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激光顯示:人類視覺史上的一次新革命

2014年06月05日 17:53  來源:中國數字視聽網  字體【   

【中國數字視聽網訊】《舌尖上的中國2》自開播以來,并沒有像第一季一樣,讓大家多沉浸在美食當中,大家更多的則是將重心點轉移至什么造假、美食片被拍成紀錄片等等,各方不停的狂噴口水。甚至有人總結,第一季是一群吃貨拍的,第二季是文藝青年拍的。但無論怎么,民以食為天這個真理永遠是改變不了,美食誘惑依舊無法阻擋。而相比第一季,第二季在保留相似制作流程的前提下,適當延長了拍攝時間,希望能夠更加細致生動地展現被拍攝的食物以及人物的故事。而要想真正把美味“端到”用戶面前,播放顯示設備則需要給力。殊不知,顯示技術繼黑白顯示、彩色顯示、數字顯示之后,如今正在迎來激光顯示技術新時代,它或將引發“人類視覺史上的一場革命”。

激光顯示概念其實早在上世紀60年代就已出現,世界各國的科研人員都在嘗試將激光技術運用于顯示光源。但受限于當時激光器發展水平的限制,發展步伐緩慢前行。到了上個世紀90年代,隨著全固態激光器關鍵材料的研制成功,大大推動了激光顯示技術研究,到了20世紀激光顯示技術的研究再次進入高峰。于此同時,激光顯示技術應用市場也隨之開拓。發展至今,激光技術已應用到激光數字影院放映機、激光投影機、激光電視、激光背投拼接墻等顯示產品市場,應用于家庭影院、大屏幕指揮顯示系統、公共信息大屏幕、數字影院、家庭影院、飛行員模擬訓練、水幕成像表演等領域,其在今年更是迎來大發展。

激光光源時代的到來,也標志著顯示技術迎來了新紀元。回顧過去,顯示技術歷經了黑白、標準彩色和數字顯示時代。標準彩色時代解決了黑白向彩色轉換問題,數字時代把標準彩色時代的模擬信號轉變為數字信號,從而解決了高分辨率畫面穩定傳輸問題。在前三個顯示時代,由于傳統顯示終端僅能覆蓋人眼所能識別的色彩空間的30%,致使70%的色彩無法通過顯示讓人們來感知,顏色的真實再現是下一代顯示技術的關鍵。

激光顯示技術是以紅、綠、藍(RGB)三基色激光為光源的顯示技術,可以真實再現客觀世界最豐富、艷麗的色彩,提供更具震撼的表現力。激光顯示色域覆蓋率可達90%,即NTSC標準的2倍以上,同時完全繼承數字時代的高分辨率、數字信號等特征,實現人類有史以來最佳的色彩還原。

相比目前傳統的光源,激光光源有著得天獨厚的優勢。首先是在光譜程度上,它的光譜寬度遠遠小于一個半米,這樣高的光譜程度光,在整個顏色系統管理以及控制方面是與我們過去的燈泡光源或者是熒光粉光源產生的控制手段都不同。第二,激光的亮度極高,它可以容納萬瓦以上甚至十萬瓦的光的強度。第三,方向性極好,在空間上傳輸的與一般的光源的發光特性是完全不一樣的。這樣一個光源在照明方式以及光束控制方面光學系統設計對我們已有的照明方式發生一些革命性的變化。同時,激光光源的偏振度極好,有上千米的偏振度,這樣的偏振度對于LCD這樣與偏振相關的顯示技術來說,可以極大地節省原材料,而且它的對比度比目前的偏振度要高得多。

另外,與燈泡光源和LED光源完全不同,激光光源由于光學的特性,在很小的芯片上可以實現高的光能的利用效率。燈泡光源的照明利用隨著芯片尺寸的減小,它的光能的利用效率是比較低的。對于激光來說,基本上可以保持不變,原因就是激光的方向性好。所以,激光光源的光學效率比傳統氙燈光源要高得多,亮度甚至可以高出3-4倍以上,這是大家看好它的一個重要原因。

