首页 >>  德州仪器 >> DLP

 
尊重他人劳动
请勿任意转载

 

  

 

 

 

德州仪器DLP高清显示芯片技术综述

 
    近年来,投影领域LCD与DLP的技术之争愈演愈烈,从前投领域延伸到了背投领域,随之而来的是两种技术演进速度的加快,两种技术都在不断完善中改进自己原本的技术缺陷,向着更加经济、更加精彩的方向发展。

    高清是如今显示技术发展的一个方向和重点,无论是前投影还是背投影技术,高清都已经成为发展主题之一,HD芯片就是TI为满足高清需求,专门为家庭影院投影机和DLP背投电视推出的高清DMD芯片,历经5年的发展,HD芯片已经取得了长足的进步。
 
HD的演进之路
 
    HD1 DMD芯片是第一代HD芯片,其微镜反转角度为10度,分辨率为1280× 720,可以满足720P的高清显示需求,画面比为16:9,控制了画面的光晕(Halo Effect)效应。
2002年,TI推出了HD2 DMD芯片,其微镜反转角度为12度,分辨率仍为1280× 720,采用了由TIA/EIA-644定义的全新LVDS(Low Voltage Differential Signaling)数字节口标准,同时符合IEEE 1596.3,可以实现点对点数字成像,提高了图像的细致度和降低视频数字噪声。另外对光泄漏现象进行强化处理,在提高对比度的同时保持高亮度,使投影画面颜色丰富,细节明显。
 
    2003年9月,TI推出了HD2芯片的升级产品HD2+,其尺寸为0.85英寸,分辨率为1280×720。HD2+将微镜表明处理得更平坦,提高了亮度,减少了光散射,同时可以使得图像的黑色部分表现的更加完美,对比度有很大提高,理论上采用HD2+芯片的产品在全开/关状态下的对比度能够从2800:1提升到4000:1。
 
    HD2+ 芯片微镜反转角度为12度。同时,支撑微镜片的结合部分的支撑柱变得更细,构成画面的每个点矩阵的中央的黑点比HD2芯片小很多,使得投影画面在一定程度上有效消除了“晶格”效应,一直困扰单片DLP产品的黑场下的图像噪音抖动现象得到明显的改善。 目前,HD2+ DMD芯片技术和制作工艺已经比较成熟,中高端家庭影院DLP投影机使用大部分为HD2+ DMD芯片。
 
    HD3尺寸缩小为0.55英寸,有效的降低生产成本,微镜反转角度为12度,它的分辨率为1280×720,HD3芯片的技术进步主要有:是使用新的黑色涂层,是黑色相位更真实深沉;是微镜之间的距离更短,像素密度提升;芯片运算速度提高,使动态化变更为流畅。
 
    xHD3是TI在2004年推出的最新一代芯片,与HD2+的技术指标相同,分辨率提高到了1920×1080,可是满足1080P的高清需求,通过Dynamic Black(动态黑色补偿)技术实现理论5000:1的对比度。
 
    在HD3和xHD3中都实用了菱形DMD网格和SmoothPicture技术,从而使高清图像显示更平滑、精细。
 
菱形DMD阵列
 
    在HD1、HD2和HD2+的DMD中,TI使用了直角的像素阵列以获得1280×720图像。直角阵列使用了1:1的图像像素来映射显示比例。这意味着每一个精微镜面负责显示一个像素(如图1)。

图1 HD2+、HD2和HD1 DMD使用的直角像素排列方式

    为了实现提高分辨率并降低系统成本的目标,德州仪器公司开发出了一种创新的DMD。这一全新的DMD使用了一种偏置的菱形像素排列方式,精微镜面相对于直角DMD旋转了45度(如图2)。

图2 HD3和xHD3 DMD使用的偏置菱形像素排列方式.

