激光光源已成大勢(shì)所趨探索未來的家用投影光源發(fā)展趨勢(shì)

文_李瑋盛

激光光源已成大勢(shì)所趨探索未來的家用投影光源發(fā)展趨勢(shì)

文_李瑋盛

家用投影機(jī)從模擬走向數(shù)字顯示方式,從480p標(biāo)清走向1080p全高清,再到4K超高清,我們的關(guān)注點(diǎn)始終都放在顯示芯片技術(shù)之上,事實(shí)上與投影機(jī)畫面密切相關(guān)的部分還有很多重要環(huán)節(jié),例如光學(xué)鏡頭,它很大程度上決定了畫面中心與邊緣的銳利度,另外也對(duì)畫面色彩還原帶來不少的影響。不過影響畫面色彩表現(xiàn)最核心的部分其實(shí)是光源部分,沿用了十多年的高壓水銀燈泡目前已經(jīng)無法適應(yīng)新一代BT.2020標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于色域空間的要求,面臨著技術(shù)更新或者被淘汰的命運(yùn)。而包括LED與激光光源在內(nèi)的新一代固態(tài)光源嶄露頭角,以往限制其發(fā)展的輸出亮度較低的問題在這兩年取得了突破性的進(jìn)展,HLD高亮度LED光源技術(shù)與激光熒光光源技術(shù)的出現(xiàn)使得兩者的輸出亮度分別邁向了2000流明與5000流明的級(jí)別,不過色域空間方面盡管相比高壓水銀燈有所擴(kuò)展,但是卻很難達(dá)到BT.2020的標(biāo)準(zhǔn),換句話來說,現(xiàn)階段不管是LED還是激光光源都有繼續(xù)發(fā)展的空間。下面,我將從專業(yè)領(lǐng)域來探索一下未來家用領(lǐng)域激光光源技術(shù)的發(fā)展,包括了激光熒光光源、RGB激光光源、6P激光光源三大核心技術(shù)。

不同的激光熒光粉系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)分析

從頂級(jí)的Dolby Cinema杜比影院所采用的激光放映系統(tǒng)談起

現(xiàn)階段最前沿的激光投影技術(shù)的應(yīng)用層面當(dāng)屬應(yīng)用在杜比影院當(dāng)中的激光放映系統(tǒng),在頂配版的杜比影院之中實(shí)現(xiàn)了4K/120Hz 3D顯示能力,色域方面更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出DCI P3色域范圍,達(dá)到了BT.2020的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然在輸出亮度方面也能滿足在巨幕上實(shí)現(xiàn)充足高光能量感畫面的要求,讓Dolby Vision在高動(dòng)態(tài)與廣色域方面的優(yōu)秀之處充分展現(xiàn)出來,可以說這套激光放映系統(tǒng)代表了目前投影機(jī)的尖端技術(shù),也是未來家用投影機(jī)不斷向前邁進(jìn)的目標(biāo)。

在這里,需要指出一點(diǎn),在杜比影院當(dāng)中所采用的激光放映系統(tǒng)是來自Christie(科視)的6P激光系統(tǒng)。那么究竟什么是6P激光系統(tǒng)?這就需要從RGB激光系統(tǒng)與激光熒光粉系統(tǒng)的不同說起了。

從LIPA激光照明投影機(jī)協(xié)會(huì)延伸到激光熒光粉系統(tǒng)與RGB激光系統(tǒng)的區(qū)別

為什么這兩年激光光源技術(shù)在投影機(jī)方面取得如此快速的發(fā)展?現(xiàn)在基本上絕大部分主流的投影機(jī)品牌都開始推出激光光源的投影機(jī),涵蓋商用、電影放映以及家用領(lǐng)域,最主要的一個(gè)原因在于LIPA(laser illuminated projector Association)激光照明投影機(jī)協(xié)會(huì)在2011年的成立與不斷壯大,目前包括Christie、Barco、Epson、NEC、Panasonic、Sony、Casio、杜比實(shí)驗(yàn)室、德州儀器、Walt Disney Imagineering Research & Development、IMAX、Appotronics、OSRAM、Philips等投影機(jī)、研發(fā)機(jī)構(gòu)、院線以及光源企業(yè),對(duì)于激光光源的技術(shù)突破起到了關(guān)鍵性的作用。

