El procesamiento de luz digital ( DLP ) es un conjunto de chipsets basados en tecnología óptica microelectromecánica que utiliza un dispositivo de microespejo digital . Fue desarrollado originalmente en 1987 por Larry Hornbeck de Texas Instruments . Si bien Texas Instruments inventó el dispositivo de imágenes DLP, Digital Projection Ltd presentó el primer proyector basado en DLP en 1997. Digital Projection y Texas Instruments recibieron premios Emmy en 1998 por la tecnología de proyector DLP. DLP se utiliza en una variedad de aplicaciones de visualización, desde pantallas estáticas tradicionales hasta pantallas interactivas y también aplicaciones integradas no tradicionales que incluyen usos médicos, de seguridad e industriales.
La tecnología DLP se utiliza en proyectores frontales DLP (unidades de proyección independientes para aulas y empresas principalmente), televisores de retroproyección DLP y carteles digitales. También se utilizó en aproximadamente el 85% de la proyección de cine digital alrededor de 2011, y en la fabricación aditiva como fuente de luz en algunas impresoras para curar resinas y convertirlas en objetos 3D sólidos. [1]
Los conjuntos de chips "pico" más pequeños se utilizan en dispositivos móviles, incluidos accesorios para teléfonos móviles y funciones de visualización de proyección integradas directamente en los teléfonos.
En los proyectores DLP, la imagen se crea mediante espejos microscópicos pequeños dispuestos en una matriz sobre un chip semiconductor, conocido como dispositivo de microespejos digitales (DMD). Estos espejos son tan pequeños que el paso de píxel DMD puede ser de 5,4 µm o menos. [2] Cada espejo representa uno o más píxeles de la imagen proyectada. El número de espejos corresponde a la resolución de la imagen proyectada (a menudo la mitad de espejos que la resolución anunciada debido a la oscilación ). Las matrices de 800 × 600 , 1024 × 768 , 1280 × 720 y 1920 × 1080 ( HDTV ) son algunos tamaños de DMD comunes. Estos espejos se pueden reposicionar rápidamente para reflejar la luz a través de la lente o sobre un disipador de calor (llamado volcado de luz en la terminología de Barco ).
Al alternar rápidamente el espejo entre estas dos orientaciones (esencialmente encendido y apagado) se producen escalas de grises , controladas por la proporción de tiempo de encendido y apagado.
Hay dos métodos principales mediante los cuales los sistemas de proyección DLP crean una imagen en color: los utilizados por los proyectores DLP de un solo chip y los utilizados por los proyectores de tres chips. Se está desarrollando un tercer método, la iluminación secuencial mediante tres diodos emisores de luz de colores, que actualmente se utiliza en televisores fabricados por Samsung .
En un proyector con un único chip DLP, los colores se producen colocando una rueda de color entre una lámpara blanca y el chip DLP o utilizando fuentes de luz individuales para producir los colores primarios, LED o láseres, por ejemplo. La rueda de colores se divide en múltiples sectores: los colores aditivos primarios : rojo, verde y azul y, en muchos casos, blanco (transparente). Los sistemas más nuevos sustituyen el blanco por los colores sustractivos primarios cian, magenta y amarillo. El uso de colores sustractivos es parte del nuevo sistema de rendimiento de color llamado BrilliantColor, que procesa los colores aditivos junto con los colores sustractivos para crear un espectro más amplio de posibles combinaciones de colores en la pantalla.
El chip DLP está sincronizado con el movimiento giratorio de la rueda de colores para que el componente verde se muestre en el DMD cuando la sección verde de la rueda de colores está frente a la lámpara. Lo mismo ocurre con las secciones roja, azul y otras. De este modo, los colores se muestran secuencialmente a una velocidad suficientemente alta como para que el observador vea una imagen compuesta "a todo color". En los primeros modelos, esto era una rotación por cuadro. Ahora, la mayoría de los sistemas funcionan hasta 10 veces la velocidad de fotogramas.
