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2021-12-06 19:16 出处:其他 作者:佚名 责任编辑:houxianyong

市场需求逐渐增温,产品制造成本不断下降、技术不断创新和新产品相继问世,均使得投影机产品的普及率不断攀升,而投影产品的定位已经从过去昂贵的专业设备转变为现今大众化影音产品之一。目前在投影机产品技术中,3LCD和DLP这两大投影主流技术在影像表现和应用层面上各领风骚,两大阵营也将其技术特色发挥得淋漓尽致。

近年来,由于平面显示产品的大型化障碍逐渐被先进的技术所克服,因此大尺寸平面显示器的应用领域已扩展至家用市场,并发展出如家庭影院等用途。放眼现今市场上的平面显示产品,除了等离子电视、液晶显示器也从过去笔记本电脑、PC用途扩展至家用电视,而各项投影技术的应用也从前投影市场延伸至背投电视市场,这也让平面显示市场呈现百家争鸣之势。而投影技术能提供更大尺寸和更具震撼效果的视觉体验,因此日渐受到消费者的青睐。

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两大投影技术分庭抗争

现今市场上的投影技术相当多样,其两大主流技术分别为LCD(Liquid Crystal Display)和DLP(Digital Light Processing)。LCD和DLP投影技术又分为单片和三片式,LCD投影技术目前均以三片式为主(因此业界广泛称之为3LCD技术),DLP则是以单片式最为普遍,三片式DLP投影技术多用于价格昂贵的高端应用,如数码剧院。投影电视若依投影方向不同又可分为前投影显示器(Front Projection Display)和背投影显示器(Rear Projection Display)等。

两项投影技术中,以3LCD的发展最早,并且其技术非常成熟,所呈现的画面效果和色彩饱和度非常令人满意。也因此,3LCD投影机非常适合色彩丰富的影像和动态画面的输出。而随着投影市场的发展,大量商务应用也加速了投影机在小型化和高亮度上的突破,因此2002年许多便携式投影机也纷纷面世。

3LCD投影技术和DLP投影技术的工作原理及优点

3LCD是由精工爱普生公司研发的三片式投影连续成像技术,将灯泡发出的光分解成红、绿、蓝三种颜色的光,每种颜色分别透过各自的液晶板,最后通过棱镜显现出明亮清晰的图像因此,3LCD技术可有效避免频闪和彩虹现象,减轻观看的视觉疲劳。3LCD的技术由精工爱普生公司与索尼两家公司持有,并推出了多个尺寸与分辨率的液晶面板

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3LCD主要由分光LCD面板成像彩色画面合成画面投射四个步骤完成。

分光:特定的分光镜仅允许特定波长的光通过,并反射其他波长的光;光源发射出的白色光束分别依次通过分光镜,将白色光分为红、绿、蓝三原色;白色光通过第一个分光镜,并分离出红色光;剩余的光经过第二个分光镜,分离出绿色光,余下的即为蓝色光谱的光。

LCD面板成像:分离出的红绿蓝三色光分别投射到三片高温多晶硅(HTPS)液晶面板(LCD)上,每片液晶面板上的像素可以接受来自成像芯片的电信号,以控制透过该像素的光的多少。当像素关闭时,光不能透过,此时画面呈现黑色;当像素开启时,光可以全部透过,此时画面呈现白色,因为每片液晶面板上面的像素可以被精密控制,允许不同量的光透过,最终成像画面中每个像素三种原色的浓度可以被精密控制,从而呈现不同的颜色和亮度。

彩色画面合成:透过每片液晶板成像的单色画面(光束)经过特制棱镜,聚合形成全彩画面。

画面投射:棱镜合成的画面经过透镜组的处理和放大,最终呈现在投影机介质上形成可以观看的画面。

3LCD投影技术将颜色聚合后,其色彩非常正确,不会有色分离(Color Breakup)的现象产生,具备明亮、自然和柔和等优点。其特点分别如下:

高色彩亮度

3LCD是将灯泡发出的光线分离成R、G、B三种颜色的光并分别通过LCD面板聚合投射成像。由于三色光为同时投射,因此其光效率非常高,此时的色彩亮度就是红绿蓝三色画面亮度输出值之和,所以使用者可以观赏明亮和清晰的影像。

