【导读】在2015年奥斯卡颁奖仪式的两周前,自德州仪器公司的Larry博士将因其发明的数字微镜装置(DMD),在奥斯卡的“年度科学技术奖”上被授予奥斯卡奖。该数字微镜装置是包括IMAX在内的大部分影院所使用的DLP影院芯片的基础。Larry博士早在1998年就下结论:DLP技术将是21世纪新兴数字时代中最佳的投影显示技术。
2015年2月,好莱坞各大巨星、制片人、导演、电影摄影师及编剧等齐聚一堂,走上奥斯卡奖红毯,互相较量看看谁能有幸获得娱乐界含金量最高的高13.5英寸,重8.5磅的奥斯卡小金人。而来自德州仪器公司的Larry Hornbeck博士在距离好莱坞杜比剧院1400多英里外,位于德州Van Alstyne的家中舒服、放松地观看颁奖典礼,他知道,目前全球有近11.8万台德州仪器DLP电影放映机在播放着精彩的影片。
而这与奥斯卡奖有什么关系呢?在2015年奥斯卡颁奖仪式正式举行的两周前,Larry博士将因其发明的数百万片微镜,在奥斯卡的“年度科学技术奖”上被授予奥斯卡奖,Larry因发明数字微镜装置(DMD)被授予“学院功绩奖”。该数字微镜装置是包括IMAX在内的大部分影院所使用的DLP影院芯片的基础。除了Larry博士,几位之前及现在仍在德州仪器任职的工程师将出席颁奖典礼,并因其对DLP影院技术的贡献被授予“科学与工程奖”和“技术成果奖”。
奥斯卡奖委员会在宣布该奖项时称:“数字微镜装置是促成德州仪器DLP影院技术成为电影行业标准的核心技术。”
这项技术在好莱坞已被广泛应用,而且也已逐步进入工业、汽车、医疗、3D打印和消费等领域。DLP芯片非常灵活、稳定和可靠,对那些发现了DLP产品独特和创新之处的技术公司有着巨大吸引力。
1987年,Larry在德州仪器的中央研究实验室发明了数字微镜装置,并在超过12年后,被两家电影院用来放映其第一部数字电影的首演,其中一家电影院位于加州伯班克,Larry和DLP影院团队在那里花了两周的时间展示这项技术。
Larry的发明完美地重新定义了电影业。Larry认为,电影制作并不仅仅是他的爱好,他认为,自其儿子开始对电影艺术产生兴趣并进入电影学院学习时,他自己也成了一名电影和电子投影显示领域的学生。1998年,他公布了一项针对75年电子投影显示历史的调查,并得出结论:DLP技术将是21世纪新兴数字时代中最佳的投影显示技术。
Larry率先告诉大家一件事实,那就是我们已经透过胶片放映的方式观看电影长达115年。现在,多亏了Larry的发明及其工程师团队的热情,全球超过80%放映好莱坞主流影片的电影院都使用了DLP影院技术,为观众呈现了充满活力、色彩鲜艳、生动的数字影像体验。凭借着DLP影院技术,充满划痕和褪色等问题的35毫米电影胶片已经几乎消失了。
Larry表示:“对我而言,能拿到奥斯卡奖并非偶然。多年来,我对电影行业一直倾注着极大的热情。DLP影院技术的前景非常看好,很有可能像电影胶片那样成为电影界的长期主流技术。在未来100年内,这种稳定、可靠、精确技术的卓越性将丝毫不减。”
早在1999年,有些人就已经在伯班克电影院领略了这种技术的巨大魅力。当时,全球各大电影院仍以放映胶片电影为主,但这次基于数字技术的主流影片首映式仍引起了不小的轰动。而好莱坞最具创新精神的人士也看到了这种技术良好的发展前景。
当Larry和德州仪器DLP影院产品团队向各大电影公司、电影摄像师、演员、制片人、导演展示这种技术的魅力和发展前景时,当时德州仪器企业及影院显示事业部经理Dave Duncan也在放映室里坐镇。Dave表示,在举行首映式之后的一个晚上,影院保安看见著名导演詹姆斯·卡梅隆亲自到放映室一睹DLP电影放映机的风采。
Dave说道:“当时可以看到詹姆斯·卡梅隆略若有所思。而十年后,我们被请到他的办公室,共同商讨电影巨作《阿凡达》的制作事宜。他问我们能否帮他呈现3D效果。毫不夸张地说,正是DLP影院技术改变了这部动画电影的前期制作、后期制作以及放映效果。这个制作团队创造了历史,能成为其中的一员我深感自豪。要改变影院运营者和电影公司的观念并非易事,但我们最终做到了,这与德州仪器提供的资源密不可分。这也是奥斯卡奖为何对我如此重要的原因。这对我们而言,的确意义重大。”
Dave还表示:“我认为,DLP技术是唯一能适用于所有投影应用的数字显示技术,从最小型的便携式投影机、市场主流商务和教育投影,甚至到当今世界上亮度最高的数字投影机。”
要不是DLP技术,我们很难在影院大银幕上看到那么鲜明、生动、真实的影像。Larry的发明给电影艺术注入了新活力,这是胶片电影难以实现的。这是一个把毕生精力献给技术事业,渴望创新,倾情于银幕,并带领德州仪器DLP影院工程师团队改变传统观影方式的男士最终荣膺奥斯卡奖的动人故事,有着好莱坞影片式的完美结局。
DLP技术是什么?
