Lựa chọn công nghệ hình ảnh máy chiếu
Nguồn từ: ProjectorCentral.com
Máy chiếu hình ảnh chuyển động đã đi một chặng đường dài kể từ những người tiền nhiệm được quay bằng tay của chúng hơn một thế kỷ trước. Trong nửa đầu lịch sử của họ, họ chỉ dựa vào phim để cung cấp hình ảnh chuyển động được chiếu lên màn hình và công nghệ đó tiếp tục được sử dụng trong các rạp chiếu phim thương mại cho đến khoảng năm 2000.
Trong khi đó, máy chiếu video dựa trên ống tia âm cực được phát triển vào những năm 1950 sử dụng CRT đỏ, lục và lam để chiếu hình ảnh video điện tử lên màn hình. Nhiều người yêu thích rạp hát tại nhà nhớ những chiếc hộp khổng lồ, nặng nề với đôi mắt lồi màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam.
Ngày nay, phim gần như đã được thay thế hoàn toàn bằng máy chiếu video kỹ thuật số dựa trên một trong ba công nghệ hình ảnh: LCD, LCoS và DLP. Tất cả các công nghệ này mang lại nhiều lợi thế so với máy chiếu phim và CRT kích thước nhỏ hơn, trọng lượng thấp hơn, ít sinh nhiệt hơn và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và mỗi loại đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng cho các ứng dụng khác nhau.
Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích cách hoạt động của từng công nghệ và tiết lộ khả năng tối đa của nó. Sau đó, tôi sẽ đưa ra một phân tích so sánh về những ưu điểm và hạn chế của chúng, với những điểm chính được tóm tắt ở cuối trong một danh sách dễ tham khảo. Vì vậy, hãy thắt dây an toàn để đi sâu vào thế giới trình chiếu kỹ thuật số.
1. Màn hình LCD
Công nghệ trình chiếu kỹ thuật số đầu tiên là LCD (màn hình tinh thể lỏng). Nó được Gene Dolgoff hình thành vào năm 1968, nhưng công nghệ LCD chưa đủ phát triển để ứng dụng vào máy chiếu vào thời điểm đó; điều đó sẽ phải đợi đến giữa những năm 1980.
Ý tưởng cơ bản là tương đối đơn giản. Ánh sáng trắng từ đèn được chia thành các thành phần đỏ, xanh lá cây và xanh lam bằng cách sử dụng gương lưỡng sắc, phản xạ các bước sóng nhất định và cho các bước sóng khác đi qua. Ba gương này chuyển đổi ánh sáng trắng thành các màu cơ bản đỏ, lục và lam mà từ đó có thể tạo ra tất cả các màu (Hình 1). Bạn có thể đọc bài viết của ProjectorCentral “Chiếu đèn, Laser hoặc LED: Ánh sáng nào phù hợp?” để biết thêm về khái niệm “màu bổ sung” này và thảo luận sâu hơn về sự khác biệt giữa các nguồn sáng.
Trong một số máy chiếu LCD, nguồn sáng là tia laser xanh. Với hầu hết các máy chiếu laze, một số ánh sáng xanh lam từ laze chiếu vào bánh xe quay được phủ phốt pho phát ra ánh sáng vàng, sau đó ánh sáng này được tách thành các thành phần màu đỏ và xanh lục bằng cách sử dụng gương lưỡng sắc (Hình 2). Phần còn lại của ánh sáng laze màu xanh lam được hướng tới thiết bị chụp ảnh màu xanh lam.
Dù bằng cách nào, mỗi chùm ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh lam đều hướng tới bộ tạo ảnh LCD của chính nó, thường có kích thước từ 0,55 inch đến khoảng 1 inch theo đường chéo (Hình 3) và bao gồm một mảng các ô nhỏ, trong suốt. Các tế bào này được điều khiển riêng lẻ và linh hoạt bằng các tín hiệu điện để cho phép nhiều hoặc ít ánh sáng đi qua chúng tại bất kỳ thời điểm nào. Mỗi ô có thể được làm trong suốt, mờ đục hoặc trong mờ ở các mức độ khác nhau dựa trên tín hiệu. Khi các tế bào thay đổi lượng ánh sáng mà chúng truyền qua, chúng sẽ tạo thành một hình ảnh kỹ thuật số cho từng khung hình trong tín hiệu video.
Trình tạo hình ảnh cho mỗi màu tạo thành một phần của hình ảnh cuối cùng được liên kết với màu đó và hình ảnh thường được giữ cho từng toàn bộ khung hình trong tín hiệu video; quá trình này được gọi là lấy mẫu và giữ . Các hình ảnh LCD hiện đại có thể được chuyển đổi với tốc độ nhanh hơn lên tới 480 lần mỗi giây cho phép các nhà thiết kế máy chiếu triển khai các tính năng như 3D, nội suy khung hình và UHD chuyển đổi pixel (nhiều tính năng hơn trong giây lát) thay vì giữ một hình ảnh trong một lúc. toàn bộ khung.
