在我們的世界里，視覺(jué)和聲音都是模擬形式，但當(dāng)我們利用電子訊號(hào)來(lái)獲取、儲(chǔ)存和傳送這些模擬現(xiàn)象時(shí)，采用數(shù)字技術(shù)卻能帶來(lái)許多重大優(yōu)點(diǎn)；音訊處理就是個(gè)例子，當(dāng)它從磁帶和黑膠唱片的模擬技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字音樂(lè)光盤(pán)后，數(shù)字技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也第一次鮮明的呈現(xiàn)在人們面前 - DLP™ 技術(shù)把相同理念帶到靜態(tài)和動(dòng)態(tài)影像世界。
在IT業(yè)界，DLP™的投影技術(shù)，已經(jīng)成為最熱門(mén)的話題之一。在德州儀器(TI)積極的作風(fēng)下，將有更多的生產(chǎn)廠商加入生產(chǎn)DLP™ 投影機(jī)的行列。BenQ作為T(mén)I在世界范圍內(nèi)最主要的3家合作伙伴之一，非常希望將DLP™的技術(shù)最清晰的展示給大家。
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（下篇）
DLP™優(yōu)勢(shì)
對(duì)于目前大多數(shù)投影和顯示應(yīng)用，LCD技術(shù)是DLP™ 最主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但DLP™ 技術(shù)擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)勝過(guò)LCD技術(shù)。
1） 數(shù)字勝于模擬
DLP™ 是數(shù)字技術(shù)，每個(gè)微反射鏡只會(huì)處于「ON」或「OFF」?fàn)顟B(tài)，LCD卻是一種模擬技術(shù)。數(shù)字投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是它能忠實(shí)而不斷重復(fù)的產(chǎn)生影像，不會(huì)受到溫度、濕氣或震動(dòng)等環(huán)境因素的影響。
2） 速度帶來(lái)優(yōu)勢(shì)
DLP™技術(shù)核心的微反射鏡能以每秒5,000次速度開(kāi)關(guān)，其微秒級(jí)的速度遠(yuǎn)超過(guò)LCD像素毫秒級(jí)的開(kāi)關(guān)速度。再加上DDR Ram的配合，數(shù)據(jù)處理速度再次提升。所以就本質(zhì)而言，它更有能力將畫(huà)面的快速動(dòng)作準(zhǔn)確再生；LCD技術(shù)由于開(kāi)關(guān)速度較慢，快速移動(dòng)的影像畫(huà)面看起來(lái)會(huì)有些模糊不清。在重現(xiàn)快速移動(dòng)的圖像時(shí)，LCD技術(shù)中常見(jiàn)的拖尾和重影現(xiàn)象不會(huì)在DLP™技術(shù)中看到。
3） 架構(gòu)簡(jiǎn)單合理
微反射鏡擁有很高的開(kāi)關(guān)速度，使DLP™ 技術(shù)只需使用一個(gè)投影面板，就能同時(shí)調(diào)變紅綠藍(lán)三種光束；相形之下，LCD技術(shù)由于速度較慢，因此必須采用三片式投影面板架構(gòu)，第一片面板用來(lái)調(diào)變紅光，第二片調(diào)變綠光，第三片給藍(lán)光使用。單片面板架構(gòu)有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：首先，單面板架構(gòu)只需一套簡(jiǎn)單輕巧的光學(xué)系統(tǒng)，使它能發(fā)展出體積重量都小于三片式面板系統(tǒng)的投影機(jī)和顯示器。
4） 更銳利的對(duì)比度
簡(jiǎn)單輕巧的光學(xué)系統(tǒng)為DLP™技術(shù)帶來(lái)另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：投影機(jī)或大屏幕電視內(nèi)的光線管理要比三片面板架構(gòu)更簡(jiǎn)單，這能為它帶來(lái)更高的對(duì)比度。高對(duì)比度可以提供更豐富的畫(huà)面細(xì)節(jié)，使畫(huà)面更逼真，黑顏色會(huì)顯得更黑，并讓畫(huà)面看起來(lái)更清晰銳利(人體視覺(jué)器官依賴對(duì)比度來(lái)分辨物體的邊緣，因此高對(duì)比度影像看起來(lái)更銳利，采用DLP™技術(shù)的投影機(jī)很容易就能達(dá)到2000:1以上的對(duì)比度。
5） 反射技術(shù)提高亮度利用
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，圖像的演示效果在光亮中將同在黑暗中一樣好。DLP技術(shù)有效的解決了這個(gè)問(wèn)題。DMD的強(qiáng)反射表面通過(guò)消除光路上的障礙以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。相比較的是，采用透射原理的LCD技術(shù)則是偏振光在圖像到達(dá)屏幕之前必須通過(guò)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(lái)就可以更為有效地利用燈光的亮度。