准确细腻色彩表现

由于3LCD投影机所采用的显示芯片(LCD 面板)在处理色彩上的优势,其能够处理和呈现更加复杂的色彩信息,拥有更加细腻精准的色彩表现。因此其色彩还原往往更加准确,过渡更加细腻自然。

图像对比度

以爱普生为代表的3LCD投影机厂商为新型 3LCD 投影机配备改进的无机液晶面板和自动光圈控制等技术,大幅增强了 3LCD 投影机的整体对比度表现同时,随着激光光源技术的采用,新型固体光源技术的独特优势进一步增强了 3LCD 投影的对比度表现。

无彩虹效应和频闪

3LCD因为是3片式成像系统,能够实现三原色同时处理,实时成像,最终输出的是全时全彩的图像画面,无传统色轮DLP方案的彩虹现象(也即色彩分离现象),也无所有单片DLP方案可能存在的不同程度的画面闪烁问题。

无高速闪烁的噪点

3LCD投影机全时全彩成像的特性决定了像素上对比度和色彩变化的控制过程是连续且不间断的,因此不会出现像素变化时的闪烁和噪点问题。

单片DLP方案的投影机需要 DMD 芯片上像素的高速开关变化来控制像素显(以改变单个像素的对比度和色彩表现),类似新型OLED显示屏的PWM调光;因此会存在不同程度的像素闪烁和噪点问题。

图形锐利清晰度

3LCD技术的投影机一般都采用较大尺寸的液晶面板芯片,同分辨率(像素开孔)下其单个像素的面积也更大,通光量也就更大,最终能够呈现更加明亮清晰的画面。同时由3LCD方案单个像素的通光量远大于同阶DLP方案的DMD芯片单像素通光量,其单个像素的显示会更加清晰,图像整体也会显得更加锐利。

光处理效率高

3LCD投影机产品采用高质量的光机光学处理镜片模组,其能尽可能提高从光源到画面的光学处理效率,降低光路中的光源处理损失;因此本质上达到同样的画面亮度(包含色彩亮度),3LCD投影方案所需要的光源功率往往低于同样表现的DLP方案的功率,实际上更加节能环保。

安装灵活性好

正因为3LCD方案能够完美兼容复杂的光学处理模组和结构,其能够结合所采用的光学镜头实现大范围的光学变焦和镜头位移,实现真正的无损光学画面位移和调整,而非多数 DLP方案所宣传的智能算法调整。

性价比高

综合考量3LCD方案,能够在有限成本内提供相较于DLP方案更加优秀的核心使用价值(包含色彩、对比度等画质表现和易用的功能性表现),其对于家用用户来说性价比其实更高。

DLP投影技术是一种数字光处理技术,由德仪开发的DMD芯片发挥着至关重要的作用。DLP投影的工作原理是将灯泡发射出的强光,经过均匀化处理后,让其通过一个色轮(Color Wheel),色轮会将光分成RGB三色(或者RGBW等更多色),而分色后的光线再由透镜投射在DMD芯片上,最后由DMD芯片来完成投影画面动作、色彩的组合,经反射后在投影屏幕上成像。

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DLP技术最重要的优势包括下列几个方面:

影像不失真

DLP投影技术能利用微镜片提供清晰、正确、不失真的影像。DMD微镜片之间借由紧密地编排,其间隔可小于一微米,因此影像的像素和像素之间几乎无法察觉其缝隙,可以避免影像的像素化(pixellation)和纱窗效应(Screen Door)现象。另外DLP的动态对比技术(Dynamic Black),可让画面的暗部细节非常明显。DLP芯片监控并改变色彩的变化,其动态调整的方式让消费者可看到更多暗部细节,最高的对比度可达到 6000:1。DLP也可解决模拟电视恼人的烙印效应。 

画面明亮

DMD微镜片能够将更多的光源带至屏幕上,以提高光效率,不论是家用视听产品或商业简报用途均可提供充足的亮度。而在数码剧院的用途上,其影像亮度更可达到15000流明。

