Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из цифровой обработки света )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«DLP-проектор» перенаправляется сюда. Информацию о других проекционных устройствах см. В разделе «Кинопроектор» .
Дополнительная информация: История технологии отображения
Логотип
Christie Mirage 5000, DLP-проектор 2001 года

Цифровая обработка света ( DLP ) - это набор микросхем, основанный на оптической микро-электромеханической технологии, в которой используется цифровое микрозеркальное устройство . Первоначально он был разработан в 1987 году Ларри Хорнбеком из Texas Instruments . В то время как устройство формирования изображения DLP было изобретено Texas Instruments, первый проектор на основе DLP был представлен Digital Projection Ltd в 1997 году. Digital Projection и Texas Instruments были удостоены награды Emmy Awards в 1998 году за технологию проекторов DLP. DLP используется во множестве приложений отображения, от традиционных статических дисплеев до интерактивных дисплеев, а также в нетрадиционных встроенных приложениях, включая медицинские, охранные и промышленные применения.

Технология DLP используется в фронтальных проекторах DLP (в первую очередь автономных проекционных устройствах для учебных аудиторий и предприятий), телевизорах с обратной проекцией DLP и цифровых вывесках. Он также используется примерно в 85% цифровых кинопроекций и в аддитивном производстве в качестве источника света в некоторых принтерах для превращения смол в твердые трехмерные объекты. [1]

Наборы микросхем меньшего размера «пико» используются в мобильных устройствах, включая аксессуары для сотовых телефонов и функции проекционного дисплея, встроенные непосредственно в телефоны.

Цифровое микрозеркальное устройство [ править ]

Основная статья: Цифровое микрозеркальное устройство
Схема цифрового микрозеркала, показывающая зеркало, установленное на подвесной вилке, с торсионной пружиной, движущейся снизу слева направо (светло-серый), с электростатическими подушками ячеек памяти внизу (вверху слева и внизу справа)

В проекторах DLP изображение создается микроскопически маленькими зеркалами, размещенными в матрице на полупроводниковом кристалле, известном как цифровое микрозеркальное устройство (DMD). Эти зеркала настолько малы, что шаг пикселя DMD может составлять 5,4 мкм или меньше. [2] Каждое зеркало представляет один или несколько пикселей проецируемого изображения. Количество зеркал соответствует разрешению проецируемого изображения (часто вдвое меньше заявленного разрешения из-за вобуляции ). 800 × 600 , 1024 × 768 , 1280 × 720 и 1920 × 1080 ( HDTV) - это некоторые стандартные размеры DMD. Эти зеркала могут быть быстро перемещены , чтобы отражать свет либо через объектив или на радиаторе ( так называемый световой свалка в Барко терминологии).

Быстрое переключение зеркала между этими двумя ориентациями (по сути, включено и выключено) создает оттенки серого , контролируемые соотношением времени включения и времени выключения.

Цвет в проекции DLP [ править ]

Существует два основных метода, с помощью которых проекционные системы DLP создают цветное изображение: те, которые используются однокристальными проекторами DLP, и те, которые используются трехчиповыми проекторами. Третий метод, последовательное освещение тремя цветными светодиодами, находится в стадии разработки и в настоящее время используется в телевизорах, производимых Samsung .

Одночиповые проекторы [ править ]

Внутренний вид однокристального DLP-проектора, показывающий световой путь. Свет от лампы попадает в обратный «рыбий глаз», проходит через вращающееся цветовое колесо, проходит под основной линзой, отражается от переднего зеркала и распространяется на DMD (красные стрелки). Оттуда свет либо попадает в линзу (желтый), либо отражается от верхней крышки вниз в сток (синие стрелки) для поглощения ненужного света. В верхнем ряду показаны все компоненты, крупные планы 4-сегментного цветового колеса RGBW и рассеиватель / отражающая пластина на верхней крышке.

