德州仪器DLP高级应用工程师郑海兵先生讲解极致色彩技术

  
   [投影之窗]  11月15日，德州仪器公司在北京香格里拉饭店举办了一次关于“极致色彩”技术的讲座，邀请了众多媒体参加。会议还特意邀请了德州仪器DLP高级应用工程师郑海兵先生，为与会者进行讲解并交流。

    郑海兵：今天想利用这个机会和大家就极致色彩技术做一个交流。大家都知道极致色彩是我们今年主推的一个重要的技术。目前行业中对极致色彩技术可能存在一些误解，比如是否必须采用六段色轮的投影机才算是极致色彩的投影机。今天我们想借这个机会对某些误解做一些澄清，对大家关心的问题做一个简单的讲解，使大家对极致色彩技术有一个直观的了解。现在争论最多的可能就是DLP的色彩，DLP的色彩常被拿来与其他的竞争技术作比较，以前我们有时会听说DLP的色彩在某些方面还差很多。这促使我们研发并推出了极致色彩技术，我们非常有信心在色彩表现和其他的性能方面有很大的提升，来进一步提高DLP产品的技术优势。

    随极致纯度
 
    大家普遍认为采用极致色彩之后，一定是色彩方面有所改善。的确，采用极致色彩技术之后，我们在色彩表现方面有很显著的提升。通过极致色彩技术，可以产生高达200万亿种色彩。纯度方面，我们可以支持多达6色的同步处理。大家知道传统的显示技术都是采用RGB三原色来做的，DLP开业界先河首次采用多色处理。而多色处理并不表示一定要达到六色处理才是极致色彩，极致色彩可以提供很大的设计弹性，可以处理多达6种色彩，包括RGB和它的补色。因为在加性空间，RGB（红、绿、蓝）是基色，在减性空间，CMY（青、品红、黄）是基色。有些人会称它为多基色处理，我们可以处理多达6种色彩，RGB、CMY，当然也包括白色。这里面最重要的一点是处理除去RGB三原色以外的色彩——即“中间色”。在自然界真正的静态图片或者实际的色彩显示中，纯色RGB的比例很少。最终影响色彩鲜艳程度的是由YCM等中间色、加性空间的补色，也就是减性空间的基色来决定的，包括黄色、青色和品红。大家也都知道彩色打印机都是采用YCM的墨盒。这些颜色是影响真实色彩表现的重要关键。
 
    极致精度
 
    能够处理除掉RGB三原色之外的补色，对呈现自然界真实色彩的中间色有很大的提升，包括它的亮度以及饱和度，这使我们最终的色彩表现更加真实。极致色彩采用了浮点运算。从模拟到数字转换的过程中，需要很高的精度，才能更接近于自然界到模拟世界里面的连续变化，因为任何数字化的处理都会有这种量化的误差。所以，浮点运算从本质上讲比定点运算的精度要高很多。由于极致色彩采用浮点运算，所以它对最终色彩的表现，包括整个信号处理列的精度会有很好的提高。
 
    多色通道
 
    最早的DLP投影机都是采用RGB的色轮，因为DLP是单芯片的处理，需要把白色的光分解成RGB的光去处理。极致色彩能够同时处理除RGB以外的其他色彩，比如黄色、青色和品红。如果加入黄色色轮，它对黄色的处理就会有一个很好的提升。DLP的极致色彩技术不单纯是加了黄色的色段，而是说整个信号的处理链中都增加了一个单独的通道对黄色进行处理。大家可能会有一个误解，以为对黄色的处理坦白来讲可能还是红色加绿色，事实上极致色彩做到的特殊之处是除了针对红、绿、蓝的信号通道之外，更增加了对黄色、青色、品红色的通道。以黄色通道为例，这样在最终产生黄色的时候，就可以有很多不同的组合。黄色可以由单独的黄色色段来处理，也可以用一部分红色加绿色来产生，也可以用红色加绿色加一部分的黄色来产生，这样的话，给了你很多不同的组合方式，你可以自由地调整最终的表现方式。而其他的技术，就没有针对处理黄色的单独通道，这是一个很大的区别。
 
    此外，我也可以加上青色这一个补色，对青色进行提升。后面有一个动态的色度空间的图，我们用它给大家讲解一下采用的极致色彩之后，色域空间是怎样的变化趋势。除此之外，还可以再加上品红色，达成所谓的6色处理。我可以提供6色处理的能力，你可以选用4色、5色或者是6色，极致色彩给了你一个弹性的空间，你可以自由的去发挥。
 
