激光光源應(yīng)用促3D電影“亮變”

激光光源為3D“亮變”而來

    在第十九屆北京國際廣播電視電影設(shè)備展覽會(huì)（BIRTV）上，激光顯示知名企業(yè)中視中科發(fā)布了全球首臺應(yīng)用激光光源的3D數(shù)字電影放映機(jī)。這場以“亮·變”為主題的發(fā)布會(huì)上，激光3D電影放映機(jī)向電影業(yè)內(nèi)人士展示了激光光源帶來的震撼性效果，其一舉打破了制約3D電影發(fā)展的亮度、色彩、舒適度等技術(shù)性難題。發(fā)布會(huì)上北京8家知名影院與中視中科簽署了合作推廣協(xié)議。

    目前3D電影熱潮席卷全球，為電影制作、發(fā)行和放映帶來巨大的商業(yè)機(jī)遇。2008年我國僅有3D影院銀幕100塊，今天已超過800塊，成長迅猛。但3D電影并非沒有缺陷，特別是亮度。很多國內(nèi)外業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，3D電影無論使用主動(dòng)還是被動(dòng)技術(shù)其發(fā)光效率只有原來的30%，這將讓觀影者無法忍受，3D電影的放映質(zhì)量存在硬傷。提高放映品質(zhì)是3D電影存在、發(fā)展的必然趨勢。

    傳統(tǒng)數(shù)字電影放映機(jī)受到燈泡光源特性的局限，大幅提高畫面質(zhì)量的空間已經(jīng)被“封殺”。作為革命性的激光光源將使3D實(shí)現(xiàn)前所未有的亮度與色彩表現(xiàn)，為3D電影帶來質(zhì)的改變與飛躍。在2010年美國電影產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)（Showest）上，有眾多廠商推出了將應(yīng)用于電影放映的激光光源，以應(yīng)對3D對光源的新要求。更有媒體分析人士稱，電影的激光光源時(shí)代正在來臨。

    在“亮·變”激光3D電影放映機(jī)產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上，有技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹，這次中視中科展出的是更換了激光光源的巴可DP1500， 在同樣的光通量輸出下，使用激光光源產(chǎn)生的視覺亮度是燈泡光源的1.3倍以上。

    激光是高純度的光，在數(shù)字電影放映機(jī)上，激光的光能量100%被利用，而從氙燈光源的光譜特性上可以看到，可見光能量大約只能占到氙燈輸出總光能量的 1/3– 1/2， 在電影放映機(jī)上氙燈光源的實(shí)際能量利用率低于20%，佩戴眼睛的3D電影光能利用率則更低。

    激光是線寬小于 1nm 的高純度光，因?yàn)闆]有氣體放電燈的紫外或紅外無用光譜，作為顯示光源，紅、綠、藍(lán)三原色激光器發(fā)出的光可以100%被數(shù)字電影放映機(jī)利用。

    圖1、氙燈燈泡和激光光源的比較

    目前氙燈最大輸出功率 6500-7000 瓦，在巴可或科視的 3片 DLP 技術(shù)數(shù)字電影放映機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)3萬流明的光通量輸出。在當(dāng)前影院常用的15000流明光通量規(guī)格的放映機(jī)上，需要4000瓦左右的燈泡。如果放映 3D 影片，就需要大功率的燈泡以保證銀幕亮度，而大功率燈泡的使用費(fèi)用是非常昂貴的。

    激光光源采用多臺中高功率紅、綠、藍(lán)激光器疊加輸出高功率，從理論上講沒有極限功

    率限制。目前在巴可或科視的 3 片DLP 技術(shù)數(shù)字電影放映機(jī)上，使用光功率總計(jì)約150瓦的紅、綠、藍(lán)激光器就可以實(shí)現(xiàn)15000流明光通量輸出，并且如果實(shí)現(xiàn) 3 萬流明的光通量輸出，只需要增加激光器的數(shù)量就可以，即 3 萬流明輸出的激光光源壽命與 1 萬流明的一致，并不增加單位成本。

    同時(shí)，采用下一代的激光3D電影放映解決方案讓人想到的是高昂的綜合更換成本，事實(shí)上恰恰相反。該方案對現(xiàn)有設(shè)備具有良好的兼容性，在升級改造過程中，無需更換設(shè)備與屏幕，光通量可提高至30000lm。

色彩豐富使3D效果更出眾

    激光電影放映機(jī)采用紅、綠、藍(lán)三基色激光作為光源，激光的光譜帶寬窄，是真正的高純色的紅、綠、藍(lán)三基色光源，激光投影機(jī)能實(shí)現(xiàn)自然界中90%以上的人眼可識別色彩，是傳統(tǒng)投影的2倍以上�；�于此，激光光源具有更高的色彩灰度表現(xiàn)能力，圖像層次感強(qiáng)，極大增強(qiáng)了3D立體效果。

    數(shù)字放映機(jī)色域覆蓋率的大小，是基于光源的紅、綠、藍(lán)三原色的CIE x，y色品坐標(biāo)值所限定的。（見圖2、表1）

    圖2、色域覆蓋率圖

    表1    CIE色品坐標(biāo)

