【正文】 但看起來(lái)不輸給膠卷底片，有些人甚至認(rèn)為 DLP Cinema? 投影出來(lái)的畫質(zhì)還勝過(guò)它們 (圖七 )。 TI 在 1990 年代末期開(kāi)始與電影業(yè)者合作，希望能發(fā)展出特殊應(yīng)用的 DLP? 技術(shù)，可在普通電影院播放首輪電影。電影業(yè)者早就發(fā)現(xiàn)，若能透過(guò)數(shù)位形式把他們的電影傳送到全世界電影院，他們即可獲得龐大利益。立體電視牆和平面電視牆 (video cube/video wall) 製造商在發(fā)展命令及控制應(yīng)用時(shí)，DLP? 也是他們最先考慮的技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域另一端則是採(cǎi)用 3 顆 DMD 元件的 DLP? 架構(gòu)，它已被用來(lái)發(fā)展全世界最明亮的投影機(jī)，輸出亮度高達(dá) 17,500 流明。 DLP? 市場(chǎng) DLP? 是非常獨(dú)特的技術(shù)，因?yàn)樗茚槍?duì)種類最廣泛的投影和顯示應(yīng)用，協(xié)助廠商發(fā)展最佳解決方案。這種商業(yè)模式隨後又進(jìn)一步發(fā)展， TI現(xiàn)在開(kāi)始為客戶提供「晶片套件」，其中包含 DMD 和必要的支援 功能，全部以半導(dǎo)體元件的形式提供給客戶；這種方法為 TI 客戶帶來(lái)寬廣的揮灑空間，使他們有機(jī)會(huì)創(chuàng)新和提供獨(dú)特不同的產(chǎn)品。 圖 5： DLP?三晶片架構(gòu) DLP? 產(chǎn)業(yè) 第一批採(cǎi)用 DLP? 技術(shù)的產(chǎn)品在 1996 年初進(jìn)入市場(chǎng)，它們是以 TI 設(shè)計(jì)製造的完整「光學(xué)引擎」為基礎(chǔ)，雖然這種方式能協(xié)助廠商更快進(jìn)入市場(chǎng)，但 TI 的投影機(jī)製造商客戶也沒(méi)有太大空間將產(chǎn)品差異化或提高它們的價(jià)值。對(duì)於採(cǎi)用單顆 DMD 的DLP? 系統(tǒng)，螢?zāi)幌袼厥且粋€(gè)微反射鏡的輸出結(jié)果，但是 3DMD 提供的螢?zāi)幌袼貏t是三個(gè)微反射鏡輸出的組合／聚光結(jié)果，一個(gè)微反射鏡調(diào)變紅光，第二個(gè)調(diào)變綠光，第三個(gè)調(diào)變藍(lán)光。 圖 4： DLP?單晶片架構(gòu) 對(duì)於必須提供高亮度輸出的應(yīng)用，例如會(huì)議室、禮堂、研討會(huì)以及出租和舞臺(tái)，就必須採(cǎi)用三顆 DMD 的架構(gòu)，這能組成更大的反射面積，讓投影機(jī)能透過(guò)鏡頭提供更高亮度的輸出。隨著反射鏡旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的不同 (+12 度或 12 度 )，光線可能會(huì)反射進(jìn)入投影鏡頭的透光孔 (ON) 或是離開(kāi)投影鏡頭的透光孔 (OFF) (圖四 )。 DLP? 架構(gòu) DLP? 投影系統(tǒng)應(yīng)該採(cǎi)用一顆或三顆 DMD 晶片是由多項(xiàng)因素決定，包括成本、光源效率、功耗、重量和體積。 入射光進(jìn)入光開(kāi)關(guān)後，會(huì)被光開(kāi)關(guān)切換或調(diào)變成為一群光包 (light bundles)，然後再反射出來(lái)，光包時(shí)間則是由電子字元的個(gè)別位元所決定。在每個(gè)位元時(shí)間，下個(gè)位元會(huì)被載入記憶體陣列，等到這個(gè)位元時(shí)間結(jié)束時(shí)，這些像素會(huì)被重設(shè)，使它們同時(shí)對(duì)下個(gè)位址位元做出反應(yīng)。