振动及加速等测验,确保DMD和DLP可靠耐用。
DLP具备的三种主要优点超越已有的投影技术。DLP实现了影视投射全数码化,并达成优异的灰度比和彩色重播,而且效率较液晶投影技术更高。DLP的投影平滑无缝,自然逼真。
DLP技术投影机工作示意图
白光聚焦在一个用60Hz转动的彩色轮滤波系统上,此轮以红、绿、蓝视频信号顺序传送至DMD。微镜根据每个电视画面范围各彩色在何处及多少的需要开启。
DLP的六大优势
更清晰 DMD是由超过50万块的微小镜面组成,一个镜面代表一个像素,每个镜面下有一个合叶装置。这种结构可以对输入进来的数字信号做出每秒开关超过5000次的响应。DMD镜器件这一非凡的快速开关与被称为双脉冲宽度调制的一种精确的图像颜色和灰度复制技术相结合,产生的是透明似水晶的令人叹为观止的图像。
更细致 DMD镜面的大小和形状决定了这一切。每个镜片90%的面积动态地反射光线以生成一个投影图像,由于一个镜头与另一个镜头之间是如此的接近,所以图像看起来没有缝隙。再加上当分辨率在增加时大小及间距仍保持一致,因此无论分辨率如何变化,图像始终能够保持很高的清晰度。
更明亮 你愿意在观看投影的时候同时拥有光明吗?观众在做笔记的时候希望保持亮度或打开窗帘,与传统的模拟投影机相比,DLP投影机将更多的光线打到屏幕上,这样,图像的演示效果在光亮中将同在黑暗中一样好。
更逼真 DLP使得那些无生命的图像拥有了逼真的色彩,而且没有发亮的斑点。
更可靠 恶劣条件下的测试强有力地保证了DLP技术的可靠性,TI的工程师在每一种可以想象的情况下对DMD进行了测试。他们曾经将它放在热、冷、振动、爆炸、潮湿等许多苛刻的条件下进行检测,从而确信DMD以及其它组成DLP技术的所有元件在相当长的时间内可以保持高可靠性。
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