VRR+亞毫秒級(jí)顯示延遲，TI 新一代DLP控制器或改變投影生態(tài)

1987 年，由 Dr. Larry 博士在德州儀器中央實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的 DLP 芯片，引領(lǐng)了技術(shù)的新發(fā)展。

在過去的三十余年間，DLP 技術(shù)持續(xù)不斷地進(jìn)行創(chuàng)新與突破，旨在通過高度靈活的光學(xué)控制元件，精準(zhǔn)解決客戶面臨的各類挑戰(zhàn)與市場技術(shù)難題，從而推動(dòng)顯示與光控產(chǎn)品的多樣化發(fā)展。

1999 年上映的《星球大戰(zhàn) 1：幽靈的威脅》首次采用了 DLP Cinema?，這一歷史性的時(shí)刻至今已整整 25 年。

今天，全球 90% 的數(shù)字影院均采用 DLP 放映技術(shù)，這一數(shù)據(jù)無疑是對(duì)該技術(shù)潛力的最佳注解。

圖 | DLP技術(shù)發(fā)展歷程，來源：德州儀器，Michael Yada / ?A.M.P.A.S.

從最初的商用投影設(shè)備，到如今廣泛應(yīng)用于影院、汽車抬頭顯示系統(tǒng)，乃至新興的無屏電視、智能投影、激光電視等領(lǐng)域。

以觀影和游戲?yàn)槔郧按蠖嘞M(fèi)者會(huì)傾向于選擇大屏液晶電視，而投影儀則因技術(shù)上的局限，如刷新率不足、時(shí)延等問題，相對(duì)較少受到青睞。

話說回來，盡管投影儀的市場增速不如大家想象得這么快，但在家庭市場中依舊呈現(xiàn)出了逐步滲透的趨勢。根據(jù)IDC在《中國投影機(jī)市場跟蹤報(bào)告，2023年第四季度》中的預(yù)測數(shù)據(jù)，至2028年中國投影機(jī)市場出貨量有望超過930萬臺(tái)，五年復(fù)合增長率仍將達(dá)到14%。

那么，到底是什么在引領(lǐng)游戲與家庭觀影市場向投影儀傾斜？

德州儀器 DLP 顯示產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理Seema Deshpande 認(rèn)為：“這主要得益于技術(shù)的不斷突破，投影儀已能媲美大屏電視及專業(yè)游戲顯示器的性能表現(xiàn)。相比固定式大屏電視，既沒有畫面變形，又沒有視覺顆粒感，同時(shí)其獨(dú)特的靈活性與便攜性打破了屏幕尺寸限制，允許用戶根據(jù)安裝位置與室內(nèi)環(huán)境自由調(diào)整投影尺寸?！?/p>

提到DLP技術(shù)的進(jìn)步，我們看到近期德州儀器又推出了新一代顯示控制器DLPC8445，尺寸僅為 9mm × 9mm，也就是原來的 1/10，相當(dāng)于一支鉛筆橡皮擦的寬度，是目前其同類產(chǎn)品中尺寸更小的一款產(chǎn)品，同時(shí)能夠以超低延遲提供 100 英寸或更大的對(duì)角線顯示，而且圖像質(zhì)量生動(dòng)逼真，可適配超小型、高速且低功耗的 4K 超高清 (UHD) 投影儀。

圖 | DLPC8445尺寸更小，速度更快，來源：德州儀器

除了尺寸小以外，DLPC8445還首次搭載了可變刷新率技術(shù) (VRR)，這對(duì)于游戲來說非常重要，面對(duì)不同游戲設(shè)備間刷新率的差異，VRR 技術(shù)能夠智能調(diào)節(jié)，讓投影畫面與游戲設(shè)備的幀率保持同步，從而有效避免幀率不匹配所導(dǎo)致的畫面延遲、撕裂與卡頓現(xiàn)象，進(jìn)一步提升游戲體驗(yàn)。

