A DLP technológia igen erős lendületet vett a legutóbbi évek során. A katódsugárcsöves (CRT) és a folyadékkristályos (LCD) rendszerek egyik legnagyobb ellenlábasa lett a Texas Instruments által kifejlesztett DMD chip.
A kezdetek
Az ötletet az óriás fényerő előállításával kapcsolatos problémák adták. A CRT technológia elsődleges hátránya köztudottan a fényerő fizikai korlátja volt. A kezdeti időkben próbálkoztak az olajfilmes vetítőkkel (Gretag Eidophor), amelyek a mai napig a létező legnagyobb fényerejű berendezések, ám gyakorlati szempontból nem bizonyultak igazán tökéletes megoldásnak a körülményes beállítás, a nagy méretek és teljesítményigény, valamint a karbantartási problémák miatt.
A második „hullámban” az LCD technológia fejlesztése során jutottak el az óriás fényerőig és ezen a téren igen szép eredményeket is produkáltak a gyártók, bár mindig szembe találták magukat azzal a problémával, hogy a fényforrás által kibocsátott hőt hogyan vezessék el úgy az LCD panelek útjából, hogy annak tranzisztorai ne károsodjanak. Ennél a technológiánál a másik nehézség ugyancsak a tranzisztorokkal kapcsolatos, hiszen éppen ezektől nem tudnak a pixelek szorosan egymás mellé kerülni.
Ezen problémákat hidalja át a DLP technológia, melynél sem a hő, sem pedig a képpontok közötti távolság nem okoz gondot.
A DMD-t tartalmazó digitális jelfeldolgozó technológiát nevezzük Digital Light Processing (DLP)-nek. A DMD chip igen kis mérete közkedvelté tette a technológiát a hordozható projektorokban is.
A vetítőipar fejlődésének általános iránya a digitális technológia. A jelenleg hozzáférhető digitális technológia magába foglalja a digitális videolemezt (DVD), a digitális műholdas rendszert (DSS) és az Internetet (World Wide Web). A jövőben a nemrégiben jóváhagyott Advanced Television Standard (ATV) és a digitális mozifilmek forgalmazása csatlakozik a digitális források listájához. Ezeknek a digitális forrásoknak az összekapcsolása a jelenleg többségben rendelkezésre álló analóg megjelenítőkkel, egy digitálisról analógra való átalakítást igényel. A DLP alapú megjelenítők viszont megőrzik a digitális egységet a szemhez vezető teljes láncon át. Az eredmény a lehető legjobb képminőség.
Az ötletet az óriás fényerő előállításával kapcsolatos problémák adták. A CRT technológia elsődleges hátránya köztudottan a fényerő fizikai korlátja volt. A kezdeti időkben próbálkoztak az olajfilmes vetítőkkel (Gretag Eidophor), amelyek a mai napig a létező legnagyobb fényerejű berendezések, ám gyakorlati szempontból nem bizonyultak igazán tökéletes megoldásnak a körülményes beállítás, a nagy méretek és teljesítményigény, valamint a karbantartási problémák miatt.
A második „hullámban” az LCD technológia fejlesztése során jutottak el az óriás fényerőig és ezen a téren igen szép eredményeket is produkáltak a gyártók, bár mindig szembe találták magukat azzal a problémával, hogy a fényforrás által kibocsátott hőt hogyan vezessék el úgy az LCD panelek útjából, hogy annak tranzisztorai ne károsodjanak. Ennél a technológiánál a másik nehézség ugyancsak a tranzisztorokkal kapcsolatos, hiszen éppen ezektől nem tudnak a pixelek szorosan egymás mellé kerülni.
Ezen problémákat hidalja át a DLP technológia, melynél sem a hő, sem pedig a képpontok közötti távolság nem okoz gondot.
A DMD-t tartalmazó digitális jelfeldolgozó technológiát nevezzük Digital Light Processing (DLP)-nek. A DMD chip igen kis mérete közkedvelté tette a technológiát a hordozható projektorokban is.
A vetítőipar fejlődésének általános iránya a digitális technológia. A jelenleg hozzáférhető digitális technológia magába foglalja a digitális videolemezt (DVD), a digitális műholdas rendszert (DSS) és az Internetet (World Wide Web). A jövőben a nemrégiben jóváhagyott Advanced Television Standard (ATV) és a digitális mozifilmek forgalmazása csatlakozik a digitális források listájához. Ezeknek a digitális forrásoknak az összekapcsolása a jelenleg többségben rendelkezésre álló analóg megjelenítőkkel, egy digitálisról analógra való átalakítást igényel. A DLP alapú megjelenítők viszont megőrzik a digitális egységet a szemhez vezető teljes láncon át. Az eredmény a lehető legjobb képminőség.
