Цифровая обработка света
![]() | Эту статью необходимо обновить . Причина такова: эта статья описывает состояние этой технологии примерно на 2011 год. ( июль 2024 г. ) |


Цифровая обработка света ( DLP ) — это набор микросхем на основе оптической микро-электромеханической технологии, в котором используется цифровое микрозеркальное устройство . Первоначально он был разработан в 1987 году Ларри Хорнбеком из Texas Instruments . В то время как устройство обработки изображений DLP было изобретено компанией Texas Instruments, первый проектор на основе DLP был представлен компанией Digital Projection Ltd в 1997 году. Digital Projection и Texas Instruments были удостоены награды «Эмми» в 1998 году за технологию проектора DLP. DLP используется в различных приложениях отображения: от традиционных статических дисплеев до интерактивных дисплеев, а также в нетрадиционных встроенных приложениях, включая медицинские, охранные и промышленные.
Технология DLP используется в фронтальных проекторах DLP (автономные проекционные устройства, в первую очередь для учебных аудиторий и бизнеса), телевизорах обратной проекции DLP и цифровых вывесках. он также использовался примерно в 85% проекций цифрового кино Примерно в 2011 году , а также в аддитивном производстве в качестве источника света в некоторых принтерах для отверждения смол в твердые трехмерные объекты. [1]
Чипсеты меньшего размера «pico» используются в мобильных устройствах, включая аксессуары для мобильных телефонов и функции проекционного дисплея, встроенные непосредственно в телефоны.
Цифровое микрозеркальное устройство
[ редактировать ]
В DLP-проекторах изображение создается микроскопически маленькими зеркалами, расположенными 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 зеркал в два раза меньше заявленного разрешения из-за вобуляции ). Матрицы 800×600 , 1024×768 , 1280×720 и 1920×1080 ( HDTV ) являются некоторыми распространенными размерами DMD. Эти зеркала можно быстро перемещать, чтобы отражать свет либо через линзу, либо на радиатор ( это называется « свалка света» в терминологии Barco ).
Быстрое переключение зеркала между этими двумя ориентациями (по сути, включением и выключением) приводит к появлению оттенков серого , контролируемых соотношением времени включения и времени выключения.
Цвет в DLP-проекции
[ редактировать ]Существует два основных метода, с помощью которых проекционные системы DLP создают цветное изображение: те, которые используются одночиповыми DLP-проекторами, и те, которые используются трехчиповыми проекторами. Третий метод — последовательное освещение тремя цветными светодиодами — разрабатывается и в настоящее время используется в телевизорах производства Samsung .
Одночиповые проекторы
[ редактировать ]В проекторе с одним чипом DLP цвета создаются либо путем размещения цветового круга между белой лампой и чипом DLP, либо с использованием отдельных источников света для создания основных цветов, светодиодов или лазеров например . Цветовой круг разделен на несколько секторов: основные аддитивные цвета : красный, зеленый и синий, и во многих случаях белый (прозрачный). В более новых системах основные субтрактивные цвета заменяются голубым, пурпурным и желтым на белый. 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.
Чип DLP синхронизирован с вращением цветового круга, поэтому зеленый компонент отображается на DMD, когда зеленая часть цветового круга находится перед лампой. То же самое касается красного, синего и других участков. Таким образом, цвета отображаются последовательно с достаточно высокой скоростью, чтобы наблюдатель видел составное «полноцветное» изображение. В ранних моделях это было одно вращение за кадр. Сейчас большинство систем работают с частотой кадров, в 10 раз превышающей частоту кадров.
Уровень черного одночипового DLP зависит от того, как распределяется неиспользованный свет. Если неиспользованный свет рассеивается, отражается и рассеивается на шероховатых внутренних стенках камеры DMD/линзы, этот рассеянный свет будет виден на проекционном экране как тускло-серый, 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»
[ редактировать ]Одночиповые DLP-проекторы, использующие механическое вращающееся цветовое колесо, могут проявлять аномалию, известную как «эффект радуги». Лучше всего это описать как короткие вспышки воспринимаемых красных, синих и зеленых «теней», наблюдаемые чаще всего, когда проецируемый контент содержит высококонтрастные области движущихся ярких или белых объектов на преимущественно темном или черном фоне. Типичными примерами являются прокручивающиеся титры во многих фильмах, а также анимация с движущимися объектами, окруженными толстым черным контуром. Кратковременное видимое разделение цветов также может быть очевидным, когда взгляд зрителя быстро перемещается по проецируемому изображению. Некоторые люди часто замечают эти радужные артефакты, а другие могут вообще их никогда не видеть.