    色度空间
 
    我想给大家做一个简单的分享，这里面牵涉到核心的技术。我们是通过什么方式来实现极致色彩。首先，这是一个RGB的色度空间。这是从黑到白，每个顶点是某一个颜色。在这个色度空间中，我们是怎么样处理它的，极致色彩是通过怎样的处理达到对色彩随心所欲的控制。这里面我们是通过3D的查找表，把整个RGB三维的空间分解成很多小的立方体，当我们对任何色彩处理的时候，我会找到它所处的位置，在某个小的3D的空间里面叠加一个它所需要的增益。
 
    我们先不谈另外几个数据通道，比如说黄色、青色和品红色。我们先只谈红、绿、蓝的通道。对任何一个输入，我们有一个期望的输出值，这样就会有一个对应的关系。通过在整个三维空间里面的查找，我会知道两个要对应起来需要什么样的增益。这里先跟大家说明一个简单的概念，关于我们如何产生色彩的过度。这里面我们暂时先谈红绿蓝，因为如果加入黄色、青色和品红三种颜色来看，算法会更复杂。任何一个输入点，我都有个输出的期望点，两者怎样匹配是通过3D的查找表，得出两个对应的函数，对任何的输入会有一个增益加上去。这里就牵扯到，最终黄色怎么样产生，我有可能用了一部分的红色加上黄色，这样黄色的色度会比较偏向于红色，可能像桔黄色。我可以随心所欲定制整个系统的色彩，非常的灵活。但是我定义黄色的时候，并不会影响到红色和绿色的表现。以前我们做过一个演示，来单独调整色彩的亮度、饱和度和色度。针对每一个色彩，红、绿、蓝、黄、青、品红都可以单独的控制。这就是为什么说极致色彩采用多通道的处理，任何一个色彩都有一个单独的通道来处理，对任何色彩的处理不会影响到其他的色彩。传统的RGB三原色处理系统，当你改变红和绿对应的比例，黄色会发生变化，而黄色的变化会影响其他的颜色，因为它都是用RGB不同的比例配合在一起产生的。
 
    这边我做一个简单的对比，三色段的色轮和六色段的色轮究竟有哪些性能方面的提升。首先我们看一下中间色调，中间色调除了RGB，在色域三角形中，任何中间的部分其实对中间色彩的表现都有很大直接的关系。极致色彩可以提升整个中间色调的亮度和饱和度。因为我们采用的是不同补色的色段产生的。另外，整个色轮的设计更加的灵活多变，因为OEM厂商可以根据实际产品的定位设计什么样的色轮，比如偏商务一点可能会采用黄色和白色，比如偏家用一点可能白色会少一点，甚至没有白色，而把黄色、青色和品红加上去，这样对色彩最终的表现会有很大的性能的变化。因此，整个色轮的设计很灵活。市面上不同的投影机有不同的色轮设计，非常灵活。OEM厂商有很多设计的弹性。
 
    现在，极致色彩支持的ASIC主要有2230、3020、3021，三个ASIC分别支持不同的DMD。极致色彩已经可以支持市场上的各式分辨率。通过加入黄色、青色和品红的色彩，对整个色轮的利用效率有很大的提升。以前，转到红色色轮时，只有红光透过。转到绿色色轮时，只有绿光透过。当转到黄色色轮的时候，红和绿的灯泡的光谱可以全部通过，总体来讲整个色轮的利用效率得到了很大的提升。因此我们在对比两个色轮的时候，比如RGB的色轮或者RGBRGB，与RGBCMY的色轮对比的时候，亮度有很大的提升，因为可以重复利用某一部分光谱的能量。通过极致色彩，我们还可以适当减少白色色段的度数。大家都知道，在最开始引入白色色段，主要是对亮度方面的提升，希望通过没有任何过滤的纯白色的光提升最终产品的亮度。极致色彩可以通过补色的色段来提高色轮的利用效率，提高灯泡光谱的利用效率，提升亮度。另外，它对整个白光的处理有很大的性能改善。极致色彩使得白光能量的利用效率有了很好的改善，再搭配上其他的补色，在亮度和色彩方面都会有很好的提升。
 
