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投影机LCD和DLP技术比较

admin 2009-10-29 09:57 945人围观 视觉

根据用途分类,投影机主要可分为商务用投影机,会堂/剧院用投影机,家庭用投影机,投影电视机。其中家用视频型和商用数据型,是我们普通用户接触到的投影机的主要应用类型。

  其中家用视频型投影机针对视频方面进行优化处理,其特点是亮度都在1000流明左右,对比度较高,投影的画面宽高比多为16:9,各种视频端口齐全,适合播放电影和高清晰电视,适于家用用户使用。
  商用数据型投影机主要显示微机输出的信号,用来商务演示办公和日常教学,亮度根据使用环境高低都有不同的选择,投影画面宽高比都为4:3,功能全面,对于图像和文本以及视频都可以演示,基本所有型号都同时具有视频及数字输口。

  投影机自问世以来发展至今已形成三大系列:LCD(Liquid Crystal Display)液晶投影机、DLP(Digital Lighting Process)数字光处理器投影机和CRT(Cathode Ray Tube)阴极射线管投影机。
  LCD投影机的技术是透射式投影技术,目前最为成熟。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。它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,投影画面的像素结构可以明显看到。
  DLP投影机的技术是反射式投影技术,是现在高速发展的投影技术。它的采用,使投影图像灰度等级、图像信号噪声比大幅度提高,画面质量细腻稳定,尤其在播放动态视频有图像流畅,没有像素结构感,形象自然,数字图像还原真实精确。由于出于成本和机身体积的考虑,目前DLP投影机多半采用单片DMD芯片设计,所以在图像颜色的还原上比LCD投影机稍逊一筹,色彩不够鲜艳生动。
  CRT投影机采用技术与CRT显示器类似,是最早的投影技术。它的优点是寿命长,显示的图像色彩丰富,还原性好,具有丰富的几何失真调整能力。由于技术的制约,无法在提高分辨率的同时提高流明,直接影响CRT投影机的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300流明以下,加上体积较大和操作复杂,已经被淘汰。

投影机的投影方式

  外观大体相同的投影机因所使用的显示元件的不同,内部的光学系统各异,有着不同的种类。现在市场上推出的投影机大致可以分为以下3种方式。(限于固定像素方式,CRT方式除外)
  
3LCD方式

  这是目前在全球范围内使用最广泛的方式。采用LCD(HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过特殊的分色镜分离成红、绿、蓝三原色,然后采用各色专用的LCD绘制图像,经合成后投影。

3LCD投影方式

  采用LCD(HTPS)作为光阀。从光源射出的光线通过一种能够仅让特定的光透过的反射镜(分色镜),分离成红、绿、蓝三原色,然后通过棱镜将经过各色专用液晶板控制的光线进行重新合成、投影。

DLP方式

  显示元件采用DMD(Digital Micromirror Device)。DMD是一种由数十万~百数十万个微米级的微小型反射镜组成的半导体,每一个反射镜对应一个像素,通过反射来自光源的光线来投影图像。有单片、3片式。

DLP投影方式

  DMD在结构上是在半导体基板上铺满反射镜、通过ON/OFF来使这些反射镜倾斜。DLP是指使用了DMD的光学系统的总称,使色轮旋转显示出与某个瞬间的色彩一致的画像,能通过每秒进行数千次的旋转来显示全彩色。
  
LCOS方式

  显示元件采用LCOS(Liquid Crystal On Silicon)。LCOS是一种反射型的液晶显示面板,特点是开口率高。配线部分和开关元件设在反射层的下面,因此不需要黑色矩阵部分,能够实现无缝连接的图像显示。有单片式、3片式。

LCOS投影方式

  显示元件采用反射型液晶元件LCOS(liquid crystal on silicon)。充分利用高分辨率元件的特性,实现了3-chip LCOS方式的高性能投影机、背投电视机。1-chip LCOS方式的情况下,采用通过把光分解成RGB来投影的旋转棱镜机构的光顺序驱动方式。

LCD投影机介绍:

  LCD投影机是液晶技术、照明科技以及集成电路的发展带来的高科技产物。其关键技术是液晶板的制造。LCD投影机利用液晶的光电效应,即液晶分子的排列在电场作用下发生变化,影响其液晶单元的透光率或反射率,从而影响它的光学性质,产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