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 (красного, например). Затем, когда отображается следующий цвет (например, зеленый), хотя он отображается в том же месте, перекрывая предыдущий цвет, глаз перемещается в сторону следующего целевого кадра объекта. Таким образом, глаз видит, что конкретный цвет рамки слегка сдвинут. Затем отображается третий цвет (например, синий), и глаз видит, что цвет этого кадра снова слегка смещается. Этот эффект ощущается не только для движущегося объекта, но и для всей картинки. Одночиповые проекторы на основе многоцветных светодиодов и лазеров способны исключить вращающееся колесо и минимизировать эффект радуги, поскольку частота импульсов светодиодов и лазеров не ограничивается физическим движением. Трехчиповые DLP-проекторы работают без цветовых кругов и, следовательно, не демонстрируют этот радужный артефакт». [3]
Трехчиповые проекторы
[ редактировать ]Трехчиповый DLP-проектор использует призму для разделения света от лампы , и каждый основной цвет света затем направляется на свой собственный чип DMD, затем рекомбинируется и направляется через объектив . 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, способны воспроизводить 35 триллионов цветов. [ нужна ссылка ] Предполагается, что человеческий глаз способен различать около 16 миллионов цветов. [ нужна ссылка ] , что теоретически возможно при использовании однокристального решения. Однако такая высокая точность цветопередачи не означает, что трехчиповые DLP-проекторы способны отображать всю гамму различимую нами цветов (это принципиально невозможно при любой системе, составляющей цвета путем добавления трех постоянных базовых цветов). Напротив, одночиповые DLP-проекторы имеют то преимущество, что позволяют использовать любое количество основных цветов в достаточно быстром колесе цветовых фильтров, и поэтому доступна возможность улучшения цветовой гаммы.
Источник света
[ редактировать ]
Технология DLP не зависит от источника света и поэтому может эффективно использоваться с различными источниками света. Исторически сложилось так, что основным источником света, используемым в системах DLP-дисплеев, был сменный блок ксеноновых дуговых ламп высокого давления (содержащий кварцевую дуговую трубку, отражатель, электрические соединения, а иногда и экран из кварца/стекла), тогда как в большинстве пико-категории (ультра-) используются мощные светодиоды или лазеры маленький) В DLP-проекторах в качестве источника освещения .С 2021 года лазерный источник света стал очень распространён во многих профессиональных проекторах, например Panasonic PT-RZ990. [4]
Ксеноновые дуговые лампы
[ редактировать ]Для ксеноновых дуговых ламп используется источник постоянного тока, который запускается при достаточно высоком напряжении холостого хода (от 5 до 20 кВ, в зависимости от лампы), чтобы вызвать возникновение дуги между электродами, и как только дуга установится напряжение на лампе падает до заданного значения (обычно от 20 до 50 вольт). [5] ), при этом 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 устройстве или текстовым предупреждением на экране, требующим замены лампового блока.
Продолжение эксплуатации лампы по истечении номинального срока службы может привести к дальнейшему снижению эффективности, световой поток может стать неравномерным, а лампа в конечном итоге может нагреться настолько, что провода питания могут расплавиться с клемм лампы. Со временем требуемое пусковое напряжение также поднимется до точки, при которой воспламенение больше не произойдет. Вторичные средства защиты, такие как датчик температуры, могут отключить проектор, но термически перенапряженная кварцевая дуговая трубка также может треснуть или взорваться. Практически все корпуса ламп содержат термостойкие барьеры (помимо тех, что находятся на самом ламповом блоке), предотвращающие выход раскаленных осколков кварца за пределы помещения.
DLP на основе светодиодов
[ редактировать ]Первым коммерчески доступным DLP HD-телевизором на основе светодиодов был Samsung HL-S5679W в 2006 году, в котором также было исключено использование цветового круга. Помимо длительного срока службы, исключающего необходимость замены лампы и отсутствия цветового круга, другие преимущества светодиодного освещения включают мгновенное включение и улучшенный цвет с повышенной насыщенностью цвета и улучшенной цветовой гаммой до более чем 140% цветовой гаммы NTSC . В 2007 году компания Samsung расширила линейку светодиодных моделей продуктами, доступными с размерами экрана 50, 56 и 61 дюйм. В 2008 году третье поколение светодиодных DLP-продуктов Samsung было доступно с размерами экрана 61 (HL61A750) и 67 дюймов (HL67A750).