    在极致色彩的新闻稿中，我们提到提高中间色调的亮度达50%。RGB三色的点和中间部分的进行比对，对最终显示的效果是这部分的色彩。大家都知道如果色度坐标偏向中心白点，饱和度会降低，因为这个时候会有白色能量加进来。如果黄色偏向白色一点，相应地就会有部分蓝光加进来，这样会把色彩饱和度降低。极致色彩为中间色调增加了更多通道，不仅可改善亮度，更可提升色彩饱和度。为什么一直强调亮度？比对任何两个色彩，如果两个色彩的饱和度一样，亮度高的色彩表现效果肯定要比亮度低的要好。亮度和色度并不是完全隔离开的，并不是单纯地讲色彩饱和度高，色彩就一定漂亮，因为人的眼睛对色度和亮度的反映敏感程度是不一样的，亮度的微弱变化，人眼都可以感知到。色度的差异却很难被感知。所以，中间色亮度提升50%，对最终的色彩表现有很大的差异。
 
    下面我给大家描述一下色度空间这个概念。整个马鞍形的形状是色域的空间，是我们人眼可以看到色彩，这个是红绿蓝的色彩空间。当采用RGB色轮的时候，最终整个色度空间大概是这样的。我们以前用的DDP2000的投影机用白色提升亮度。中间白色有亮度的提升，而这个提升只是中间靠近白色的地方有一个明显的亮度的提高，但是对其他的色彩都没有任何的提升。大家看这张图，通过极致色彩对中间色调的提升，除掉RGB三个点，整个空间都被提升起来了，就像平地上支起一个蒙古包，只不过对不同的颜色，支起的高度就有所不同，这个蒙古包的高低在不同的色彩状态下其形状会有所不同。通过CMY色轮，我们可以看到这一点的亮度有很好的改善。最终在全开的状态下，黄色、青色、品红的亮度会有很高的提升。
 
    “极致色彩”vs. 蒙古包
 
    大家可以想象基底是一个三角形（或多边形），支起一个蒙古包，蒙古包的顶是系统能够赋予的能量空间，通过极致色彩之后，最高的亮度在这个地方，至于这个白色是不是一定是最高点，极致色彩完全可以做到不一样。它可以很灵活的控制某个色彩的表现。当蒙古包建起来，它的形状可能像一个山峰一样，每个地方色彩能量的提升是不一样的。但你必须在我给你的空间去建造，你不能超过这个空间，这是由物理特性赋予的空间。如果要建一座房子，极致色彩可以控制要建什么样的屋顶。因此，在整个蒙古包里面建房子的时候，要考虑如何设定每个色彩提升的能量是多少，比如从红色到黄色过渡的时候是什么样的变化趋势，是非常平滑的变化，还是比较锐利的变化。从红色到黄色，可能一开始变化的很快，随后慢慢地达到饱和。这些都是完全由极致色彩控制的。
 
    我们有一个“look”的概念，就是说投影机的色彩表现看上去像什么，它代表了你搭建的房子。红绿蓝是由色段产生，黄色、青色和品红的色段不会对红色有任何表现的提升，因为它已经有其他的色彩掺杂在里面了，所以最终的效果只是由红绿蓝的色段产生的。除去红绿蓝三色，其他任何的色彩空间都是得到提升的。极致色彩就是任意的发挥去建造这个房子。这就牵涉到了色彩到色彩之间的转换是什么样的变化趋势，都可以随心所欲的去控制。大家评测的时候，会经常讲到这个色彩的过渡是不是很柔和，我们完全可以通过极致色彩来控制它的变化速度。
 
    我们还提到，通过增加不同色段的色轮，对灯泡的利用效率也有一个提升。这条曲线是灯泡的频谱曲线。这边有三个尖峰是蓝色、绿色和红色。UHP灯的红色频谱会弱一点。怎么样利用这部分的光谱能量，是根据色轮的镀膜来决定的。色轮相当于一个带通滤波器，这块是黄色的光谱。当我采用红绿蓝色轮的时候，这块能量其实是丢弃的。这也是为什么大家看到在DDP2000的时候，有一些投影机具备黄金色轮，加了一些黄色，因为大家知道黄光的亮度是很高的，这部分能量的丢弃对整机产品的亮度会有一个很大的损失。
 
    当我们采用极致色彩搭配不同的补色色段色轮的时候，比如加了一个青色的色轮，它涵盖了包括蓝色和绿色的光谱在一起的，这部分的光谱能量都利用起来了。如果加了黄色色段，这个黄色能量可以得到充分的利用。当通过黄色的滤光片，其实绿色的光谱和红色的光谱又得到一次充分的利用。这样等效起来，与RGB的色轮去对比的话，利用效率有很大的提升。相当于红绿蓝分别利用了一次，如果有黄色的话，一定利用的是红色的光谱和绿色的光谱。青色的话，又利用了绿色和蓝色的光谱。所以，它能够重复利用灯泡的光谱能量。因此，极致色彩从色轮的利用效率和灯泡光谱的利用效率都分别得到了很大的好处。再通过ASIC算法的处理，怎么样把这些能量处理起来，对色彩进行过度的控制，产生最终实际需要的色彩的表现。
 
