DLP - Digital Light Processing

DLP chip
Was bedeutet DLP?

Unter „Digital Light Processing“ oder kurz DLP versteht man die von Texas Instruments entwickelte Technologie Licht in digitaler Form zu manipulieren. Diese revolutionäre Technik hat weitreichende Vorteile gegenüber herkömmlichen Projektoren und soll ein atemberaubend scharfes Bild auf die Leinwand zaubern.
Während die meisten derzeit eingesetzten Projektoren einfach den analogen Film mit einer starken Lampe durchleuchten um ihn an die Wand zu projezieren, arbeitet die DLP Technologie mit digitalen Datenströmen und sogenannten DMDs, dazu aber später mehr.






Grössenvergleich

DLP ant leg Hier mal ein Grössenvergleich eines Chips mit einem Ameisenbein. Die kleinen Quadrate sind die einzelnen Spiegel, die zusammen die Chipauflösung bestimmen. Je mehr man auf den Chip packen kann und diese auch noch richtig steuern kann, desto höher ist die Auflösung des projezierten Bildes.
Derzeit ist man bei einer Spiegelgrösse von ca. 16µm angekommen, die sich aber bei breitem Einsatz und Verbesserung noch ein wenig herunterschrauben lässt.






Geschichte

1977 beginnt Dr. Larry Hornbeck zu untersuchen wie man mittels Reflexion Licht manipulieren und ein Bild erzeugen kann. Nach zehn Jahren intensiver Forschung gelingt es Ihm schließlich ein digitales Spiegelgerät (Digital Mirror Device) zu entwickeln, mit dem er Photonen in bis dahin unmöglicher Genauigkeit steuern konnte. Nur ein halbes Jahrzehnt später beginnt Texas Instruments die Markttauglichkeit und den möglichen kommerziellen Erfolg von der neuen Technik zu untersuchen und 1994 kommt es dann zur ersten öffentlichen Vorführung mit Projektorprototypen. Von diesem Zeitpunkt an geht es Schlag auf Schlag. 1996 wurden die ersten kommerziellen DLP-Subsysteme ausgeliefert, ein Jahr später entscheidet sich Hollywood dafür die Projektion der Beiträge bei der Oskarverleihung den DLP-Projektoren zu überlassen (was sich seitdem nicht geändert hat) und 1999 wurde dann auch der breiten Öffentlichkeit die digitale Projektionstechnik am Beispiel von „Star Wars: Episode 1 – Die dunkle Bedrohung„ vorgeführt.
Seit dieser Zeit verbreitet sich das digitale System immer weiter und löst langsam aber sicher das analoge Projektionsverfahren der 35mm-Filmrollen in den Kinos ab.

Funktionsweise

DLP 2 mirrors and lamp DLP 2 mirrors Grundlage für DLP ist das so genannte DMD – „Digital Mirror Device“, also das digitale Spiegelgerät auf dem je nach Auflösungsvermögen bis zu zwei Millionen Spiegel befinden. Diese nur 16µm (ungefähr ein Fünftel der Breite eines menschlichen Haares) breiten Spiegel können sich bis zu 5000 mal pro Sekunde zwischen zwei stabilen Zuständen (An-Aus) hin- und herbewegen. Dadurch kann die Intensität, mit der das Licht durch die Linse auf die Leinwand fällt gesteuert werden. Ist zum Beispiel ein Spiegel öfters „aus“ als „an“, reflektiert er also den größeren Lichtanteil nicht durch die Linse, dann entsteht auf der Leinwand an der entsprechenden Stelle ein dunklerer Pixel. Auf diese Weise ist es möglich 1024 Grautöne (10 Bit/Pixel) auf der Leinwand zu erzeugen. Zwischen den Spiegeln ist nur 1µm freier Raum, wodurch ein sehr dichtes und vor allem kontrastreiches Bild auf der Leinwand entstehen kann.

