DMD芯片发展史


  大家知道,DMD是德州仪器的数字光处理技术(DLP)的核心器件。DMD最初的构想出现在1977年,由德州仪器公司的科学家Larry J.Hornbeck发明。有意思的是,当初发明这一技术并不是要用于显示设备,而是准备作为印刷技术中的成像器。虽然当初已经使用DMD这个正式名称,但其英文全称与现在不完全一样。因为那时数字技术还未发展起来,芯片上的微镜还是使用模拟技术进行驱动,反射面是采用一种柔性材料,所以这种技术当时被称为“变形镜器件(Deformable Mirror Device”。十年之后,Hornbeck博士正式以数字控制技术,开发出了新一代DMD器件,并将名称改为“数码微镜器件(Digital Mirror Device)”。数字控制的DMD诞生的早期就已朝向印刷技术和数字成像两个不同方向发展,到了1992年,德州仪器投资成立数字成像事业部,探索DMD在商业应用的可能性。两年之后,第一台用于演示的DLP投影原型机诞生,再过两年的1996年4月,第一台商用DLP投影机正式诞生。1997年,Ti终止了在印刷技术方面的研发,全力投入数字成像技术的研究。其后,DMD以惊人的速度发展,2001年,Ti宣布其自1996年以来的第100万颗DMD芯片诞生。
   
  色轮的秘密

  DLP投影机显示色彩的方式有两种,一种是使用3片DMD,每片负责一种原色的显示,类似于3LCD那样的方式。不过,使用3片DMD的成本非常高,因此这种方案只用于最高端的DLP投影机中。

  另一种就是所谓的“色轮”方式,圆形的色轮分为R、G、B三个透明区段,白光透过这三色滤片,形成三色的光,然后依序先后打到DMD上。所以,DLP投影机的色彩,其实是分时显示,只是因为色轮转动非常快,依据人眼视觉暂留机制,看上去所有颜色是一起显示出来的。第一代色轮转速是每秒钟120转,所以每种色彩的刷新率是标准60Hz显示器的2倍,这种色轮被称为2倍速色轮。

  同时期商务投影机的色轮,在三色基础上增加一个白色区段,这样可以提高投影机的亮度。但对于家庭影院的应用,高亮度反而效果不佳。

  2倍速色轮转速虽然很高,但很多敏感的人还是感到色彩不是同时显示,这个现象就是俗称的  “彩虹”效应,所以Ti后来又推出了RGBRGB的6个区段的色轮,转速不变,但每种颜色的刷新率提高到240Hz,所以又称4倍速色轮。如果进一步加快转速,可以得到5倍速色轮。
 
  6段的色轮同样也可以加入透明区段成为7段色轮,亮度一样可以再次提高。

  色轮发展的另一个方向,是改进色彩方面的表现Ti为HD2+芯片专门开发的DVE色轮,就是在6节点色轮的基础上增加1个或2个暗绿色区段,用来降低画面暗部的暗绿色噪声。最近,Ti又在RGB色轮基础上增加YCM三种补色,成为全新的6色色轮,大大拓展了DLP的色域,称为“极致色彩(Brilliant  Color)”技术。

  DMD的世代演进

  第一代DMD主要偏重于商务应用,分辨率是848x 600,可以兼顾800X600的SVGA电脑标准和848X480的480p(16:9)视频标准。这一代的DMD微镜偏转角度为10度,对比度400:1至800:1不等,通过适当的光学设计,整机对比度可以提高到1000:1。    从第二代DMD开始,DLP才算开始大规模进入家庭影院投影机市场,这一代的DMD芯片,称为HD1,不仅分辨率提高到高清标准的1280X 720,微镜偏转角度也增加到12度,这样光线可以被反射到更边远的地方被吸收掉,杂散光线的影响大大降低,因此黑色表现更好,对比度进一步提高。这一代DLP的代表作,有大名鼎鼎的夏普XV-Z9000和马兰士VP12S1。

  在HD1之后,Ti发现如果将微镜低下的金属统统处理成黑色,可以人人降低来自这些金属反射出的杂散光,对比度因之提升到2000:1,这一技术被称为“Darkchip 1”,采用此一技术的DMD芯片,除了HD2,还有一块1024x 576的标清芯片。这一代DLP投影机的代表作为夏普XV-Z10000。

  在DCl基础上,Ti继续开发出DC2技术。这项技术的重点在于缩小微镜间距离,减少杂散光反射的可能性,并将微镜表面处理得更光滑,增强反射率,这样黑、白两个方面同时改进,对比度再次提高。这一代的HD级DMD就是HD2+。DVE色轮也是随这一代DMD一同推出的。这一代DLP投影机的代表作更多,夏普XV-Z12000,马兰士VPl2S3,雅马哈DPX1100,奥图码H77,煞是热闹,对比度大致从3500:1到5500:1不等。HD2+后来又开发出面积更小的n.65英寸DMD,分辨率改进到1280x 768,以进一步降低成本,但性能仍保持原来水准。著名的三菱HC3000和最近的奥图码HD72就是使用这一芯片。DC2在标清领域的应用,是1024X 576和800X480分辨率的两块芯片,分别对应W-PAL和W-480p视频。

  DC2之后顺理成章的就是DC3,在DC2基础上,黑色更黑,对比度更高。DC3芯片推出导致的直接后果之一,就是HD2+芯片的降价,夏普XV-Z2000和明基PE7700就是低价HD2+投影机的代表。而高端DC3芯片投影机的代表作,有马兰士VPl2S4,雅马哈DPXl200,奥图码H79,富可视SP7210等。这一代投影机,配合光学系统,有的厂家标称对比度已经提升到10000:1。

  DC3之后是什么?有人以为是HD3和xHD3,但这并不是比DC3更高级的新一代技术,而是两个应用于背投影机的较低价HD芯片,前者为720p分辨率,后者为1080p分辨率。真正用于正投影机的1080p芯片,日前已经箭在弦上,正待发出。


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