Sau khi các chùm ánh sáng đỏ, lục và lam đi qua các bộ tạo ảnh tương ứng, chúng được kết hợp bằng lăng kính lưỡng sắc và chiếu lên màn hình qua thấu kính chính, tạo thành hình ảnh đủ màu (Hình 1).
Các ô riêng lẻ trong một hình ảnh LCD có chiều ngang khoảng 6 đến 12 micron và được bao quanh bởi các đường mờ mang tín hiệu điện để kiểm soát độ trong suốt của từng ô. Những dòng này chiếm một tỷ lệ phần trăm nhất định trong tổng diện tích của trình tạo ảnh và không thể được sử dụng như một phần của ảnh. Tỷ lệ phần trăm của tổng diện tích có thể được sử dụng như một phần của hình ảnh nói cách khác, diện tích do chính các ô chiếm giữ được gọi là hệ số lấp đầy , chiếm khoảng 80% đến 90% đối với hình ảnh LCD. Kết quả là bạn có thể nhìn thấy ranh giới xung quanh các pixel khi bạn đến gần màn hình, được gọi là hiệu ứng cửa màn hình. Một số người đam mê lâu năm có thể nhớ lại sự nổi bật của hiệu ứng cửa màn hình trong các máy chiếu LCD có độ phân giải thấp hơn trước đó, mặc dù hình ảnh 1080p ngày nay đã làm giảm đáng kể khả năng hiển thị của nó trên màn hình rạp hát tại nhà có kích thước điển hình.
Một đặc điểm quan trọng khác của tất cả các thiết bị tạo ảnh chiếu kỹ thuật số là tỷ lệ tương phản vốn có hoặc tự nhiên của chúng tức là tỷ lệ giữa ánh sáng nhiều nhất và ít nhất mà chúng có thể truyền qua mà không cần các cải tiến như mống mắt động hoặc nguồn sáng điều chế. Epson sẽ không tiết lộ tỷ lệ tương phản tự nhiên của các hình ảnh LCD, nhưng công nghệ cải tiến UB (Ultra Black) của công ty kết hợp mống mắt động và phân cực ánh sáng để giảm phân tán ánh sáng trong động cơ được biết là đạt được tỷ lệ tương phản và màu đen ấn tượng mức khi được xem trong điều kiện tối thích hợp.
Hầu hết các hình ảnh LCD hiện đại đều có độ phân giải lên tới 1920×1200 (WUXGA); mô hình rạp hát tại nhà thường sử dụng hình ảnh 1920×1080 (1080p). Có thể có độ phân giải cao hơn nhưng không phổ biến. Tôi chỉ biết một máy chiếu thương mại hiện nay sử dụng bộ tạo ảnh LCD với độ phân giải gốc 3840×2160 (UHD): Epson Pro L12000QNL mới được giới thiệu gần đây, được thiết kế cho các địa điểm lớn như sân vận động và phòng hội nghị.
Một số máy chiếu LCD dành cho rạp hát tại nhà có bộ tạo ảnh 1080p mô phỏng độ phân giải UHD bằng kỹ thuật dịch chuyển pixel. Việc chuyển đổi điểm ảnh trong các kiểu máy của Epson là một phần của bộ công nghệ mà Epson gọi là 4K PRO-UHD. Trong quá trình này, một tấm khúc xạ quang học dao động qua lại, dịch chuyển hình ảnh cuối cùng theo đường chéo nửa pixel một lần trên mỗi khung hình (Hình 4). Do các ô LCD có thể được chuyển sang các mức độ trong suốt khác nhau nhanh hơn nhiều so với bất kỳ tốc độ khung hình hiện tại nào nên mỗi nhóm pixel được dịch chuyển có thể điều khiển độc lập, giúp tăng gấp đôi số lượng pixel hiệu quả trên màn hình. Ngoài ra, các pixel chồng lên nhau, do đó lưới pixel dày đặc hơn, làm giảm thêm hiệu ứng cửa màn hình.
Những máy chiếu như vậy có thể chấp nhận và hiển thị tín hiệu video UHD, nhưng số pixel thực tế trên màn hình chỉ bằng một nửa trong số 8,3 triệu pixel trong tín hiệu. Mặc dù vậy, theo nhiều tài khoản đáng tin cậy, hình ảnh sắc nét và chi tiết hơn nhiều so với hình ảnh 1080p. 1080p chuyển đổi pixel tốt nhất có thể chủ quan cung cấp cùng một chi tiết trên màn hình như một máy chiếu hiển thị số lượng pixel UHD đầy đủ trên màn hình không? Đây vẫn là một chủ đề tranh luận giữa các nhà sản xuất và những người đam mê. Cùng với độ phân giải gốc của hình ảnh, mức độ chi tiết cảm nhận được trên màn hình phụ thuộc vào việc thực hiện công nghệ dịch chuyển pixel và quang học liên quan, trong số các yếu tố khác.
