DLP-projection ( angl. Digital Light Processing , lit. - „digital light processing“) je mikroelektromechanická technologie se světelným ventilem pro výstup vizuálních informací . Široce se používá v promítacích systémech, jako jsou videoprojektory , digitální kinoprojektory a projekční televizory . Vyvinutý v roce 1987 inženýrem Texas Instruments Larrym Hornbeckem ( eng. Larry Hornbeck ) [1] . První funkční DLP projektor představila veřejnosti až o deset let později společnost Digital Projection Ltd. V roce 1998 obdržely obě společnosti podílející se na vytvoření technologie cenu Emmy za technický úspěch.
Hlavním prostředkem DLP projekce je mikroelektromechanický systém ( MEMS ), který pomocí mikroskopických zrcadel uspořádaných do matice na polovodičovém čipu vytváří obraz, nazývaný „digitální mikrozrcadlové zařízení“ ( anglicky Digital Micromirror Device , DMD ). Každé takové zrcadlo se skládá z hliníkové slitiny a odpovídá jednomu pixelu vytvořeného obrazu. Mikrozrcadla jsou pohyblivě upevněna na matricovém substrátu a pomocí elektrod připojených k paměťovým buňkám SRAM se mohou téměř okamžitě vychýlit do jedné ze dvou poloh, které se od sebe liší o úhel 20° [1] .
Technologie DLP umožňuje epiprojekci obrazu pomocí světla odraženého od matrice do objektivu . V tomto případě se odrazivost různých oblastí nastavuje otočením mikrozrcátek do jedné ze dvou poloh, které odpovídají odrazu světla lampy směrem k objektivu nebo na světelnou past s chladičem. V prvním případě vypadá pixel na obrazovce jako bílý a ve druhém případě vypadá černě [2] . Polotónový obraz vzniká úpravou poměru mezi periodami "zapnuto" a "vypnuto" mikrozrcadla, tedy poměrem bílé a černé. Stupně šedi jsou diváky vnímány díky setrvačnosti vidění , která sčítají období světla a tmy v poměru k jejich poměru [1] .
Rozměry mikrozrcadel jsou velmi malé a dosahují pouze několika mikronů. Mezery mezi nimi jsou ještě menší a většinou nepřesahují jeden mikrometr . Díky posledně uvedené okolnosti nemá struktura obrazu na obrazovce „mřížkový efekt“ charakteristický pro LCD projektory [3] . Celkový počet mikrozrcadel určuje čistotu výsledného obrazu. Nejběžnější velikosti DMD jsou 800x600 , 1024x768 , 1280x720 a 1920x1080 . V digitálních kino projektorech se za standardní DMD rozlišení považuje 2K a 4K , což odpovídá 2048 a 4096 pixelům podél dlouhé strany rámu. V závislosti na typu projektoru a očekávané velikosti projekčního plátna lze DMD osvětlit pomocí žárovky halogenové žárovky , vysoce výkonné xenonové výbojky , LED diod nebo laserů jako zdroje světla.
Existují dva nejběžnější způsoby, jak vytvořit barevný obrázek. První z nich zahrnuje použití jedné matice DMD v projektoru a druhá - tři. Třetí metoda je založena na osvětlení jedné matice pomocí LED s proměnlivou barvou, ale je stále ve vývoji.
| Zařízení je jednomaticový DLP projektor. Červená šipka ukazuje cestu světla od lampy k matrici přes filtrační kotouč, zrcadlo a čočku. Dále se paprsek odráží buď do čočky (žlutá šipka) nebo do zářiče (modrá šipka) | |||
U projektorů s jedinou maticí DMD se barevný obraz vytváří postupným promítáním tří dílčích barevně oddělených obrazů přes rotující disk s filtry primárních barev . Nejčastěji je disk umístěn mezi lampou a DMD matricí. Metoda je podobná dřívějším aditivním systémům barevného kina , jako je Kinemacolor a sekvenční barevný televizní systém CBS s barevným polem . Barevný disk obsahuje nejčastěji tři filtry červené , zelené a modré barvy a jedno nezabarvené sklo o stejné tloušťce, určené ke zvýšení kontrastu obrazu.