最簡(jiǎn)單的位址序列 (address sequence) 是將可供使用的字元時(shí)間 (field time) 分成八個(gè)部份，再?gòu)淖罡哂行辉? (MSB) 到最低有效位元 (LSB)，依序在每個(gè)位元時(shí)間使用一個(gè)位址序列。利用二位元脈衝寬度調(diào)變可以得到灰階效果，如果使用固定式或旋轉(zhuǎn)式彩色濾鏡，再搭配一顆或三顆 DMD 晶片，即可得到彩色顯示效果。 圖 2：反射鏡上層結(jié)構(gòu)是由多個(gè)層所組成 工作原理 每個(gè)微反射鏡都能將光線從兩個(gè)方向反射出去，實(shí)際反射方向則視底層記憶晶胞的狀態(tài)而定；當(dāng)記憶晶胞處?kù)丁?ON」?fàn)顟B(tài)時(shí)，反射鏡會(huì)旋轉(zhuǎn)至 +12 度，若記憶晶胞處?kù)丁?OFF」?fàn)顟B(tài)，反射鏡會(huì)旋轉(zhuǎn) 至 12 度。 DMD 上層結(jié)構(gòu)的製造是從完整 CMOS 記憶體電路開(kāi)始，再透過(guò)光罩層的使用，製造出鋁金屬層和硬化光阻層 (hardened photoresist) 交替的上層結(jié)構(gòu)，鋁金屬層包括位址電極 (address electrode)、絞鏈 (hinge)、軛 (yoke) 和反射鏡，硬化光阻層則做為犧牲層 (sacrificial layer)，用來(lái)形成兩個(gè)空氣間隙 (air gaps)。 圖 1： SVGA 解析度的 DMD DMD 周圍環(huán)繞著許多必要功能，例如影像處理、記憶體、格式轉(zhuǎn)換、時(shí)序控制、光源和投影光學(xué)系統(tǒng)，它們可以接受數(shù)位影像，然後在不降低畫質(zhì)的情形下，把這些影像投影到投影幕。 DLP? 技術(shù)是以一種微機(jī)電 (MEMS) 元件為基礎(chǔ)，稱為數(shù)位微型反射鏡元件 (Digital Micromirror Device，簡(jiǎn)稱 DMD) (圖一 )，這種速度極快的反射性數(shù)位光開(kāi)關(guān)是由 TI 在 1987 年發(fā)明。DLP?技術(shù)概要 作者：德州儀器亞洲區(qū) DLP 事業(yè)部門提供 本文刊登於元件科技 2020 年 9 月號(hào) 介紹 在我們的世界裡，視覺(jué)和聲音都是類比形式，但當(dāng)我們利用電子訊號(hào)來(lái)獲取、儲(chǔ)存和傳送這些類比現(xiàn)象時(shí)，採(cǎi)用數(shù)位技術(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類比技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)位音樂(lè)光碟後，數(shù)位技術(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。 DLP?技術(shù) 數(shù)位光源處理技術(shù) (Digital Light Processing? ，簡(jiǎn)稱 DLP? ) 是真正的數(shù)位投影和顯示技術(shù)，它能接受數(shù)位視訊，然後產(chǎn)生一系列的數(shù)位光脈衝；這些光脈衝進(jìn)入眼睛後，我們的眼睛會(huì)把它解譯成為彩色類比影像。 DMD 微晶片上面包含數(shù)量龐大的超小型數(shù)位光開(kāi)關(guān)，它們是面積非常小 (14 微米 )、外觀為四方型、並由鋁金屬製程的絞接式反射鏡，可以接受電子訊號(hào)代表的資料字元， 然後產(chǎn)生光學(xué)字元輸出。 