Обычная светодиодная технология не обеспечивает интенсивность и световой поток, необходимые для замены дуговых ламп. Во всех DLP-телевизорах Samsung используются специальные светодиоды PhlatLight , разработанные и изготовленные американской компанией Luminus Devices . Эти проекционные телевизоры освещаются одним светодиодным чипсетом RGB PhlatLight. Светодиоды PhlatLight также используются в новом классе ультракомпактных фронтальных DLP-проекторов, обычно называемых «карманными проекторами», и были представлены в новых моделях LG Electronics (HS101), Samsung Electronics (SP-P400) и Casio ( серия XJ-A). Проекторы для домашнего кинотеатра станут следующей категорией DLP-проекторов, в которых будет использоваться светодиодная технология PhlatLight. На выставке InfoComm в июне 2008 года компании Luminus и TI объявили о своем сотрудничестве по использованию своих технологий в проекторах для домашнего кинотеатра и бизнеса и продемонстрировали прототип фронт-проектора для домашнего кинотеатра PhlatLight на основе светодиодов DLP. появятся на рынке позднее в 2008 году Они также объявили, что продукты Optoma и других компаний, названия которых будут названы позже в этом году, .
Светодиоды Luminus Devices PhlatLight также использовались Christie Digital на основе DLP в их системе отображения MicroTiles . [6] Это модульная система, построенная из небольших (диагональю 20 дюймов) кубов обратной проекции, которые можно складывать и складывать вместе, образуя большие экранные полотна с очень маленькими швами. Масштаб и форма дисплея могут иметь любой размер, но ограничены практическими ограничениями.
Лазерные DLP
[ редактировать ]Первым коммерчески доступным лазерным DLP-телевизором высокой четкости был Mitsubishi L65-A90 LaserVue в 2008 году, в котором также было исключено использование цветового круга. Три отдельных цветных лазера освещают цифровое микрозеркальное устройство (DMD) в этих проекционных телевизорах, создавая более богатую и яркую цветовую палитру, чем другие методы. см. в статье о лазерном видеодисплее Дополнительную информацию .
Цифровое кино
[ редактировать ]

Системы DLP Cinema используются и коммерчески тестируются в кинотеатрах с 1999 года. В июне 1999 года «Звездные войны: Эпизод I – Скрытая угроза» стал первым фильмом, который был полностью отсканирован и распространен в кинотеатрах. [7] [8] [9] [10] [11] Для показа фильма в четырех кинотеатрах были установлены цифровые проекторы. [12] то же самое было сделано и с анимационным фильмом «Тарзан» В том же году . [13] Позже в том же году « История игрушек 2» стала первым фильмом, который был полностью создан, отредактирован и распространен в цифровом формате, и для его выпуска все больше кинотеатров установили цифровые проекторы. DLP Cinema была первой коммерческой технологией цифрового кино и ведущей технологией цифрового кино, занимавшей примерно 85% мирового рынка по состоянию на декабрь 2011 года. [ нужна ссылка ] Цифровое кино имеет некоторые преимущества перед пленкой, поскольку пленка может подвергаться выцветанию, скачкам цвета, царапинам и накоплению грязи. Цифровое кино позволяет контенту фильма сохранять стабильное качество с течением времени. Сегодня большая часть киноконтента также снимается в цифровом формате. Первым полностью цифровым полнометражным фильмом, снятым без пленки, стал фильм 2002 года « Звездные войны. Эпизод II: Атака клонов» . [ нужна ссылка ]
DLP Cinema не производит конечные проекторы, а скорее предоставляет проекционные технологии и тесно сотрудничает с Barco, Christie Digital и NEC, которые производят конечные проекционные устройства. 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, специально разработанный для небольших кинотеатров, особенно на развивающихся рынках по всему миру.
