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决定单片DLP投影机色彩的——色轮

时间:2010-04-09 11:18来源:未知 作者:admin 点击:
过去的几年里,DLP技术迅速发展,使DLP投影机成为投影技术的一股强大的新势力,各投影机厂家纷纷加入到DLP的阵营。到底DLP投影机有什么优势呢,它的色彩是如何形成的?为什么会产生彩虹效应?

1. 单片DLP投影机的成像原理
一般来说,单片DLP投影机是由投影灯泡产生的白光经色轮过滤成“红、绿、蓝”三色光,投射到DLP™芯片DMD的平面上。再由DMD芯片上的微镜,前后晃动将有色的光反射入镜头,形成彩色图像。每片微镜对应屏幕上的一个像素点,微镜的晃动次数每秒钟可达数千次,微镜将光反射到镜头内的时间长,就会在屏幕上产生一个较亮的像素点,时间短,则产生较暗的像素点。微镜可以利用时间的长短来控制从全黑到全白,共1024个灰度等级,再配合色轮过滤后的光至少可以生成1670万种颜色。

2. 单片DLP投影机的色彩原理 我们日常所见的光,大部分都是单色光聚合而成的光,称为复合光。复合光中所包含的各种单色光的比例不同, 就产生不同的色彩感觉。 DLP投影机运用的是加法混色原理,三原色光(红、绿、蓝)按照一定的比例混合可以得到各种色光。三原色光等量混合可以得到白色。色光混色是越混合越明亮。灯泡的白光(复合光),通过色轮过滤器产生红、绿、蓝三原色光,顺序投射到DMD的表面的微镜上。微镜开关将微镜的角度调整到0°,或12°(微镜的转动角度依据TI公司的设计,目前有10°和12°两种),亦即反射光或不反射光,并依照色彩亮度来调谐DMD反射三原色光的时间。由于微镜的开关速度飞快,并且色轮的旋转速度较快,光线通过镜头投射到屏幕上以后,给人的视觉器官造成错觉,人的肉眼错将快速闪动的三原色光混在一起,于是在投影的图像上看到混合后的颜色。
例如,投射紫颜色像素的微镜只负责在投影面上反射红蓝光,而投射桔红色像素的微镜只负责在投影面上按比例反射红和绿光(红色的比例高、绿色比例低)。

3. 色轮从物理结构来看,色轮的表面为很薄的金属层,金属层采用真空镀膜技术,镀膜厚度根据红、绿、蓝三色的光谱波长相对应,白色光通过金属镀膜层时,所对应的光谱波长的色彩将透过色轮,其它色彩则被阻挡和吸收,从而完成对白色光的分离和过滤。

在单片DMD投影系统中, 输入信号被转化为RGB数据,数据按顺序写入DMD的SRAM,白光光源通过聚焦透镜聚集焦在色轮上,通过色轮的光线然后成像在DMD的表面。当色轮旋转时,红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的,所以当红光射到DMD上时,镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”,绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜,在DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上。

4. 色轮的转速及彩虹效应最早的色轮,转速是每秒60转,也就是我们说的60Hz或3600RPM,或者叫1X转速,在应用3段色轮(甚至到5段色轮)时,RGB每个颜色每秒钟只能随色轮旋转60次,也就是说,颜色出现的频率是60Hz。前面我们说过:DLP产生色彩的原理是由微镜负责在投影面上反射红、绿、蓝光。由于微镜的晃动及色轮的旋转速度较快,给人的视觉器官造成错觉,人的肉眼错将这三种快速闪动的有色光混在一起,于是在投影的图像上看到混合后的颜色。对于敏感的人来说,在看DLP投影画面时,会看到画面中物体的边缘有红绿蓝色的拖影这种色分离的现象,这一现象又叫“彩虹效应”。对于彩虹效应来说,不同的人会有不同的感觉,大多数人一点也感觉不到色分离的现象。然而,对于能够看到彩虹效应的人来说,画面简直无法观看。另外有些人偶尔能看到彩虹现象,但这对他们的观看没有太多影响。发生这一现象的原因,是由于色轮旋转时颜色的不断更换,而变换的频率较低(1X倍速的颜色变换频率为60Hz),使得红、绿、蓝色彩分离(三片DLP投影机没用色轮,所以不存在这种现象)。由于色轮成像技术是取决于你的眼睛无法察觉色彩的高速变换。
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