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4LCD投影技术原理及其发展解析
4LCD投影技术原理及其发展解析
光学三原色为红色、绿色和蓝色,染料三原色为红色、黄色和蓝色。
四色技术为何物?
四色是不是噱头?
四色是否能颠覆传统的三原色理论?
可能还有人在迷惑何谓三原色?
2010年7月,AQUOS液晶电视搭载了夏普的“四色技术”。
这一技术核心就是加入黄色,这一崭新的色彩概念颠覆了传统的红、蓝、绿三色技术,在液晶电视行业掀起了一场色彩的革命。
通过ZOL家电频道的实拍对比照片,我们可以看出采用四色技术的液晶电视比传统的三原色电视,画面更加艳丽,色彩更加丰富。
这个效果对比,证明四色液晶电视技术确有功效,不是噱头也不是凭空炒作。
左边为三色电视右边为四色电视
四色电视技术在一片鼓掌与赞美声中,备受推崇,联想到了几年前的4LCD投影技术。
这个4LCD技术曾经高调上市,但是却一直没有得到广大媒体的认同。
这两个四色技术是否有同样的原理?
这两个技术为何会有不同的市场境遇?
这两个技术究竟原理何在?
四色技术
4LCD投影技术
看到液晶电视四色技术的成功,我们能否为4LCD投影平反?
现阶段,DLP、LCD和LCoS是投影机的核心面板技术。
其中3DLP主要面向高端市场,主要应用在工程领域;单片LCD已经濒临淘汰;LCoS起步稍晚,但是在微投领域已经被LCoS所垄断。
综合而言,在民用市场还是以DLP和3LCD产品为主。
3LCD技术是利用分色镜将光源发出的白光分解为RGB(红、绿、蓝)三种颜色的光束,三色光束分别透过各自的液晶板,然后通过棱镜重新合成后投影到屏幕上。
由于分色过程中绿色和红色光束中都会掺入黄光,导致图像色彩不够准确。
而4LCD技术在绿色液晶板前增加了一块色彩控制设备,专门处理黄色光,据称可将色彩表现能力提高20%,尤其是对暖色系色彩的表现能力更强,主要针对需要高色彩表现力的商业展示市场。
所谓的4LCD技术就是在传统3LCD投影机光路基础之上,增加一个独立的色彩控制装置ColorControlDevice。
由于增加的是色彩管理装置,而并不是一块真正的液晶,因此该技术准确的说应该叫做3LCD+1。
3LCD与4LCD的区别
经过以上介绍和比较,我们得知,不管是电视的四色技术,还是4LCD技术,都是增加了黄色。
通过控制黄色光线,利用修正技术可以进行更加细微的色彩调整,使显示画面更为细腻。
但两者的初衷却截然不同。
电视应用的四色技术,主要为再现“金色”、“闪耀的金属色”、“明艳的黄色”等等传统三原色技术难以表现的色彩,有效使用黄色波长,实现更广阔的色域。
我们可以理解为四色电视技术,是一种追求极致的自发需求产物。
4LCD技术,是市场压力下的催生品。
在投影行业的有两个现象,在高端工程领域,超过8000流明的几乎全部为3DLP产品;在高端影院领域,3LCD产品占主导地位,但是亮度一般都不超过2000流明。
3LCD技术在颜色还原上,相比DLP产品优势很明显。
但是,3LCD投影机在高亮度情况下,色彩会偏色非常厉害,其中黄色偏色最为明显,4LCD技术的出现正是为了解决这一问题。
使用4LCD技术的工程投影产品,在保证色彩不失真的前提下,已达到7000流明的高亮度。
所有的显示设备,都离不开光源,也和一个名词纠结在一起,三原色。
提到三原色,我们总听到几个容易混淆的名词,光学三原色,染料三原色、印刷三原色、彩色三原色等,难道三原色还有如此之多?
要说十八世纪伟大科学家,就是艾萨克·牛顿(IssacNewton)。
我们从初中就开始学习力学定律,越学习越发现我们的渺小,越能体会牛顿的博学与睿智。
牛顿不仅在力学、数学、化学、天文、宗教、经济等功勋卓著,还是近代色彩研究的科学奠基人。
当一束白光通过三棱镜时,它将经过两次折射,其结果是白光被分解为有规律的七种彩色光线。
这七种色彩依次为:
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,且顺序是固定不变的。
这就是我们常说的“七色光”,也是彩虹形成的原理。
而这七种光线经过三棱镜的反向折射之后,又会合成一束白光。
1666年牛顿发表学说“色彩在光线中”,这就是后来为人熟知的“色散试验”。
经过纷繁的实验,牛顿计算出七种色光中只有红、绿、蓝三种色光无法再被分解,而其他色光均可由这三种色光以不同比例相合而成。
于是红、绿、蓝则被称为“三原色光”或“光的三原色”。
棱镜色散
颜料的三原色与光的三原色规律不同!