2 февраля 2000 года Филипп Бинан, технический менеджер проекта цифрового кино компании Gaumont во Франции, реализовал первую проекцию цифрового кино в Европе. [14] с технологией DLP Cinema, разработанной Texas Instruments. DLP в настоящее время является лидером рынка профессиональной цифровой кинопроекции. [15] во многом из-за его высокой контрастности и доступного разрешения по сравнению с другими технологиями цифровой фронтальной проекции. По состоянию на декабрь 2008 года во всем мире установлено более 6000 систем цифрового кино на базе DLP. [16]
DLP-проекторы также используются в кинотеатрах RealD Cinema и новых IMAX кинотеатрах для просмотра 3-D фильмов .
Производители и торговая площадка
[ редактировать ]![]() | этой статьи Фактическая точность может быть поставлена под угрозу из-за устаревшей информации . ( март 2014 г. ) |
Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( май 2016 г. ) |

С момента своего коммерческого внедрения в 1996 году технология DLP завоевала долю рынка фронтальной проекции и в настоящее время занимает более 50% мировой доли фронтальной проекции в дополнение к 85% доли рынка цифрового кино во всем мире. [ нужна ссылка ] Кроме того, в категории пико (маленьких мобильных дисплеев) технология DLP занимает около 70% рынка. Более 30 производителей используют чипсет DLP для своих систем проекционного отображения.
Плюсы
[ редактировать ]- Плавное (с разрешением 1080p) изображение без дрожания.
- Достижима идеальная геометрия и превосходная линейность оттенков серого.
- Обычно отличный контраст ANSI .
- Использование сменного источника света означает потенциально более длительный срок службы, чем ЭЛТ и плазменные дисплеи (это также может быть недостатком, указанным ниже).
- Источник света легче заменить, чем подсветку, используемую в ЖК-дисплеях, а в DLP его часто заменяет пользователь.
- Свет проецируемого изображения по своей природе не поляризован .
- Новые светодиодные и лазерные системы DLP-дисплеев более или менее устраняют необходимость замены ламп.
- DLP предлагает доступное проекционное 3D-изображение из одного устройства и может использоваться как с активными, так и с пассивными 3D-решениями.
- Меньший вес, чем у ЖК-телевизоров и плазменных телевизоров.
- В отличие от своих ЖК- и плазменных аналогов, DLP-экраны не используют жидкости в качестве проекционной среды и, следовательно, не ограничены по размеру присущими им зеркальными механизмами, что делает их идеальными для все более крупных экранов высокой четкости в театрах и на площадках.
- DLP-проекторы могут обрабатывать до семи отдельных цветов, обеспечивая более широкую цветовую гамму.
Минусы
[ редактировать ]
- Некоторых зрителей беспокоит «эффект радуги», присутствующий в моделях с цветовым кругом, особенно в старых моделях (объясняемый выше). Это можно легко наблюдать, используя цифровой видоискатель камеры при просмотре проецируемого контента.
- DLP-телевизоры с обратной проекцией не такие тонкие, как ЖК- или плазменные плоские дисплеи (хотя и примерно сопоставимы по весу), хотя некоторые модели с 2008 года становятся настенными (при этом их толщина по-прежнему составляет от 10 до 14 дюймов [от 250 до 360 мм]). ) [17]
- Замена лампы/лампочки в ламповых агрегатах. Срок службы дуговой лампы составляет в среднем 2000–5000 часов, а стоимость ее замены колеблется от 99 до 350 долларов США в зависимости от марки и модели. В устройствах новых поколений используются светодиоды или лазеры, которые эффективно устраняют эту проблему, хотя потенциально может потребоваться замена светодиодных чипов в течение продленного срока службы телевизора.
- Некоторых зрителей раздражает высокий тон цветового круга. [18] [19] [20] Однако систему привода можно спроектировать так, чтобы она была бесшумной, и некоторые проекторы не издают слышимого шума цветового круга.
- Шум размытия может быть заметен, особенно в темных областях изображения. Новые поколения чипов (после ≈2004 г.) шумят меньше, чем старые.
- Артефакты диффузии ошибок, вызванные усреднением оттенка по разным пикселям, поскольку один пиксель не может точно передать оттенок.
- На время отклика в видеоиграх может влиять задержка масштабирования. Хотя все телевизоры высокой четкости имеют некоторую задержку при масштабировании входного сигнала с более низким разрешением до исходного разрешения, DLP обычно имеет более длительные задержки. На новых консолях с выходными сигналами HD этой проблемы не возникает, если они подключены с помощью кабелей с поддержкой HD. [21]
- Уменьшенный угол обзора по сравнению с технологиями прямого обзора, такими как ЭЛТ, плазма и ЖК-дисплей.
