随着疫情的蔓延,不能去电影院的日子,逐渐让人萌生了买投影机的幻想,殊不知无论是电影院还是家用所使用的投影机,内部有着一个至关重要的东西——光处理芯片。而这颗小小的芯片,目前来说仅此一家,别无分号……
投影设备主要包括投影主机、投影主控设备、镜头、投影幕布等几部分,影像信息的数字化处理都要经由这块神奇的小小芯片,这也是投影主机最重要的组成部分之一。
三分天下到一统江湖
光处理芯片过去是3LDC、LCOS和DLP三分天下的局面,而时间线回归现阶段,近乎是DLP一统天下的行径。或许对TI(德州仪器)有所了解的资深专家对这家公司的模拟器件颇有了解,亦或是久仰闻名天下DSP,但在投影方面,这家公司也拥有着霸权的战绩。据媒体称,TI的DLP被视为投影仪行业的里程碑式产品,也被誉为是MEMS业内公认的黑科技。超越了PC领域的英特尔、手机领域的高通,TI在投影仪领域是独孤求败,没有对手。从目前的市场份额来看,3LDC与LCOS所占比例也已非常小。
3LCD技术方面,是目前历史最为悠久的一种投影技术,主要为爱普生、索尼两家智能投影厂商专利,从产品方面来说,市场上大部分采用3LCD投影技术的芯片由爱普生制造。3LCD在上具有优势3LCD的优点在于图像更清晰、噪点更少且易于安装,但成本高于DLP技术,而且无法做到密封式光路设计,但总体来说,DLP比3LCD更进步一些,对于遮光良好有合适幕布的用DLP会达到出色的效果。
LCOS技术方面,可以说是成本最高的技术,而且近几年也没有太大的发展,仅有几家高端投影机厂商使用。从产品方面来说,在家用投影仪市场上,索尼、JVC、LG等会采用LCOS技术。LCOS技术的优点在于色彩饱和度、对比度、亮度、分辨率等非常高。但这样的画质和色彩表现,通常需要复杂的工艺和高成本作为支撑。并且正因研究较少,LCOS技术仍然不成熟,目前主要用在微投影领域,无论是分辨率还是亮度体验都很难跟DLP抗衡。
DLP技术方面,则拥有着成本低,亮度高,抗光干扰能力强,在拥有强光的白天,也能有着不错的画质效果表现,同时,智能投影仪内部机身结构简单,让整个投影机身做得非常小巧,便于携带。另外一方面,内部采用全密闭设计,可有效防止灰尘进入,有效延长了使用寿命,整个色彩画质也有了很大的提高。产品方面来说,市场中几乎较为知名的产品都使用的是DLP技术,包括神画、极米、酷乐视、坚果、小帅等。
因此,集合所有优点于一身,能够统一投影市场靠的是自身的硬实力。当然,DLP并不止这么简单……
让人惊叹的未来应用
DLP技术的应用除了上述的传统投影显示方面,还包括工业(3D打印、光刻技术、3D机器视觉),感知(光谱学、NIR传感),自动驾驶(抬头显示、前灯显示),当然也包括家用的一些产品。汽车方面
想象一下十年后的汽车是如何驾驶的?通过毫米波和ADAS系统,精准地辨认出前方的障碍物、行车情况和行人情况,并通过路旁的信号发射器接收信号灯情况,而这一切的一切,最终将抬头显示在挡风玻璃前。不止如此,车速、油量等信息再也不用低头去看表,也将都被投影到前视区域。这便是目前已经有部分解决方案的增强现实(AR)抬头显示(HUD)。
AR HUD这项技术最为重要的便是投影,而相比来说,使用DLP会拥有更加出色的表现。主要原因之一是其具有明亮鲜艳的色彩。
区分色彩饱和度
而一个画面想要准确一致地再现另一个画面中的某种颜色,就需要定量测量。在汽车应用中,NTSC标准通常用于定义可以再现的色彩范围,而显示的性能通常被称为NTSC色域的百分比。例如,液晶显示(LCD)的NTSC色域为60%或更低,这意味着它们只能再现NTSC色域中最多60%的颜色。
数字微镜器件(DMD)是DLP技术的核心。DMD包含数十万至数百万个高反射铝微镜,这些微镜能够以极高的速度进行切换,将三种RGB原色混合成明亮逼真的图像。DLP技术的一大性能优势在于DMD切换特性不随温度而变化,这意味着色彩再现和图像的质量不会随温度变化而下降。您在-40°C时和105°C时会获得相同高的色彩饱和度。
DMD微镜阵列示例
简单解释,使用DLP技术可以提供更高的饱和度。对于汽车来说,无论初始光源使用哪种饱和度水平,使用DLP技术都会再现一模一样的饱和度水平。
主要来说,汽车方面在网上也有相关视频,阐释了DLP技术在汽车方面如何应用。具体可以参考【TI DLP® Labs - 汽车】。
工业方面
近两年,3D机器视觉已逐渐成为了主流,尤其在工业工厂自动化方面。举个例子来说,例如机械手臂在抓取物料时,需要检查物料信息,相对来说2D的应用检测效果几乎无法达到3D检测出来。
家用方面
DLP在家用方面也将全面改变人们的生活。目前来说,家家户户几乎都有着一些语音助手和智能应用,而利用DLP技术,可以将智能投影和三维视觉体验带给现实。
比方来说,门上的投影设备可直接扫描面部,识别主人并自动实现开门;进入室内,只需对语音助手呼叫,便可通过投影信息显示目前的室内的各项设施情况和温度湿度pm2.5;带上3D头盔眼镜,便可查看经过三维扫描的机器建模的全屋情况,并可进行3D手势操作。
与上面相同,在【基于 TI 高性能处理器的解决方案】的视频中,也有着这方面的具体讲解。
DLP究竟是咋回事?
DLP的英文全称是digital light processor,是TI的Larry Hornbeck 博士于1987年发明的技术。最早,该技术用于投影机和商用投影机上;后来再2000年左右类似奇米、微投、坚果等产品都使用了DLP技术;而后部分激光电视也使用了DLP技术。
值得一提的是,凭借多年的DLP技术,TI也为电影事业带来了新的变革,并且还拿到了小金人——奥斯卡奖,这是为数不多的半导体厂商获得娱乐传播方面奖项的厂商。
DLP的核心器件主要是一种以微机电(MEMS)元件为基础,称为数字微型反射镜元件(Digital Micromirror Device,简称DMD)的芯片 。这块芯片的最高配芯片由800万个独立微镜组成,通过光学反射方式成像。
关于这块神奇的DMD芯片,可以参考【TI DLP® Labs - 技术】中的视频进行查看学习。
可以说,目前来说,DLP技术几乎是无可替代的,因为首先在此方面,TI花费了几十亿美金建立的制造生产线,成为了最重要的护城河,而另外,类似相关的技术研究上并不成熟,所以说这项技术称霸投影市场便并非一件稀奇的事。
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