A fénykapcsoló
A DLP technológia igen erős lendületet vett a legutóbbi évek során. A katódsugárcsöves (CRT) és a folyadékkristályos (LCD) rendszerek egyik legnagyobb ellenlábasa lett a Texas Instruments által kifejlesztett DMD chip.
A fénykapcsoló
A DMD fénykapcsoló a mikro-elektromechanikai rendszerek csoportjába tartozik. Ilyenek még többek között a nyomásérzékelők, a gyorsulásmérők és a mikromechanikai rendszerek. A DMD-ket a CMOS-hoz hasonló technológiával, monolit úton készítik – egy CMOS memória felületére.
A fentiekből már nagyjából látható a működési elv. Ha a tükör bekapcsolt állapotban van, akkor az izzó által kibocsátott fényt a vetítőobjektívbe irányítja, egyébként pedig nem. Innen már inkább az optikai rendszer kérdése, hogy ezt a „sűrű”, információkkal teli fénynyalábot hogyan értelmezi.
A DMD fénykapcsoló kapcsolási ideje az emberi szem számára felfoghatatlanul gyors. Ezt a hihetetlen sebességet használják fel a megfelelő árnyalatok és tónusok megvalósításához. A chip egyes kis tükörcellái nemcsak arra kapnak parancsot, hogy be, illetve ki legyenek kapcsolva, hanem arra is, hogy mennyi időre. Amennyiben csak egy rövid pillanatra gyullad ki a képpont, azt halványnak, amennyiben pedig hosszabb időre, azt világosabbnak fogjuk találni.
A színes képet egy vagy három DMD chippel kombinált forgó vagy rögzített színszűrő segítségével valósítják meg. Az egyes alapszíneknek (vörös, zöld, kék) megfelelő képek a chip felületén alakulnak ki.
A háromchipes eljárás során prizmát alkalmaznak szűrő gyanánt a három alapszín előállításához, és a chipek felszínén előálló alapszínű képek egyidejűleg jutnak el a nézőhöz.
A DMD fénykapcsoló a mikro-elektromechanikai rendszerek csoportjába tartozik. Ilyenek még többek között a nyomásérzékelők, a gyorsulásmérők és a mikromechanikai rendszerek. A DMD-ket a CMOS-hoz hasonló technológiával, monolit úton készítik – egy CMOS memória felületére.
A fentiekből már nagyjából látható a működési elv. Ha a tükör bekapcsolt állapotban van, akkor az izzó által kibocsátott fényt a vetítőobjektívbe irányítja, egyébként pedig nem. Innen már inkább az optikai rendszer kérdése, hogy ezt a „sűrű”, információkkal teli fénynyalábot hogyan értelmezi.
A DMD fénykapcsoló kapcsolási ideje az emberi szem számára felfoghatatlanul gyors. Ezt a hihetetlen sebességet használják fel a megfelelő árnyalatok és tónusok megvalósításához. A chip egyes kis tükörcellái nemcsak arra kapnak parancsot, hogy be, illetve ki legyenek kapcsolva, hanem arra is, hogy mennyi időre. Amennyiben csak egy rövid pillanatra gyullad ki a képpont, azt halványnak, amennyiben pedig hosszabb időre, azt világosabbnak fogjuk találni.
A színes képet egy vagy három DMD chippel kombinált forgó vagy rögzített színszűrő segítségével valósítják meg. Az egyes alapszíneknek (vörös, zöld, kék) megfelelő képek a chip felületén alakulnak ki.
A háromchipes eljárás során prizmát alkalmaznak szűrő gyanánt a három alapszín előállításához, és a chipek felszínén előálló alapszínű képek egyidejűleg jutnak el a nézőhöz.
Három chipes DLP vetítőrendszer működése
A DLP technológia igen erős lendületet vett a legutóbbi évek során. A katódsugárcsöves (CRT) és a folyadékkristályos (LCD) rendszerek egyik legnagyobb ellenlábasa lett a Texas Instruments által kifejlesztett DMD chip.
Három chipes DLP vetítőrendszer működése
Nézzük kicsit részletesebben, hogy hogyan is dolgozza fel a videojelet és miként állítja elő a vetített képet egy „három chipes” rendszer.
A digitális processzor a videojelet négy lépésben alakítja át. Az első lépésben történik a progresszív képfrissítési konverzió. Erre akkor van szükség, ha az eredeti videó forrásanyag váltott-soros. A váltott-soros formátum páros sorokat ad az egyik félképben és páratlan sorokat a másikban. A progresszív képfrissítési konverzió az a folyamat, amikor (egy interpoláló algoritmus) új sorokat képez minden páros és a páratlan félkép sorai közé.
