DLP背投影機(jī)的色輪和色彩處理技術(shù)
DLP色輪和色彩處理技術(shù)/三段色輪RGB/四段色輪RGBW/六段色輪RGBRGB/增益型色輪SCR
一、DLP色輪技術(shù)的基本原理
眾所周知,由于DLP采用DMD微鏡片反射技術(shù),在色彩處理中,單片和兩片DMD方式均采用色輪來完成對色彩的分離和處理。
一般來說,色輪（COLOR WHEEL）是由紅、綠、藍(lán)、白等分色濾光片的組合,可將透過的白光進(jìn)行分色,并通過高速馬達(dá)使其轉(zhuǎn)動,然后順序分出不同單色光于指定的光路上,最后經(jīng)由其它光機(jī)元件合成并投射出全彩影像。
從物理結(jié)構(gòu)來看,色輪的表面為很薄的金屬層,金屬層采用真空膜鍍技術(shù),鍍膜厚度根據(jù)紅、綠、藍(lán)三色的光譜波長相對應(yīng),白色光通過金屬鍍膜層時(shí),所對應(yīng)的光譜波長的色彩將透過色輪,其它色彩則被阻擋和吸收,從而完成對白色光的分離和過濾。
在單片ＤＭＤ投影系統(tǒng)中,輸入信號被轉(zhuǎn)化為ＲＧＢ數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)按順序?qū)懭耄模停牡模樱遥粒?白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上,通過色輪的光線然后成像在ＤＭＤ的表面。當(dāng)色輪旋轉(zhuǎn)時(shí),紅、綠、藍(lán)光順序地射在ＤＭＤ上。色輪和視頻圖像是順序進(jìn)行的,所以當(dāng)紅光射到ＤＭＤ上時(shí),鏡片按照紅色信息應(yīng)該顯示的位置和強(qiáng)度傾斜到“開”,綠色和藍(lán)色光及視頻信號亦是如此工作。人體視覺系統(tǒng)集中紅、綠、藍(lán)信息并看到一個(gè)全彩色圖像。通過投影透鏡,在ＤＭＤ表面形成的圖像可以被投影到一個(gè)大屏幕上。
在兩片DMD投影系統(tǒng)中,為了提高亮度并彌補(bǔ)金屬鹵化物的紅色不足,色輪采用兩個(gè)輔助顏色—品紅和黃色。品紅片段允許紅光和藍(lán)光通過,同時(shí)黃色片段可通過紅色和綠色。而三片DMD則采用分色棱鏡,無需分色輪。以下我們主要討論目前在DLP背投單元中主要采用的單片DMD的幾種色輪技術(shù)。
二、目前常用的幾種色輪處理技術(shù)及特點(diǎn)
由于單片DMD投影機(jī)色輪在同一時(shí)間內(nèi)一次只能處理一種顏色,因此會帶來部分的亮度的損失,同時(shí),由于不同顏色光的光譜波長的固有特性存在著差別,從而會產(chǎn)生色彩還原的不同,畫面色彩往往表現(xiàn)出紅色不夠鮮艷。因此,如何使投影機(jī)既具有足夠的顯示亮度,同時(shí)又能充分的保證色彩的真實(shí)還原,是每個(gè)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵的問題,而其中一個(gè)最重要的因素,就是色輪技術(shù)的設(shè)計(jì)解決方案。
以下是目前常用的幾種DLP色輪技術(shù)：
三段色輪RGB由紅R、綠G、藍(lán)B三段色組成,不同廠家的產(chǎn)品,其紅、綠、藍(lán)的開口角度的設(shè)計(jì)各不相同,一般來說,紅色開口角度較大,這樣可以彌補(bǔ)圖像紅色的不足。采用該色輪技術(shù)的前提條件是投影機(jī)光機(jī)部分具有比較足夠的光亮度,否則可能會帶來圖像的亮度問題,同時(shí),使用三段色輪技術(shù)的色彩還原性相對來說比較好。
四段色輪RGBW由紅R、綠G、藍(lán)B、白W四段色組成,加白段色的目的主要是為了進(jìn)一步提高投影機(jī)亮度,一般可比三段色輪提高20％左右。但同時(shí),這種色輪技術(shù)也會帶來投影機(jī)的色彩還原不夠的問題,使圖像色彩失真,降低了畫質(zhì)。另外,在設(shè)計(jì)中,可以將脈沖信號同步鎖定在W段中,脈沖寬度與W段寬度對應(yīng),可以一定程度上減少畫面的閃爍現(xiàn)象。該技術(shù)主要應(yīng)用在會議室、教學(xué)用投影機(jī)。
六段色輪RGBRGB由于DLP技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在具有巨大市場潛力的家庭影院投影和背投電視,因此,人們對DLP的色彩體現(xiàn)和播放連續(xù)動態(tài)視頻畫面效果提出了更高的要求。六段色輪是由RGBRGB共6段顏色組成的色輪,隨著色輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)提高（180HZ）和單位時(shí)間內(nèi)處理畫面更多,因此,這種設(shè)計(jì)有效地減少了運(yùn)動圖象和邊緣的彩虹效應(yīng),視頻動態(tài)效果更好,圖象的色彩更豐富、更艷麗。但由于六色分段分隔較多,集光柱通過各色段之間時(shí)光損耗也較多,因此,投影機(jī)的光亮度往往比較低,因此,也有少數(shù)投影機(jī)廠家開始設(shè)計(jì)采用7段色輪RGBRGBW技術(shù),以提高投影機(jī)亮度和減少畫面的閃爍。該技術(shù)主要用于針對家用消費(fèi)和視頻要求較高的應(yīng)用。
增益型色輪SCRSCR（Sequential Color Recapture）也稱連續(xù)色彩補(bǔ)償技術(shù),其基本原理與以上色輪技術(shù)相似,不同之處在于色輪表面采用阿基米德原理螺旋狀光學(xué)鍍膜,集光柱（光通道）采用特殊的增益技術(shù),可以補(bǔ)償部分反射光,使系統(tǒng)亮度有較大提高（約40％）。但該色輪的處理技術(shù)相對較復(fù)雜,目前只有少數(shù)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品中采用,從技術(shù)發(fā)展方向來說,該技術(shù)非常具有市場潛力。
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