LCD与DLP影像比较

  现在的LCD投影机最高支持分辨率可以达到1600×1200(UXGA),使用时间可以延长至8小时以上,具有很高的亮度和高保真的图像色彩,可以方便地接入各种视频信号。它们体积小巧,重量轻,便于携带。使得投影机的发展进入了一个崭新的纪元。
  LCD投影机的底层技术——液晶板一直只有Sony和Epson两家公司具备研发和生产能力,经过多年发展,液晶板技术日臻成熟。液晶板技术一直致力于提高性能和降低加工成本两个方面。在提高性能方面它主要是通过提高开口率来提高光效率,另外还采用微镜阵列技术来提高液晶板的透光率,降低显示图像的像素化,使图像更细腻。目前LCD投影机在亮度指标和图像精细程度方面都已经达到相当高的水平。除了高端影院产品外,在普通应用产品和低端高性能投影机产品中,LCD产品保持了对单片DLP产品的亮度领先优势。LCD投影机的生产厂家主要为日韩厂商。主要有Sony、Epson、NEC、三洋和三菱等等。

LCD投影机有液晶板投影机和液晶光阀投影机两类

  液晶板投影机:液晶有活性液晶体和非活性液晶体。活性液晶体具有透光性,做成LCD液晶板,用在投影机上。TFT是“thin-film transistor”的缩写,意为“薄膜晶体管”。TFT活性矩阵利用每一独立的晶体管控制LCD板上的每一个像素,由于TFT活性矩阵液晶板可产生更快的反应速度及对比度,是目前使用最广的液晶板。通过控制系统,可以控制通过LCD的光的亮度、颜色、对比度等。LCD液晶板的大小决定着投影机的大小。LCD越小,则投影机的光学系统就能做得越小,从而使投影机越小。而要在越小的LCD上做到高分辨率,并且保持高亮度,其技术工艺越难。液晶板投影机是被动式的投影方式,利用外光源金属卤素灯或UHP灯(冷光源)。
  液晶光阀投影机:它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件,是CRT投影机与液晶与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾,它采用外光源,也叫被动式投影方式。液晶光阀是一种可控开关,主要由三部分组成:光电转换器、镜子、光调制器。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上,将光信号转换为持续变化的电信号;外光源产生一束强光,投射到光光阀上,由内部的镜子反射,能过光调制器,改变其光学特性,紧随光阀的偏振滤光片,将滤去其它方向的光,而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过,这个光与CRT信号相复合,投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机,亮度可达6000ANSI流明,分辨率为2500×2000,适用于环境光较强,观众较多的场合,如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所,但其价格高,体积大,结构复杂不易维修。
  
  LCD投影机原理:三片式液晶投影机的成像原理(参见下图),以某液晶投影机的光路为例:首先光线通过滤光片,滤掉红外线和紫外线这样的不可见光,红外线和紫外线对LCD片有一定的损害作用。透过两片多镜头镜片将光线均匀化,并将UHP灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。在两片镜子之间的棱镜用来将光线预先极性化,较之没有该棱镜的不对称光箱,它可以减少光线的损失。光线下一步被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的液晶片上。在到达液晶片之前光线还需要透过一个凸透镜和偏振片,凸透镜的作用是将光线集中,偏振片则进一步将光线极性化,使得光线振动方向一致,可以被液晶片控制。最后光线经过液晶片,通过电路板驱动,液晶片上的各像素点有序开闭,产生了图像,并通过每原色光的调校产生了丰富的色彩。最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。


LCD投影机特点:

  LCD的优点:首先在画面颜色上,现在主流的LCD投影机都为三片机,采用红、绿、蓝三原色独立的 LCD板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度,投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。在同样档次的DLP投影机,还只能用一片DLP,很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏,没什么好调整的,只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD投影机相比,在图像区域的边缘,还是缺乏鲜艳的色调。
  LCD 的第二个优点是光效率高。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,在高亮度竞争中,LCD依然占着优势。7公斤重量级左右的投影机中,能达到3000 ANSI流明以上亮度的,都是LCD投影机。
  LCD的缺点:LCD投影机明显缺点是黑色层次表现太差,对比度不是很高。LCD投影机表现的黑色,看起来总是灰蒙蒙的,阴影部分就显得昏暗而毫无细节。这点非常不适合播放电影一类的视频,对于文字到是与DLP投影机差别不是很大。
  第二个缺点是LCD投影机打出的画面看得见像素结构,观众好像是经过窗格子在观看画面。SVGA(800×600)格式的LCD投影机,不管屏幕图像的尺寸大小如何,都能看得清楚像素格子,除非用分辨率更高的产品。
  现在LCD开始使用起了微透镜阵列(MLA),可以提高XGA格式的LCD板的传输效率,柔化像素格子,使像素格子细微而不明显,且对图像的锐利程度不会带来任何影响。它能使LCD的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP投影机一样,但还是有点差距。