A digitális jelfeldolgozás következő lépése a „skálázás”, azaz a formátum átalakítása. Ez a folyamat „újraméretezi” a videoinformációt, hogy az megfeleljen a DMD pixel-elrendezésének (felbontásának). A skálázás után a képinformáció bekerül a színtér-konverziós egységbe. Ha a kép nincs még vörös, zöld, kék (R, G, B) formátumban, akkor világosság és színkülönbségi összetevőkből (pl., Y, CR, CB) átkonvertálódik RGB-be. Ezután még inverz gamma korrekcióra van szükség, mert a CRT-kkel ellentétben a DMD-k lineáris megjelenítők.
Miután a processzor elvégezte feladatát, az RGB jel belekerül a digitális formázóba. Ez a formázó értelmezi a jelet és kiadja a parancsokat a DMD celláknak, illetve összehangolja azok működését.
A vetítés optikai elemei
A három chipes projektor optikai része a következőképpen épül fel: Mivel a DMD reflektív fénykapcsolók egyszerű együttese, nincs szükség polarizátorokra. Egy kondenzorlencse összegyűjti a fém-halogén vagy xenonlámpa fényét. A DMD fénykapcsoló megfelelő működéséhez ennek a fénynek a DMD chipre a merőlegeshez képest 20 fokos szögben kell beesnie. A megvilágítás és a vetítőoptika közötti mechanikus zavarok elkerülése érdekében, egy un. teljes belső reflexiós (Total Internal Reflection – TIR) prizma van behelyezve a vetítőobjektív és a DMD színbontó/színösszegező prizma közé.
A színbontó/színösszegző prizmák szűrőket használnak, amelyek a felületükön vannak elhelyezve, ezek állítják elő a prizma által szétbontott tisztán vörös, zöld és kék összetevőket. A három DMD megfelelő állásban lévő tükreiről visszavert fénysugarak a prizmákon keresztül újra egyesülnek. Az összetevőkből egyesített fény ezután áthalad a TIR prizmán és bejut a vetítőobjektívbe.
Nézzük kicsit részletesebben, hogy hogyan is dolgozza fel a videojelet és miként állítja elő a vetített képet egy „három chipes” rendszer.
A digitális processzor a videojelet négy lépésben alakítja át. Az első lépésben történik a progresszív képfrissítési konverzió. Erre akkor van szükség, ha az eredeti videó forrásanyag váltott-soros. A váltott-soros formátum páros sorokat ad az egyik félképben és páratlan sorokat a másikban. A progresszív képfrissítési konverzió az a folyamat, amikor (egy interpoláló algoritmus) új sorokat képez minden páros és a páratlan félkép sorai közé.
A digitális jelfeldolgozás következő lépése a „skálázás”, azaz a formátum átalakítása. Ez a folyamat „újraméretezi” a videoinformációt, hogy az megfeleljen a DMD pixel-elrendezésének (felbontásának). A skálázás után a képinformáció bekerül a színtér-konverziós egységbe. Ha a kép nincs még vörös, zöld, kék (R, G, B) formátumban, akkor világosság és színkülönbségi összetevőkből (pl., Y, CR, CB) átkonvertálódik RGB-be. Ezután még inverz gamma korrekcióra van szükség, mert a CRT-kkel ellentétben a DMD-k lineáris megjelenítők.
Miután a processzor elvégezte feladatát, az RGB jel belekerül a digitális formázóba. Ez a formázó értelmezi a jelet és kiadja a parancsokat a DMD celláknak, illetve összehangolja azok működését.
A vetítés optikai elemei
A három chipes projektor optikai része a következőképpen épül fel: Mivel a DMD reflektív fénykapcsolók egyszerű együttese, nincs szükség polarizátorokra. Egy kondenzorlencse összegyűjti a fém-halogén vagy xenonlámpa fényét. A DMD fénykapcsoló megfelelő működéséhez ennek a fénynek a DMD chipre a merőlegeshez képest 20 fokos szögben kell beesnie. A megvilágítás és a vetítőoptika közötti mechanikus zavarok elkerülése érdekében, egy un. teljes belső reflexiós (Total Internal Reflection – TIR) prizma van behelyezve a vetítőobjektív és a DMD színbontó/színösszegező prizma közé.
A színbontó/színösszegző prizmák szűrőket használnak, amelyek a felületükön vannak elhelyezve, ezek állítják elő a prizma által szétbontott tisztán vörös, zöld és kék összetevőket. A három DMD megfelelő állásban lévő tükreiről visszavert fénysugarak a prizmákon keresztül újra egyesülnek. Az összetevőkből egyesített fény ezután áthalad a TIR prizmán és bejut a vetítőobjektívbe.
