ＤＬＰ技術的發展

不知不覺間，從1996年第一個DLP數字圖像產品問世到現在已經整10年了，是不是應當為這個劃時代的投影技術寫個紀念文章?筆者整理編譯出這篇10周年紀的文章，希望與廣大家庭影院視頻愛好者共同見證這項改變投影機格局的技術的成長。

起源

1991年，30萬像素的液晶投影機已經被推出了，1996年液晶投影已經迅速發展到VGA甚至SVGA數據投影和家庭影院投影的階段了，但是因為技術瓶頸，亮度與對比度都很難突破。在這樣的背景下，DLP投影技術走上歷史的舞臺順理成章。

DLP的技術核心是DMD芯片，是由Larry Hornback博士于1977年發明的。最開始，主要是為了開發印刷技術的成像機制，先以模擬技術開發微型機械控制，1981年才改用數字式的控制技術，正式命名為DigitaIMicro-mirror Devices．并開始分成印刷技術與數字成像兩個方向來研發。到了1991年德州儀器決定將數字成像的開發獨立成一個事業部，并于1996年開發出第一個數字圖像產品，1997年正式終止印刷技術的研發，全力進行數字圖像的研發。

成像原理

DMD芯片外觀看起來只是一小片鏡子，被封裝在金屬與玻璃內部，事實上，這面鏡子是由數十萬乃至上百萬個微鏡所組成的。以XGA解析度的DMD芯片為例，在寬1cm，長1．4cm的面積里有1024 × 768=786432個微鏡單元，每一個微鏡代表一個像素，圖像就由這些像素所構成。由于像素與芯片本身都相當微小，因此業界也稱這些采用微型顯示裝置的產品為微顯示器。

DMD芯片上的成像原理就是利用這些微小的鏡子將光朝鏡頭反射成為亮點．或是將光朝其他方向反射成為暗點。每個鏡子下面都有個微型機械裝置，由電子信號控制其轉向的角度，透射圖像的明暗就由這個角度來決定。顏色的形成就要復雜一些了，如果是三片DMD，它們就各自負責紅、藍、綠三色，不過成本就會比較高。針對單片式DMD，采用一個不斷旋轉的RGB色輪，將光源的白光透過色輪上紅藍綠三色的光，依序打到DMD上面。一幅彩色圖像其實是由分別出現的紅、藍、綠三色圖像所構成，只是因為色輪轉動得很快，利用人眼視覺暫留的原理，看起來好像是所有顏色同時出現。由于所有顏色都可以從這三原色混合而成，因此透過精密的計算，通過控制這幾十萬個小鏡子的偏向角度，就可以形成一幅彩色畫面。

單一芯片方式有其缺點，有的人會對其紅藍綠交錯呈現的過程敏感，會感覺畫面上有跳動的紅藍綠線條或色塊，一般俗稱為彩虹效應，嚴重的還會有頭暈或不舒服的感覺。為了解決這個問題，家庭影院用DLP投影機將色輪的設計變為RGBRGB六段式，這樣在同樣120轉／秒的轉速下，可以得到相當于4倍速的色彩重現．大幅降低彩虹效應。盡管如此，極少數非常敏感的人還是看得到彩虹，只是程度大為減緩。為了提高亮度，德州儀器又推出GBRWGBR七段式色輪，額外增加一個小的透明濾片去提升圖像的亮度。

技術發展階段

我們來回顧一下DMD芯片飛速發展的歷程。

第一代

最初，DMD微鏡的轉動角度僅為10度，當時的分辨率為848 × 600或1024 × 768，對比度從400：1到800：1不等，廠商可以通過加強光學系統，做到1000：1的對比度．這比當時LCD投影機的400：1對比度好很多，開始吸引眾人的目光并且贏得市場。

第二代

真正讓DLP問鼎家庭影院寶座的則是第二代技術，具體來說就是微鏡轉動角度增加到了12度的HDl DMD芯片。微鏡轉動角度擴大到12度，意味著光線可以反射到更旁邊的位置去被吸收掉，大幅減少殘余的雜散光對黑色層次的影n向，所以黑色的表現比上一代更好，對比度得以大幅提高。著名的SHARP XV-Z9000就是使用HDl芯片的代表，它因為對比度達到1100：1而轟動一時，而當時競爭對手LCD技術大多還只停留在400：1到600：1的水平上。HDl可以說是DLP陣營在技術上真正大幅度領先LCD陣營的開始。