如近年來包括巴可、科視、NEC、DP等廠商均紛紛推出了各自的高亮激光光源原機型,其中巴可今年更是推出首款商用6P激光數字電影放映機,該放映機是首款符合DCI標準的激光放映機,同時也是市場上體積最小的60000流明放映機,其能夠以60幀/秒的高幀率格式播放4K影片,以及以4K分辨率放映3D影片,獨特的技術將為影迷們帶來更強的觀影體驗。

對比傳統光源在色域方面,LED是很好的光源技術,但由于其屬于泛光照明的特性,在高亮度、大屏幕顯示方面的不足,大大影響了LED在投影顯示技術上的應用空間。與此不同的是,激光具有非常高的強度,這樣就為高亮度、大屏幕及超大屏幕顯示提供實現基礎。

以3D顯示應用為例,原來在3D播放時亮度會降低一半,立體震撼的效果會大打折扣。但目前的激光投影機可以通過增減激光器數量來調控光源亮度,令3D顯示效果更加出彩。如當下影院市場,一旦使用激光數字放映機,不僅能夠呈現出明亮、均勻、色彩鮮明的畫質,真正意義上改善3D以及普通2D影片的觀影體驗。

此外,激光數字放映機比傳統放映機能夠表達更大的顏色范圍,提供更加清晰的圖像。高清晰度使得激光放映機能夠用于傳統放映機不適用的一些領域。當前普遍采用的帶鹵化物燈的傳統放映機不能隨意向房間四處投影,因為放映鏡頭只能補償非常小的失真,因此原則上放映機應該在放映軸線附近,一般位于房間的中央。無論激光以垂直或水平角度照射銀幕,效果都是一樣的,沒有失真。即使是怪異的投影幾何結構,比如一個拱形銀幕,甚至一個圓形屏幕,激光投影在任何地方都不會產生模糊不清的現象。激光數字放映機的這種特性為環形放映開創了—個美好的前景。在實際應用中,激光技術還有其他許多優點:小巧緊湊的放映頭可以與激光單元分開;激光單元可以隱藏在房間內,只將小的放映頭露在外面;由傾斜放映而產生的失真可以非常簡單地校正等等。

激光顯示作為新一代的顯示技術還具有卓越的低能耗特點。我們以1萬流明3000W氙燈投影機為例,其氙燈的理論壽命一般在1500小時左右。但是,由于我們的操作技巧及環境因素(如灰塵、室溫)等問題,在實際使用過程中的壽命會低于其理論值1500小時。如果我們以投影機一天工作4小時來計算,那么我們需要一年左右更換一次燈泡。這樣既增加維護成本也增加了繁瑣的維護工作。如果為了增加投影機的光通量而采用5000W或更高功率的氙燈,其壽命會更低、更換頻率會更高。

而由于激光是屬于冷光源,在使用的過程中發熱量不大,溫度非常低,其壽命可達20000小時以上,是傳統投影機使用壽命的10倍以上。不管是1萬流明還是5萬流明的激光投影機,其光源壽命都能達到20000小時以上,真正可以做到長期免維護使用。并且激光顯示的核心部件在生產過程中不使用任何重金屬,沒有廢水、廢氣、廢物排放,是名副其實的環境友好型顯示光源。

也正基于此,以及從目前整個產業鏈和應用環境來講,激光光源的趨勢已經勢不可擋。尤其是對于當下的投影市場來說,發展激光顯示技術不光是投影顯示企業自身發展的要求,也是技術發展到一定階段的必然產物。

而且激光顯示技術所具備的大色域、高效率、長壽命等優點將為顯示技術的發展提供一個新的選擇。激光顯示技術也將憑藉著諸多優勢,呈現給人們一個絢麗逼真的色彩,精致入微的細節,美輪美奐的視覺盛宴。同時,這也預示著一個嶄新的視覺時代――激光顯示時代的來臨。

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