製造 DMD 像素是一種整合的微機(jī)電上層結(jié)構(gòu)電路單元 (MEMS superstructure cell)，它是 利用 CMOS SRAM 記憶晶胞所製成。鋁金屬會(huì)經(jīng)過(guò)濺鍍沉積 (sputterdeposited) 以及電漿蝕刻 (plasmaetched) 處理，犧牲層則會(huì)經(jīng)過(guò)電漿去灰 (plasmaashed) 處理，以便製造出層間的空氣間隙 (圖二 )。只要結(jié)合 DMD 以及適當(dāng)光源和投影光學(xué)系統(tǒng)，反射鏡就會(huì)把入射光反射進(jìn)入或是離開(kāi)投影鏡頭的透光孔，使得「 ON」?fàn)顟B(tài)的反射鏡看起來(lái)非常明亮，「 OFF」?fàn)顟B(tài)的反射鏡看起來(lái)就很黑暗 (圖三 )。 圖 3：在「導(dǎo)通」位置的微反射鏡會(huì)在 螢?zāi)簧厦娈a(chǎn)生一個(gè)亮點(diǎn) DMD 的輸入是由電流代表的電子字元，輸出則是光學(xué)字元，這種光調(diào)變或開(kāi)關(guān)技術(shù)又稱為二位元脈衝寬度調(diào)變 (binary pulsewidth modulation)，它會(huì)把 8位元字元送至 DMD 的每個(gè)數(shù)位光開(kāi)關(guān)輸入端，產(chǎn)生 28 或 256 個(gè)灰階。當(dāng)整個(gè)光開(kāi)關(guān)陣列都被最高位元定址後， 再將各個(gè)像素致能 (重設(shè) )，使他們同時(shí)對(duì)最高有效位元的狀態(tài) (1 或 0) 做出反應(yīng)。此過(guò)程會(huì)不斷重複，直到所有的位址位元都載入記憶體。對(duì)於觀察者來(lái)說(shuō)，由於光包時(shí)間遠(yuǎn)小於眼睛的 integration 時(shí)間，因此他們將會(huì)看到固定亮度的光線。 單晶片 DLP? 子系統(tǒng)主要用於商用資料投影機(jī)、絕大多數(shù)的家庭娛樂(lè)投影機(jī)以及大螢?zāi)槐惩峨娨?，它先利用一組聚光鏡將燈泡發(fā)出的光線聚焦在穿透性色輪 (transmissive color wheel)，再利用第二組鏡片將通過(guò)色輪的光線均勻聚焦在 DMD 元件表面。 採(cǎi)用單片面板可以縮小光學(xué)系統(tǒng)的體積，減輕它們的重量，使廠商得以發(fā)展出攜帶方便又有彈性的投影機(jī)。在採(cǎi)用三顆 DMD 元件的投影機(jī)中，燈泡發(fā)出的光線會(huì)被稜 鏡分成紅綠藍(lán)三種原色，每種顏色則分別被導(dǎo)向適當(dāng)?shù)?DMD 元件，這表示紅光、綠光和藍(lán)光都各有一顆 DMD 元件負(fù)責(zé)執(zhí)行光調(diào)變。使用三個(gè) DMD 元件還能支援更先進(jìn)的色彩處理，進(jìn)而提供範(fàn)圍更寬廣的色彩再生能力 (圖五 )。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間後，單晶片投影系統(tǒng)的商業(yè)模式進(jìn)入新的階段， TI開(kāi)始提供簡(jiǎn)單的 DLP? 系統(tǒng)，並將它安裝在一張印刷電路板上面?，F(xiàn)在，幾乎所有的投影機(jī)製造商都已將DLP? 技術(shù)用於他們的產(chǎn)品線， DLP 投影機(jī)的銷售量也已突破二百萬(wàn)部大關(guān)，其中有超過(guò)一百萬(wàn)部是在過(guò)去 18 個(gè)月裡銷售。單片面板架構(gòu)可用來(lái)發(fā)展重量?jī)H 2 磅的投影機(jī)，這也是全世界最小最輕的投影機(jī)；事實(shí)上，所有重量小於 磅的投影機(jī)都是採(cǎi)用DLP? 