В проекторе с одним DLP-чипом цвета создаются либо путем размещения цветового круга между белой лампой и DLP-чипом, либо с использованием отдельных источников света для получения основных цветов, например светодиодов или лазеров . Цветовой круг разделен на несколько секторов: основные аддитивные цвета : красный, зеленый и синий, и во многих случаях белый (прозрачный). Новые системы заменяют основные субтрактивные цветаголубой, пурпурный и желтый вместо белого. Использование субтрактивных цветов является частью новой системы цветопередачи под названием BrilliantColor, которая обрабатывает аддитивные цвета вместе с субтрактивными цветами для создания более широкого спектра возможных цветовых комбинаций на экране.

Микросхема DLP синхронизируется с вращением цветового круга, так что зеленый компонент отображается на DMD, когда зеленая часть цветового круга находится перед лампой. То же самое и с красным, синим и другими разделами. Таким образом, цвета отображаются последовательно с достаточно высокой скоростью, чтобы наблюдатель увидел составное «полноцветное» изображение. В ранних моделях это было одно вращение за кадр. Сейчас большинство систем работают с частотой кадров до 10 раз превышающей частоту кадров.

Уровень черного одночипового DLP зависит от того, как используется неиспользуемый свет. Если неиспользованный свет рассеивается, отражаясь и рассеиваясь на шероховатых внутренних стенках камеры DMD / объектива, этот рассеянный свет будет виден на проекционном экране в виде тускло-серого цвета, когда изображение полностью темное. Более глубокий черный цвет и более высокий коэффициент контрастности возможны за счет направления неиспользованного HID-света от камеры DMD / линзы в отдельную область для рассеивания и экранирования пути света от нежелательных внутренних вторичных отражений.

Цветовой круг «эффект радуги» [ править ]

Эффект радуги, характерный для DLP-проекторов, использующих механическое вращающееся колесо.

DLP-проекторы, использующие механическое вращающееся цветовое колесо, могут демонстрировать аномалию, известную как «эффект радуги». Это лучше всего можно описать как короткие вспышки воспринимаемых красных, синих и зеленых «теней», которые чаще всего наблюдаются, когда проецируемый контент представляет собой высококонтрастные области движущихся ярких или белых объектов на преимущественно темном или черном фоне. Распространенными примерами являются прокручивающиеся титры многих фильмов, а также анимация с движущимися объектами, окруженными толстым черным контуром. Кратковременное видимое разделение цветов также может быть очевидно, когда зритель быстро перемещает взгляд по проецируемому изображению. Некоторые люди часто замечают эти радужные артефакты, в то время как другие могут никогда их не увидеть.

Этот эффект вызван тем, как глаз следует за движущимся объектом на проекции. Когда объект на экране движется, глаз следует за объектом с постоянным движением, но проектор отображает каждый чередующийся цвет кадра в одном и том же месте на протяжении всего кадра. Итак, пока глаз движется, он видит рамку определенного цвета (например, красного). Затем, когда отображается следующий цвет (например, зеленый), хотя он отображается в том же месте, перекрывая предыдущий цвет, глаз переместился в сторону цели следующего кадра объекта. Таким образом, глаз видит, что этот конкретный цвет рамки немного сместился. Затем отображается третий цвет (например, синий), и глаз снова видит слегка смещенный цвет этой рамки. Этот эффект ощущается не только для движущегося объекта, а для всей картинки.Одночиповые многоцветные светодиодные и лазерные проекторы способны устранить вращающееся колесо и минимизировать эффект радуги, поскольку частота импульсов светодиодов и лазеров не ограничивается физическим движением. Трехчиповые DLP-проекторы работают без цветовых колес и, следовательно, не проявляют этот радужный артефакт ».[3]

Трехчиповые проекторы [ править ]

Трехчиповый проектор DLP использует призму для разделения света от лампы , и каждый основной цвет света затем направляется на свой собственный DMD-чип, затем рекомбинируется и направляется через линзу . Трехчиповые системы используются в проекторах для домашних кинотеатров более высокого класса, в проекторах для больших помещений и в проекционных системах DLP Cinema, используемых в цифровых кинотеатрах.