El nivel de negro de un DLP de un solo chip depende de cómo se desecha la luz no utilizada. Si la luz no utilizada se dispersa para reflejarse y disiparse en las paredes interiores rugosas de la cámara del DMD/lente, esta luz dispersa será visible como un gris tenue en la pantalla de proyección, cuando la imagen esté completamente oscura. Es posible obtener negros más profundos y relaciones de contraste más altas dirigiendo la luz HID no utilizada lejos de la cámara DMD/lente hacia un área separada para su disipación y protegiendo la trayectoria de la luz de reflejos secundarios internos no deseados.
Los proyectores DLP de un solo chip que utilizan una rueda de color giratoria mecánica pueden presentar una anomalía conocida como "efecto arco iris". Esto se describe mejor como breves destellos de "sombras" rojas, azules y verdes percibidas que se observan con mayor frecuencia cuando el contenido proyectado presenta áreas de alto contraste de objetos brillantes o blancos en movimiento sobre un fondo mayoritariamente oscuro o negro. Ejemplos comunes son los créditos finales de muchas películas y también las animaciones con objetos en movimiento rodeados por un contorno negro grueso. Una breve separación visible de los colores también puede ser evidente cuando la mirada del espectador se mueve rápidamente a través de la imagen proyectada. Algunas personas perciben estos artefactos del arco iris con frecuencia, mientras que es posible que otras nunca los vean.
Este efecto se debe a la forma en que el ojo sigue un objeto en movimiento en la proyección. Cuando un objeto en la pantalla se mueve, el ojo sigue el objeto con un movimiento constante, pero el proyector muestra cada color alternativo del cuadro en el mismo lugar durante todo el cuadro. Así, mientras el ojo se mueve, ve un marco de un color específico (rojo, por ejemplo). Luego, cuando se muestra el siguiente color (verde, por ejemplo), aunque se muestra en el mismo lugar superponiéndose al color anterior, el ojo se ha movido hacia el siguiente objetivo del cuadro del objeto. Por lo tanto, el ojo ve ese color específico de la montura ligeramente cambiado. Luego, se muestra el tercer color (azul, por ejemplo) y el ojo ve que el color del marco cambia ligeramente nuevamente. Este efecto no se percibe sólo en el objeto en movimiento, sino en toda la imagen. Los proyectores de un solo chip basados en LED multicolores y láser pueden eliminar la rueca y minimizar el efecto del arco iris, ya que las frecuencias de pulso de los LED y los láseres no están limitadas por el movimiento físico. Los proyectores DLP de tres chips funcionan sin ruedas de color y, por lo tanto, no manifiestan este artefacto del arco iris". [3]
Un proyector DLP de tres chips utiliza un prisma para dividir la luz de la lámpara , y luego cada color primario de luz se dirige a su propio chip DMD, luego se recombina y se dirige a través de la lente . Los sistemas de tres chips se encuentran en proyectores de cine en casa de alta gama, proyectores para grandes espacios y sistemas de proyección DLP Cinema que se encuentran en salas de cine digitales.
Según DLP.com, los proyectores de tres chips utilizados en las salas de cine pueden producir 35 billones de colores. [ cita necesaria ] Se sugiere que el ojo humano sea capaz de detectar alrededor de 16 millones de colores [ cita necesaria ] , lo que es teóricamente posible con la solución de un solo chip. Sin embargo, esta alta precisión de color no significa que los proyectores DLP de tres chips sean capaces de mostrar toda la gama de colores que podemos distinguir (esto es fundamentalmente imposible con cualquier sistema que componga colores añadiendo tres colores base constantes). Por el contrario, son los proyectores DLP de un chip los que tienen la ventaja de permitir cualquier número de colores primarios en una rueda de filtro de color suficientemente rápida, por lo que está disponible la posibilidad de gamas de color mejoradas.
