DLP – цифровая проекционная технология
Как известно, на сегодняшний день в проекторах в основном используются ЖК-технологии. Однако в последнее время все более широкое применение находит и технология цифровой обработки света, или DLP (Digital Light Processing), разработанная Texas Instruments, о которой мы и планируем сегодня рассказать.
Работы по созданию подобной технологии велись в TI еще с 1977 г., а в 1987 г. специалисты компании начали разработку полностью цифрового решения. Как отмечают представители TI, основной упор делался на создание цифровой технологии отображения, потому что не имеет смысла хранить и обрабатывать изображения в цифровом виде и отображать их с помощью аналоговой системы. В результате на свет появилось цифровое микрозеркальное устройство — DMD (Digital Micromirror Device), которое сегодня является ключевым элементом любой DLP-системы.
DMD представляет собой яркий пример микроэлектромеханической системы — MEMS (microelectromechanical system). Оно состоит из большого (более полумиллиона) количества микрозеркал размером по 16 микрон. Каждое зеркало способно принимать два положения: в одном оно направляет свет на оптическую систему проектора (соответствующий зеркалу пиксел включен), а в другом — на светопоглотитель (соответствующий зеркалу пиксел выключен). Необходимо отметить, что свет поступает на зеркала уже разделенным на основные цвета — красный, зеленый и синий (о способах разделения света будет рассказано ниже). Используется по 256 оттенков каждого цвета, которые задаются временем экспозиции пиксела в течение одного цикла работы DMD.
Конструктивно DMD размещается поверх микросхемы памяти. Каждому зеркалу соответствует определенный адрес памяти, и для управления этим зеркалом процессор системы посылает сигналы по данному адресу. Вращение зеркала происходит под действием электростатического поля, генерируемого соответствующей ему ячейкой памяти. Первоначально для ограничения вращения зеркал в TI также пытались использовать электростатические поля, однако пришли к выводу, что физические ограничители работают лучше. Для того чтобы зеркала не "прилипали" к ограничителям из-за накопления заряда (эффект, наблюдаемый для микроскопических тел; примером могут служить самые обыкновенные пылинки), перед каждым циклом работы DMD через него пропускается небольшой разряд.
Существуют три разновидности DLP-систем: с одним, двумя и тремя DMD. Главное различие между ними заключается в способе разделения света на основные цвета. Рассмотрим каждую из этих разновидностей в отдельности.
DLP-система с одним DMD для выделения основных цветов использует светофильтр, вращающийся с частотой 60 об/с (соответствует скорости обновления кадров 60 Hz для телевизионного стандарта NTSC). Он разделен на три сектора: красный, зеленый и синий. Таким образом, для формирования каждого основного оттенка пиксела отводится треть рабочего цикла DMD, и оттенки эти от каждого зеркала поочередно проецируются в одну и ту же точку экрана. Иначе говоря, в отличие от ЖК-дисплеев, да и обычных ЭЛТ, где применяется метод разделения цветов в пространстве (красный, зеленый и синий пикселы расположены рядом; в телевизоре, например, это очень хорошо видно с близкого расстояния), в DLP-системах на базе одного (и, как станет ясно позже, двух) DMD используется разделение цветов во времени.
Теперь рассмотрим DLP-систему на базе трех DMD, потому что это, так сказать, второй крайний случай. Здесь разделение света производится с помощью призмы, и красный, зеленый и синий оттенки одновременно подаются на разные DMD. Сформированные всеми DMD картины (красная, зеленая и синяя) вновь направляются на призму, которая объединяет их в окончательное изображение, проецируемое через оптическую систему проектора на экран.