    新的DMD菱形阵列支持1080p设备的1920×1080分辨率,具有960对列和540对行(一对行包括一行黑和一行白)。这样在损失一些对角分辨率的情况下,只要用直角阵列一半的像素就可以显示1920×1080的图像。使用菱形阵列后,1080p DMD芯片的尺寸与HD2 720p 芯片相当,这样就能节省成本基础上提升图像垂直和水平的分辨率。 
 
SmoothPicture技术
 
    菱形DMD阵列有效地降低了系统的成本,但是单靠它不足以在屏幕上再现原始图像的所有像素。原始图像必须过滤掉一半像素才能在DMD上显示。SmoothPicture技术将菱形DMD阵列和光学驱动器连接起来,在屏幕上显示包含原始图像所有像素信息的完整分辨率的图像。
有了SmoothPicture,光学驱动器在水平方向上位移了DMD图像,并在DMD上同时显示独立的两个亚帧帧数据(如图3)。如图4中每一帧视频信号都被分为两个独立的亚帧,一个包含所有奇数位像素信息,另一个包含所有偶数位像素信息。16ms的视频扫描时间被细分为两个8ms的亚扫描时间。在第一个亚扫描时间段内,奇数位的数据被显示。在第二个亚扫描时端开始时,驱动器将DMD图像水平移动1/2个像素,然后显示偶数位数据。这样屏幕上显示的图像就包含了原始图像中所有的像素信息,而且在一个60Hz的视频扫描时间内完成。

图3 SmoothPicture技术的光路示意图

 

图4 将偏置菱形DMD移动1/2个像素

    尽管使用了菱形网格的DMD,水平位移的方法再现了高清图像帧中原始的直角阵列。1/2像素位移的额外好处在于它有效地柔化了像素的边缘。在静态直角显示中(使用一个微镜对应一个像素的显示比例),镜面的边缘清晰可见,造成了某些显示技术中常见的屏幕门效应。使用SmoothPicture后,这一现象得到了抑制,使图像更加精细。 
 
有效的SmoothPicture显示分辨率
 
    一个显示设备的有效分辨率取决于显示系统的调制传递函数,或者称为MTF (Modulation Transfer Function)。
 
    一个显示系统的MTF就是测量其空间频率响应。定量测量相对于DC(平场)的显示对比度,某一给定空间频率的显示对比度。MTF一般以每单位距离内的线对来测量,一个线对包含一条亮线和一条暗线。空间频率高则,对应图像细节多,图像显示的细节越多,图像就越锐利。在SmoothPicture技术的开发过程中,德州仪器公司参照1080p背投电视显示的其他技术评价了SmoothPicture的MTF表现。图5对比了基于SmoothPicture的1080p DLP显示技术的MTF和两个领先的基于LCOS的1080p背投电视的MTF。请注意DLP显示曲线的空间频率起点较高,表明它能够有效地将1920 x 1080的图像分辨率转换成有效的视觉分辨率。 

图5 标准化MTF的比较

 
《PC WORLD》
 

2006.01


背景资料
 
关于德州仪器DLP™产品
 
DLP™技术提供清晰、明亮、鲜明的图像质量,广泛应用在大屏数字电视,商务、家用及专业投影机,以及数字影院(DLP Cinema™)的投影领域。DLP™向全球所有主要放映及显示制造商提供子系统,随后其便可设计、制造并销售基于DLP™的产品。从1996年年初开始,已提供了超过600万的DLP™子系统。更多信息,请登陆www.dlp.com
 
德州仪器(TI)提供创新的DSP和模拟技术,以满足客户在现实世界中信号处理的需要。除了半导体之外,公司的业务还包括传感器和控制产品,以及教育产品。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯,在全球超过25个国家设有制造、研发或销售机构。
 
TI在纽约证交所上市交易,交易代码为TXN。如欲了解有关TI的进一步信息,敬请查询
 http://www.ti.com.cn
 
Digital Light Processing™, DLP™ 和DLP Cinema™ 为德州仪器公司商标。所有其它产品及名称可能是各自所有人的商标或注册商标。
 

 

德州仪器DLP高清显示芯片技术综述