La tecnología DLP es independiente de la fuente de luz y, como tal, se puede utilizar de forma eficaz con una variedad de fuentes de luz. Históricamente, la principal fuente de luz utilizada en los sistemas de visualización DLP ha sido una unidad de lámpara de arco de xenón de alta presión reemplazable (que contiene un tubo de arco de cuarzo, un reflector, conexiones eléctricas y, a veces, un escudo de cuarzo/vidrio), mientras que la mayoría de las de categoría pico (ultra- pequeños) Los proyectores DLP utilizan LED o láseres de alta potencia como fuente de iluminación. Desde 2021, una fuente de luz láser se ha vuelto muy común en muchos proyectores profesionales, por ejemplo el Panasonic PT-RZ990. [4]
Para las lámparas de arco de xenón , se utiliza un suministro de corriente constante, que comienza con un voltaje de circuito abierto suficientemente alto (entre 5 y 20 kV, dependiendo de la lámpara) para provocar que se produzca un arco entre los electrodos, y una vez que se establece el arco. , el voltaje a través de la lámpara cae a un valor determinado (normalmente de 20 a 50 voltios [5] ) mientras que la corriente aumenta a un nivel requerido para mantener el arco con un brillo óptimo. A medida que la lámpara envejece, su eficiencia disminuye debido al desgaste de los electrodos, lo que resulta en una reducción de la luz visible y un aumento en la cantidad de calor residual. El final de la vida útil de la lámpara generalmente se indica mediante un LED en la unidad o una advertencia de texto en pantalla, lo que requiere el reemplazo de la unidad de la lámpara.
El funcionamiento continuo de la lámpara más allá de su vida útil nominal puede resultar en una disminución adicional de la eficiencia, la emisión de luz puede volverse desigual y la lámpara puede eventualmente calentarse lo suficiente hasta el punto de que los cables de alimentación puedan derretirse los terminales de la lámpara. Con el tiempo, la tensión de arranque requerida también aumentará hasta el punto en que ya no pueda producirse la ignición. Las protecciones secundarias, como un monitor de temperatura, pueden apagar el proyector, pero un tubo de arco de cuarzo sobrecargado térmicamente también puede agrietarse o explotar. Prácticamente todas las carcasas de las lámparas contienen barreras resistentes al calor (además de las que se encuentran en la propia unidad de la lámpara) para evitar que los fragmentos de cuarzo al rojo vivo abandonen la zona.
El primer HDTV DLP basado en LED disponible comercialmente fue el Samsung HL-S5679W en 2006, que también eliminó el uso de una rueda de color. Además de una larga vida útil que elimina la necesidad de reemplazar la lámpara y eliminar la rueda de colores, otras ventajas de la iluminación LED incluyen operación instantánea y color mejorado, con mayor saturación de color y gama de colores mejorada a más del 140% de la gama de colores NTSC . Samsung amplió la línea de modelos LED en 2007 con productos disponibles en tamaños de pantalla de 50, 56 y 61 pulgadas. En 2008, la tercera generación de productos LED DLP de Samsung estaba disponible en tamaños de pantalla de 61 (HL61A750) y 67 pulgadas (HL67A750).
La tecnología LED ordinaria no produce la intensidad y las características de alto flujo luminoso necesarias para reemplazar las lámparas de arco. Los LED especiales utilizados en todos los televisores DLP de Samsung son LED PhlatLight, diseñados y fabricados por Luminus Devices, con sede en EE. UU. Un único chipset LED RGB PhlatLight ilumina estos televisores de proyección. Los LED PhlatLight también se utilizan en una nueva clase de proyector frontal DLP ultracompacto comúnmente conocido como "proyector de bolsillo" y se han introducido en nuevos modelos de LG Electronics (HS101), Samsung Electronics (SP-P400) y Casio ( Serie XJ-A). Los proyectores de cine en casa serán la próxima categoría de proyectores DLP que utilizarán la tecnología LED PhlatLight. En InfoComm en junio de 2008, Luminus y TI anunciaron su colaboración en el uso de su tecnología en proyectores de cine en casa y comerciales y demostraron un prototipo de proyector frontal de cine en casa DLP basado en LED PhlatLight. También anunciaron que los productos estarán disponibles en el mercado a finales de 2008 de Optoma y otras compañías que se nombrarán más adelante en el año.