目前在家用領(lǐng)域之中,應(yīng)用得最廣的屬于激光熒光粉系統(tǒng),基本上大部分的家用激光投影機(jī)、激光電視都是采用這種技術(shù)。在原理上,激光熒光光源基本上是以單色激光發(fā)光再打到熒光粉色輪上來構(gòu)成畫面,具體來說是以藍(lán)色激光二極管作為光源,到達(dá)一個(gè)熒光粉色輪上之后產(chǎn)生黃光,也就是紅和綠的混色光,而藍(lán)色激光還會(huì)透過色輪上的擴(kuò)散段產(chǎn)生藍(lán)光,從而再分別傳送到顯示芯片上最終構(gòu)成各種色彩的畫面。正是由于整個(gè)激光熒光光源系統(tǒng)之中僅僅使用單色激光光源,相比傳統(tǒng)意義上的RGB紅綠藍(lán)三色激光光源的成本要更為低廉,同時(shí)這種光源可以適應(yīng)更高的溫度下工作,具有更長(zhǎng)的使用壽命,但是不足之處在于輸出亮度還不能達(dá)到太高的水平,同時(shí)色域的表現(xiàn)也要依靠熒光色輪的素質(zhì)。

RGB激光系統(tǒng)的核心為紅、綠、藍(lán)三色激光光源部件

從前面所談及的激光熒光光源可以清楚地看出它與RGB激光系統(tǒng)的區(qū)別。而RGB激光系統(tǒng)其實(shí)對(duì)于我們來講并不陌生,在多年之前就曾經(jīng)有國(guó)內(nèi)的廠家推出類似結(jié)構(gòu)的家用激光投影機(jī),只是由于并沒有處理好RGB三色激光二極管相互平衡的關(guān)系,畫面色彩運(yùn)行并不穩(wěn)定,某些時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的色偏現(xiàn)象。不過,RGB激光系統(tǒng)的發(fā)展同樣相當(dāng)迅速,目前不少品牌都能在三色平衡方面取得更好的把控,同時(shí)也使得其灰階白平衡達(dá)到了理想的狀態(tài),同時(shí)也充分凸顯了RGB激光光源系統(tǒng)色域廣的特點(diǎn),部分品牌已能達(dá)到BT.2020的標(biāo)準(zhǔn)。值得留意的一點(diǎn),現(xiàn)在RGB激光光源系統(tǒng)已經(jīng)能對(duì)不同的激光模塊進(jìn)行擴(kuò)展與升級(jí),讓整個(gè)系統(tǒng)具備一定的冗余性,即使某個(gè)模塊出現(xiàn)了故障,只要剩下的模塊還能正常工作,投影機(jī)依然能繼續(xù)正常運(yùn)行,這主要應(yīng)用在長(zhǎng)時(shí)間工作的電影放映系統(tǒng)之中,不過未來對(duì)于頂級(jí)激光系統(tǒng)在家用領(lǐng)域的應(yīng)用還是有不少啟發(fā)。此外,為了提高激光光源冷卻與噪聲問題的管控,現(xiàn)在RGB激光光源的放映機(jī)有些已經(jīng)在使用放映頭與激光光源分離式的設(shè)計(jì),這點(diǎn)同樣值得家用激光投影機(jī)學(xué)習(xí)。