И наконец, DLP-система на базе двух DMD, представляющая своего рода гибрид из устройств, описанных выше. Прежде всего, она использует специальную металл-галогенидную лампу. Далее в ней, как и в системе первого типа, имеется вращающийся светофильтр, однако он уже разделен не на три, а на два сектора — фиолетовый и желтый. Первый пропускает красный и синий цвета, а второй — красный и зеленый. Также имеется призма, разделяющая свет на два оттенка в зависимости от положения светофильтра. На одно из устройств DMD подается только красный свет, а на другое — поочередно синий и зеленый. Формирование изображения осуществляется, опять же, призмой. Как видим, в случае DLP-системы на базе двух DMD имеет место разделение во времени только для двух цветов — зеленого и синего.
Очевидно, что разные типы DLP-систем имеют разные характеристики и ориентированы на различные области применения. Так, продукты на базе одного DMD способны генерировать изображения с разрешением VGA и SVGA и яркостью от 200 до 800 люменов и имеют небольшие размеры и массу. Проекторы же на базе двух DMD позволяют достичь качества VGA и SVGA и яркости от 200 до 400 люменов, обладая при этом большей оптической эффективностью. Системы этих обоих типов неплохо подойдут для использования в небольших аудиториях. Что касается устройств на базе трех DMD, то они предоставляют возможность получать изображения большого размера с яркостью от 1000 до 5000 люменов, т. е. ориентированы в основном на профессиональную сферу.
Каковы же преимущества DLP-решений перед другими проекционными системами? В первую очередь специалисты называют практическое отсутствие так называемой пикселации (pixelation), заключающейся в появлении промежутков между пикселами при увеличении расстояния между проектором и экраном. Достигается это за счет использования временного разделения оттенков и малых расстояний между микрозеркалами DMD.
Кроме того, в проекторах на базе DLP отсутствует послесвечение, которое иногда проявляется в ЖК-проекторах из-за применения для создания используемых в них светофильтров фосфоресцирующих материалов.
Ну и наконец, DLP-системы обеспечивают высокую яркость и благодаря полностью цифровой системе изображения позволяют точнее управлять цветовой гаммой.
Конечно, ЖК-технология является для DLP серьезным конкурентом, так как применяется уже довольно давно, получила широкое распространение на рынке и, естественно, имеет свои преимущества. Но, тем не менее, перспективы DLP-систем оцениваются специалистами достаточно высоко, и не только благодаря достоинствам лежащей в их основе технологии.
Очень активно занимается продвижением своего детища сама TI, сотрудничающая со многими производителями, выпускающими проекторы различных типов — сверхпортативные, портативные, крупноэкранные, проекторы для домашних театров и т. д. В числе компаний, использующих технологию DLP в своих продуктах, — Digital Projection, Electrosonic, InFocus, NEC, Proxima и Sony. TI также развернула масштабную маркетинговую кампанию, подобную знаменитой Intel Inside, и теперь логотип DSP красуется на каждой системе, изготовленной по этой технологии.
Нельзя не упомянуть также еще об одной области, которая, по мнению специалистов, открывает широкие перспективы для применения DLP-технологии, — кино. Кроме высокого качества изображения она обеспечивает здесь большое количество других преимуществ, например возможность использования цифровых магнитных носителей, при перезаписи на которые не ухудшается качество, или возможность передачи фильмов по различным каналам связи, в том числе спутниковым, что значительно повышает скорость их распространения, и т. д.
Это отнюдь не фантазии — дебют технологии DLP в кино уже состоялся: с 18 июня в двух американских кинотеатрах фильм "Звездные войны. Эпизод I. Скрытая угроза" демонстрируется именно с помощью DLP-проекторов. Как шутят некоторые специалисты, впервые для этого применяются технологии более прогрессивные, чем те, что использовались при его создании. И если данный опыт окажется удачным и получит дальнейшее распространение, то можно будет смело говорить о настоящей революции — как-никак, а способ показа фильмов на протяжении всех ста лет, в течение которых существует кино, оставался одним и тем же
Не секрет, что основная доля этого бизнеса приходится на США, где работает более 4500 кинотеатров. Так вот, изготовление только одной копии фильма обходится почти в 2 тыс. долл., добавьте к этому то, что бобину, которая весит пару десятков килограммов, нужно доставить в кинотеатр. Итого только эти затраты выливаются в десятки миллионов долларов. Кроме того, качество. Оно не просто выше в цифровом варианте фильма (а многие специалисты, посмотревшие "Звездные войны. Эпизод I. Скрытая угроза" в таком виде, утверждают это с полной уверенностью), оно долговечнее. Ведь после первого же показа физические свойства пленки начинают изменяться по вполне понятным причинам (заметным это становится, по некоторым оценкам, после 30—40 просмотра). Кроме всего прочего, цифровую копию фильма при существующих ныне спутниковых каналах связи никакого труда не составляет доставить в любой даже самый удаленный кинотеатр.