第三代

在微鏡可以轉動12度之后，還有什么方法可以增加對比度？德州儀器在研制中發現．以前的DMD芯片有太多雜散光從微鏡后面的金屬反射出去，影響黑色的表現，降低了對比度。改進的方法是將鏡子底部的金屬漆成黑色，以降低不必要的雜散光，這技術被稱為Darkchip 1，讓黑色更純，對比也得以提升到2000：1。這便是最有名的1280 × 720 HD2 DMD芯片，代表機型包括SHARP XV-Z10000、Marantz VPI2S2、YAMAHA DPX--1000等。除了HD2芯片外，針對PAL制也推出了1024× 576的芯片，也稱之為ED2芯片。不過很少廠商生產ED2芯片的投影機，算是生命周期不長的一個芯片。同一時期也推出了DDR DMD，以更高的傳輸速度，改善DLP的反應時間。這個時期可以說是DLP產品規格最多的時期。DDR DMD比較有名的家庭影院機種有Optoma H56以及NEC HT-1000．這一代的DLP投影機基本上對比度都做到2000：1以上，比LCD投影機的對比度要高出很多，因而快速在美國、日本竄紅。

第四代

德州儀器在實驗中發現，將微鏡的間距縮短，并強化微鏡表面的光滑度與平整度，可以提高黑色表現力和亮度，有效提升對比度，這技術被稱為Darkchip 2，這一代1280 × 720解析度芯片被稱為HD2+DMD。HD2+加入了一個DVE色輪，也就是在傳統RGBRGB六色輪中，再加入一個或兩個暗綠色的濾片，除了讓黑色更深沉之外，也讓綠色的數字處理從8位提升到了10位，暗部雜訊減少許多。這兩個技術搭配在一起，便成為第四代技術。SHARP Z1 2000、MarantzVPl2S3、Yamaha DPXl100及OptomaH77是這一代的代表作，對比度從3500：1到5500：1不等。同樣的技術也導入了兩顆全新的芯片．專門針對低價位的市場，即W-PAL 1024 ×576及W-480p 853 × 480，一般就稱之為480p／576p Darkchip2。投影大廠Optoma就推出過576p Darkchip2的H57(本刊之前有專門介紹)，NEC也推出XGA Darkchip2的HTl100。Optoma及InfOcus都推出了480pDarkchip 2芯片機型。

未來發展

其實DLP技術發展到第四代，圖像已經達到現階段的一個高峰，對大多數人而言，已經足夠好了。德州儀器也面臨幾個問題：一方面，真正低價的DMD技術尚未成熟，而更高階的1080p芯片也還沒有明確方向和真正價格合適的產品．現階段的主流產品只能在畫質上做文章。

根據一些非官方情報，德州儀器在HD2+之后的背投技術主力稱為HD3與XHD3，前者是720p格式，后者則是1080p格式。如果能將像素數目減少一半，其芯片的成本就會降低很多，可是如何對應720p與1080p的高解析度需求呢？德州儀器再度在視覺暫留原理上動腦筋，想出了只要以一半像素，利用快速移位投射的原理，形成720p／1080p解析度圖像的新方法。

這個技術的原理是，將640× 720的DMD芯片的微鏡做成菱形，讓水平方向的每一個微鏡負責兩個像素的畫面，利用視頻處理技術，在一瞬間將一個1280 × 720的視頻切成奇數點、偶數點兩個畫面，讓微鏡快速分別投射640 × 720個奇數點與偶數點，如此一來，只要稍稍錯開投射的時間與角度，就能以640 × 720像素，利用視覺暫留形成1280× 720的畫面。這個菱形架構搭配新技術，一方面提升畫質，追求膠片效果，另一方面芯片縮小了，成本自然就降低了。

在高清晰度投影方面，Sony推出1 920 × 1080 SXRD反射式液晶投影機已經一年多，JVC也已經推出1920× 1080的D－ILA投影機，雖然二者都是30000美元等級的價位，但至少已經作為消費產品上市。此外，Epson新一代對比度更高、芯片面積更小的D5面板已經穩定量產，即將推出產品。德州儀器雖然也已經有了真正1920 × 1080的DMD芯片，但目前主要是給三片式商用數字電影投影機之用，成本上還是無法與競爭者抗衡。不過德州儀器0．55英寸XGA DMD已經進入量產，一旦應用沒有問題，在家用領域將會跟著推出更便宜的新720p芯片，以及尺寸稍小些的1 920× 1080高等級芯片，前者將正面與Epson D5 720p LCD作激烈的競爭．后者則是DLP進入頂級家庭影院市場的指望。在1080p方面，現有的1，3英寸芯片將會以1英寸左右的大小出現，一萬美元等級的頂級家用1080pDLP投影機將不再是夢想。

DLP投影技術走過10年，技術上的發展帶給消費者的是更成熟的產品和更高的畫質，期待著這一技術在高清晰度的進程上走得更快，讓家庭影院更早進入高清晰度的新天地。