Hình ảnh LCD cho máy chiếu được sản xuất bởi Epson và Sony. Epson là nhà sản xuất lớn duy nhất của máy chiếu LCD hướng đến người tiêu dùng, mặc dù nó cũng sản xuất các kiểu máy cho các ứng dụng kinh doanh và giáo dục cũng như các địa điểm lớn. Sony sản xuất nhiều loại máy chiếu LCD cho thị trường kinh doanh và giáo dục, còn Panasonic cung cấp các mẫu máy chiếu cho các cơ sở thương mại và địa điểm lớn. Các công ty khác sản xuất máy chiếu LCD cho các ứng dụng khác nhau bao gồm Christie, Maxell, NEC, Ricoh và Sharp.
2. LcoS
LCoS (tinh thể lỏng trên silicon) là một biến thể của công nghệ LCD. General Electric lần đầu tiên trình diễn máy chiếu LCoS độ phân giải thấp vào những năm 1970, nhưng mãi đến năm 1998, JVC mới giới thiệu máy chiếu SXGA+ (1400×1050) đầu tiên sử dụng công nghệ LCoS mà công ty gọi là D-ILA (Direct Drive Image Light Bộ khuếch đại). Năm 2005, Sony giới thiệu mẫu rạp hát tại nhà 1080p đầu tiên của mình, VPL-VW100 (hay còn gọi là “Ruby”), sử dụng triển khai LCoS của riêng mình—được gọi là SXRD (Màn hình phản chiếu silicon X-tal)—tiếp theo là DLA-RS1 của JVC vào năm 2007.
Giống như máy chiếu LCD, máy chiếu LCoS tách ánh sáng thành các thành phần màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương được hướng đến ba bộ tạo ảnh dựa trên màn hình LCD riêng biệt. Nhưng thay vì ánh sáng chỉ đơn giản đi qua các ô LCD, nó được phản xạ khỏi một bề mặt sáng bóng ngay phía sau mảng ô và đi ngược trở lại các ô này (Hình 5).
Nguồn sáng trong máy chiếu LCoS thường là đèn trắng, nhưng một số sử dụng tia laze xanh lam và bánh xe phốt pho vàng làm nguồn sáng, công nghệ mà JVC gọi là Blu-Escent và Sony gọi là Z-Phosphor. Dù bằng cách nào, như với máy chiếu LCD, các chùm ánh sáng đỏ, lục và lam được hướng tới các bộ tạo ảnh tương ứng của chúng. Ánh sáng phản xạ từ ba thiết bị tạo ảnh sau đó được kết hợp và chiếu lên màn hình thông qua thấu kính chính (Hình 6).
Hình ảnh LCoS ngày nay có kích thước từ 0,7 đến 1,3 inch theo đường chéo (Hình 7). Như với LCD, mỗi hình ảnh tạo thành hình ảnh của nó và thường giữ nó cho mỗi khung hình. Trình tạo hình ảnh LCoS hiện đại có thể chuyển đổi ở tốc độ lên tới 120 Hz, cho phép những thứ như 3D, nội suy khung hình và UHD chuyển đổi pixel. Tuy nhiên, ở 120 Hz, chúng không thể thực hiện UHD và 3D được chuyển đổi pixel cùng một lúc.
Các tế bào D-ILA của JVC hiện có kích thước từ 3,8 đến 8 micron và hệ số lấp đầy là hơn 93%. Ngoài ra, công ty đã phát triển một kỹ thuật nhằm mục đích kiểm soát các phân tử tinh thể lỏng trôi nổi trong khoảng trống giữa các ô để loại bỏ hầu như mọi hiệu ứng cửa lưới (xem Hình 8).
LCoS thường được coi là có độ tương phản gốc và mức độ màu đen tốt nhất trong tất cả các công nghệ trình chiếu kỹ thuật số. Tất nhiên, điều chế mống mắt động và/hoặc chiếu sáng động có thể cải thiện màu đen và độ tương phản hơn nữa.
Các trình tạo ảnh LCoS phổ biến có sẵn đã đạt đến độ phân giải gốc 4K (4096×2160) và chúng được sử dụng trong sê-ri JVC DLA-NX và RS4500 cũng như sê-ri Sony VPL-VW và máy chiếu siêu ngắn VPL-VZ1000ES . Sony cũng cung cấp độ phân giải 1080p gốc trong dòng VPL-HW rẻ hơn. Ngoài ra, JVC đã tạo một trình tạo ảnh gốc 8K (7680×4320) được sử dụng cho các trình mô phỏng và nguyên mẫu trình diễn tại địa điểm lớn.
