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不知不觉间，从1996年第一个DLP数字图像产品问世到现在已经整10年了，是不是应当为这个划时代的投影技术写个纪念文章?笔者整理编译出这篇10周年纪的文章，希望与广大家庭影院视频爱好者共同见证这项改变投影机格局的技术的成长。
起源
1991年，30万像素的液晶投影机已经被推出了，1996年液晶投影已经迅速发展到VGA甚至SVGA数据投影和家庭影院投影的阶段了，但是因为技术瓶颈，亮度与对比度都很难突破。在这样的背景下，DLP投影技术走上历史的舞台顺理成章。
DLP的技术核心是DMD芯片，是由Larry Hornback博士于1977年发明的。最开始，主要是为了开发印刷技术的成像机制，先以模拟技术开发微型机械控制，1981年才改用数字式的控制技术，正式命名为DigitaIMicro-mirror Devices．并开始分成印刷技术与数字成像两个方向来研发。到了1991年德州仪器决定将数字成像的开发独立成一个事业部，并于1996年开发出第一个数字图像产品，1997年正式终止印刷技术的研发，全力进行数字图像的研发。
成像原理
DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃内部，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。以XGA解析度的DMD芯片为例，在宽1cm，长1．4cm的面积里有1024 × 768=786432个微镜单元，每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小，因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器。
DMD芯片上的成像原理就是利用这些微小的镜子将光朝镜头反射成为亮点．或是将光朝其他方向反射成为暗点。每个镜子下面都有个微型机械装置，由电子信号控制其转向的角度，透射图像的明暗就由这个角度来决定。颜色的形成就要复杂一些了，如果是三片DMD，它们就各自负责红、蓝、绿三色，不过成本就会比较高。针对单片式DMD，采用一个不断旋转的RGB色轮，将光源的白光透过色轮上红蓝绿三色的光，依序打到DMD上面。一幅彩色图像其实是由分别出现的红、蓝、绿三色图像所构成，只是因为色轮转动得很快，利用人眼视觉暂留的原理，看起来好像是所有颜色同时出现。由于所有颜色都可以从这三原色混合而成，因此透过精密的计算，通过控制这几十万个小镜子的偏向角度，就可以形成一幅彩色画面。
单一芯片方式有其缺点，有的人会对其红蓝绿交错呈现的过程敏感，会感觉画面上有跳动的红蓝绿线条或色块，一般俗称为彩虹效应，严重的还会有头晕或不舒服的感觉。为了解决这个问题，家庭影院用DLP投影机将色轮的设计变为RGBRGB六段式，这样在同样120转／秒的转速下，可以得到相当于4倍速的色彩重现．大幅降低彩虹效应。尽管如此，极少数非常敏感的人还是看得到彩虹，只是程度大为减缓。为了提高亮度，德州仪器又推出GBRWGBR七段式色轮，额外增加一个小的透明滤片去提升图像的亮度。
技术发展阶段
我们来回顾一下DMD芯片飞速发展的历程。
第一代
最初，DMD微镜的转动角度仅为10度，当时的分辨率为848 × 600或1024 × 768，对比度从400：1到800：1不等，厂商可以通过加强光学系统，做到1000：1的对比度．这比当时LCD投影机的400：1对比度好很多，开始吸引众人的目光并且赢得市场。
第二代
真正让DLP问鼎家庭影院宝座的则是第二代技术，具体来说就是微镜转动角度增加到了12度的HDl DMD芯片。微镜转动角度扩大到12度，意味着光线可以反射到更旁边的位置去被吸收掉，大幅减少残余的杂散光对黑色层次的影n向，所以黑色的表现比上一代更好，对比度得以大幅提高。著名的SHARP XV-Z9000就是使用HDl芯片的代表，它因为对比度达到1100：1而轰动一时，而当时竞争对手LCD技术大多还只停留在400：1到600：1的水平上。HDl可以说是DLP阵营在技术上真正大幅度领先LCD阵营的开始。
第三代
