光輸出 VS 色彩飽和度

　　任何高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都需要做出權(quán)衡。對數(shù)字投影機(jī)來說也是如此，如果要突出圖像性能的話，那就要在其他方面作出讓步。投影機(jī)最重要的性能指標(biāo)之一是光輸出量，因?yàn)檫@不但會(huì)影響到投影圖像的實(shí)際大小，也關(guān)系到投影機(jī)所能承受的環(huán)境光量。可惜的是，在實(shí)際進(jìn)行投影機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，光輸出通常需要為色彩飽和度做出讓步。增強(qiáng)這個(gè)參數(shù)通常就需要降低另外一個(gè)參數(shù)。不過作為一項(xiàng)投影新技術(shù)，4DColorTM改變了這一規(guī)則。

　　形成一幅彩色圖像

　　數(shù)字投影機(jī)顯示的一幅全彩色圖像實(shí)際上至少是紅色、綠色和藍(lán)色三個(gè)圖像的組合。你在圖像中所看到的其他顏色都是由不同數(shù)量的三原色組合而成的。(有些投影機(jī)還會(huì)結(jié)合其他的顏色，比如青色、品紅和黃色。)

　　絕大部分?jǐn)?shù)字投影機(jī)都是白色光源，使用的是汞蒸汽燈或是氙短弧燈。這些燈泡發(fā)出的光波是從紅外到紫外的連續(xù)光譜。光譜的紅外段和紫外段是不可見的，而且對投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)是有害的，所以需要首先被過濾掉。其余的可見光通過一組濾光片分為紅、綠、藍(lán)三原色。

　　濾光片通過傳輸某一特定波長——稱為截止波長——以上或以下的光來分離色彩，而其他波長的光就被反射掉了。

　　在LCD(液晶驅(qū)動(dòng))投影機(jī)中，這些濾光片排列成一串。在一套典型的結(jié)構(gòu)中，首先用一塊傳輸藍(lán)光的濾光片，同時(shí)把更低波長的光反射掉。而反射的光再通過第二塊濾光片。這塊濾光片的截止波長與第一塊不同，它可以傳輸紅光，反射綠光。再與第一次濾出的色光一起分別傳輸?shù)饺齻€(gè)獨(dú)立的、圍繞著一塊三棱鏡組件的LCD中。LCD根據(jù)圖像的內(nèi)容調(diào)節(jié)所接收到的色光。這塊三棱鏡組件再結(jié)合調(diào)制的圖像，把它們傳輸?shù)酵队扮R頭。

　　色純度

　　上面介紹了LCD投影機(jī)如何創(chuàng)建彩色圖像，這在本質(zhì)上是正確的，但忽略了一個(gè)重要的事實(shí)——撞擊到LCD上的顏色是不是“純的”紅色、綠色和藍(lán)色——它們都包含了一系列的波長。這一效果可以在CIE色度圖上描繪出來，用x和y坐標(biāo)來表示顏色。光譜純凈的顏色(彩虹色)的圖形大致上是一條馬蹄鐵形曲線，稱之為光譜軌跡，從紅色一端延伸到藍(lán)色一端。這條曲線，連同一條連接紅色和藍(lán)色的直線所圍成的區(qū)域代表了在不考慮亮度影響的情況下，普通人的視覺能夠感知的所有顏色(圖1)。

圖1：CIE色度圖

　　投影機(jī)使用的紅、綠、藍(lán)三原色，在色度圖上投影了特定的坐標(biāo)。它們一起定義了一個(gè)三角形區(qū)域，包含的是所有顯示器可以顯示的顏色(忽略亮度)，這被稱為“域”。越純的三原色所形成的三角形就越大。把三原色用不同的量混合，形成了各種顏色，它們的飽和度都比三原色低，三角形的中心就是白色，這里是等量的紅、綠、藍(lán)的混合。

　　使用不純的三原色具有同樣的去飽和效果，它們的顏色坐標(biāo)離開光譜軌跡向白色移動(dòng)。為了獲得更深度飽和的色光，顯示器必須使用更純的三原色。但是，在采用白色光源的情況下，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)通常意味著需要過濾波長——實(shí)際上就是去掉光。例如，為了同時(shí)得到一個(gè)深綠色和深紅色，在綠色和紅色之間的黃光波長通常就要在這兩個(gè)顏色通道中去除掉。這就導(dǎo)致了光的損失，在汞蒸汽燈中這種損失特別大，因?yàn)檫@種燈很大一部分光是在黃光區(qū)。