Trong một số kiểu máy, JVC sử dụng kỹ thuật dịch chuyển pixel mà nó gọi là e-Shift để tăng gấp đôi số pixel được chiếu lên màn hình từ các trình tạo ảnh 1080p gốc. Giống như 4K PRO-UHD của Epson, e-Shift sử dụng một tấm khúc xạ quang dao động được đặt sau khi các hình ảnh màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương đã được kết hợp thành một hình ảnh đủ màu. Thiết bị di chuyển các pixel qua lại theo đường chéo nửa pixel 120 lần mỗi giây (Hình 9) và mỗi nhóm pixel có thể kiểm soát độc lập về màu sắc và độ sáng.
Điều này làm tăng gấp đôi số pixel trên màn hình, mặc dù JVC tuyên bố rằng nó gần như tăng gấp bốn lần số pixel, nhân đôi chúng theo cả chiều dọc và chiều ngang. Vì vậy, 1920×1080 gốc được cho là trở thành 3840×2160. Nhưng trên thực tế, chỉ có gấp đôi số pixel có thể điều khiển độc lập trên màn hình, vì vậy 1920×1080 thực sự trở thành 1920x1080x2. Giống như máy chiếu Epson với 4K PRO-UHD, máy chiếu JVC với 4K e-Shift có thể chấp nhận và hiển thị video UHD. Ngoài ra, các tín hiệu có độ phân giải thấp hơn, chẳng hạn như 1080p, được nâng cấp lên 4K/UHD trong máy chiếu và chia thành hai khung hình riêng biệt được hiển thị luân phiên ở 120 Hz.
Các kiểu máy có 4K e-Shift bao gồm mọi thứ trong sê-ri DLA-X, có bộ tạo ảnh 1080p gốc. Tuy nhiên, ngoại trừ một kiểu máy còn lại đang dần bị loại bỏ vào giữa năm 2020—máy chiếu DLA-X790 (cũng được bán dưới tên DLA-RS540 )—tất cả các máy chiếu tiêu dùng JVC LCoS mới đều sử dụng bộ tạo ảnh có độ phân giải 4K gốc. Ngoài ra, DLA-NX9 hàng đầu áp dụng e-Shift cho các trình tạo ảnh 4K gốc của nó để đạt được độ phân giải ảo được tuyên bố là 7680×4320 (thực tế là 3840x2160x2) và nâng cấp các tín hiệu có độ phân giải thấp hơn lên 8K UHD trước khi áp dụng 8K e-Shift.
JVC và Sony tạo ra các bộ tạo ảnh LCoS cho máy chiếu của riêng họ, bao gồm các kiểu rạp hát tại nhà cũng như các thiết bị lớn hơn dành cho trình mô phỏng chuyên nghiệp và rạp chiếu phim kỹ thuật số. Canon sử dụng các bộ tạo ảnh JVC trong các máy chiếu dành cho doanh nghiệp của mình và Wolf Cinema cũng dựa trên một số mô hình rạp hát tại nhà của mình trên các bộ tạo ảnh JVC.
3. DLP
Đứa trẻ mới nhất trong khối chiếu kỹ thuật số là DLP (Xử lý ánh sáng kỹ thuật số). Được phát triển lần đầu tiên vào năm 1987 bởi Larry Hornbeck tại Texas Instruments, máy chiếu dựa trên DLP đầu tiên được Digital Projection giới thiệu vào năm 1997. Kể từ đó, DLP đã thống trị các rạp chiếu phim kỹ thuật số với thị phần khoảng 85%. Nó cũng rất phổ biến cho rạp hát gia đình cũng như kinh doanh, giáo dục, giải trí thương mại và các ứng dụng khác.
Giống như tất cả các máy chiếu kỹ thuật số, các mẫu DLP hướng ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh lam tới người chụp ảnh. Ánh sáng trắng từ đèn có thể được tách thành các thành phần đỏ, lục và lam, hoặc tia laze xanh có thể kích thích bánh xe phốt pho phát ra ánh sáng vàng, sau đó ánh sáng này được tách thành các thành phần đỏ và lục trong khi một phần ánh sáng xanh từ đèn laser được sử dụng để tạo trực tiếp phần màu xanh của hình ảnh. Các phương pháp khác yêu cầu thêm một tia laser đỏ chuyên dụng thứ hai vào màu xanh lam hoặc sử dụng các tia laser đỏ, xanh lá cây và xanh lam riêng biệt, nhưng phương pháp cuối cùng này rất đắt và không được sử dụng ngoại trừ trong máy chiếu kỹ thuật số, rạp hát gia đình siêu cao cấp và các ứng dụng chuyên nghiệp quan trọng về màu sắc khác. Đèn LED đỏ, lục và lam cũng đã được sử dụng trong một số kiểu máy, nhưng chúng không sáng bằng laser nên ngày nay chúng không được sử dụng nhiều.