在微镜可以转动12度之后，还有什么方法可以增加对比度？德州仪器在研制中发现．以前的DMD芯片有太多杂散光从微镜后面的金属反射出去，影响黑色的表现，降低了对比度。改进的方法是将镜子底部的金属漆成黑色，以降低不必要的杂散光，这技术被称为Darkchip 1，让黑色更纯，对比也得以提升到2000：1。这便是最有名的1280 × 720 HD2 DMD芯片，代表机型包括SHARP XV-Z10000、Marantz VPI2S2、YAMAHA DPX--1000等。除了HD2芯片外，针对PAL制也推出了1024× 576的芯片，也称之为ED2芯片。不过很少厂商生产ED2芯片的投影机，算是生命周期不长的一个芯片。同一时期也推出了DDR DMD，以更高的传输速度，改善DLP的反应时间。这个时期可以说是DLP产品规格最多的时期。DDR DMD比较有名的家庭影院机种有Optoma H56以及NEC HT-1000．这一代的DLP投影机基本上对比度都做到2000：1以上，比LCD投影机的对比度要高出很多，因而快速在美国、日本窜红。
第四代
德州仪器在实验中发现，将微镜的间距缩短，并强化微镜表面的光滑度与平整度，可以提高黑色表现力和亮度，有效提升对比度，这技术被称为Darkchip 2，这一代1280 × 720解析度芯片被称为HD2+DMD。HD2+加入了一个DVE色轮，也就是在传统RGBRGB六色轮中，再加入一个或两个暗绿色的滤片，除了让黑色更深沉之外，也让绿色的数字处理从8位提升到了10位，暗部杂讯减少许多。这两个技术搭配在一起，便成为第四代技术。SHARP Z1 2000、MarantzVPl2S3、Yamaha DPXl100及OptomaH77是这一代的代表作，对比度从3500：1到5500：1不等。同样的技术也导入了两颗全新的芯片．专门针对低价位的市场，即W-PAL 1024 ×576及W-480p 853 × 480，一般就称之为480p／576p Darkchip2。投影大厂Optoma就推出过576p Darkchip2的H57(本刊之前有专门介绍)，NEC也推出XGA Darkchip2的HTl100。Optoma及InfOcus都推出了480pDarkchip 2芯片机型。
未来发展
其实DLP技术发展到第四代，图像已经达到现阶段的一个高峰，对大 多数人而言，已经足够好了。德州仪器也面临几个问题：一方面，真正低价的DMD技术尚未成熟，而更高阶的1080p芯片也还没有明确方向和真正价格合适的产品．现阶段的主流产品只能在画质上做文章。
根据一些非官方情报，德州仪器在HD2+之后的背投技术主力称为HD3与XHD3，前者是720p格式，后者则是1080p格式。如果能将像素数目减少一半，其芯片的成本就会降低很多，可是如何对应720p与1080p的高解析度需求呢？德州仪器再度在视觉暂留原理上动脑筋，想出了只要以一半像素，利用快速移位投射的原理，形成720p／1080p解析度图像的新方法。
这个技术的原理是，将640× 720的DMD芯片的微镜做成菱形，让水平方向的每一个微镜负责两个像素的画面，利用视频处理技术，在一瞬间将一个1280 × 720的视频切成奇数点、偶数点两个画面，让微镜快速分别投射640 × 720个奇数点与偶数点，如此一来，只要稍稍错开投射的时间与角度，就能以640 × 720像素，利用视觉暂留形成1280× 720的画面。这个菱形架构搭配新技术，一方面提升画质，追求胶片效果，另一方面芯片缩小了，成本自然就降低了。
在高清晰度投影方面，Sony推出1 920 × 1080 SXRD反射式液晶投影机已经一年多，JVC也已经推出1920× 1080的D－ILA投影机，虽然二者都是30000美元等级的价位，但至少已经作为消费产品上市。此外，Epson新一代对比度更高、芯片面积更小的D5面板已经稳定量产，即将推出产品。德州仪器虽然也已经有了真正1920 × 1080的DMD芯片，但目前主要是给三片式商用数字电影投影机之用，成本上还是无法与竞争者抗衡。不过德州仪器0．55英寸XGA DMD已经进入量产，一旦应用没有问题，在家用领域将会跟着推出更便宜的新720p芯片，以及尺寸稍小些的1 920× 1080高等级芯片，前者将正面与Epson D5 720p LCD作激烈的竞争．后者则是DLP进入顶级家庭影院市场的指望。在1080p方面，现有的1，3英寸芯片将会以1英寸左右的大小出现，一万美元等级的顶级家用1080pDLP投影机将不再是梦想。