DLP是“Digital Light Procession”的缩写,即为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点,就是DLP投影技术应用了数字微镜晶片(DMD)来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。
DLP技术成像原理
光源通过色轮后折射在DMD芯片上,DMD芯片在接受到控制板的控制信号后将光线发射到投影屏幕上。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子,被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内,事实上,这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。以XGA解析度的DMD芯片为例,在宽1cm,长1.4cm的面积里有1024×768=786432个微镜单元,每一个微镜代表一个像素,图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小,因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器。
DLP技术的成像优势
一与光亮并存
许多观众经常会希望在观看投影时保持亮度或打开窗帘,与传统投影机相比,DLP投影机将更多的光线打到屏幕上,这也有赖于DLP本身的技术特点。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍以及将更多的光线反射到屏幕上,而最大化地利用了投影机的光源。DLP技术依据图像的内容对图像进行反射,DLP的光源有两种工作方式,或者通过一个透镜打到屏幕上,或者直接进入一个吸光器。更为有利的是,基于DLP技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下,DMD提供更多的反射面积,如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。
二 图象逼真自然
DLP不仅仅是简单地投影图像,它还对它们进行了复制。在它的处理过程中,首先将源图像数字化为8到10位每色的灰度图像。然后,这些二进制图像输入进DMD,在那里它们与来自光源并经过仔细过滤的彩色光相结合。这些图像离开DMD后就成像到屏幕上,保持了源图像所有的光亮和微妙之处。DLP独一无二的色彩过滤过程控制了投影图像的色彩纯度,此技术的数字化控制支持无限次的色彩复制,并确保了原始图像栩栩如生地再现。随着其它显示技术及摄影技术的出现,DLP使得那些无生命的图像拥有了逼真的色彩。数字色彩的再现保证了图像与真实物质的还原性,而且没有发亮的斑点或其它投影机典型的冲失现象。
三 可靠性高
DMD不仅通过了所有的标准半导体资格测试,系统制造非常严格,需要经过一连串的测试,所有元件均经过挑选证实可靠才能用作制造数码电子部分驱动DMD,而且还证明了在模拟操作环境中,它的生命期超过10万个小时。测试证明,DMD可以进行超过1700万亿次循环无故障运行,这相当于投影机的实际使用时间超过1995年。其它测试结果显示,DMD在超过11万个电力周期和11000个温度周期下无故障,以确保在需求较大的应用领域中提供30年以上的可靠运行期。
四 可移动性
根据一般应用需求来看,一个单片DMD就可以实现大小、重量和亮度的统一,大部分的家用或商用DLP投影机都采用了单片结构,而更高级的三片结构一般只应用在数字影院或高端领域,因此,用户可以得到一个更小、更亮、更易于携带而且足以提供出色图像质量的系统DLP技术是全数字底层结构,具有最少的信号噪音。
DLP技术特点
DLP技术的优点:
DLP显示板的优点是它们有极快的响应时间。你可以在显示一帧图像时将独立的像素开关很多次。它使利用一块显示板通过逐场过滤(field-sequential)方式产生真彩图像。步骤如下:首先,绿光照射到面板上,机械镜子进行调整来显示图像的绿色像素数据。 然后镜子再次为图像的红色和蓝色的像素数据进行调整。(一些投影仪通过使用第四种白色区域来增加图像的亮度并获得明亮的色调。)所有这些发生得如此之快,以致人的眼睛无法察觉。循序出现的不同颜色的图像在大脑中重新组合起来形成一个完整的全彩色的图像。
对高质量的投影系统,可以使用3块DLP显示板。每块板分别被被打上红色、绿色和蓝色,图像被重组为一个单一的真彩色的图像。这种技术已经被用在一些数字电影院中的大型投影设备上。DLP显示板有高分辨率而且非常可靠。 它们的对比度大约是多晶硅LCD投影仪的两倍,这使它们在明亮的房间中更有效。
DLP技术缺点:
DLP本身几乎没有什么问题,但是它们比多晶硅面板更贵。当你仔细观察屏幕上移动的点的时候,(尤其是在黑色背景上的白点),你会发现采用逐场过滤方式的图像将会分解为不同的颜色。使用投影机时,电机带动色轮旋转时会发出一定的噪音。