色彩丰富

不论是背投电视或家庭影院,DLP投影技术均可提供更为深邃的暗部细节和色调,而DLP Cinema投影技术更可提供高达35兆的色彩,几乎是现在电影院中模拟投影技术的八倍之多,且全球已有285家电影院采用这种投影技术。其优点是电影所呈现的影像正是导演希望观众所看到的,不会有传统电影母带拷贝的影像变质问题。 

更小体积

DLP投影技术仅需一片DMD芯片核心便可以快速调变影像,如此可让产品体积更小巧,光线更明亮,并空出更多的空间以供系统商加入其他功能。因此设计人员可集中心力在如何让产品更小巧优雅。不但客厅中的 DLP背投电视可省下不少空间,商务人员也可携带轻巧的行动投影装置进行演示。

可靠性

DLP投影系统不易因为高温、潮湿和震动等环境因素而影响影像品质。

多变性

DLP投影系统全数码影像处理方式可提供更多弹性,不论是观赏电视、家庭影院、上网、玩电子游戏或浏览数码相机的影像,通通可利用DLP投影系统完成。 

二大投影技术产品的比较

应用厂商

目前3LCD投影技术中关键的LCD投影面板,主要由日本的精工爱普生公司生产。该厂商领导3LCD技术开发,其产品从低档到高档,从商用到家用,清一色均使用3LCD投影技术,并受许多知名厂商欢迎。

但另一方面,目前全球也有超过75家厂商采用DLP技术生产背投电视和投影机,而目前市场上背投电视和投影机仅DLP机型就超过350款。在2003年时,DLP背投电视只有18种,现在已有50种不同的品牌。并且DLP背投电视在美国市场占有率已达18%。

面对DLP阵营的快速崛起,尤其在移动商务等商务机型的坐大,3LCD阵营的产品正向亮度、分辨率和体积缩小等方向的改善、调节HTPS LCD面板价格等积极作为以继续保有其在投影市场上的主导优势。 

产品差异性

3LCD投影技术来说,由于芯片技术上的差异,对于高亮度如2500或3000流明以上的需求都可以轻松达成。以现今家用投影机对高画质和高品质的需求来看,3LCD是优于其它投影技术的。台湾厂商较少发展自由品牌,而是以系统组装为其强项,其优点是组装速度快、出货快,并且价格也可压低。然而3LCD投影技术在光学引擎生产中的良品率、制造过程上的模组化问题需要技术经验的累积才得以解决,因此也令许多厂商敬而远之。

3LCD投影技术并非由单一厂商提供,能让产品具备更大的差异性,而主要厂商如EPSON的产量已经在2004年底完成扩充,未来也将更具备足够技术能力以充分支持系统厂商生产,这对所有对3LCD技术有兴趣的厂家来说,无疑是个好消息。

另一方面,虽然DLP技术均由TI所提供,然而 TI并没有自己的品牌,只提供技术部分,不会发生和自身客户竞争的情况,加上DLP的技术特性适合台湾厂商生产,因此DLP日渐受到台湾系统厂商的青睐。 DLP技术本身仅为一个光学元件,而就整个产品来说,很多部分需要客户自己去完成,也可借此提高产品的差异性。对TI来说,DLP技术最大的优势在于客户。由于不同的客户发展不同的市场和产品,比如便携式投影机、家庭投影机或剧场用的投影机。因此DLP技术重点在于客户可在自己的市场作创新。相对于 3LCD悠久并成熟的发展历史,DLP年级尚轻,将来仍具有创新的机会,并满足市场供需。

寿命和亮度

若单纯比较投影核心的寿命,DLP的DMD芯片由于是半导体制程,比起LCD显示面板稍占优势,其画质和色彩稳定,不会随着时间和使用次数而降低影像色彩和品质。但若以整机寿命进行比较的话,由于DLP 投影技术依靠高速旋转的色轮,只要一开机便不停高速转动,因此色轮马达的耗材寿命问题也成为消费者考虑的重点之一。另外,光效率也会影响消费者购买意愿。过去LCD技术常见光耗损的问题,经过EPSON改良HTPS LCD面板制程,提高LCD开口率后已获得解决。而DLP技术在投射单一色光时会阻隔其它两种色光,也将影响其光效率。