6） 聚焦更加出色
此外，根據(jù)定義，單片面板系統(tǒng)絕不會(huì)失焦，但采用三片面板的LCD系統(tǒng)卻可能受到環(huán)境因素的影響而失焦，使得屏幕畫(huà)面看起來(lái)有些模糊。單片面板系統(tǒng)所提供的畫(huà)面卻能永遠(yuǎn)保持清晰銳利。
7） 無(wú)縫圖像消除顆粒感
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觀眾對(duì)于影像畫(huà)質(zhì)的好壞還會(huì)受到另外一項(xiàng)因素影響，就是它看起來(lái)「與電影相似」的程度，在觀看動(dòng)態(tài)視訊時(shí)更是如此。在DLP™ 技術(shù)中，微反射鏡的反射面積遠(yuǎn)大于它們之間的距離，因此它能提供很高的「填滿率」(fill factor)，投影畫(huà)面看起來(lái)也更加完美自然。另一方面，若和像素之間的距離相比，LCD技術(shù)的像素面積卻沒(méi)有那么大，使得畫(huà)面看起來(lái)有點(diǎn)顆粒的感覺(jué)，這種情形就像是透過(guò)「格狀玻璃」看圖片一樣(圖6)
圖6：從鸚鵡眼睛的特寫(xiě)鏡頭可清楚看出LCD畫(huà)面固有的顆粒現(xiàn)象
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8） 防塵提高耐力
DLP投影機(jī)采用了全封閉式光學(xué)引擎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而避免了粉塵污染。傳統(tǒng)LCD投影機(jī)為迅速散去面板高熱，往往采用開(kāi)放式光學(xué)引擎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)風(fēng)扇吸取空氣達(dá)到降溫目的，因此不可避免會(huì)吸入粉塵，久而久之LCD面板就會(huì)變色，由于穿透率變差而導(dǎo)致亮度自然衰減，即使更換燈泡也無(wú)濟(jì)于事。DLP投影機(jī)的全封閉設(shè)計(jì)使光機(jī)結(jié)構(gòu)與外界徹底隔絕，所以DMD芯片上絕對(duì)不會(huì)沾染空氣中的粉塵，進(jìn)而延長(zhǎng)了投影機(jī)的使用壽命，并提高了機(jī)器的耐用性。
DLP™可靠性
DLP™非常可靠，對(duì)于一種在本質(zhì)上屬于機(jī)械性的技術(shù)來(lái)說(shuō)，這確實(shí)令人驚訝。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果顯示，DMD的預(yù)期壽命時(shí)間超過(guò)100,000小時(shí)，客戶反應(yīng)結(jié)果也多半證實(shí)了這項(xiàng)預(yù)測(cè)。此外，DLP™技術(shù)全部采用無(wú)機(jī)材料，不會(huì)像有機(jī)技術(shù)一樣，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間曝露在熱源或光源下而逐漸劣化。2002年五月，美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的孟賽爾色彩科學(xué)實(shí)驗(yàn)室(Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester) 進(jìn)行一項(xiàng)研究計(jì)劃，對(duì)五部可攜式商業(yè)資料液晶投影機(jī)和兩部DLP™ 投影機(jī)的「畫(huà)面可靠性」進(jìn)行比較，他們把「畫(huà)面可靠性」定義為：投影機(jī)畫(huà)面質(zhì)量下降到無(wú)法接受地步的所需工作時(shí)間。接受測(cè)試的投影機(jī)必須日夜不停連續(xù)工作4,000小時(shí)；測(cè)試期間結(jié)束后研究人員發(fā)現(xiàn)，所有液晶投影機(jī)都出現(xiàn)清楚可見(jiàn)而令人不悅的畫(huà)面瑕疵，采用DLP™ 技術(shù)的投影機(jī)卻沒(méi)有這些問(wèn)題。研究人員認(rèn)為L(zhǎng)CD技術(shù)的影像質(zhì)量會(huì)下降，主要是因?yàn)槠獍搴兔姘鍍?nèi)的有機(jī)材料長(zhǎng)期曝露在光源和熱源之下。
DLP™發(fā)展
第一部采用單片式DMD芯片的DLP™ 投影機(jī)提供350流明亮度、VGA (640x480) 分辨率和大約23磅的重量；相形之下，今日采用單片式DMD芯片的DLP™ 投影機(jī)重量最輕只有2磅，分辨率達(dá)到SXGA(1,280x1,024)，最高并能提供3,000流明的亮度。另一方面，第一部采用三片式DMD芯片的DLP™投影機(jī)可提供1,300流明亮度，目前采用三片式DMD芯片的DLP™ 投影機(jī)卻能達(dá)到17,500流明。今天，消費(fèi)者只需1,000美元，就能買(mǎi)到以DLP™技術(shù)為基礎(chǔ)的投影機(jī)。
