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无所不能的“抖动”营造4K体验 DLP投影如何实现分辨率拓展

2021-11-25 15:00

  之前的文章中我们提到过,使用包括DLP在内一些成像原理的投影同样适用于“底大一级压死人”这个规律,目的是为了在DMD芯片表面布置尽可能多的微反射镜,以达成更高的原生分辨率。

反向CMOS?运用DLP成像技术的常见家用投影同样“底大一级压死人”

  但目前来看,以德州仪器为首的DLP供应商产品线都仅能提供1英寸以下的DMD芯片,从德州仪器官方的表格中可以看到,尺寸为0.66英寸、型号为DLP660TE的DMD芯片已经处在民用产品线中支持亮度和分辨率的顶点。

无所不能的“抖动”营造4K体验 DLP投影如何实现分辨率拓展

  考虑到民用投影产品的整体尺寸与成本,DMD芯片这种牵一发而动全身的元件似乎很难做到更大的尺寸。不像仅需要接收光信号的CMOS图像传感器,即使在手机这样的轻薄设备中也出现了一些搭载1英寸“大底”的产品,需要输出光和图像的投影还牵涉到了光源、散热、镜头组等大型部件,更大的底意味着更大的镜头组、更高功率的光源和更大的发热量。

  那么从另一个角度考虑,能否以缩小单个微反射镜的思路来提升同尺寸DMD芯片的原生分辨率呢?DLP技术在这个方向同样遇上了瓶颈:一方面,微反射镜的尺寸与支持通光量密切相关,缩小微反射镜无益于亮度这个投影核心性能的提升;另一方面,DMD芯片与CMOS图像传感器的最大区别在于前者是一种活动部件,其表面的每个微反射镜都需要快速、准确地向各个方向进行倾转,才能够将不同色彩投向正确的位置组成图像,继续缩小单个微反射镜也要考虑到如何让更微小的活动部件正常运作,对制程、精度等工艺领域的要求再上一个台阶。

无所不能的“抖动”营造4K体验 DLP投影如何实现分辨率拓展

  我们作为消费者,对于影音设备画质、音质等性能的追求是永无止境的,在4K分辨率已成智能电视标准配置的当下,自然很难再忍受投影等设备将1080p分辨率以更大画幅呈现。但其他能够实现原生4K分辨率原理(如LCoS、索尼SXRD)的投影基本已经超出了普通消费级的范畴,甚至达到影院投影机的专业水准,需要消费者付出数倍乃至数十倍的经济成本,性价比可能还不如一台主流品牌旗舰OLED电视。

  但目前也有不少运用DLP成像原理的投影宣传支持4K分辨率,这项功能来自德州仪器开发的XPR技术,它利用我们的视觉暂留现象,对DLP投影在我们眼中的视觉体验进行提升,使其拥有更高的性价比。

  肉眼的视觉暂留现象是我们当下大部分数字化视觉体验的核心,从最基本的运动图像原理,到PWM调光、FRC抖动提升色深,再到前文的XPR抖动,多项技术的广泛应用,证明图像的高频率抖动和切换确实能够骗过我们的眼睛和大脑。

  XPR技术的核心与投影的性质密切相关,将投射出的每个像素点快速移动到相邻位置,这样在我们的视觉中它就能呈现出比原生分辨率多一倍,甚至近似原生分辨率四倍的画面观感。

无所不能的“抖动”营造4K体验 DLP投影如何实现分辨率拓展

  以前面提到的德州仪器DLP660TE 0.66英寸DMD芯片为例,这块芯片的原生分辨率,也就是物理微反射镜数量为2716*1528,比例约为16:9,大约415万像素。这个特殊的分辨率像素数量几乎刚好是4K分辨率(3840*2160,约830万像素)的一半,意味着它仅需要在两处相互交错的像素位置(一般在对角线方向分布)快速来回移动,就能使一个微反射镜参与两个像素的显色,达到近似两倍像素数也就是4K分辨率的显示效果。

  同理,对于在家用投影中使用更广泛的0.47英寸DMD芯片,其原生分辨率为1920*1080,像素数刚好为4K分辨率的四分之一,通过在矩形分布的四个像素位置间按顺序高速移动,一个微反射镜就能参与四个像素的显色,同样达到近似4K分辨率的显示效果。

  运用XPR技术的DLP投影有充分的理由宣称自己做到了“真4K”,因为在抖动的加持下即使暂停画面靠近观看,也能明显感觉出相比原生1080p分辨率的画面细节和解析力提升。有许多人可能不太认同这种“真4K”宣传,因为DMD元件本身的限制,它仍不能做到原生4K分辨率水平的效果,依靠抖动实现的超分辨率观感也并非没有瑕疵。

无所不能的“抖动”营造4K体验 DLP投影如何实现分辨率拓展

  不过笔者认为,XPR抖动技术充分发挥出了DLP成像原理的特点和DMD芯片的性能,将比较局限的硬件通过巧妙的方式带来更好的视觉体验。采用XPR抖动技术达到4K分辨率的投影产品中,有许多仍维持在万元以下的家用价格水准,相比动辄5万元以上的原生4K分辨率投影,它大大降低了4K投影的门槛,让更多人在根据需求考虑投影时能够对它的画质表现少一些顾虑。

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