6 P激光系統(tǒng)事實(shí)上就是RGB激光系統(tǒng)的延伸

所謂6P激光系統(tǒng)事實(shí)上就是同時(shí)采用兩套R(shí)GB激光系統(tǒng),也就是兩臺(tái)RGB激光光源放映機(jī),主要針對(duì)3D應(yīng)用而開發(fā),一組應(yīng)用于左眼,另一組使用稍有不同波長(zhǎng)的紅綠藍(lán)三色用于右眼,透過3D眼鏡將不同波長(zhǎng)色彩的畫面過濾出來,最終構(gòu)成3D畫面。這樣的系統(tǒng)相比家用領(lǐng)域常見的快門分時(shí)式與偏振分光式,能獲得更加明亮與更寬廣色域的畫面,同時(shí)由于左右眼影像同時(shí)出現(xiàn),不會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞與頭暈等問題,同時(shí)畫面的分辨率與刷新率也能維持在較高的水平,這也就是為什么頂級(jí)配置的杜比影院能夠?qū)崿F(xiàn)4K/120Hz 3D高亮顯示的重要原因。不過,由于采用了雙系統(tǒng)疊加投影的方式,對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)校要求更高,包括像素晶格對(duì)齊、色溫與色域平衡等方面,而且家用領(lǐng)域要采用這樣的系統(tǒng),構(gòu)建成本也會(huì)大幅度提升,如果真的要進(jìn)入家用市場(chǎng),估計(jì)也只是針對(duì)高端頂級(jí)玩家的市場(chǎng)。

當(dāng)未來家用投影領(lǐng)域迎來8K,相信最初可能會(huì)透過4機(jī)組合的方式來呈現(xiàn)

不知道大家有沒有留意到一點(diǎn),在家用領(lǐng)域除了激光電視之外,采用激光光源的家庭影院投影機(jī)都屬于4K超高清級(jí)別的機(jī)型。這當(dāng)中最主要的原因在于要充分展現(xiàn)激光光源在色域與高動(dòng)態(tài)范圍方面的優(yōu)勢(shì),只有透過UHD 4K HDR級(jí)別的片源才能實(shí)現(xiàn),基于標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍與BT.709高清標(biāo)準(zhǔn)色域制作的普通1080p全高清級(jí)別的片源并沒能真正表現(xiàn)出激光光源的優(yōu)勢(shì)所在。而需要留意的一點(diǎn),對(duì)于UHD超高清標(biāo)準(zhǔn)而言,4K僅僅是第一個(gè)階段,8K才是真正的UHD超高清技術(shù)最終規(guī)范。未來當(dāng)UHD 8K超高清片源正式推出之后,其中一種快捷的解決方案就是透過4臺(tái)4K投影機(jī)組合的方式來實(shí)現(xiàn)。在不少專業(yè)展會(huì)上已經(jīng)能夠看到不少品牌透過這種方式來顯示8K超高清的內(nèi)容,而要呈現(xiàn)出色彩鮮艷性的特點(diǎn),還是得依靠激光光源,換句話來說,未來的高端投影機(jī)市場(chǎng),不管是電影放映市場(chǎng)還是普通家用市場(chǎng),相信將會(huì)逐漸由激光光源成為主導(dǎo)。不過,由于成本方面的因素,很有可能電影放映方面將會(huì)以RGB激光系統(tǒng)為主流,而家用領(lǐng)域則以成本較低的激光熒光系統(tǒng)為核心。

總結(jié)

對(duì)于未來家庭影院投影機(jī)光源的發(fā)展,激光光源尤其是激光熒光光源將會(huì)成為中高端機(jī)型當(dāng)中的重要配置,同時(shí)隨著技術(shù)的不斷突破,激光熒光光源在色域與亮度方面會(huì)達(dá)到更高的水準(zhǔn),要完全釋放出UHD超高清藍(lán)光等高素質(zhì)4K片源的潛力將指日可待。而在主流級(jí)別市場(chǎng),相對(duì)于成本較高的激光熒光光源,我認(rèn)為L(zhǎng)ED以及HLD光源則有更大的機(jī)會(huì)取代高壓水銀燈,特別是當(dāng)輸出亮度達(dá)到3000流明的水平之后。有趣的是,在微型投影機(jī)市場(chǎng),在RGB LED光源所壟斷的市場(chǎng)之中慢慢加入了激光光源的競(jìng)爭(zhēng),主要原因在于激光光源在輸出亮度方面的優(yōu)勢(shì),使其有望進(jìn)一步拉近與普通家用投影機(jī)之間的亮度差距,但是當(dāng)輸出亮度不斷提升,顯示芯片體積較小的微型投影機(jī)將面臨著工作溫度過高的難題。最后,對(duì)于未來的投影光源的趨勢(shì),讓我們一同拭目以待吧。