激光光源应用促3D电影“亮变”

激光光源为3D“亮变”而来

    在第十九届北京国际广播电视电影设备展览会（BIRTV）上，激光显示知名企业中视中科发布了全球首台应用激光光源的3D数字电影放映机。这场以“亮·变”为主题的发布会上，激光3D电影放映机向电影业内人士展示了激光光源带来的震撼性效果，其一举打破了制约3D电影发展的亮度、色彩、舒适度等技术性难题。发布会上北京8家知名影院与中视中科签署了合作推广协议。

    目前3D电影热潮席卷全球，为电影制作、发行和放映带来巨大的商业机遇。2008年我国仅有3D影院银幕100块，今天已超过800块，成长迅猛。但3D电影并非没有缺陷，特别是亮度。很多国内外业内专家认为，3D电影无论使用主动还是被动技术其发光效率只有原来的30%，这将让观影者无法忍受，3D电影的放映质量存在硬伤。提高放映品质是3D电影存在、发展的必然趋势。

    传统数字电影放映机受到灯泡光源特性的局限，大幅提高画面质量的空间已经被“封杀”。作为革命性的激光光源将使3D实现前所未有的亮度与色彩表现，为3D电影带来质的改变与飞跃。在2010年美国电影产业博览会（Showest）上，有众多厂商推出了将应用于电影放映的激光光源，以应对3D对光源的新要求。更有媒体分析人士称，电影的激光光源时代正在来临。

    在“亮·变”激光3D电影放映机产品发布会上，有技术负责人介绍，这次中视中科展出的是更换了激光光源的巴可DP1500， 在同样的光通量输出下，使用激光光源产生的视觉亮度是灯泡光源的1.3倍以上。

    激光是高纯度的光，在数字电影放映机上，激光的光能量100%被利用，而从氙灯光源的光谱特性上可以看到，可见光能量大约只能占到氙灯输出总光能量的 1/3– 1/2， 在电影放映机上氙灯光源的实际能量利用率低于20%，佩戴眼睛的3D电影光能利用率则更低。

    激光是线宽小于 1nm 的高纯度光，因为没有气体放电灯的紫外或红外无用光谱，作为显示光源，红、绿、蓝三原色激光器发出的光可以100%被数字电影放映机利用。

    图1、氙灯灯泡和激光光源的比较

    目前氙灯最大输出功率 6500-7000 瓦，在巴可或科视的 3片 DLP 技术数字电影放映机上可以实现3万流明的光通量输出。在当前影院常用的15000流明光通量规格的放映机上，需要4000瓦左右的灯泡。如果放映 3D 影片，就需要大功率的灯泡以保证银幕亮度，而大功率灯泡的使用费用是非常昂贵的。

    激光光源采用多台中高功率红、绿、蓝激光器叠加输出高功率，从理论上讲没有极限功

    率限制。目前在巴可或科视的 3 片DLP 技术数字电影放映机上，使用光功率总计约150瓦的红、绿、蓝激光器就可以实现15000流明光通量输出，并且如果实现 3 万流明的光通量输出，只需要增加激光器的数量就可以，即 3 万流明输出的激光光源寿命与 1 万流明的一致，并不增加单位成本。

    同时，采用下一代的激光3D电影放映解决方案让人想到的是高昂的综合更换成本，事实上恰恰相反。该方案对现有设备具有良好的兼容性，在升级改造过程中，无需更换设备与屏幕，光通量可提高至30000lm。

色彩丰富使3D效果更出众

    激光电影放映机采用红、绿、蓝三基色激光作为光源，激光的光谱带宽窄，是真正的高纯色的红、绿、蓝三基色光源，激光投影机能实现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，是传统投影的2倍以上。基于此，激光光源具有更高的色彩灰度表现能力，图像层次感强，极大增强了3D立体效果。

    数字放映机色域覆盖率的大小，是基于光源的红、绿、蓝三原色的CIE x，y色品坐标值所限定的。（见图2、表1）

    图2、色域覆盖率图

    表1    CIE色品坐标

    传统的电影放映技术，其影像色彩主要通过胶片来呈现，胶片的洗印及光源的光谱决定了放映出来的影片色彩。正片胶片实际是一种模拟的成像方式，正片底片就是滤光器，过滤光源发出的光从而成像，所以胶片成像是一种减色成像。目前的数字电影放映机，基于3DLP成像单元，对每个像素进行控制，经光源照射，分别形成不同亮度的红、绿、蓝画面，再进行叠加形成彩色图像。数字电影放映机与HDTV -样采用的是一种加色算法，只是数字电影放映机采用氙灯加滤光器实现的色彩空间比HDTV实现的RGB色彩空间要大。DCI的《数字影院系统规范》中的色彩标准是建立在SMPTE 432-l工程准则基础上的，SMPTE规定的数字影院最小色彩范围的色彩空间与NTSC色彩范围相接近，是基于目前DLP数字放映机氙灯的三原色色彩空间的。激光光源由于使用纯度非常高的红、绿、蓝三原色光源，能实现远远大于传统NTSC或DCI最小色彩范围的色彩空间，能展现大部分人眼可以识别的色彩。

    根据DCI检测标准，数字电影放映机的白平衡点色域坐标为x=0. 314，y=0. 351，这点与电视领域中欧美的6500K、日韩的9300K色温不同。而无论采取哪种白场色度标准，对于红、绿、蓝三原色可以分别精确控制的激光光源来讲都是很容易实现的，而氙灯光源则需要通过滤色器来控制，结果不仅降低了光源的光利用效率，而且对色度不容易做到灵活的调整控制管理。

唯一可做到免维护的电影光源方案

    在使用寿命方面，激光光源寿命长，低衰减，可以长时间连续工作，并且长期无需更换，寿命大于20000小时，而高功率氙灯寿命只有500小时，是激光的1/40。

       表2、数字电影放映机氙灯灯泡保修时间

    同时在使用安全性方面，充有超高压气体的大功率氙灯有炸灯危险，且存在汞污染长期使用须更换灯灯泡。激光器的组成为半导体、晶体元件，没有高压结构，无炸灯危险，无汞污染，正常工作几年无需维护。

    在“亮变”发布会上，北京知名影城：成龙耀来、新世纪、首都华融、博纳优唐、星美、嘉裕金逸、万达、华星等均与中视中科签署合作推广协议，北京的影迷不久便可以欣赏到激光3D电影放映机带来的震撼效果。

    据了解，中视中科已申请超过110余项激光显示相关专利，涉及激光显示的主要关键环节，全面覆盖材料、激光器件、匀场、消相干和整机技术。公司拥有的专利数占中国专利总数的90%，在全球相关企业中拥有激光显示专利数排名前三，中视中科激光显示技术尤其是产业化能力已进入世界先进水平。

    在激光投影产品应用方面，中视中科在北京奥运会、残奥会期间，激光前投影设备作为主显示终端服务奥运主运行中心（MOC），因其在稳定性、可靠性、亮度、色彩、连续工作能力等多方面的卓越表现赢得了奥组委高度赞扬；同年,由中视中科研制的世界首台遵循DCI国际数字电影规范的10000lm激光数字电影放映机通过了中国计量科学研究院检测，随即先后在北京、南京知名院线投入商业运营，取得了良好的商业运营成绩。

    2010年4月中视中科为上海世博会中国馆提供的两台20000lm共40000lm激光工程投影机正式投入运营。激光投影机每天持续15个小时不间断工作，其卓越性能在世博会上得到了完美展现。伴随着激光显示设备在高端投影领域的不断应用，标志着我国的激光显示产品市场化工作已经处于世界前列。