По данным DLP.com, трехчиповые проекторы, используемые в кинотеатрах, могут воспроизводить 35 триллионов цветов. [ необходима цитата ] Предполагается, что человеческий глаз способен обнаруживать около 16 миллионов цветов [ необходима цитата ] , что теоретически возможно с помощью решения с одним чипом. Однако такая высокая точность цветопередачи не означает, что трехчиповые DLP-проекторы способны отображать всю цветовую гамму.цветов, которые мы можем различать (это принципиально невозможно с любой системой, составляющей цвета путем добавления трех постоянных основных цветов). Напротив, именно одночиповые DLP-проекторы имеют то преимущество, что позволяют использовать любое количество основных цветов в достаточно быстром круге цветовых фильтров, и, таким образом, доступна возможность улучшения цветовой гаммы.

Источник света [ править ]

InFocus IN34, проектор DLP

Технология DLP не зависит от источника света и, как таковая, может эффективно использоваться с различными источниками света. Исторически в качестве основного источника света, используемого в системах отображения DLP, использовалась сменная ксеноновая дуговая лампа высокого давления (содержащая кварцевую дуговую трубку, отражатель, электрические соединения и иногда кварцевый / стеклянный экран), тогда как большинство пиковых категорий (ультра- small) DLP-проекторы используют в качестве источника света мощные светодиоды или лазеры .

Ксеноновые дуговые лампы [ править ]

Для ксеноновых дуговых ламп используется источник постоянного тока, который начинается с достаточно высокого напряжения холостого хода (от 5 до 20 кВ, в зависимости от лампы), чтобы вызвать дугу между электродами, и как только дуга установится. , напряжение на лампе падает до заданного значения (обычно 60 вольт), в то время как ток увеличивается до уровня, необходимого для поддержания оптимальной яркости дуги. По мере старения лампы ее эффективность снижается из-за износа электродов, что приводит к уменьшению видимого света и увеличению количества отходящего тепла. Окончание срока службы лампы обычно обозначается светодиодом на блоке или текстовым предупреждением на экране, требующим замены блока лампы.

Продолжение эксплуатации лампы по истечении ее номинального срока службы может привести к дальнейшему снижению ее эффективности, световой поток может стать неравномерным, а лампа в конечном итоге может нагреться до такой степени, что провода питания могут оплавиться на клеммах лампы. В конце концов, необходимое пусковое напряжение также возрастет до точки, при которой воспламенение больше не может происходить. Вспомогательные средства защиты, такие как датчик температуры, могут выключить проектор, но кварцевая дуговая трубка, подвергшаяся термическому перенапряжению, также может треснуть или взорваться. Практически все кожухи ламп содержат термостойкие барьеры (в дополнение к барьерам на самом ламповом блоке) для предотвращения выхода раскаленных осколков кварца.

DLP на основе светодиодов [ править ]

Первым коммерчески доступным DLP HD-телевизором со светодиодной подсветкой стал Samsung HL-S5679W в 2006 году, в котором также было отказано от цветового круга. Помимо длительного срока службы, исключающего необходимость замены лампы и отказа от цветового круга, другие преимущества светодиодной подсветки включают мгновенное включение и улучшенную цветопередачу с повышенной насыщенностью цвета и улучшенной цветовой гаммой до более 140% цветовой гаммы NTSC . В 2007 году компания Samsung расширила линейку светодиодных моделей продуктами, доступными с диагональю экрана 50, 56 и 61 дюйм. В 2008 году третье поколение продуктов Samsung LED DLP было доступно с диагональю экрана 61 (HL61A750) и 67 дюймов (HL67A750).