Сравниваем технологии DLP и LCD проекторов
Для вывода с различных источников графической и видеоинформации на большой экран помогают мультимедийные проекторы. Они широко применяются не только в образовательных учреждениях, но и в сфере бизнеса. Рынок интерактивных мультимедиа-устройств огромный. Каждые технологии, которые применяют производители, имеют свои преимущества и особенности. Рассмотрим, какое цифровое оборудование предпочтительней для разных сфер применения – LCD или DLP проектор, их достоинства и недостатки.
Проекционные технологии
В зависимости от выбранного проектора, качество изображения бывает различное. Полученную картинку можно оценить по основным параметрам:
- яркость,
- точность цветопередачи,
- контрастность,
- глубина цвета,
- частота обновления,
- равномерность освещения,
- оптическая эффективность,
- разрешение.
Чтобы мультимедийные изображения выглядели качественными, технологии проекторов должны обеспечивать высокий уровень основных параметров. Однако не все проекционные системы в равной степени могут обеспечить оптимальный технический уровень.
Далее рассмотрим основные отличительные особенности LCD и DLP цифровых технологий.
Особенности DLP технологии
Технология DLP (с английского переводится как «цифровая обработка света») – самое перспективное техническое решение, основу которого составляет изобретение американского ученого Л. Хорнбека, цифровое микрозеркальное устройство.
Матрица устройства состоит из нескольких тысяч зеркал, имеющих размеры не более 16 микрон. Одна деталь соответствует 1 пикселю и изготавливается из сплава алюминия. Благодаря особенности зеркальной поверхности, материал обладает высокой отражающей способностью. Элементы микрозеркал с помощью оси крепятся к скобе. Она присоединяется к основанию матрицы специальной системой высокоподвижных пластин. Таким образом, зеркала располагаются поверх интегральной схемы.
Под микрозеркалами в 2-х противоположных углах находятся электроды, которые соединяются со статической памятью Sram. За счет действия электрического поля микроскопические зеркала принимают две позиции, при этом отклоняясь четко от центральной оси вправо или влево на 10 градусов. В итоге, отражаясь от lcd-матрицы, свет фокусируется с помощью оптической системы микрозеркал и позиционируется на дисплей.
Принцип действия DLP проектора
ДЛП технология позволяет создавать цифровой DLP проектор с высокой степенью яркости. В таких цифровых приборах применяется сложная конструкция, состоящая из трех микросхем.
Принцип действия технологии:
- белый пучок света расщепляется призмой на 3 составляющие — красного, синего и зеленого цвета;
- световые потоки перенаправляются четко на свою отдельную поверхность чипа;
- отраженные от зеркал, цветные лучи фокусируются на экран при помощи проекционной линзы.
Для трансляции в кинотеатрах широкоформатного изображения чаще всего применяют эти устройства.
DLP проектор использует цифровую технологию, где пиксели – это двоичные элементы, которые находятся в двух положениях: включенном или выключенном. Благодаря этому отсутствует чувствительность серого цвета к различным окружающим факторам и обеспечивается высокая степень повторяемости. За счет этой особенности градация яркости, цветовые оттенки проецируются стабильно и равномерно по всей площади.