Da jetzt aber nur ein Graubild auf der Leinwand zu sehen ist, muss noch Farbe hinzugefügt werden. Dazu unterscheidet man zwischen Ein- Zwei- Dreichipprojektoren. Für den homecinema Bedarf dominieren zur Zeit (Stand 2006) die Einchipprojektoren da diese in der Produktion viel billiger sind.

DLP 1 chip Erzeugung der Farbe bei einem Chip:

Bevor das Licht von der Lampe auf das DMD, also auf die Spiegel fällt, muss es ein schnell rotierendes Farbrad mit den Farben Rot, Grün und Blau passieren. Das bedeuted es entstehen auf der Leinwand sehr schnell hintereinander rote, grüne und Blaue Bilder verschiedener Intensität und das träge menschliche Auge setzt diese Farbimpulse zu dem gewünschten Farbton wieder zusammen. Auf diese Weise ist es möglich 16,7 Millionen Farben (3*8Bit/Pixel) darzustellen.








DLP 3 chips Erzeugung der Farbe bei drei Chips:

Bei drei Chips, wird das Licht durch ein Prisma in die Grundfarben Rot, Grün und Blau zerlegt, jeweils seperat auf einen eigenen Chip gelenkt und danach wieder zusammengesetzt durch die Linse gestrahlt. Ein rotierendes Farbrad, die damit verbundene Geräuschkulisse und der Kühlungsaufwand verschwinden. So ist es gar möglich 35 Billionen Farben zu erzeugen (zum Vergleich: das menschliche Auge kann „nur“ ungefähr 7 Millionen Farbnuancen wahrnehmen).
3-Chip Systeme werden vor allem für Vorführungen auf großen Leinwänden wie in Kinos benutzt da das Verfahren auch eine größere Lichtausbeute und damit Helligkeit hervorbringt.




Vorteile und besondere Merkmale:

  • Digitale Genauigkeit: Im Vergleich zu Analogtechniken lässt sich die Leistung von DLP nicht durch Hitze-, Feuchtigkeits- oder Schwingungseinflüsse beeinflussen. Auch nach dem tausendsten Mal kann das Bild dargestellt werden, als wäre es das erste Mal.
  • Farbverarbeitung: Präzise Farbwiedergabe ist dank der digitalen Spiegeltechnik möglich. Auch tiefes Schwarz und helles Weiß kann besser als zum Beispiel mit LCD dargestellt werden.
  • Hohe Lichtausbeute: DLP kann dasLicht der Projektionslampe effektiv nutzen und erreicht somit gute Helligkeiten. Im Kino kann die Lichtstärke bis zu 15000 Lumen betragen.
  • Hohes Kontrastverhältnis: Da die Spiegel auf dem DMD sehr nahe beieinander liegen (1µm Platz zwischen zwei Spiegeln) wird auch auf der Leinwand eine große Dichte von Pixeln wahrnehmbar, was wiederum bedeuted, dass ein hoher Kontras darstellbar wird. Desweiteren verschwindet der „Screen Door“- Effekt durch die dichte Anordnung und ein nahtloses Bild ist die Folge.
  • Scharfe Bilder: Bei DLP wird nur ein Schirm benutzt und somit entsteht kein Versatz beim Bild, es kommt nicht zu Verwischungen oder ausgefransten Ränder aufgrund von Fehlausrichtung wie es bei Systemen mit drei Schirmen passieren kann.
  • Kurze Reaktionszeiten: Aufgrund der bis zu 5000mal pro Sekunde kippbaren Spiegel hat DLP eine sehr hohe Videoleistung und kurze Reaktionszeiten um schlierenfrei darzustellen.
  • Zuverlässigkeit: Hier kann DLP gegen LCD enorm punkten, denn Test haben gezeigt, dass erst nach circa 100.000 Betriebsstunden Probleme mit den DMDs auftraten.

Hersteller

Firmen die DLP Projektoren herstellen sind zum Beispiel: Barco, Christie Digital, NEC/Digital Projection
Alle Bilder © Texas Instruments