三片式DLP光效率最佳,但其价格昂贵,是属于高级应用的产品,例如电影院所使用的纯数码放映机就是三片式DLP投影设备。当3LCD和DLP两种投影机所投影出来的亮度相同时,DLP投影机所需的灯泡瓦数相对较高,由于高亮度金属灯泡的温度非常高,散热效果的好坏将对灯泡寿命产生相当大的影响,而散热时所产生的风扇噪音问题,也是投影机往后需要克服的重点。此外,LCD投影面板会随着使用年限增长稍微影响画面品质,而DLP由于是采用数码方式播放,因此其影像品质较不易随着时间而变化。

3LCD和DLP投影机各有市场,过去由于 3LCD投影技术的先天限制,因此便携式机型是由DLP投影技术以其小巧体型占有绝大优势,然而借由3LCD投影技术的不断改良,便携式机型由DLP独大的局面已不复存在。轻巧小体积的投影机主要问题在于噪音大。投影机主要的噪音来源为其散热风扇,而DLP投影机由于需要另一颗高速马达来转动色轮,因此开机后同时有两颗马达在机身内部转动,噪音问题较仅有散热风扇马达的3LCD投影机稍大。另外,体积大的投影机因为易于散热,故风扇马达转速较低,透过其内部效果良好的隔音机制,相较于体积小巧的便携式投影设备,更可达到安静的效果,所以家庭影院均为体积较大的产品。

应用领域

DLP技术是一种独创的、采用光学半导体产生数字式多光源显示的解决方案。 它是可靠性极高的全数字显示技术,能在各类产品(如大屏幕数字电视、公司/家庭/专业会议投影机和数码相机(DLP Cinema))中提供最佳图像效果。同时,这一解决方案也是被全球众多电子企业所采用的完全成熟的独立技术。自1996年以来,已向超过 75 家的制造商供货500多万套系统。

DLP技术已被广泛用于满足各种追求视觉图像优异质量的需求。它还是市场上的多功能显示技术。它是唯一能够同时支持世界上最小的投影机(低于2-lbs)和最大的电影屏幕(高达75英尺)的显示技术。这一技术能够使图像达到极高的保真度,给出清晰、明亮、色彩逼真的画面。

3LCD技术是一种透射式投影解决方案,在商用办公、教育、居家、娱乐、展览、会务、活动、数字互动等诸多领域已经开展了广泛的应用。

家庭娱乐:3LCD投影机的优异的彩色亮度、对比度表现以及易用的功能性表现,使得它成为家庭用户在客厅中观影或搭建家庭影院的不二之选。

数字媒体艺术场景:上海teamLab无界美术馆,沉浸式光影音乐互动,让其被称为全球十大必看展览之一,而将梦境投影到现实中来的,“光影魔术师”爱普生Epson提供的470台激光工程投影机,所有这些投影机都采用Epson看家的3LCD核心技术,真实还原色彩,制造梦境,与teamLab独创的投影系统相结合,一同为观赏者呈现美轮美奂的光影视觉享受。

商业空间:北京华尔道夫酒店为宾客更好的用餐体验,为每桌客人提供了专享的3LCD爱普生投影机以烘托出星空氛围,用先进的动画投影将神秘的太空近距离呈现在宾客面前,多彩神秘的星云及漫天星河飘动在桌面上,投影机甚至还可对桌面的不同物体的温度做出多样化的互动反应,给宾客带来美轮美奂的下午茶体验。

商用办公:3LCD投影机还广泛的应用于各大企业、政府机构的中小型会议室以及大型会议厅当中

教育:3LCD投影机不仅可以投影大尺寸画面,还兼具护眼的特性,适配了教学场景,让学生在长时间观看大屏幕课件的同时也不用担心会对眼睛造成伤害。3LCD投影机广泛的应用于中小学、高中及大学的教学中。

结论: 用户需求增加、制造成本下降、技术不断创新和新产品相继问世,均使得投影产品的普及率不停攀升,应用范围也不断扩展。而更为宽广的发展空间也让投影产品的定位从过去昂贵的专业设备转变为现今大众化影音产品。未来随着技术的进步,投影市场肯定会有更多精彩的产品,值得消费者期待。

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