關(guān)于可變刷新率技術(shù)在更多應(yīng)用場景中的作用，Seema Deshpande舉例道：“以高速騎行場景中的緊急剎車為例，我們的驅(qū)動(dòng)必須迅速捕捉并精準(zhǔn)呈現(xiàn)這一動(dòng)態(tài)變化，這對(duì) DLPC8445 的緩存架構(gòu)及算法處理能力提出了極高的挑戰(zhàn)。而可變刷新率 (VRR) 技術(shù)的引入解決了外接設(shè)備多樣化刷新率需求下的同步難題，無論輸入設(shè)備的刷新率如何波動(dòng)，DLPC8445 都能憑借其創(chuàng)新的緩存架構(gòu)與算法優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)刷新率的即時(shí)匹配與同步，為用戶帶來無縫、幾乎零時(shí)延的視覺享受。這一特性不僅在游戲與觀影領(lǐng)域大放異彩，更有望在未來高速光學(xué)控制的工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢?！?/p>

圖 | 60Hz-240Hz 顯示幀速率范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模糊比較，來源：德州儀器

據(jù)悉，DLPC8445 憑借亞毫秒級(jí)的顯示時(shí)延，結(jié)合超過 240Hz 的高幀率刷新能力，保障了游戲過程的流暢無阻與即時(shí)反饋，讓玩家的操作得到即時(shí)的視覺回饋。

那什么是亞毫秒級(jí)的顯示時(shí)延呢？

顯示延遲是指接收到新幀后顯示器更新所需的時(shí)間，這一指標(biāo)在高性能游戲中極其重要。無論是游戲玩家在賽車游戲中需要精確實(shí)時(shí)制動(dòng)，還是在動(dòng)作游戲中需要完成一系列精確的跳躍動(dòng)作，玩家都希望能夠相對(duì)于控制器的輸入做出盡可能快的顯示反應(yīng)。顯示延遲的測量方法通常是將光電探測器連接到計(jì)算機(jī)并放置在屏幕上來檢測顯示的光輸出變化，小于 20ms 的延遲被認(rèn)為是游戲中可接受的值（這種情況下假定從用戶輸入到顯示的系統(tǒng)延遲極小）。

雖然更高的刷新率可以實(shí)現(xiàn)更低的延遲，但顯示畫面上更新像素所需的時(shí)間還取決于整個(gè)數(shù)據(jù)處理流水線，包括顯示控制器的特性和功能。顯示控制器的上游圖像處理也會(huì)影響顯示延遲。例如，到目前為止，所有以前的 DLP 顯示控制器都使用了雙幀緩沖器架構(gòu)，這增加了一幀延遲。

而德州儀器本次推出的DLPC8445 DLP 顯示控制器使用了全新的幀緩沖器架構(gòu)，可顯著降低顯示延遲。再結(jié)合數(shù)字微鏡器件 (DMD) 的快速開關(guān)功能，在新幀數(shù)據(jù)進(jìn)入的圖像角落進(jìn)行測量的情況下，DLPC8445 可以使顯示延遲小于 1ms。

下面簡單介紹一下該DLP 芯片組的參考設(shè)計(jì)情況，如下圖所示，由高反光率的數(shù)字微鏡所組成的DLP472TP是整個(gè)系統(tǒng)的核心；而DLPC8445 驅(qū)動(dòng)控制器就像是該系統(tǒng)的大腦，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與控制，整合圖像數(shù)據(jù)、傳感器信息及外圍輸入，并依據(jù)應(yīng)用環(huán)境靈活調(diào)整控制策略。該系統(tǒng)的關(guān)鍵在于電源管理與數(shù)據(jù)處理，DLPC8445 與 DLPA3085 協(xié)同保障供電穩(wěn)定與電壓精確，同時(shí)提供多種數(shù)字視頻數(shù)據(jù)格式。

圖 | DLP 芯片組參考設(shè)計(jì)，來源：德州儀器

整體的處理流程是，嵌入式處理器生成視頻流，經(jīng) DLPC8445 精細(xì)處理后，轉(zhuǎn)換為 DMD 可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，從而構(gòu)建出高效運(yùn)作的系統(tǒng)框架。

值得一提的是，DLPC8445 驅(qū)動(dòng)器的作用不止于此，它還可以和智能手機(jī)、平板電腦移動(dòng)電子設(shè)備做數(shù)據(jù)接口，通過它專有的移動(dòng)數(shù)據(jù)接口來接收它輸入的數(shù)據(jù)，送到 DMD 做顯示。

圖 | DLP 芯片組示意，來源：德州儀器

關(guān)于該芯片組的供貨情況，Seema Deshpande透露：“該芯片組包含DLPC8445、DLP472TP、DLPA3085，現(xiàn)已進(jìn)入預(yù)量產(chǎn)階段，并已在 TI 官網(wǎng)開放購買?！?/p>