Обычная светодиодная технология не обеспечивает такой мощности и светового потока, которые необходимы для замены дуговых ламп. Специальные запатентованные светодиоды, используемые во всех DLP-телевизорах Samsung, представляют собой светодиоды PhlatLight , разработанные и произведенные американской компанией Luminus Devices. Один набор микросхем RGB PhlatLight LED освещает эти проекционные телевизоры. Светодиоды PhlatLight также используются в новом классе ультракомпактных фронтальных DLP-проекторов, обычно называемых «карманными проекторами», и были представлены в новых моделях от LG Electronics (HS101), Samsung electronics (SP-P400) и Casio.(Серия XJ-A). Проекторы для домашних кинотеатров станут следующей категорией DLP-проекторов, в которых будет использоваться светодиодная технология PhlatLight. На InfoComm в июне 2008 года Luminus и TI объявили о своем сотрудничестве по использованию своих технологий в домашних кинотеатрах и бизнес-проекторах и продемонстрировали прототип фронтального DLP проектора для домашнего кинотеатра со светодиодной подсветкой PhlatLight. Они также объявили, что продукты будут доступны на рынке позже в 2008 году от Optoma и других компаний, имена которых будут названы позже в этом году.

Светодиоды Luminus Devices PhlatLight также использовались Christie Digital в своей системе отображения MicroTiles на основе DLP . [4] Это модульная система, построенная из небольших (диагональ 20 дюймов) кубов обратной проекции, которые можно сложить друг на друга и выложить плиткой, образуя большие холсты с очень маленькими швами. Масштаб и форма дисплея могут быть любого размера, но ограничены практическими пределами.

Лазерные DLP [ править ]

Первым коммерчески доступным DLP HDTV на базе лазера был Mitsubishi L65-A90 LaserVue в 2008 году, который также устранил использование цветового круга. Три отдельных цветных лазера освещают цифровое микрозеркальное устройство (DMD) в этих проекционных телевизорах, создавая более богатую и яркую цветовую палитру по сравнению с другими методами. См. Статью о лазерном видеодисплее для получения дополнительной информации.

Цифровое кино [ править ]

Основная статья: Цифровое кино
DLP CINEMA. Технология Texas Instruments
Texas Instruments, DLP Cinema Prototype Projector, Mark V, 2000 г.
Проектор NEC Cinema DLP в 2006 году

Системы DLP Cinema были развернуты и коммерчески протестированы в кинотеатрах с 1999 года. В июне 1999 года « Звездные войны: Эпизод I - Призрачная угроза» стал первым фильмом, который был полностью отсканирован и распространен в кинотеатрах. К выпуску фильма в четырех кинотеатрах были установлены цифровые проекторы. То же самое было сделано для традиционного и компьютерно-анимированного гибридного фильма « Тарзан» в том же году . Позже в том же году, История игрушек 2 был первым фильмом, который был полностью создан, отредактирован и распространен в цифровом формате, и многие кинотеатры установили цифровые проекторы для его выпуска. DLP Cinema была первой коммерческой технологией цифрового кино и лидирующей технологией цифрового кино с долей рынка примерно 85% во всем мире по состоянию на декабрь 2011 года. Цифровое кино имеет некоторые преимущества перед пленкой, поскольку пленка может выцветать, подпрыгивать, царапаться и накапливаться грязь. . Цифровое кино позволяет контенту фильма сохранять стабильное качество с течением времени. Сегодня большая часть содержания фильмов также записывается в цифровом виде. Первым полностью цифровым живым боевиком, снятым без пленки, стал выпуск 2002 года «Звездные войны. Эпизод II: Атака клонов».

DLP Cinema не производит оконечные проекторы, а предоставляет проекционные технологии и тесно сотрудничает с Barco, Christie Digital и NEC, которые производят оконечные проекционные блоки. DLP Cinema доступен владельцам кинотеатров в нескольких разрешениях в зависимости от потребностей экспонента. К ним относятся 2K - для большинства театральных экранов, 4K - для больших театральных экранов и S2K, который был специально разработан для небольших кинотеатров, особенно на развивающихся рынках по всему миру.