    傳統(tǒng)的電影放映技術(shù)，其影像色彩主要通過膠片來呈現(xiàn)，膠片的洗印及光源的光譜決定了放映出來的影片色彩。正片膠片實(shí)際是一種模擬的成像方式，正片底片就是濾光器，過濾光源發(fā)出的光從而成像，所以膠片成像是一種減色成像。目前的數(shù)字電影放映機(jī)，基于3DLP成像單元，對每個(gè)像素進(jìn)行控制，經(jīng)光源照射，分別形成不同亮度的紅、綠、藍(lán)畫面，再進(jìn)行疊加形成彩色圖像。數(shù)字電影放映機(jī)與HDTV -樣采用的是一種加色算法，只是數(shù)字電影放映機(jī)采用氙燈加濾光器實(shí)現(xiàn)的色彩空間比HDTV實(shí)現(xiàn)的RGB色彩空間要大。DCI的《數(shù)字影院系統(tǒng)規(guī)范》中的色彩標(biāo)準(zhǔn)是建立在SMPTE 432-l工程準(zhǔn)則基礎(chǔ)上的，SMPTE規(guī)定的數(shù)字影院最小色彩范圍的色彩空間與NTSC色彩范圍相接近，是基于目前DLP數(shù)字放映機(jī)氙燈的三原色色彩空間的。激光光源由于使用純度非常高的紅、綠、藍(lán)三原色光源，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)NTSC或DCI最小色彩范圍的色彩空間，能展現(xiàn)大部分人眼可以識別的色彩。

    根據(jù)DCI檢測標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字電影放映機(jī)的白平衡點(diǎn)色域坐標(biāo)為x=0. 314，y=0. 351，這點(diǎn)與電視領(lǐng)域中歐美的6500K、日韓的9300K色溫不同。而無論采取哪種白場色度標(biāo)準(zhǔn)，對于紅、綠、藍(lán)三原色可以分別精確控制的激光光源來講都是很容易實(shí)現(xiàn)的，而氙燈光源則需要通過濾色器來控制，結(jié)果不僅降低了光源的光利用效率，而且對色度不容易做到靈活的調(diào)整控制管理。

唯一可做到免維護(hù)的電影光源方案

    在使用壽命方面，激光光源壽命長，低衰減，可以長時(shí)間連續(xù)工作，并且長期無需更換，壽命大于20000小時(shí)，而高功率氙燈壽命只有500小時(shí)，是激光的1/40。

       表2、數(shù)字電影放映機(jī)氙燈燈泡保修時(shí)間

    同時(shí)在使用安全性方面，充有超高壓氣體的大功率氙燈有炸燈危險(xiǎn)，且存在汞污染長期使用須更換燈燈泡。激光器的組成為半導(dǎo)體、晶體元件，沒有高壓結(jié)構(gòu)，無炸燈危險(xiǎn)，無汞污染，正常工作幾年無需維護(hù)。

    在“亮變”發(fā)布會(huì)上，北京知名影城：成龍耀來、新世紀(jì)、首都華融、博納優(yōu)唐、星美、嘉裕金逸、萬達(dá)、華星等均與中視中科簽署合作推廣協(xié)議，北京的影迷不久便可以欣賞到激光3D電影放映機(jī)帶來的震撼效果。

    據(jù)了解，中視中科已申請超過110余項(xiàng)激光顯示相關(guān)專利，涉及激光顯示的主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全面覆蓋材料、激光器件、勻場、消相干和整機(jī)技術(shù)。公司擁有的專利數(shù)占中國專利總數(shù)的90%，在全球相關(guān)企業(yè)中擁有激光顯示專利數(shù)排名前三，中視中科激光顯示技術(shù)尤其是產(chǎn)業(yè)化能力已進(jìn)入世界先進(jìn)水平。

    在激光投影產(chǎn)品應(yīng)用方面，中視中科在北京奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)期間，激光前投影設(shè)備作為主顯示終端服務(wù)奧運(yùn)主運(yùn)行中心（MOC），因其在穩(wěn)定性、可靠性、亮度、色彩、連續(xù)工作能力等多方面的卓越表現(xiàn)贏得了奧組委高度贊揚(yáng)；同年,由中視中科研制的世界首臺遵循DCI國際數(shù)字電影規(guī)范的10000lm激光數(shù)字電影放映機(jī)通過了中國計(jì)量科學(xué)研究院檢測，隨即先后在北京、南京知名院線投入商業(yè)運(yùn)營，取得了良好的商業(yè)運(yùn)營成績。

    2010年4月中視中科為上海世博會(huì)中國館提供的兩臺20000lm共40000lm激光工程投影機(jī)正式投入運(yùn)營。激光投影機(jī)每天持續(xù)15個(gè)小時(shí)不間斷工作，其卓越性能在世博會(huì)上得到了完美展現(xiàn)。伴隨著激光顯示設(shè)備在高端投影領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，標(biāo)志著我國的激光顯示產(chǎn)品市場化工作已經(jīng)處于世界前列。