Trong mọi trường hợp, ánh sáng đỏ, xanh lục và xanh lam được hướng tới các thiết bị tạo ảnh DLP, hiện có kích thước từ 0,2 inch đối với các thiết bị nhỏ, di động đến 1,38 inch đối với máy chiếu phim kỹ thuật số; các mô hình rạp hát tại nhà ngày nay thường sử dụng các hình ảnh có kích thước 0,47 inch hoặc 0,66 inch theo đường chéo. Tuy nhiên, chúng hoạt động hoàn toàn khác so với các bộ tạo ảnh LCD hoặc LCoS. Thay vì các ô LCD nhỏ, một bộ tạo ảnh DLP được bao phủ bởi một loạt các gương siêu nhỏ tương ứng với các pixel riêng lẻ (Hình 10). Loại hình ảnh này được gọi là Thiết bị vi gương kỹ thuật số (DMD).
Mỗi micromirror được gắn trên một trục xoay cho phép hướng của gương thay đổi giữa hai vị trí. Ở một vị trí, ánh sáng chiếu vào gương được phản chiếu về phía ống kính chính của máy chiếu và lên màn hình; ở vị trí còn lại, ánh sáng bị phản xạ khỏi thấu kính chính vào vùng hấp thụ ánh sáng. (Hình 11).
Mỗi gương siêu nhỏ quay vòng giữa các vị trí “bật” và “tắt” của nó hàng nghìn lần trong mỗi khung hình của video và độ sáng của pixel đó phụ thuộc vào thời lượng của mỗi chu kỳ mà gương trải qua ở vị trí “bật” so với vị trí “tắt” của nó . Ví dụ: nếu một tấm gương siêu nhỏ dành 50% thời gian của mỗi chu kỳ ở vị trí “bật” và 50% ở vị trí “tắt”, thì độ sáng của pixel đó là 50% mức tối đa. Nếu gương siêu nhỏ dành 10% thời gian của mỗi chu kỳ ở vị trí “bật” và 90% ở vị trí “tắt”, thì độ sáng của pixel đó là 10% mức tối đa. Mối quan hệ giữa lượng thời gian gương siêu nhỏ ở vị trí “bật” và “tắt” trong mỗi chu kỳ được gọi là chu kỳ nhiệm vụ .
Nếu điều này gây nhầm lẫn, hãy xem xét một công tắc đèn trong phòng—bật công tắc và đèn sẽ sáng; tắt công tắc, và đèn tắt. Bây giờ, hãy tưởng tượng rằng bạn có thể bật và tắt công tắc nhiều lần trong một giây. Nếu công tắc bật một nửa thời gian và tắt một nửa thời gian trong mỗi chu kỳ, thì đèn có vẻ bị mờ đi 50% so với độ sáng bình thường. Nếu công tắc bật 10% thời gian và tắt 90% thời gian trong mỗi chu kỳ, thì đèn sẽ bị mờ đi 10% so với độ sáng bình thường.
Công tắc đèn xoay chiều nhanh với chu kỳ hoạt động thay đổi hoạt động như một bộ điều chỉnh độ sáng vì mắt bạn không phản ứng đủ nhanh để nhìn thấy ánh sáng nhấp nháy; tất cả những gì bạn thấy là các mức độ sáng khác nhau phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động của công tắc đèn lật. Điều tương tự cũng xảy ra với các vi gương trên DMD—mỗi gương lật giữa “bật” và “tắt” rất nhanh, bạn sẽ cảm nhận được pixel tương ứng sáng hơn hoặc mờ hơn tùy thuộc vào chu kỳ hoạt động của nó.
Mỗi micromirror trên DMD hiện đại có kích thước từ 5,4 đến 10,8 micron vuông, tùy thuộc vào kích thước và độ phân giải của thiết bị tạo ảnh và hệ số lấp đầy là hơn 90%. Độ tương phản tự nhiên của DMD nhìn chung thấp hơn so với các thiết bị chụp ảnh LCoS, mặc dù Texas Instruments đã tuyên bố cải thiện độ tương phản qua nhiều năm trong các thế hệ tiếp theo của công nghệ “DarkChip” của mình. Tuy nhiên, gần đây hơn, TI và các đối tác sản xuất máy chiếu DLP hỗ trợ của họ đã không chào mời DarkChip nhiều trong việc quảng bá DLP. Cũng như các công nghệ khác, điều chế mống mắt động và/hoặc chiếu sáng động có thể làm tăng đáng kể độ tương phản hiệu quả của hình ảnh trên màn hình.
Độ phân giải gốc của DMD được sử dụng trong rạp chiếu phim kỹ thuật số hiện đại và các máy chiếu siêu cao cấp khác là thông số kỹ thuật số đầy đủ của rạp chiếu phim 4K (4096×2160), trong khi các kiểu máy cho rạp hát tại nhà và các ứng dụng khác thường sử dụng DMD với độ phân giải gốc là 1920×1080 hoặc 2716×1528. Và giống như Epson 4K PRO-UHD và JVC e-Shift, các điểm ảnh đó có thể được dịch chuyển qua lại theo đường chéo giữa hai vị trí bằng cách sử dụng một tấm khúc xạ quang học dao động để nhân đôi số lượng điểm ảnh hiệu dụng trên màn hình. Texas Instruments gọi công nghệ này là XPR (eXpanded Pixel Resolution). Tuy nhiên, không giống như các hệ thống Epson và JVC, XPR thực sự có thể dịch chuyển các pixel sang bốn vị trí khác nhau trong mỗi khung hình, cho phép DMD 1080p gốc hiển thị độ phân giải UHD (3840×2160) thực trên màn hình từ DMD 1080p gốc (Hình 12).