透明体的颜色是由它本身的色光决定,不透明体的颜色由他反射的色光决定。
可以简单理解为,显示成像的都是利用光学三原色,而现实中的物体颜色就是颜料三原色。
光学三原色颜料三原色
光学三原色中任意两种色光等量相加,则成为三原色光中另一种色光的互补色光。
即:
等量的红光+绿光=黄光,互补于蓝光;等量的红光+蓝光=品红光(也称洋红,即较浅的紫红),互补于绿光;等量的绿光+蓝光=青光,互补于红光。
青色、品红、黄色,是我们在现实中肉眼看的见的颜色,简称C、M、Y,即颜料三原色。
Photoshop中的拾色器,支持颜色的四种量化方式
由于现实世界没有RGB的纯色,我们画画、染料、印刷等所使用的就是颜料三原色。
两者的区别很大,在光学三原色中,色光间存在递减关系,RGB三色等量叠加后即为白色;在颜料三原色中,颜色成递增关系,CMY三色等量叠加后即为黑色。
通过颜色的不同量的组合,会出现多姿多彩的颜色。
这是显示设备的成像原理,也是我们为何能看见多彩颜色的原因。
上文简述了三原色的原理和变化,那么四色电视技术和4LCD技术增加的黄色,意义何在?
RGB+Y
通过光学三原色的原理,我们对红色、绿色和蓝色分别与黄色进行了组合。
我们会发现,红色+黄色=绿色,绿色+黄色=红色,实际应用没有任何意义,两个颜色进行了变色转换。
蓝色+黄色=白色,效果是小幅增加了蓝色的变化范围。
中间是单独的黄色,对于还原更加丰富多彩的黄色、金色、橙色等有利。
根据厂商的宣传,增加黄色后,拓展了色域的优势,从理论上是正确的;当然,最核心的,关键点,还是还原了更加自然的黄色。
四色技术下的色元素,像素
为啥增加光学中这个补色,不是其它两个补色?
为啥是颜料三原色中的,黄色?
由于多家拥有显示技术的厂商,为了增加画面的靓丽,都不约而同的增加了红色。
一个显著特点,就是在黑屏情况下,高端电视都有轻微的发红现象。
红色的波长最长,也是人的肉眼感知最为强烈的颜色。
交通用红色来代表禁止,就是这个原理。
但是增加红色后,颜色固然靓丽,或亮丽,但是一定程度上带来了失真,尤其是在还原人的肤色,大家看画面最为关心的细节内容。
除了纯风景片,没有人物的显示内容的电影还是比较少的。
使用顶级LED光源电视,若看风景片,电视的红色让人赏心悦目,但是看人物肤色,颜色失真比较明显。
当然,这是在有对比的情况下,才能感知或发现的问题。
还原真实的人物肤色,这就是电视、投影都选择增加黄色的原因所在。
四色电视技术主要应用于家电行业,技术领先,市场号召力强,自然会受大众认可。
而4LCD技术再好,不受认可原因如下:
1、高端工程应用领域的局限性
4LCD技术为了解决亮度问题而生,超高亮度的产品主要应用于工程领域。
由于先入为主的原因,高端工程投影机主要被几个著名品牌占据,并且绝大多数都被高端3DLP技术所占领。
工程投影机市场中份额有限,也是制约4LCD发展的原因之一。
2、亮度制约
高端工程投影机,只应用在极其苛刻的条件下,部分需要超高亮度,甚至需要上万流明的支持。
4LCD起步较晚,现阶段能实现7000以上的亮度,但是这亮度级别和上万流明3DLP的差距,依然是不小的技术问题。
3、支持厂商少
4LCD在技术号召力上不够诱惑。
由于索尼、JVC等厂商,力推LCoS技术,暂时无暇关心3LCD、4LCD的发展。
4LCD技术,成本较高,很难得到下游厂商支持。
支持DLP技术的厂商,一时也不会转投3LCD阵营。
3LCD阵营的老大哥爱普生,暂时不支持此技术,也没有发展此技术的想法。
由于以上诸多原因,造成4LCD技术发展举步艰难。
我们认为4LCD固然是个好技术,但是没有市场支持的技术很难说有发展前景。
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