第一部DLP投影機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)至今已經(jīng)7年多，這段期間出現(xiàn)了許多進(jìn)步，使得DLP投影機(jī)的效能、重量、體積和成本都獲得大幅改進(jìn)。1996年時(shí)只有一種DMD組件，這段期間卻有13種不同的DMD組件問(wèn)世。分辨率也大幅提高，專為DLPCinema™應(yīng)用而設(shè)計(jì)的最新DMD組件就能提供220萬(wàn)像素(圖7)，長(zhǎng)寬比16:9的DMD組件也已推出。透過(guò)將微反射鏡的面積從~17微米減少到~14微米，并把微反射鏡的間距從1微米縮小成0.8微米，組件體積大幅減少，制造成本也變得更低。此外，組件制程也從六吋晶圓升級(jí)至八吋晶圓，不但進(jìn)一步降低成本，還能增加制造良率。
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圖7：最新DLPCinema™技術(shù)的核心DMD提供超過(guò)200萬(wàn)個(gè)像素 |
提高對(duì)比度是許多研發(fā)工作的重點(diǎn)，主要改變包括采用了更小旋轉(zhuǎn)導(dǎo)孔(Smaller Rotated Via，簡(jiǎn)稱SRV)，它將微反射鏡中心的方形「孔」旋轉(zhuǎn)45度，體積也變得更小，這能減少雜散光(straylight)的影響，進(jìn)而提高對(duì)比度。最近，一種稱為Dark Metal 3的新制程技術(shù)也被采用，它會(huì)在DMD次結(jié)構(gòu)表面鍍上一層吸旋光性材料，讓通過(guò)微反射鏡間隙的光線不會(huì)再反射出來(lái)，而是被這些材料所吸收，這也能減少雜散光強(qiáng)度，提供更高的對(duì)比度。
除了DMD組件之外，DLP™ 技術(shù)的許多其它領(lǐng)域也是研發(fā)重點(diǎn)，例如把更多的投影系統(tǒng)功能整合至相關(guān)芯片組。這項(xiàng)努力還在進(jìn)行中，但它已經(jīng)讓DLP™ 解決方案的效能更高、體積更小、重量更輕和成本更低，未來(lái)這些影響還會(huì)更明顯。DDR和LVDS子系統(tǒng)的應(yīng)用也可大幅改善效能，特別是在視訊應(yīng)用方面。
自從第一部投影機(jī)推出后，色輪的效能也有長(zhǎng)足進(jìn)步。第一部投影機(jī)采用三種顏色的色輪，并以'1x'的正常速度工作，今日的投影機(jī)最多可能采用6種顏色，并以'3x'的高速工作，等于是將顏色更新速率(color refresh rates)提高6倍，大幅減少色序系統(tǒng)(color sequential systems)常出現(xiàn)的假影噪聲(artifacts)。由于更多的色輪可供選擇，制造商將享有更大彈性，例如他們可以針對(duì)亮度最佳化，以滿足商業(yè)投影機(jī)的高亮度要求，或是針對(duì)色彩飽和度最佳化，以提供家庭娛樂(lè)應(yīng)用所需要的更高色彩飽和度。最新發(fā)展重點(diǎn)是采用SCR(Sequential Color Recapture)技術(shù)，它有很大潛力來(lái)提高效率、增加輸出亮度和改善色彩飽和度。
結(jié)論
僅僅七年多的時(shí)間，DLP™ 技術(shù)就成為投影和顯示系統(tǒng)市場(chǎng)的重要力量。DLP投影機(jī)目前在市場(chǎng)上已經(jīng)與LCD投影機(jī)平分天下，而且這個(gè)數(shù)字還會(huì)增加，甚至?xí)蔀槭袌?chǎng)的最主要技術(shù)。降低成本、改善性能將是TI也是明基未來(lái)持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
因?yàn)橄M(fèi)者都喜歡更完美畫(huà)質(zhì)、更良好設(shè)計(jì)和更低價(jià)格，所以無(wú)論是現(xiàn)有市場(chǎng)的成長(zhǎng)，或者是新市場(chǎng)商機(jī)的來(lái)臨，人們都將發(fā)現(xiàn)業(yè)界的轉(zhuǎn)變腳步仍將由DLP™技術(shù)繼續(xù)主導(dǎo)。
（全文完）
備注：
Digital Light Processing™ ，DLP™，DLPCinema™都是注冊(cè)商標(biāo)，Texas Instruments Incorporated版權(quán)所有
資料來(lái)源：
1，Larry J. Hornbeck Texas Instruments，“Digital Light Processing™: A New MEMS-Based Display Technology”；
2，姜澄宇教授，“微機(jī)電系統(tǒng)”；
3，http://www.DLP.com
4，http://www.TI.com
5，http://www.eetchina.com
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