DLP投影机简介

  数码光处理投影机是美国德州仪器公司以数字微镜装置 DMD芯片作为成像器件,通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术。它与液晶投影机有很大的不同,它的成像是通过成千上万个微小的镜片反射光线来实现的。DLP芯片的核心技术一直控制在美国的德州仪器,DLP技术似乎在追逐着Intel Inside的道路,因为它要求所有采用DLP技术的投影机产品都必须打上DLP的标志。不管其是否会取得Intel在PC领域那样的成就,至少显示了其领导投影机底层技术的决心。DLP的生产厂家主要为欧美厂商,如ASK、惠普、丽讯等。
  DLP投影机分为:单片DMD机(主要应用在便携式投影产品)、两片DMD机 (应用于大型拼接显示墙)、三片DMD机(应用于超高亮度投影机)。
  DLP投影机原理:以1024×768分辨率为例,在一块DMD上共有1024×768个小反射镜,每个镜子代表一个像素,每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。小反射镜反射光线的角度受视频信号控制,视频信号受数字光处理器DLP调制,把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号,用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间,在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。DMD投影机根据反射镜片的多少可以分为单片式,双片式和三片式。以单片式为例,DLP能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮(由红、绿、蓝群组成),光源发出的光通过会聚透镜到彩色滤色片产生RGB三基色,包含成千上万微镜的DMD芯片,将光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片DMD的表面,这些微镜面以每秒5000次的速度转动,反射入射光,经由整形透镜后通过镜头投射出画面。



DLP投影机特点:

  DLP投影机的技术是反射式投影技术。反射式DMD器件的应用,DLP投影机拥有反射优势,在对比度和均匀性都非常出色,图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利,并且图像噪声消失,画面质量稳定,精确的数字图像可不断再现,而且历久弥新。
  由于普通DLP投影机用一片DMD芯片,最明显的优点就是外型小巧,投影机可以做得很紧凑。现市场上所有的1.5公斤以下的迷你型投影机都是DLP式,大多数LCD投影机要超过2.5公斤。
  DLP投影机的另一个优点是图像流畅,反差大。这些视频优点使其成为家庭影院世界中之首选品种。有较高的对比度,多数DLP投影机的对比度可做到600:1到800:1的之间,低价位的也可达450:1。LCD投影机对比度只在400:1附近,而低价位的才250:1。画面的视感冲击强烈,没有像素结构感,形象自然。
  DLP投影机还有一个优点是颗粒感弱。在SVGA(800×600)格式分辨率上,DLP投影机的像素结构比LCD弱,只要相对可视距离和投影图像画面大小调得合适,已经看不出像素结构。

比较3LCD和DLP投影机的实际测试数据:

  3LCD投影机对比度数据中,只有爱普生的EMP-S3达到了535:1,其它产品的对比度皆小于500:1;DLP投影机产品的最大对比度,只有NEC的LT180+的对比度为727:1,其它产品的对比度皆大于1700:1,甚至奥图码的EP719达到了2732:1。
  高对比度对于精细图文显示,灰阶辨识,非常有利。DLP投影机在对比度数值方面拥有绝对优势。

  3LCD投影机产品中,只有EMP-S3仅有938流明,其余产品的最大亮度皆大于1100流明,NEC的VT676+的最大亮度达到了1766流明。DLP投影机产品中,其中奥图码的EP729仅有1120流明,明基PB6245b的最大亮度达到了2190流明。
  3LCD和DLP投影机的最大亮度相差不多,彼此优劣不明显。

  比较亮度均匀性数据,与采用3LCD或DLP技术没有直接关系。其中爱普生、富可视、NEC、夏普和优派,这5个品牌的投影机产品的亮度均匀性数值较高。
  投影机亮度均匀性较高,实际投影效果会比较优异。

原作者: chinaaudio 来自: 转载
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