Ngoài ra, nhờ tốc độ chuyển đổi cực nhanh, một số DMD có thể dịch chuyển theo đường chéo từng tấm gương siêu nhỏ giữa hai vị trí khác nhau (Hình 13); Texas Instruments gọi đây là TRP (Tilt and Roll Pixel). Ví dụ: TRP được triển khai trên một số DMD 0,66 inch với độ phân giải gốc là 2716×1528, có tổng cộng 4,15 triệu vi gương. Bằng cách dịch chuyển các tấm gương siêu nhỏ đó qua lại giữa hai vị trí, số lượng điểm ảnh trên màn hình được nhân đôi lên 8,3 triệu, đúng bằng số lượng điểm ảnh trong hình ảnh UHD (3840×2160) thực. Và ở mỗi vị trí trong số hai vị trí đó, các vi gương tiếp tục xoay vòng giữa trạng thái “bật” và “tắt” nhiều lần mỗi giây, cho phép cả hai pixel ảo có mức độ sáng độc lập.
4. DLP 3 chip so với 1 chip
Như trong tất cả các máy chiếu LCD và LCoS, một số máy chiếu DLP sử dụng ba DMD, mỗi cái cho màu đỏ, lục và lam. Tuy nhiên, những mô hình được gọi là 3 chip này rất đắt. May mắn thay cho người tiêu dùng, có một giải pháp thay thế ít tốn kém hơn chỉ sử dụng một DMD.
Làm thế nào một máy chiếu có thể chỉ sử dụng một hình ảnh? Từng màu cơ bản đỏ, lục và lam được dẫn đến DMD theo trình tự, lần lượt từng màu một. DMD tạo hình ảnh cho từng màu khi màu đó chạm vào nó và phản chiếu ánh sáng lên màn hình. Điều này xảy ra nhanh đến mức các hình ảnh đơn màu trộn lẫn với nhau trong não của chúng ta để tạo thành một hình ảnh đầy màu sắc.
Để sắp xếp thứ tự các màu trong hầu hết các máy chiếu DLP chip đơn, ánh sáng trắng từ đèn đi qua một bánh xe lọc màu đang quay với các bộ lọc có màu khác nhau trong các phân đoạn xung quanh bánh xe (Hình 14). Khi mỗi phân đoạn quay vào chùm ánh sáng, nó chỉ cho phép màu của nó đi qua và đến DMD, tạo thành hình ảnh cho màu đó. Sau đó, đoạn bộ lọc tiếp theo sẽ xoay vào vị trí và DMD tạo thành hình ảnh cho màu đó, v.v.
Một số bánh xe lọc màu chỉ có các phân đoạn màu đỏ, lục lam và xanh lam—thường là hai bộ RGB, được gọi là RGBRGB—trong khi các bánh xe khác thêm các phân đoạn màu vàng, lục lam và/hoặc đỏ tươi để tăng các màu đó (Hình 15). Một số cũng bao gồm một phân đoạn rõ ràng cho phép ánh sáng trắng xuyên qua trong khi DMD tạo thành phiên bản đen trắng của hình ảnh. Điều này làm tăng độ sáng tổng thể của hình ảnh, nhưng nó cũng gây ra sự khác biệt giữa độ sáng màu trắng và màu, tôi sẽ giải thích điều này trong phần tiếp theo.
Việc bao gồm các bộ lọc màu vàng, lục lam và/hoặc đỏ tươi trong bánh xe màu thường được kết hợp với công nghệ của Texas Instruments có tên là BrilliantColor. DSP (xử lý tín hiệu kỹ thuật số) được sử dụng với công nghệ này cũng có thể được áp dụng cho bánh xe màu RGBRGB. Khi một ranh giới giữa các màu xoay thành chùm ánh sáng trắng, cả hai màu đều chạm vào DMD và DSP diễn giải sự kết hợp màu dưới dạng hỗn hợp của cả hai. Tại ranh giới giữa màu đỏ và màu xanh lá cây, sự kết hợp tạo ra màu vàng; ranh giới giữa màu đỏ và xanh lam tạo ra màu đỏ tươi, trong khi ranh giới giữa xanh lam và xanh lục tạo ra màu lục lam. Trong mỗi trường hợp, BrilliantColor tăng cường độ bão hòa của các màu phụ và tăng hiệu quả quang học của toàn bộ động cơ ánh sáng.