2 февраля 2000 года Филипп Бинан, технический менеджер проекта цифрового кино в Gaumont во Франции , реализовал первую в Европе цифровую кинопроекцию [5] с помощью технологии DLP CINEMA, разработанной Texas Instruments. DLP в настоящее время занимает лидирующую позицию на рынке профессиональной цифровой кинопроекции [6], в основном из-за ее высокого коэффициента контрастности и доступного разрешения по сравнению с другими технологиями цифровой фронтальной проекции. По состоянию на декабрь 2008 года во всем мире установлено более 6000 цифровых кинотеатров на базе технологии DLP. [7]

DLP-проекторы также используются в RealD Cinema и новых кинотеатрах IMAX для трехмерных фильмов .

Производители и рынок [ править ]

56-дюймовый телевизор с обратной проекцией DLP

С момента коммерческого внедрения в 1996 году технология DLP быстро завоевала долю рынка фронтальной проекции и в настоящее время занимает более 50% мировой доли фронтальной проекции в дополнение к 85% доли мирового рынка цифрового кино. Кроме того, в категории pico (маленький мобильный дисплей) технология DLP занимает около 70% рынка. Более 30 производителей используют набор микросхем DLP для питания своих систем проекционного дисплея.

Плюсы [ править ]

  • Гладкие (при разрешении 1080p) изображения без дрожания.
  • Достигнута идеальная геометрия и отличная линейность оттенков серого.
  • Обычно отличный контраст ANSI .
  • Использование сменного источника света означает потенциально более длительный срок службы, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев (это также может быть недостатком, как указано ниже).
  • Источник света заменить легче, чем подсветка, используемая в ЖК-дисплеях, а на DLP-дисплеях ее часто может заменить пользователь.
  • Свет проецируемого изображения по своей природе не поляризован .
  • Новые светодиодные и лазерные системы отображения DLP более или менее исключают необходимость замены лампы.
  • DLP предлагает доступный проекционный 3D-дисплей из одного устройства и может использоваться как с активными, так и с пассивными 3D-решениями.
  • Легче, чем ЖК-телевизоры и плазменные телевизоры.
  • В отличие от своих ЖК-экранов и плазменных аналогов, экраны DLP не зависят от жидкости в качестве среды проецирования и, следовательно, не ограничены в размерах присущими им зеркальными механизмами, что делает их идеальными для все более крупных экранов высокой четкости в театрах и местах проведения мероприятий.
  • Проекторы DLP могут обрабатывать до семи отдельных цветов, что дает им более широкую цветовую гамму.

Минусы [ править ]

На задней панели Mitsubishi XD300U показаны доступные выходные и входные разъемы.
  • Некоторых зрителей беспокоит «эффект радуги», присутствующий в моделях цветового круга, особенно в старых моделях (объяснено выше). Это можно легко наблюдать, используя цифровой видоискатель камеры на проецируемом контенте.
  • DLP-телевизоры с обратной проекцией не такие тонкие, как ЖК-дисплеи или плазменные плоские панели (хотя они примерно сопоставимы по весу), хотя некоторые модели с 2008 года становятся настенными (при этом толщина по-прежнему составляет от 10 до 14 дюймов [от 250 до 360 мм]. ) [8]
  • Замена лампы / лампочки в ламповых блоках. Срок службы дуговой лампы составляет в среднем 2000–5000 часов, а стоимость замены составляет от 99 до 350 долларов в зависимости от марки и модели. В устройствах нового поколения используются светодиоды или лазеры, которые эффективно устраняют эту проблему, хотя потенциально может потребоваться замена светодиодных чипов в течение длительного срока службы телевизора.
  • Некоторых зрителей раздражает пронзительный вой цветового круга. [9] [10] [11] Однако система привода может быть бесшумной, и некоторые проекторы не производят слышимого шума цветового колеса.
  • Шум дизеринга может быть заметен, особенно в темных областях изображения. Более новые (после ~ 2004 г.) поколения чипов имеют меньше шума, чем более старые.
  • Артефакты диффузии ошибок, вызванные усреднением оттенка по разным пикселям, поскольку один пиксель не может точно передать оттенок
  • На время отклика в видеоиграх может повлиять задержка апскейлинга. В то время как все телевизоры высокой четкости имеют некоторую задержку при повышении разрешения входного сигнала с более низким разрешением до исходного разрешения, DLP обычно имеют более длительные задержки. Новые консоли с выходными сигналами HD не имеют этой проблемы, если они подключены с помощью кабелей с поддержкой HD. [12]
  • Уменьшенный угол обзора по сравнению с технологиями прямого обзора, такими как ЭЛТ, плазма и ЖКД
  • Могут потреблять больше электроэнергии и вырабатывать больше тепла, чем конкурирующие технологии.