技 術(shù) (圖六 )。大螢?zāi)浑娨暿?DLP? 技術(shù)的一個(gè)快速成長(zhǎng)市場(chǎng)， TI 客戶已針對(duì)此市場(chǎng)發(fā)展各種消費(fèi)性應(yīng)用解決方案，提供絕佳影像畫質(zhì)、精巧設(shè)計(jì)、優(yōu)雅造型和很低的成本。 圖 6： InFocus LP120 採(cǎi)用 DLP?技術(shù)，重量小於 2 磅 DLP? 技術(shù)的另一個(gè)重要市場(chǎng)是數(shù)位劇院投影解決方案市場(chǎng)。事實(shí)上，電影業(yè)者早就掌握充份科技，可將原版電影從類比轉(zhuǎn)換成數(shù)位形式，然後壓縮、加密和傳送所得到的檔案，再把電影儲(chǔ)存至電影院裡的伺服器 但若缺少了數(shù)位投影技術(shù)，業(yè)者就無(wú)法在螢?zāi)簧袭a(chǎn)生和膠卷底片同樣畫質(zhì)的影像，數(shù)位劇院也就無(wú)法成為現(xiàn) 實(shí)。 TI 在 1999年展示了第一套產(chǎn)品原型，並用來(lái)播放「星際大戰(zhàn)首部曲：威脅潛伏」；就在同時(shí)，大規(guī)模的全球現(xiàn)場(chǎng)展示計(jì)劃也隨之展開(kāi)，用來(lái)評(píng)估數(shù)位劇院投影系統(tǒng)是否強(qiáng)固可靠，它的操作控制是否簡(jiǎn)單方便，這套系統(tǒng)隨後成為業(yè)界熟知的 DLP Cinema? 技術(shù)。 圖 7： DLP? Cinema 投影機(jī)原型 DLP? 優(yōu)勢(shì) 對(duì)於目前大多數(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)。數(shù)位投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是它能忠實(shí)而不斷重複的產(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。 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)展出體積重量都小於三片式面板系統(tǒng)的投影機(jī)和顯示器。高對(duì)比值可以提供更豐富的畫面細(xì)節(jié)，使畫面更逼真，黑顏色會(huì)顯得更黑，並讓畫面看起來(lái)更清晰銳利 (人體視覺(jué)器官依賴對(duì)比值來(lái)分辨物體的邊緣，因此高對(duì)比值影像看起來(lái)更銳利，採(cǎi)用 DLP? 技術(shù)的投影機(jī)很容易就能達(dá)到 2020:1 以上的對(duì)比值。單片面板系統(tǒng)所提供的畫面卻能永遠(yuǎn)保持清晰銳利。在 DLP? 技術(shù)中，微反射鏡的反射面積遠(yuǎn)大於它們之間的距離，因此它能提供很高的「填滿率」 (fill factor)，投影畫面看起來(lái)也更加完美自然。 圖 8：從鸚鵡眼睛的特寫鏡頭可清楚看出 LCD 畫面固有的顆?，F(xiàn)象 微反射鏡擁有很高的開(kāi)關(guān)速度，因此就本質(zhì)而言，它更有能力將畫面的快速動(dòng)作準(zhǔn)確再生，這是它為 DLP? 技術(shù)帶來(lái)的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)； LCD 技術(shù)由於開(kāi)關(guān)速度較慢，快速移動(dòng)的影像畫面看起來(lái)會(huì)有些模糊不清。 DLP? 可靠性 DLP? 非?？煽?，對(duì)於一種在本質(zhì)上屬於機(jī)械性的技術(shù)來(lái)說(shuō)，這確實(shí)令人驚