　　4DColorTM如何改變這一規(guī)則

　　如前文所述，傳統(tǒng)的LCD投影機(jī)使用了3片LCD，分別用于每種原色，這被稱為“3LCD”技術(shù)。4DColorTM技術(shù)的投影機(jī)增加了第四片LCD。這片LCD的物理位置位于傳統(tǒng)的綠色通道中的綠色LCD之前。不過在4DColorTM投影機(jī)中，這個(gè)通道也一起發(fā)送黃光。在傳統(tǒng)3LCD投影機(jī)中，濾光片的截止波長把紅光和綠光分離開，并使紅光的波長更長，結(jié)果獲得了更純的紅色。

　　所有的黃光和綠光都送入到被稱為色彩控制設(shè)備的第四片LCD中。對于圖像中的每個(gè)像素，色彩控制設(shè)備根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)所需要的黃光來決定需要傳輸多少黃光。通過濾出黃光，色彩控制設(shè)備也確保了像素上是純粹的綠光，從而產(chǎn)生純的綠色(圖2)。

圖2：4DColorTM技術(shù)的光學(xué)結(jié)構(gòu)

　　通過使用第四片LCD，可以產(chǎn)生純的紅色和綠色。這就擴(kuò)大了投影機(jī)的色域——三角形區(qū)域內(nèi)的可顯示顏色——與上一代3LCD投影機(jī)相比擴(kuò)大了20％，也能夠顯示更深的顏色(圖3)。在使用汞蒸汽燈時(shí)，因?yàn)楦玫乩昧怂l(fā)出的黃光，所以也增大了10％左右的光輸出。

圖3：4DColorTM技術(shù)的擴(kuò)展色域與3LCD色域的比較

　　因?yàn)楦畹募t色和綠色，4DColorTM的投影機(jī)顯示的色彩具有更高的保真度。這在膚色的顯示上尤為明顯。以前的應(yīng)用程序在屏幕上需要犧牲色彩飽和度以獲得更高亮度的，現(xiàn)在這兩者可以兼得了。其中一個(gè)例子是在用便攜式投影機(jī)來向客戶進(jìn)行銷售展示時(shí)，顯示的產(chǎn)品圖像的色彩更忠于實(shí)際。

　　無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)

　　4DColorTM技術(shù)還采用了無機(jī)校準(zhǔn)層。在每臺(tái)LCD內(nèi)的這幾層材料控制了液晶分子的方向。LCD通過改變光的偏振角度來調(diào)節(jié)通過它的光的強(qiáng)度。為了有效地做到這一點(diǎn)，液晶分子需要被精確地調(diào)整方向，靠近LCD的前后玻璃面板。這就是校準(zhǔn)層的功能。

　　在舊款的LCD中，這些層是用有機(jī)材料制成的。最新的LCD投影機(jī)，包括4DColorTM的產(chǎn)品，都用無機(jī)材料來代替。對于濾光后所殘留的少量紫外光，這種材料承受度更高，因此顯示的顏色隨著時(shí)間的推移也能保持無損。這種采用無機(jī)材料的方法也能使液晶分子對得更齊，從而使設(shè)備的對比度獲得成倍的提高。這直接轉(zhuǎn)換為更深的黑色和更飽和的色彩，從而提高了4DColorTM投影機(jī)的顏色顯示。

　　結(jié)論

　　通過在傳統(tǒng)的3LCD投影機(jī)中增加第四片LCD，4DColorTM的技術(shù)在使用汞蒸氣燈時(shí)，可以同時(shí)增大20％的色域和10％左右的亮度。此外，在LCD中使用無機(jī)校準(zhǔn)層大大提高了對比度。它不僅能產(chǎn)生更深的黑色，還能提高色彩還原度，同時(shí)確保這些顏色在未來幾年內(nèi)保持鮮艷。過去，對一個(gè)給定級別的投影機(jī)，我們只能在更多的亮度和更好的顏色中選擇一個(gè)。現(xiàn)在，采用4DColorTM的技術(shù)，這兩者可以兼得了。