Christie Digital también utilizó los LED PhlatLight de Luminus Devices en su sistema de visualización MicroTiles basado en DLP . [6] Es un sistema modular construido a partir de pequeños cubos de proyección trasera (de 20 pulgadas en diagonal), que se pueden apilar y unir para formar grandes lienzos de exhibición con costuras muy pequeñas. La escala y la forma de la pantalla pueden tener cualquier tamaño, sólo limitadas por límites prácticos.
El primer HDTV DLP basado en láser disponible comercialmente fue el Mitsubishi L65-A90 LaserVue en 2008, que también eliminó el uso de una rueda de color. Tres láseres de colores separados iluminan el dispositivo de microespejo digital (DMD) de estos televisores de proyección, produciendo una paleta de colores más rica y vibrante que otros métodos. Consulte el artículo sobre visualización de vídeo láser para obtener más información.
Los sistemas DLP Cinema se han implementado y probado comercialmente en cines desde 1999. En junio de 1999, Star Wars: Episodio I – La amenaza fantasma fue la primera película completamente escaneada y distribuida en cines. [7] [8] [9] [10] [11] Cuatro salas instalaron proyectores digitales para el estreno de la película. [12] Lo mismo se hizo para la película animada Tarzán ese mismo año . [13] Más tarde ese año, Toy Story 2 fue la primera película creada, editada y distribuida íntegramente digitalmente, y más salas instalaron proyectores digitales para su estreno. DLP Cinema fue la primera tecnología de cine digital comercial y es la tecnología de cine digital líder con aproximadamente el 85% de participación de mercado en todo el mundo en diciembre de 2011. [ cita necesaria ] El cine digital tiene algunas ventajas sobre la película porque la película puede estar sujeta a decoloración, saltos, rayaduras y acumulación de suciedad. El cine digital permite que el contenido de la película mantenga una calidad constante a lo largo del tiempo. Hoy en día, la mayor parte del contenido cinematográfico también se captura digitalmente. El primer largometraje de acción en vivo totalmente digital filmado sin película fue el estreno de 2002, Star Wars Episodio II: El ataque de los clones . [ cita necesaria ]
DLP Cinema no fabrica los proyectores finales, sino que proporciona la tecnología de proyección y trabaja en estrecha colaboración con Barco, Christie Digital y NEC, que fabrican las unidades de proyección finales. DLP Cinema está disponible para los propietarios de salas de cine en múltiples resoluciones según las necesidades del expositor. Estos incluyen 2K (para la mayoría de las pantallas de cine), 4K (para pantallas de cine grandes) y S2K, que fue diseñado específicamente para salas pequeñas, particularmente en los mercados emergentes de todo el mundo.
El 2 de febrero de 2000, Philippe Binant, director técnico del Proyecto de Cine Digital en Gaumont , en Francia, realizó la primera proyección de cine digital en Europa [14] con la tecnología DLP Cinema desarrollada por Texas Instruments. DLP es el líder actual en participación de mercado en la proyección de películas digitales profesionales, [15] en gran parte debido a su alta relación de contraste y resolución disponible en comparación con otras tecnologías de proyección frontal digital. En diciembre de 2008, había más de 6.000 sistemas de cine digital basados en DLP instalados en todo el mundo. [dieciséis]
Los proyectores DLP también se utilizan en RealD Cinema y en los cines IMAX más nuevos para películas en 3-D .
Desde su introducción comercial en 1996, la tecnología DLP ganó participación de mercado en el mercado de proyección frontal y ahora posee más del 50% de la participación mundial en proyección frontal, además del 85% de participación de mercado en cine digital en todo el mundo. [ cita necesaria ] Además, en la categoría pico (pantalla pequeña y móvil), la tecnología DLP tiene aproximadamente una participación de mercado del 70%. Más de 30 fabricantes utilizan el chipset DLP para alimentar sus sistemas de visualización de proyección.
El sistema competidor más similar al DLP se conoce como LCoS ( cristal líquido sobre silicio ), que crea imágenes utilizando un espejo estacionario montado en la superficie de un chip y utiliza una matriz de cristal líquido (similar a una pantalla de cristal líquido ) para controlar cómo Se refleja mucha luz. [22] También se puede decir que los sistemas de televisión basados en DLP tienen una profundidad menor que la televisión de proyección tradicional.