DLP投影技术走过10年，技术上的发展带给消费者的是更成熟的产品和更高的画质，期待着这一技术在高清晰度的进程上走得更快，让家庭影院更早进入高清晰度的新天地。
起源
1991年，30万像素的液晶投影机已经被推出了，1996年液晶投影已经迅速发展到VGA甚至SVGA数据投影和家庭影院投影的阶段了，但是因为技术瓶颈，亮度与对比度都很难突破。在这样的背景下，DLP投影技术走上历史的舞台顺理成章。
DLP的技术核心是DMD芯片，是由Larry Hornback博士于1977年发明的。最开始，主要是为了开发印刷技术的成像机制，先以模拟技术开发微型机械控制，1981年才改用数字式的控制技术，正式命名为DigitaIMicro-mirror Devices．并开始分成印刷技术与数字成像两个方向来研发。到了1991年德州仪器决定将数字成像的开发独立成一个事业部，并于1996年开发出第一个数字图像产品，1997年正式终止印刷技术的研发，全力进行数字图像的研发。
成像原理
DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃内部，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。以XGA解析度的DMD芯片为例，在宽1cm，长1．4cm的面积里有1024 × 768=786432个微镜单元，每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小，因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器。
DMD芯片上的成像原理就是利用这些微小的镜子将光朝镜头反射成为亮点．或是将光朝其他方向反射成为暗点。每个镜子下面都有个微型机械装置，由电子信号控制其转向的角度，透射图像的明暗就由这个角度来决定。颜色的形成就要复杂一些了，如果是三片DMD，它们就各自负责红、蓝、绿三色，不过成本就会比较高。针对单片式DMD，采用一个不断旋转的RGB色轮，将光源的白光透过色轮上红蓝绿三色的光，依序打到DMD上面。一幅彩色图像其实是由分别出现的红、蓝、绿三色图像所构成，只是因为色轮转动得很快，利用人眼视觉暂留的原理，看起来好像是所有颜色同时出现。由于所有颜色都可以从这三原色混合而成，因此透过精密的计算，通过控制这几十万个小镜子的偏向角度，就可以形成一幅彩色画面。
单一芯片方式有其缺点，有的人会对其红蓝绿交错呈现的过程敏感，会感觉画面上有跳动的红蓝绿线条或色块，一般俗称为彩虹效应，严重的还会有头晕或不舒服的感觉。为了解决这个问题，家庭影院用DLP投影机将色轮的设计变为RGBRGB六段式，这样在同样120转／秒的转速下，可以得到相当于4倍速的色彩重现．大幅降低彩虹效应。尽管如此，极少数非常敏感的人还是看得到彩虹，只是程度大为减缓。为了提高亮度，德州仪器又推出GBRWGBR七段式色轮，额外增加一个小的透明滤片去提升图像的亮度。
技术发展阶段
我们来回顾一下DMD芯片飞速发展的历程。
第一代
最初，DMD微镜的转动角度仅为10度，当时的分辨率为848 × 600或1024 × 768，对比度从400：1到800：1不等，厂商可以通过加强光学系统，做到1000：1的对比度．这比当时LCD投影机的400：1对比度好很多，开始吸引众人的目光并且赢得市场。
第二代
真正让DLP问鼎家庭影院宝座的则是第二代技术，具体来说就是微镜转动角度增加到了12度的HDl DMD芯片。微镜转动角度扩大到12度，意味着光线可以反射到更旁边的位置去被吸收掉，大幅减少残余的杂散光对黑色层次的影n向，所以黑色的表现比上一代更好，对比度得以大幅提高。著名的SHARP XV-Z9000就是使用HDl芯片的代表，它因为对比度达到1100：1而轰动一时，而当时竞争对手LCD技术大多还只停留在400：1到600：1的水平上。HDl可以说是DLP阵营在技术上真正大幅度领先LCD阵营的开始。
第三代