Особенности LCD технологии
При использовании LCD-технологии, мультимедиа-проекторы оснащаются 3-мя полисиликоновыми ЖК-экранами. Каждая из панелей отвечает за свой цвет. Матрицы состоят из совокупности отдельных пикселей. Между ними размещены управляющие компоненты, регулирующие их прозрачность. Далее пучки цвета сквозь призму объединяются, и благодаря соединяющим линзам проецируются на экран монитора.
Новые 3LCD цифровые проекторы имеют улучшенные технические характеристики. Трехматричные продукты используют чипы марки Texas Instruments. Отличительные характеристики изделий 3LCD Group – за счет проецирования на дисплей трех цветов спектра, получается яркое цветовое пространство, отсутствует «эффект радуги», передача серых оттенков максимально приближена к реальности.
Проекторы, использующие цифровую LCD технологию, работают по такому принципу:
- белый свет лампы за счет 2-х дихроичных микрозеркал расщепляется на основные цвета: зеленый, красный и синий;
- далее каждый цвет пропускается сквозь LCD-матрицу;
- формируется полноцветное изображение.
Сравнительная характеристика DLP или LCD проекторов
За последнее время обе технологии развивались и улучшались, поэтому различия между ними становятся все менее заметными. В таблице собраны основные плюсы и минусы двух систем.
оптимальная оптическая эффективность;
градация яркости равномерна по всей плоскости поверхности;
возможность осуществлять 3Д-проецирование на широкоформатные экраны;
высокий коэффициент контрастности;
легкий вес оборудования;
незначительное потребление энергии;
снижение качества изображения после эксплуатации;
Несмотря на существование небольших недостатков, обе технологии постоянно улучшаются, а модельный ряд периодически обновляется. Производители цифровых проекторов видоизменяют устройства для улучшения качества изображений.
Заключение
Выбирая, какие цифровые устройства подойдут больше для бизнеса и удовлетворят ожидания зрителей — DLP или LCD цифровые проекторы, учитывают эксплуатационные параметры, надежность и функциональность системы.
Для воспроизведения изображения на широкоформатном экране в кинотеатре, трансляции видео и презентаций подойдет проектор с ДЛП технологией. Для домашнего просмотра также больше подойдет DLP проектор. Он отличается высокими характеристиками цветности, контраста, стабильностью изображения. Цифровые портативные DLP устройства зарекомендовали себя надежными и качественными современными проекционными приборами. Для трансляции с точной цветопередачей и для экономного использования электроэнергии выбирают LCD проекторы.
Все о DLP-проекторах
Несмотря на то что ассортимент современных телевизоров поражает воображение, проекционные технологии не теряют популярности. Наоборот, все чаще люди выбирают для организации домашнего кинотеатра именно такое оборудование. За пальму первенства здесь борются две технологии – DLP и LCD. Каждая имеет свои преимущества и недостатки. Эта статья подробно расскажет об особенностях DLP-проекторов.
Особенности
Видеопроектор формата мультимедиа предназначен для проецирования изображения на экран. Принцип работы таких устройств аналогичен действию обычных кинопроекторов. Видеосигнал, освещенный мощными лучами, направляется на специальный модуль. Там возникает изображение. Это можно сравнить с кадрами киноленты. Проходя сквозь объектив, сигнал проецируется на стену. Для удобства просмотра и четкости картинки на ней закрепляют специальный экран.
Достоинством таких систем является возможность получения видеоизображения разного размера. Конкретные параметры зависят от характеристик устройства. А также к плюсам можно отнести компактность приборов. Их можно брать с собой на работу для демонстрации презентаций, в загородные поездки для просмотра фильмов. В домашних условиях такая техника также может создать впечатляющие условия, сравнимые с нахождением в настоящем кинотеатре.
Некоторые модели имеют поддержку объемного изображения. Купив активные или пассивные (в зависимости от модели) 3D-очки, можно насладиться эффектом полного погружения в происходящее на экране.