对追求高品质显示和画质需求的用户——典型如游戏玩家群体——来说,选择LCD/OLED显示器的还是多数,而用投影仪的绝对是少数。其中一部分原因在于后者相对低的刷新率和更明显的交互延迟——即便能实现某些规格,成本和便携性也变得更不可接受,即便投影仪具备便携、可应用于任意表面、显示尺寸可变之类的特点。
最近TI(德州仪器)发布了新款DLP显示控制器,面向4K UHD投影仪——宣传中提到的重点是家用投影仪、游戏投影仪、AR眼镜等。这款新品主打的除了小尺寸、UHD分辨率之外,就在于对240Hz高刷规格的支持,而且将延迟控制在了亚毫秒级别;与此同时还支持VRR可变刷新率,配合游戏帧率变化,也达成了显示体验加成。
这应该是一款被TI寄予厚望的新品,它有希望改变投影仪不及传统显示器的局面吗?
小尺寸、低延迟、VRR都很重要
这款新型显示控制器型号DLPC8445。对TI的DLP产品和技术熟悉的读者应该不陌生,这个系列的产品在影视行业是享有盛誉的,包括90年代DLP产品及技术发明人Larry Hombeck博士,相继得到过艾美奖、奥斯卡金像奖;《星球大战1:幽灵的威胁》就选择了采用DLP Cinema技术放映。
据说目前全球范围内的影院,十之有九都在用DLP技术。而且近些年DLP也延伸到了更多的应用领域,包含消费、工业、医疗、汽车、3D打印等。我们上次听说有关DLP的新闻,是在进博会上看到TI展示车上用的DLP投影大灯。
这次发布的DLPC8445主打三个特点:(1)小尺寸,相比上代4K UHD控制器产品,封装尺寸缩减了90%,具体为9mm x 9mm。DLP显示产品部门产品线经理Seema Deshpande形容它仅有小型橡皮擦大小,却能为超过100英寸的显示画面做出控制。缩减占板面积自然有利于系统方案,乃至投影仪设备的进一步小型化。
Seema在采访阶段说,TI DLP在过去几十年里始终在做技术投入,包括先进制造工艺节点,搭配对功耗和面积都做了优化的控制器架构,最终让DLPC8845成为TI最小的显示控制器产品。
(2)延迟达到亚毫秒级,也就是<1ms。Seema表示,这里的延迟指的是接收到新帧以后,显示器更新所需的时间——于FPS、竞技等对延迟有高要求的游戏类型而言,它应当属于传统意义上,玩家输入延迟的一部分(从玩家完成一次输入,到显示器响应该输入的初始帧,之间的时间)。
TI在前不久更新的一篇技术文章中提到,虽然更高的刷新率有利于达成更低的延迟,但显示像素更新所需的时间,仍然取决于整个数据处理管线,其中就包括显示控制器的特性和功能。毫无疑问,对显示延迟的优化于提升游戏体验会非常有价值。
这篇文章里还提到,“到目前为止,此前所有的DLP显示控制器都采用一种双帧缓存架构(double-frame buffer architecture)”,也就是增加了一帧的延后。“DLPC8445 DLP显示控制器采用一种新型的帧缓存架构,大幅缩减了显示延迟。”
另外值得一提的是,低延迟除了DLP创新架构的功劳,也需配合DMD(数字微镜器件)快速开关。在显示链路上,DMD接收来自DLP的信号,最终将画面投射出来。Seema表示,这意味着在帧准备就绪以后,就几乎立刻显示出来。“这不仅是游戏需要,在家庭影院系统中也是关键需求。”
(3)可变刷新率(VRR)。其实VRR在游戏显示器中,算是个比较常见的技术。这项特性的关键是,基于主机输出的画面帧数,来实时、自适应地改变显示器或电视的刷新率——因为基于GPU之类的算力水平,及渲染画面复杂度差异、功耗控制能因素,通常帧率是浮动的。FreeSync, G-Sync都是其中的典型标准。
很容易想见,这么做有利于消除或缓解游戏或图形渲染时的画面撕裂,让体验变得更为流畅。而DLPC8445就支持可变刷新率。Seema提到,这是TI的DLP芯片组首次融入VRR支持。“当代GPU具备先进技术,能够快速渲染高质量高帧率的内容。我们的控制器也需要跟上,提供相无缝的游戏体验:无论是120Hz/240Hz支持,还是可变刷新率。”
DLP芯片组,达成低延迟的灵活设计
更多有关DLP8445的参数,典型如搭配DLP472TP DMD支持4K 60Hz/180 240Hz,详情见下图,文字部分不做赘述:
值得一提的是,针对DLPC8445,TI也在介绍中谈到了预期做搭配的DLP芯片组。包括前文中反复提到的DLP472TP DMD,这是个0.47英寸的4K DLP DMD;以及作为电源管理IC的DLPA3085。
三者一起工作完美实现了前述的诸多特性,包括系统方案的小型化和紧凑设计,高刷新率与低延迟,以及可变刷新率支持。“像这样的DLP芯片组,提供多样化的显示能力,可在任意表面上投影显示。”
Seema谈到,“它们适配各种显示应用,尤其是那些要求高对比度、小尺寸、低功耗的显示需求。”TI官方产品页标注的目标应用有移动智能电视、移动投影仪、数字标牌、激光电视等...
上面这张图给出了DLP芯片组的搭配和工作基本示意。DLPC8445作为该方案中的“大脑”,前端可能要承接其他外围传感器和设备,当然也接收处理器传来的信号——一般最左的这颗处理芯片就接收HDMI之类的输入,并对影像做处理,传予显示控制器;
而DLPC8445往后的显示系统,除了其自身以外,还涵盖两个关键组成部分:电源PMIC为DLPA3085,还有此间关键技术的DMD,即此处的DLP472TP,通过高反光的微镜阵列,将最终的画面投射出来。
目前上述提及的DLP芯片,对应的工具和开发资源都已经对外提供。
最后值得一提的是,TI认为视觉娱乐系统的未来是必然包含了投影仪这类型的设备的。Seema甚至还提到她现年24岁的儿子住在纽约的公寓里,现在就用投影仪来看NCAA篮球赛;不仅画面质量有保证,而且安装方便,具备便捷性,也没有空间尺寸要求。
“出色的显示效果不仅是我们用户的需求,它正成为刚需(mandatory)。具备真正出色的沉浸体验,是我们的客户、终端消费用户在自己家里看电影、玩游戏、娱乐的共同期望。”Seema在总结时说。
TI也在技术文章中提到,投影仪未来会持续缩小尺寸,甚至在不久的将来“超短距光学元件和红绿蓝激光照明方面的改进可以使激光游戏显示器小到足以放在桌面上”,同时仍然“创造身临其境的游戏显示体验”。这次发布的新品显然就有这样的未来使命。