Rotace disku je synchronizována tak, že každý světelný filtr vstupuje do světelného toku v okamžiku, kdy se na čipu objeví odpovídající barevně oddělený obraz. To znamená, že červený částečný obrázek se zobrazí za filtrem červeného světla, zelený dílčí obrázek se zobrazí za zeleným filtrem a modrý dílčí obrázek se zobrazí za modrým filtrem. Pokud existuje průhledný sektor disku, zobrazí se za ním monochromatický obrázek získaný sečtením všech tří dílčích. Průhledný sektor zlepšuje kontrast , ale snižuje sytost barev , takže ho některé projektory nemají.
Barevný obraz vzniká díky setrvačnosti vidění a vysoké frekvenci změn dílčích obrazů. Ve většině případů je navíc zvýšena, aby se snížila viditelnost blikání. Při standardní projekční frekvenci digitálních kinoprojektorů, která je 24 snímků za sekundu, se každý plně barevný snímek zobrazí dvakrát, aby se frekvence blikání posunula nad kritický limit viditelnosti. Toho je dosaženo zdvojnásobením rychlosti otáčení disku s barevným filtrem nebo jejich dvojitým nastavením na jediném disku rotujícím standardní rychlostí. Výsledný efekt je podobný jako u závěrky "idle blade" používané u všech filmových projektorů.
V moderních DLP projektorech se objevil trend nahrazovat pohyblivý disk světelnými filtry s LED diodami , které dokážou okamžitě změnit barvu vyzařovaného světla. Vzhledem k relativně nízkému výkonu LED však toto řešení našlo uplatnění u projektorů pro domácnost, které byly dříve stavěny na bázi halogenové žárovky. Nízká tepelná emise LED umožňuje usnadnit tepelný režim matrice a zvýšit její životnost.
Hlavní nevýhodou jednomaticových DLP projektorů je tzv. „duhový efekt“, který se při rychlém pohybu očí diváka projevuje různobarevnými konturami v obraze . To je způsobeno časovou paralaxou kvůli sekvenčnímu spíše než současnému promítání částečných barevných separací. Tento jev je nejvíce patrný při nízkých rychlostech filtračního disku a zcela nezmizí ani při velmi rychlých změnách barev. Zvýšení rychlosti separačního kotouče však snižuje účinek, takže většina výrobců toto nastavení neustále vylepšuje. Největšího úspěchu lze dosáhnout u LED projektorů díky velmi vysoké obnovovací frekvenci. Duhový efekt je patrný i při rychlém pohybu publika, na které dopadá světlo odražené od plátna. V tomto případě jsou jasně vidět jednotlivé fáze pohybu, zobrazené v různých barvách.
Tento typ DLP projektoru používá tři identické obrazy, z nichž každý je zodpovědný za jinou barvu, namísto jediné matice zobrazující tři barevně oddělené obrazy za sebou. V tomto případě dochází k promítání všech tří barevně oddělených obrazů současně. Každá z matric je kontinuálně osvětlována přes světelný filtr odpovídající barvy a hotový obraz je sumarizován pomocí hranolového systému a směrován do čočky. Tento design je mnohem dražší než design s jednou maticí a je typičtější pro vysoce výkonné digitální kino projektory.
Projektory se třemi maticemi jsou schopny poskytnout širší barevný gamut než projektory s jednou maticí, protože každá barva je k dispozici po delší dobu a lze ji modulovat s každým snímkem videa. Navíc obraz obecně nepodléhá blikání a „efektu duhy“.
Německá společnost Infitec vyvinula spektrální filtry pro rotující disk a 3D brýle, které umožňují promítat snímky pro různé oči v různých podskupinách spektra. Výsledkem je, že každé oko vidí svůj vlastní plnobarevný obraz na obyčejné bílé obrazovce, na rozdíl od systémů s polarizací promítaného obrazu (jako IMAX ), které vyžadují speciální „stříbrné“ plátno pro udržení polarizace při odrazu.
| Technologie displeje | |
|---|---|
| Zobrazí se video |
|
| Bez videa |
|
| 3D displeje |
|
| Statický |
|
| viz také |
|