探秘投影机色彩显示技术_技术学园

　　【中国投影网资讯】对极致色彩显示效果的追求是投影界永恒的话题。色彩是可见光的作用所导致的视觉现象，可见光刺激眼睛后可引起视觉反应，使人感觉到色彩和知觉空间环境。有光才会有色，同一物体在不同的光源下将呈现不同的色彩。不同于显示器或液晶电视之类的显示设备，投影机是由强光源（灯泡）通过反射（DLP）或透射（LCD）的方式将图片投射到幕布之上来实现图像的显示。现如今，投影的完美影像已经被进一步细化，色彩表现力已然成为衡量投影机一大决定性因素。

　　爱普生提出投影机“色彩亮度”行业标准

　　在09年1月8日，爱普生公司在北京正式提出了色彩亮度（“Color Brightness”）这一行业标准。爱普生提出的色彩亮度（“Color Brightness”）标准就是为了检测投影机在显示彩色图像时所能达到的流明值。推行色彩亮度标准其实是为了消费者的利益，让消费者了解不同的投影产品在颜色表现方面的差异。色彩亮度标准的出台不仅可以提供给用户简单的衡量尺度，还可以帮助用户可对彩色投影的图像质量作出更直观的判断。目前色彩亮度（“Color Brightness”）标准已经得到了3LCD厂商的一致认可，已经有部分品牌将最新的产品色彩亮度值在产品资料上进行了明确标注，帮助用户进行选购。

探秘投影机色彩显示技术
三原色

　　在投影机显示领域，主要有LCD、DLP、LCOS、激光等主流技术：

　　LCD投影机

　　LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及多达1670万种色彩的靓丽图像。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种。三片式LCD投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息，三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式LCD投影机比单片式LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度，现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。

　　LCD 投影机的技术是透射式投影技术，也是目前最为成熟的投影技术。投影画面色彩还原真实鲜艳，色彩饱和度高，光利用效率很高。LCD 投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出，目前市场高流明的投影机主要以LCD投影机为主。LCD 投影机的缺点是黑色层次表现不是很好，对比度一般都在500：1左右徘徊（现在有达到10000:1以上的了），投影画面的像素结构可以明显看到。

　　LCOS投影技术

　　LCOS是一种新型的反射式microLCD投影技术。与穿透式LCD和DLP相比，LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。

　　LCOS 也可视为LCD 的一种，传统的LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆片上。前者通常用穿透式投射的方式，光利用效率低，解析度不易提高；LCOS 则采用反射式投射，光利用效率可达40%以上。与现有的LCD 及DLP 投影面板相比较，LCOS 是一种很容易达到高解析度的投影技术。

　　LCOS 光学引擎因为产品零件简单，因此具有低成本的优势，再加上台湾厂商大举投入，相较于由Epson，Sony 供货的LCD面板、及德仪(TI)独家供应的DLP 面板，LCOS 具有成本的快速降低趋势。

　　DLP投影机

　　DLP投影机的技术是反射式投影技术。DLP投影系统的核心是DMD(DigitalMicromirror Device)数字微镜设备芯片。与液晶投影机有很大的不同，DLP投影机的成像是通过成千上万个微小的镜片反射光线来实现的。根据DLP 投影机中使用DMD 芯片的数量，分为单片(使用一片DMD 芯片)、三片(使用三片DMD 芯片)DLP 投影机。一般的DLP投影机只有一个DMD成像部件，三片式DLP投影系统可实现非常高的图像质量或非常高的亮度，但成本较高，现在市场上绝大部分的DLP投影机都是单片DMD 芯片的，所以在图像颜色的还原上比采用三原色混合的LCD投影机稍逊一筹，色彩不够鲜艳生动。

　　DLP色轮技术种类

　　1、三段色轮　　

　　由红R、绿G、蓝B三段色组成，不同厂家的产品，其红、绿、蓝的开口角度的设计各不相同，一般来说，红色开口角度较大，这样可以弥补图像红色的不足。采用该色轮技术的前提条件是投影机光机部分具有比较足够的光亮度，否则可能会带来图像的亮度问题，同时，使用三段色轮技术的色彩还原性相对来说比较好。

　　2、四段色轮　　

　　由红R、绿G、蓝B、白W四段色组成，加白段色的目的主要是为了进一步提高投影机亮度，一般可比三段色轮提高20%左右。但同时，这种色轮技术也会带来投影机的色彩还原不够的问题，使图像色彩失真，降低了画质。另外，在设计中，可以将脉冲信号同步锁定在W段中，脉冲宽度与W段宽度对应，可以一定程度上减少画面的闪烁现象。该技术主要应用在会议室、教学用投影机。