- Могут использовать больше электроэнергии и производить больше тепла, чем конкурирующие технологии.
Обратная проекция DLP, LCD и LCoS
[ редактировать ]Наиболее похожая на DLP конкурирующая система известна как LCoS ( жидкий кристалл на кремнии ), которая создает изображения с помощью неподвижного зеркала, установленного на поверхности чипа, и использует жидкокристаллическую матрицу (похожую на жидкокристаллический дисплей ) для контроля того, как отражается много света. [22] Телевизионные системы на основе DLP также считаются меньшими по глубине, чем традиционное проекционное телевидение.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Как работает цифровая обработка света» . THRE3D.com. Архивировано из оригинала 21 февраля 2014 года . Проверено 3 февраля 2014 г.
- ^ Техасские инструменты . «Описание и параметры мобильного HD-видео и дисплея DLP3010» . Проверено 13 октября 2014 г.
- ^ Великая война технологий: LCD 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 осуществлен 27 декабря 2011 г.
- ^ «СЕРИЯ PT-RZ990 — Компактные и гибкие одночиповые DLP™-проекторы — Решения для визуальных систем | Panasonic Business» .
- ^ «Ксеноновые короткодуговые лампы» (PDF) . www.sqpuv.com . Превосходные кварцевые изделия . Проверено 5 октября 2021 г.
- ^ «Светодиоды PhlatLight от Luminus Devices освещают новый цифровой холст Christie MicroTile» (пресс-релиз). 9 июня 2010 г. Архивировано из оригинала 19 сентября 2012 г. - через Businesswire.
- ^ «AMC Burbank 14 в Бербанке, Калифорния» . Сокровища кино . Архивировано из оригинала 29 мая 2022 года . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ Мэтьюз, Джек (15 декабря 1986 г.). «БЕРБАНК 10: ЗАЗРАВЛЕНИЕ ДЛЯ ГЛАЗ» . Лос-Анджелес Таймс . Архивировано из оригинала 6 января 2023 года . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ «Скрытую угрозу» покажут в цифровом формате . ПроекторЦентрал . 3 июня 1999 года . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ МакМюррей, Ян (18 апреля 2011 г.). «Рост количества установок DLP Cinema в регионе EMEA на 136 %» . Установка . Фьючер Паблишинг Лимитед . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ «1-й цифровой показ «Звездных войн: Эпизод 1, брошюра о скрытой угрозе»» . ебэй . 18 июня 1999 г. Архивировано из оригинала 6 января 2023 года . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ «Эпизод 1 Digital Premier Counter Top Display» . Архив коллекционеров «Звездных войн» . Архивировано из оригинала 17 августа 2014 года . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ Джардина, Кэролайн (27 марта 2011 г.). «Цифровое кино демонстрирует быстрый глобальный рост» . Голливудский репортер . Проверено 6 января 2023 г.
- ^ Cahiers du cinéma , специальный выпуск, Париж, апрель 2000 г., стр. 32.
- ^ Техасский бизнес. Архивировано 26 января 2012 г. в Wayback Machine.
- ^ ТИ (15 февраля 2008 г.). «Ежегодник европейского кино» . Медиасаллеи . Проверено 15 февраля 2008 г.
- ^ Futurelooks.com [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «DLP-телевидение: почему на моем DLP-телевизоре доносится шум?» . Архивировано из оригинала 5 октября 2010 г.
- ^ «Форум Samsung LNT2653H с 26-дюймовым ЖК-телевизором HD: Высокий шум» . Амазонка .
- ^ «Экустика: шум с серией Samsung DLP HLP» .
- ^ «Телевизоры высокой четкости и отставание в видеоиграх: проблема и решение» . Форум АВС. 11 июля 2005 г. Проверено 13 августа 2007 г.
- ^ «4 стиля HDTV» . CNET.com. 13 марта 2007 г. Проверено 13 августа 2007 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Бинант, Филипп. В основе цифровой проекции , Actions, 29, 12–13, Kodak, Париж, 2007.
- Шварц, Чарльз С., изд. (2005). Понимание цифрового кино: Профессиональный справочник . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-240-80617-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Boxlight Corp. Технический документ DLP , Netsuite.com
- Дэйв Дункан из Texas Instruments дал интервью в рамках телешоу Home Theater Geeks в TWiT.tv. сети