浅谈4DColorTM技术

　　光输出 VS 色彩饱和度

　　任何高科技产品的设计都需要做出权衡。对数字投影机来说也是如此，如果要突出图像性能的话，那就要在其他方面作出让步。投影机重要的性能指标之一是光输出量，因为这不但会影响到投影图像的实际大小，也关系到投影机所能承受的环境光量。可惜的是，在实际进行投影机设计时，光输出通常需要为色彩饱和度做出让步。增强这个参数通常就需要降低另外一个参数。不过作为一项投影新技术，4DColorTM改变了这一规则。

　　形成一幅彩色图像

　　数字投影机显示的一幅全彩色图像实际上至少是红色、绿色和蓝色三个图像的组合。你在图像中所看到的其他颜色都是由不同数量的三原色组合而成的。（有些投影机还会结合其他的颜色，比如青色、品红和黄色。）

　　绝大部分数字投影机都是白色光源，使用的是汞蒸汽灯或是氙短弧灯。这些灯泡发出的光波是从红外到紫外的连续光谱。光谱的红外段和紫外段是不可见的，而且对投影机的光学系统是有害的，所以需要首先被过滤掉。其余的可见光通过一组滤光片分为红、绿、蓝三原色。

　　滤光片通过传输某一特定波长--称为截止波长--以上或以下的光来分离色彩，而其他波长的光就被反射掉了。

　　在LCD（液晶驱动）投影机中，这些滤光片排列成一串。在一套典型的结构中，首先用一块传输蓝光的滤光片，同时把更低波长的光反射掉。而反射的光再通过第二块滤光片。这块滤光片的截止波长与块不同，它可以传输红光，反射绿光。再与次滤出的色光一起分别传输到三个独立的、围绕着一块三棱镜组件的LCD中。LCD根据图像的内容调节所接收到的色光。这块三棱镜组件再结合调制的图像，把它们传输到投影镜头。

　　色纯度

　　上面介绍了LCD投影机如何创建彩色图像，这在本质上是正确的，但忽略了一个重要的事实--撞击到LCD上的颜色是不是"纯的"红色、绿色和蓝色--它们都包含了一系列的波长。这一效果可以在CIE色度图上描绘出来，用x和y坐标来表示颜色。光谱纯净的颜色（彩虹色）的图形大致上是一条马蹄铁形曲线，称之为光谱轨迹，从红色一端延伸到蓝色一端。这条曲线，连同一条连接红色和蓝色的直线所围成的区域代表了在不考虑亮度影响的情况下，普通人的视觉能够感知的所有颜色（图1）。

图1:CIE色度图

　　投影机使用的红、绿、蓝三原色，在色度图上投影了特定的坐标。它们一起定义了一个三角形区域，包含的是所有显示器可以显示的颜色（忽略亮度），这被称为"域".越纯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，形成了各种颜色，它们的饱和度都比三原色低，三角形的中心就是白色，这里是等量的红、绿、蓝的混合。

　　使用不纯的三原色具有同样的去饱和效果，它们的颜色坐标离开光谱轨迹向白色移动。为了获得更深度饱和的色光，显示器必须使用更纯的三原色。但是，在采用白色光源的情况下，要实现这一目标通常意味着需要过滤波长--实际上就是去掉光。例如，为了同时得到一个深绿色和深红色，在绿色和红色之间的黄光波长通常就要在这两个颜色通道中去除掉。这就导致了光的损失，在汞蒸汽灯中这种损失特别大，因为这种灯很大一部分光是在黄光区。

　　4DColorTM如何改变这一规则

　　如前文所述，传统的LCD投影机使用了3片LCD,分别用于每种原色，这被称为"3LCD"技术。4DColorTM技术的投影机增加了第四片LCD.这片LCD的物理位置位于传统的绿色通道中的绿色LCD之前。不过在4DColorTM投影机中，这个通道也一起发送黄光。在传统3LCD投影机中，滤光片的截止波长把红光和绿光分离开，并使红光的波长更长，结果获得了更纯的红色。

　　所有的黄光和绿光都送入到被称为色彩控制设备的第四片LCD中。对于图像中的每个像素，色彩控制设备根据像素数据所需要的黄光来决定需要传输多少黄光。通过滤出黄光，色彩控制设备也确保了像素上是纯粹的绿光，从而产生纯的绿色（图2）。

图2:4DColorTM技术的光学结构

　　通过使用第四片LCD,可以产生纯的红色和绿色。这就扩大了投影机的色域--三角形区域内的可显示颜色--与上一代3LCD投影机相比扩大了20%,也能够显示更深的颜色（图3）。在使用汞蒸汽灯时，因为更好地利用了它发出的黄光，所以也增大了10%左右的光输出。

图3:4DColorTM技术的扩展色域与3LCD色域的比较

　　因为更深的红色和绿色，4DColorTM的投影机显示的色彩具有更高的保真度。这在肤色的显示上尤为明显。以前的应用程序在屏幕上需要牺牲色彩饱和度以获得更高亮度的，现在这两者可以兼得了。其中一个例子是在用便携式投影机来向客户进行销售展示时，显示的产品图像的色彩更忠于实际。

　　无机材料的优点

　　4DColorTM技术还采用了无机校准层。在每台LCD内的这几层材料控制了液晶分子的方向。LCD通过改变光的偏振角度来调节通过它的光的强度。为了有效地做到这一点，液晶分子需要被地调整方向，靠近LCD的前后玻璃面板。这就是校准层的功能。

　　在旧款的LCD中，这些层是用有机材料制成的。的LCD投影机，包括4DColorTM的产品，都用无机材料来代替。对于滤光后所残留的少量紫外光，这种材料承受度更高，因此显示的颜色随着时间的推移也能保持无损。这种采用无机材料的方法也能使液晶分子对得更齐，从而使设备的对比度获得成倍的提高。这直接转换为更深的黑色和更饱和的色彩，从而提高了4DColorTM投影机的颜色显示。

　　结论

　　通过在传统的3LCD投影机中增加第四片LCD,4DColorTM的技术在使用汞蒸气灯时，可以同时增大20%的色域和10%左右的亮度。此外，在LCD中使用无机校准层大大提高了对比度。它不仅能产生更深的黑色，还能提高色彩还原度，同时确保这些颜色在未来几年内保持鲜艳。过去，对一个给定级别的投影机，我们只能在更多的亮度和更好的颜色中选择一个。现在，采用4DColorTM的技术，这两者可以兼得了。