Ngoài sự khác biệt tiềm tàng giữa độ sáng trắng và màu mà tôi sẽ giải thích ngay sau đây, còn có một nhược điểm khác đối với máy chiếu DLP 1 chip: hiệu ứng cầu vồng. Trong một số điều kiện nhất định, nhiều người nhìn thấy cầu vồng thoáng qua, nhất thời trên màn hình, đặc biệt là gần các vật thể sáng trên nền tối. Một số người nhạy cảm với hiệu ứng cầu vồng hơn những người khác, nhưng đối với hầu hết người xem, một khi bạn đã xem nó, bạn sẽ tiếp tục xem nó, ít nhất là thỉnh thoảng. Cùng với độ nhạy của riêng họ, tần suất và cường độ mà người xem nhìn thấy cầu vồng khác nhau tùy thuộc vào kỹ thuật của máy chiếu; một thiết kế tốt sẽ giảm thiểu cầu vồng ở bất kỳ mức độ nào có thể, nhưng các máy chiếu khác nhau thường tạo ra nhiều hoặc ít cầu vồng hơn.
Trình tạo ảnh DMD được sản xuất độc quyền bởi Texas Instruments, nhưng có nhiều nhà sản xuất máy chiếu DLP 1 chip và 3 chip thương mại và tiêu dùng hơn các công nghệ khác. Các mẫu máy tiêu dùng được cung cấp bởi BenQ, Digital Projection, JVC, LG, Optoma, SIM2, ViewSonic, Vivitek và Wolf—trong số những công ty khác—và nhiều công ty trong số đó cũng cung cấp máy chiếu DLP cho doanh nghiệp và các ứng dụng khác. Máy chiếu DLP thương mại và điện ảnh kỹ thuật số có sẵn từ Barco, Christie, NEC, Panasonic và các hãng khác.
5. So sánh công nghệ trình chiếu: LCD, LCoS và DLP
Như bạn có thể mong đợi, mỗi công nghệ đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Hãy bắt đầu với khái niệm về độ sáng của màu trắng và màu mà tôi đã đề cập trước đó liên quan đến DLP 1 chip.
Độ sáng trắng so với màu
Những thuật ngữ này rất dễ xác định. Độ sáng trắng (còn gọi là đầu ra ánh sáng trắng hoặc WLO) là độ sáng tối đa của trường toàn màu trắng nghĩa là hình ảnh lấp đầy toàn bộ màn hình bằng màu trắng đồng nhất. Đây là cách đo lượng ánh sáng phát ra của máy chiếu đối với các thông số kỹ thuật về độ sáng đã công bố của nó.
Để so sánh, độ sáng màu (còn gọi là đầu ra ánh sáng màu hoặc CLO) được tính bằng cách cộng độ sáng tối đa của màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Lý tưởng nhất là độ sáng của màu trắng và màu phải giống hệt nhau và đối với tất cả các máy chiếu 3 chip LCD, LCoS và 3 chip DLP chúng giống nhau, vì màu trắng chỉ đơn giản là sự kết hợp của màu đỏ, lục và lam. Một phương pháp tiêu chuẩn để đo độ sáng màu đã được giới thiệu bởi SID (Hiệp hội hiển thị thông tin) vào năm 2012.
Ngoài ra, độ sáng màu trắng và màu nhìn chung giống hệt nhau đối với máy chiếu DLP 1 chip có bánh xe màu RGBRGB (mặc dù việc sử dụng quá trình xử lý BrilliantColor có thể gây ra sự khác biệt nhỏ). Khi bánh xe màu bao gồm các màu lọc khác đặc biệt là phân đoạn rõ ràng độ sáng trắng sẽ lớn hơn độ sáng màu, chỉ được tính toán từ các màu đỏ, lục và lam, loại bỏ các màu bổ sung và màu trắng ra khỏi phương trình. Sự khác biệt giữa độ sáng trắng và màu có thể lên tới hệ số hai hoặc ba trong máy chiếu DLP 1 chip.
Sao nó lại quan trọng? Nếu độ sáng màu của máy chiếu thấp hơn nhiều so với độ sáng trắng của nó, hình ảnh có màu sắc bão hòa có thể trông mờ hơn và mờ hơn rõ rệt so với hình ảnh từ máy chiếu có độ sáng màu và trắng bằng nhau. Bạn có thể nghĩ rằng điều này có nghĩa là máy chiếu 3 chip mang lại độ sáng trắng và màu như nhau luôn tốt hơn, và vì tất cả các máy chiếu LCD và LCoS đều là thiết kế 3 chip, bạn nên tự động chọn một trong số đó. Tuy nhiên, tùy thuộc vào máy chiếu, xếp hạng độ sáng và nội dung, các thử nghiệm của ProjectorCentral cho thấy có thể có sự đánh đổi về độ tương phản cảm nhận hoặc độ chính xác màu có thể xảy ra với máy chiếu LCD 3 chip. Cuộc điều tra của ProjectorCentral “ANSI Lumens so với Đầu ra ánh sáng màu: Cuộc tranh luận giữa LCD và DLP”xem xét kỹ chủ đề này. Ngoài ra còn có nhiều yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn máy chiếu, chẳng hạn như chất lượng xử lý tín hiệu và quang học, và tổng chi phí chỉ là một số ít.