在微镜可以转动12度之后，还有什么方法可以增加对比度？德州仪器在研制中发现．以前的DMD芯片有太多杂散光从微镜后面的金属反射出去，影响黑色的表现，降低了对比度。改进的方法是将镜子底部的金属漆成黑色，以降低不必要的杂散光，这技术被称为Darkchip 1，让黑色更纯，对比也得以提升到2000：1。这便是最有名的1280 × 720 HD2 DMD芯片，代表机型包括SHARP XV-Z10000、Marantz VPI2S2、YAMAHA DPX--1000等。除了HD2芯片外，针对PAL制也推出了1024× 576的芯片，也称之为ED2芯片。不过很少厂商生产ED2芯片的投影机，算是生命周期不长的一个芯片。同一时期也推出了DDR DMD，以更高的传输速度，改善DLP的反应时间。这个时期可以说是DLP产品规格最多的时期。DDR DMD比较有名的家庭影院机种有Optoma H56以及NEC HT-1000．这一代的DLP投影机基本上对比度都做到2000：1以上，比LCD投影机的对比度要高出很多，因而快速在美国、日本窜红。
第四代
德州仪器在实验中发现，将微镜的间距缩短，并强化微镜表面的光滑度与平整度，可以提高黑色表现力和亮度，有效提升对比度，这技术被称为Darkchip 2，这一代1280 × 720解析度芯片被称为HD2+DMD。HD2+加入了一个DVE色轮，也就是在传统RGBRGB六色轮中，再加入一个或两个暗绿色的滤片，除了让黑色更深沉之外，也让绿色的数字处理从8位提升到了10位，暗部杂讯减少许多。这两个技术搭配在一起，便成为第四代技术。SHARP Z1 2000、MarantzVPl2S3、Yamaha DPXl100及OptomaH77是这一代的代表作，对比度从3500：1到5500：1不等。同样的技术也导入了两颗全新的芯片．专门针对低价位的市场，即W-PAL 1024 ×576及W-480p 853 × 480，一般就称之为480p／576p Darkchip2。投影大厂Optoma就推出过576p Darkchip2的H57(本刊之前有专门介绍)，NEC也推出XGA Darkchip2的HTl100。Optoma及InfOcus都推出了480pDarkchip 2芯片机型。
未来发展
其实DLP技术发展到第四代，图像已经达到现阶段的一个高峰，对大 多数人而言，已经足够好了。德州仪器也面临几个问题：一方面，真正低价的DMD技术尚未成熟，而更高阶的1080p芯片也还没有明确方向和真正价格合适的产品．现阶段的主流产品只能在画质上做文章。
根据一些非官方情报，德州仪器在HD2+之后的背投技术主力称为HD3与XHD3，前者是720p格式，后者则是1080p格式。如果能将像素数目减少一半，其芯片的成本就会降低很多，可是如何对应720p与1080p的高解析度需求呢？德州仪器再度在视觉暂留原理上动脑筋，想出了只要以一半像素，利用快速移位投射的原理，形成720p／1080p解析度图像的新方法。
这个技术的原理是，将640× 720的DMD芯片的微镜做成菱形，让水平方向的每一个微镜负责两个像素的画面，利用视频处理技术，在一瞬间将一个1280 × 720的视频切成奇数点、偶数点两个画面，让微镜快速分别投射640 × 720个奇数点与偶数点，如此一来，只要稍稍错开投射的时间与角度，就能以640 × 720像素，利用视觉暂留形成1280× 720的画面。这个菱形架构搭配新技术，一方面提升画质，追求胶片效果，另一方面芯片缩小了，成本自然就降低了。
在高清晰度投影方面，Sony推出1 920 × 1080 SXRD反射式液晶投影机已经一年多，JVC也已经推出1920× 1080的D－ILA投影机，虽然二者都是30000美元等级的价位，但至少已经作为消费产品上市。此外，Epson新一代对比度更高、芯片面积更小的D5面板已经稳定量产，即将推出产品。德州仪器虽然也已经有了真正1920 × 1080的DMD芯片，但目前主要是给三片式商用数字电影投影机之用，成本上还是无法与竞争者抗衡。不过德州仪器0．55英寸XGA DMD已经进入量产，一旦应用没有问题，在家用领域将会跟着推出更便宜的新720p芯片，以及尺寸稍小些的1 920× 1080高等级芯片，前者将正面与Epson D5 720p LCD作激烈的竞争．后者则是DLP进入顶级家庭影院市场的指望。在1080p方面，现有的1，3英寸芯片将会以1英寸左右的大小出现，一万美元等级的顶级家用1080pDLP投影机将不再是梦想。
DLP投影技术走过10年，技术上的发展带给消费者的是更成熟的产品和更高的画质，期待着这一技术在高清晰度的进程上走得更快，让家庭影院更早进入高清晰度的新天地。