Задняя проекция DLP, LCD и LCoS [ править ]

Наиболее похожая на DLP конкурирующая система известна как LCoS ( жидкий кристалл на кремнии ), которая создает изображения с помощью стационарного зеркала, установленного на поверхности чипа, и использует жидкокристаллическую матрицу (аналогичную жидкокристаллическому дисплею ) для управления тем, как отражается много света. [13] Телевизионные системы на основе DLP также считаются меньшими по глубине, чем традиционное проекционное телевидение.

См. Также [ править ]

  • 3LCD
  • Сравнение технологии отображения
  • Портативный проектор
  • Надувной киноэкран
  • Технология телевидения с большим экраном
  • Лазерный видеодисплей
  • Жидкий кристалл на кремнии
  • Органический светодиод (OLED)
  • Дисплей с электронным эмиттером с поверхностной проводимостью (SED)

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Как работает цифровая обработка света» . THRE3D.com. Архивировано из оригинального 21 февраля 2014 года . Проверено 3 февраля 2014 года .
  2. ^ Техасские инструменты . "DLP3010 Mobile HD видео и отображение данных Описание и параметры" . Проверено 13 октября 2014 .
  3. ^ Великая технологическая война: ЖК-дисплей против DLP. Автор: Эван Пауэлл, 7 декабря 2005 г. Доступно в Интернете по адресу: http://www.projectorcentral.com/lcd_dlp_update7.htm?page=Rainbow-Artifacts . Доступ 27 декабря 2011 г.
  4. ^ "Светодиоды PhlatLight от Luminus Devices освещают новый цифровой холст-дисплей Christie MicroTile" . Businesswire. Архивировано из оригинала на 2012-09-19.
  5. ↑ Cahiers du cinéma , n ° hors-série, Париж, апрель 2000 г., стр. 32.
  6. ^ Техас Бизнес архивации 2012-01-26 в Wayback Machine
  7. ↑ TI (15 февраля 2008 г.). «Ежегодник европейского кино» . Mediasalles . Проверено 15 февраля 2008 .
  8. ^ Futurelooks.com
  9. ^ "DLP-телевизор: почему из моего DLP-телевизора идет шум?" . Архивировано из оригинала на 2010-10-05.
  10. ^ "Samsung LNT2653H 26-дюймовый ЖК-форум HDTV: Высокий шум" .
  11. ^ «Экосистема: шум с серией Samsung DLP HLP» .
  12. ^ «HDTVs и отставание видеоигр: проблема и решение» . Форум AVS. 2005-07-11 . Проверено 13 августа 2007 .
  13. ^ «4 стиля HDTV» . CNET.com. 2007-03-13 . Проверено 13 августа 2007 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бинан, Филипп. Au coeur de la projection numérique , Actions, 29, 12–13, Kodak, Paris, 2007.
  • Шварц, Чарльз С., изд. (2005). Понимание цифрового кино: профессиональное руководство . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-240-80617-4.

Внешние ссылки [ править ]

  • Демонстрация DLP
  • Официальный документ Boxlight Corp. DLP , Netsuite.com
  • Руководство по DLP и ЖК-проекторам
  • Что такое проектор DLP?
  • Дэйв Дункан из Texas Instruments дал интервью в телешоу Home Theater Geeks в сети TWiT.tv
  • История проекторов DLP: https://www.vizify.com/digital-projection/factoid-50606669b22ad100020002b2