Màu đen & Độ tương phản
LCoS thường được coi là có màu đen vốn có và độ tương phản tốt nhất trong số các công nghệ màn hình chiếu hiện nay. Trên thực tế, trong phần lớn lịch sử của họ, JVC thậm chí không bao gồm mống mắt động trong các máy chiếu LCoS của mình vì nó không cần thiết để tạo ra hiệu suất vượt trội ở những khu vực này. Các mẫu gần đây hơn đã kết hợp mống mắt động để cải thiện các đặc điểm này hơn nữa.
LCD có thể thể hiện màu đen và độ tương phản xuất sắc với các kỹ thuật tăng cường như mống mắt động và/hoặc đèn động hoặc điều chế laser. Đặc biệt, công nghệ UB (Ultra Black) của Epson có hiệu quả trong việc cải thiện mức độ đen sâu và tăng cường độ tương phản bằng cách sử dụng các bộ lọc phân cực để giảm lượng ánh sáng đi lạc bên trong động cơ đèn mà nếu không sẽ đi đến màn hình.
Để so sánh, nhiều máy chiếu DLP 1 chip mà tôi đã đánh giá trong nhiều năm qua có mức độ màu đen và độ tương phản thua xa so với các máy chiếu LCoS và LCD tốt nhất. Tất nhiên, điều này không có nghĩa là máy chiếu DLP luôn có độ tương phản kém hơn hoặc kém hơn. Xếp hạng độ sáng tổng thể của máy chiếu cũng có ảnh hưởng đến độ tương phản (máy chiếu sáng hơn thường có mức độ màu đen cao hơn) và như với LCD và LCoS, các cải tiến như mống mắt động và/hoặc điều chế ánh sáng động có thể giúp ích rất nhiều. Tuy nhiên, các đánh giá so sánh của ProjectorCentral, đối đầu trực tiếp với các máy chiếu rạp hát tại nhà tương tự, được hiệu chỉnh trong cùng một môi trường, thường báo cáo độ tương phản tốt hơn trong các hình ảnh tối với các mẫu LCD và LCoS so với các máy chiếu DLP chip đơn.
KẾT LUẬN
Lưu ý của tác giả: Đối với cuộc thảo luận này, tôi phân biệt giữa độ phân giải “gốc”, đề cập đến số lượng pixel trên trình tạo ảnh và độ phân giải “thực” UHD hoặc 4K, đề cập đến số lượng pixel được phân phối tới màn hình trong quá trình của một khung hình duy nhất của video sau khi dịch chuyển pixel.
Cùng với độ tương phản tốt hơn vốn có, một lợi thế khác của LCoS trong số ba công nghệ là tính khả dụng và khả năng chi trả tương đối của độ phân giải 4K gốc. JVC và Sony đều cung cấp máy chiếu LCoS với độ phân giải 4K (4096×2160) gốc với giá chỉ từ 5.000 đến 6.000 USD. DLP với độ phân giải 4K gốc chỉ khả dụng trong rạp chiếu phim kỹ thuật số và các máy chiếu siêu cao cấp khác, chạy tốt ở mức sáu con số và máy chiếu LCD hoàn toàn không có sẵn với độ phân giải 4K hoặc UHD gốc tại thời điểm viết bài này (ngoại trừ một mô hình địa điểm lớn của Epson đã đề cập trước đó).
DLP cung cấp độ phân giải UHD (3840×2160) thực sự trong các máy chiếu tiêu dùng giá cả phải chăng hơn bằng cách sử dụng dịch chuyển pixel TRP và XPR. Digital Projection thậm chí còn cung cấp 8K UHD thực (7680×4320) bằng cách sử dụng XPR bốn chuyển đổi với DMD 4K gốc.
Một số kiểu máy Epson LCD và JVC LCoS cung cấp tính năng dịch chuyển pixel hai pha với bộ tạo ảnh 1080p (1920×1080) gốc, đặt 4,15 triệu pixel trên màn hình. Đây không phải là UHD thực sự, sẽ yêu cầu 8,3 triệu pixel được phân phối tới màn hình cho mỗi khung hình. Tuy nhiên, nhiều nhà đánh giá có uy tín đã báo cáo rằng hình ảnh từ các máy chiếu này sắc nét hơn so với 1080p thực và sự khác biệt giữa 1080p chuyển đổi hai điểm ảnh và UHD thực là rất nhỏ. Tất nhiên, ở đây một lần nữa, các yếu tố khác, bao gồm chất lượng xử lý hình ảnh và quang học của ống kính, cũng đóng vai trò quan trọng trong những so sánh này.