Technikai lehetőségek; Alkalmazások
A DLP technológia igen erős lendületet vett a legutóbbi évek során. A katódsugárcsöves (CRT) és a folyadékkristályos (LCD) rendszerek egyik legnagyobb ellenlábasa lett a Texas Instruments által kifejlesztett DMD chip.
Technikai lehetőségek
A DLP vetítőrendszerek különböző felbontású kivitelben készülnek: SVGA (800×600 ill. 848×600), XGA(1024×768), SXGA (1280×1024). Létezik 16:9 formátumú (1280×720) HDTV DLP vetítő is.
A DMD chipcsalád hasonló pixelstruktúrával készül, ahol például a 16 mikrométeres tükrök egymástól 17 mikrométernyi pixeltávolságra sorakoznak (van kisebb 13,68 mikrométeres tükör is kisebb pixeltávolsággal). Ahogy nő a DMD felbontása, úgy nő a chip átlója, állandó pixeltávolság mellett. A chip ilyetén felépítése a következő előnyökkel jár:
1) a pixel nagy optikai hatásfoka és kontrasztaránya minden felbontás esetén tartható,
2) a pixelidőzítés minden felépítés esetén azonos,
3) a chip átlója arányosan nő a felbontással, ami javítja a DMD rendszerek optikai hatékonyságát.
Alkalmazások
A Texas Instruments már kezdetek óta együttműködik különféle projektorgyártókkal, átfogva az üzleti szektort (konferenciatermek), a háztartásokat (házi-mozi) és a professzionális piacot (nagy fényerejű termékek). Az első DLP vetítők szállítása 1996 márciusában kezdődött. Nem sokra rá kaphatóak voltak az első professzionális és „házi” termékek is.
Kezdetben a Digital Projection Ltd., az Electrohome és a Sony fejlesztettek nagy fényerejű DLP projektorokat SVGA felbontással és 1100 és 3000 lumen közötti fényerővel. Később megjelentek az XGA és az SXGA felbontású gépek is. Becslések szerint az elérhető fényerő hamarosan megközelíti a 15.000 lument, a felbontás pedig a HDTV szabványt. Az alkalmazó gyártók száma szintén növekszik.
Bár a felhasználók korábban leginkább csak a hordozható üzleti kategóriában találkoztak a DLP technológiával, ma már a házi-mozi vetítés területén is mind nagyobb szerepet játszik.
Reméljük, hogy a technológia bemutatása azoknak is nyújtott valamit, akiket csak egyszerűen érdekel a technika jelenlegi fejlettsége.
(Megjelent a Videopraktika magazinban)
A DLP vetítőrendszerek különböző felbontású kivitelben készülnek: SVGA (800×600 ill. 848×600), XGA(1024×768), SXGA (1280×1024). Létezik 16:9 formátumú (1280×720) HDTV DLP vetítő is.
A DMD chipcsalád hasonló pixelstruktúrával készül, ahol például a 16 mikrométeres tükrök egymástól 17 mikrométernyi pixeltávolságra sorakoznak (van kisebb 13,68 mikrométeres tükör is kisebb pixeltávolsággal). Ahogy nő a DMD felbontása, úgy nő a chip átlója, állandó pixeltávolság mellett. A chip ilyetén felépítése a következő előnyökkel jár:
1) a pixel nagy optikai hatásfoka és kontrasztaránya minden felbontás esetén tartható,
2) a pixelidőzítés minden felépítés esetén azonos,
3) a chip átlója arányosan nő a felbontással, ami javítja a DMD rendszerek optikai hatékonyságát.
Alkalmazások
A Texas Instruments már kezdetek óta együttműködik különféle projektorgyártókkal, átfogva az üzleti szektort (konferenciatermek), a háztartásokat (házi-mozi) és a professzionális piacot (nagy fényerejű termékek). Az első DLP vetítők szállítása 1996 márciusában kezdődött. Nem sokra rá kaphatóak voltak az első professzionális és „házi” termékek is.
Kezdetben a Digital Projection Ltd., az Electrohome és a Sony fejlesztettek nagy fényerejű DLP projektorokat SVGA felbontással és 1100 és 3000 lumen közötti fényerővel. Később megjelentek az XGA és az SXGA felbontású gépek is. Becslések szerint az elérhető fényerő hamarosan megközelíti a 15.000 lument, a felbontás pedig a HDTV szabványt. Az alkalmazó gyártók száma szintén növekszik.
Bár a felhasználók korábban leginkább csak a hordozható üzleti kategóriában találkoztak a DLP technológiával, ma már a házi-mozi vetítés területén is mind nagyobb szerepet játszik.
Reméljük, hogy a technológia bemutatása azoknak is nyújtott valamit, akiket csak egyszerűen érdekel a technika jelenlegi fejlettsége.
(Megjelent a Videopraktika magazinban)