    在利用黄色能量的时候，并不会降低红绿蓝的饱和度，因为还是有充分的红绿色的光，通过系统。大家可能知道现在有一些新的技术，包括飞利浦、欧司朗，他们的电流输出可以进行调制，可以在某个色段提升，这样可以和色轮去搭配。比如我希望提高红色表现的时候，当色轮转到红色的时候，这段的光谱能量有一个提升。以前是100%的输出，现在凭借极致色彩技术，如果要加强红色，通过红色色段输出的时候可以提高到120%。这样相当于红光的能量得到了很大的改善，这就等同于色轮的红色段增加，比如从以前的红色80度，变成90度；又比如黄色的光输出从100%提高到130%，虽然黄色色段原来只有20度，但通过光输出的调整，则色轮上的黄色段就等效为50度。因为人眼对蓝色和紫色的表现非常不敏感，可以通过调整它的平衡点提升最终需要的色彩表现。这也是通过极致色彩和灯泡搭配的另外一个优势所在。
 
    这两幅图片只是一个仿真的结果，希望通过这张图片解释一下在哪些色彩方面得到了提升。极致色彩打开后，这两幅图整体的亮度有一个改善，这个亮度都是在中间色调上，大家可以看到衣服的颜色，包括头发、紫色、黄色、绿色的改善，对整体的显示亮度有一个改善。这个亮度不是一味强调的白光的亮度，投影机2000流明到3000流明的改善。因为最终人眼所观测到的色彩的亮度需要的是色彩的亮度以及最终的白光亮度。色彩亮度的提升会让整个色彩的表现更加鲜艳，更加接近真实。当你亮度改善的时候，有很多细节都可以看到，而不是单纯的提高亮度，只是把投影机的白光做的很亮，黑色的做的很黑。如果我提升中间色调对其他任何细节的表现都会保持得很好，而不是仅仅将两个极端饱和，但丧失了所有的细节。
 
    通过这些给大家介绍一些基本的概念，极致色彩可以提供很多灵活的弹性设计，通过极致色彩可以设定在色彩表现方面的最终效果。比如现在很多投影机有不同的模式，怎么样达到一个平衡点。在放PPT和演讲模式的时候需要亮，极致色彩可以做成一种模式。在这个模式下，对其他色彩进行控制的时候，对白色的能量提升是最强的。在一些电影院模式和视频模式的时候，亮度不是很关键，可以适当降低白光的亮度，在其他色彩亮度提升的时候达到一个满幅。我们有一个色彩对比度这样的概念，黄色的亮度比上白色的亮度是什么样的比值。如果白色很强的时候，黄色即使做的再亮也显得比较暗淡，这种暗淡会导致整个色彩表现不好。因此，极致色彩给你很多的弹性，可以根据实际的需要做出不同的模式，这个模式是基于现有的系统。通过现有的系统在整个蒙古包里面怎么去搭建这个屋顶，有充分的空间去施展。
 
    另外，它允许你采用除去红绿蓝色段其他任何的补色，补色可以进行搭配，包括度数的不同，色彩表现也不同，它的利用效率有一个很好的提升，因为它重复利用了光谱能量。现在灯泡的设计，我们希望同样的灯泡能够最大发挥它的能量效率，通过极致色彩以及刚才提到的电流波形去搭配，更好地改善灯泡的利用效率。
 
    我们对中间色调的改善其实最直接的影响到实际显示的效果。大家以前可能一直很强调，一定要用客观、量化的数据来表现投影机的性能是好还是坏，通过一些红绿蓝色的坐标，做一些色域的计算值，实际上很多色彩表现都是主观的评价。是不是50%的色域空间看起来一定要好过25%的色域空间？不尽然。因为色域空间，现在一些老的标准，只是计算到红绿蓝三原色的坐标，计算出整个三角形的面积和整个空间去比对就可以了。实际上，大家只考虑了色度，并没有考虑亮度的问题，而人眼对亮度的敏感程度远远要高于对色度的敏感程度。通过提高中间色的亮度，即使是很小的色域空间，亮度的提升对人眼的感官远远比色域大，但很暗的中间色调的显示效果要好得多。以上就是跟大家介绍的关于极致色彩的信息。