　　3、六段色轮　　

　　由于DLP技术越来越广泛的应用在具有巨大市场潜力的家庭影院投影和背投电视，因此，人们对DLP的色彩体现和播放连续动态视频画面效果提出了更高的要求。　　

　　六段色轮是由RGBRGB共6段颜色组成的色轮，随着色轮转速相应提高（180HZ）和单位时间内处理画面更多，因此，这种设计有效地减少了运动图象和边缘的彩虹效应，视频动态效果更好，图象的色彩更丰富、更艳丽。但由于六色分段分隔较多，集光柱通过各色段之间时光损耗也较多，因此，投影机的光亮度往往比较低，因此，也有少数投影机厂家开始设计采用7段色轮RGBRGBW技术，以提高投影机亮度和减少画面的闪烁。该技术主要用于针对家用消费和视频要求较高的应用。

　　4、增益型色轮　

　　SCR（Sequential Color Recapture）也称连续色彩补偿技术，其基本原理与以上色轮技术相似，不同之处在于色轮表面采用阿基米德原理螺旋状光学镀膜，集光柱（光通道）采用特殊的增益技术，可以补偿部分反射光，使系统亮度有较大提高（约40%）。但该色轮的处理技术相对较复杂，目前只有少数投影机厂家在产品中采用，从技术发展方向来说，该技术非常具有市场潜力。

　　5、双色轮

　　“双色轮”投影机即采用两个独立色轮：三色段色轮和六色段色轮。选用三色段色轮，适合亮度需求较高的商业演示环境；选用六色段色轮，可以提供色彩丰富鲜艳的视频演示效果；或者选用无需色轮的灰度模式，可以在亮度高达4000流明情况下演示锐丽的黑白图文。如此一来，用户就可以做到一机多得，一机多用，这比同时买进两台分别提供高亮度和高色彩对度比的投影机要合算得多。

　　6、黄金色轮

　　“黄金色轮”是一项旨在不降低投影亮度，但同时又能让投影显示色彩更真实、更饱和的突破性技术。在传统四节点色轮中，加入了比例正确且极其精准的黄色（可形象地称之为“黄金色轮”），可投射出精确的色彩。譬如一般投影机最难表现的人体肤色及金属色等，在搭载“黄金色轮”的投影机上，都能够得到忠实的呈现。“黄金色轮”的诞生，改善了以往DLP投影机在部分颜色上表现不佳的缺点，对于诸如设计、医学、广告、艺术、动画等类似特别注重色彩准确度的行业来说无疑是一个很好的消息。

　　德州仪器的“极致色彩技术”

采用单片DLP显示技术的投影机在对比度方面表现较强，但是在色彩显示方面远远落后于3LCD显示技术，因此作为DLP技术拥有者的德州仪器（TI）研发了“极致色彩技术” 来弥补这种不足。

　　在05年6月份，德州仪器发布了“极致色彩技术”（BrilliantColor），其官方对这种技术的解析是：在既有的DLP技术所能提供的丰富色彩的基础上，这款全新的色彩处理增强技术可以同时间内提供最高达到六种颜色的处理能力，提高DLP投影仪的色彩鲜活度。这种超越3种色彩处理能力的技术，能够进一步让DLP的客户传递更具震撼效果的图像和视觉体验。并且，极致色彩技术使用了浮点算法，确保了计算的精度，降低了噪点。提升的计算精度加上拓宽的色域为具备极致色彩技术的DLP投影系统提供更加丰富的色彩。

　　“极致色彩”技术的作用原理之一是提高照明效率。对于UHP灯泡而言，该技术能够比传统的三色解决方案提高50%的亮度。同时这种技术可以是拓宽色域，并通过改进色轮来增加色彩饱和度。在传统的红、绿、蓝（RGB）色轮基础上使用极致色彩技术可以改进色彩处理，通过对中间色的利用来拓宽色域。

　　“极致色彩”技术在图像处理方面的优势在于：除了增强DLP投影系统的光学效率，更进一步激发了色轮的色彩表现效果。“极致色彩”技术可以与不同的色轮设计相结合，在DLP显示系统中实现更宽的色域。其支持的色轮多色处理也非常灵活，可以根据需要形成3段、4段、5段、6段色等不同的色段处理，从而为投影机设备制造厂商提供非常有弹性的色彩设计空间，按照用户的不同需要生产具备独特色域且更加明亮的个性化产品，在市场上进行差异化竞争。可以说，采用了“极致色彩”技术的投影机的在色彩亮度、色彩饱和度、色彩层次、色彩准确度等各个方面都非常出色。

　　激光——颜色极纯

　　激光光束中，所有光子都是相互关联的，即它们的频率（或波长）一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队，行动一致，因而有着极强的战斗力。许多事情一般光源不能做而激光能做。

　　激光的颜色极纯。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。


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