"Technik Extrem"

DLP-Projektoren: So funktioniert die Technologie

24.11.2016 von Roland Seibt

Durch mikroskopisch kleine Kippspiegel erzeugen DLP-Projektoren ihr Bild. Wir erklären, wie es funktioniert und was von 4K-Chips zu erwarten ist.

ca. 2:30 Min
Ratgeber
VG Wort Pixel
dlp-1-chip
Die grundlegende Funktionsweise eines 1-Chip-DLP-Projektors
© Archiv

Vor genau zwanzig Jahren hat Larry Hornbeck in den Labors von Texas Instruments die ersten DMD-Chips (Digital Mirror Device) entwickelt. 2014 bekam er einen Technik-Oscar für diese Technologie, die mittlerweile fast 90 % der digitalen Kinos sowie Abermillionen von Heimgeräten mit DLP-Bildern (Digital Light Processing) versorgt.

Die geniale Idee war, Chips mit kleinen Spiegeln zu bauen, die man mechanisch um ein paar Grad kippen konnte. Jedes Spiegelchen wird zu einem Filmpixel, wenn es das zu spiegelnde Licht einer Projektionslampe entweder auf die Leinwand oder ins Nichts leitet. Da diese Pixel jedoch nur die Zustände „An“ und „Aus“ kennen, muss man die Spiegel Tausende Male pro Sekunde wippen lassen – jeweils unterschiedlich lang, um alle verschiedenen Helligkeitsstufen abbilden zu können. So bekam man immerhin schon ein messerscharfes Schwarz-Weiß-Bild, doch um Farbe ins Spiel zu bekommen, wurden zwei Ansätze entwickelt, die entweder drei oder einen DMD-Chip benötigen.

3-Chip

Diese teuren Geräte sind ähnlich aufgebaut wie LCD-Projektoren. Das Licht der Birne wird in drei Grundfarben aufgeteilt, von denen jede ihren eigenen DMD-Chip bekommt. Nach der Verpixelung werden die Teilbilder wieder zusammengeführt auf die Leinwand gelenkt. Bei 3-Chip-DLPs werden die Farben zur selben Zeit erzeugt und es gibt keine Regenbogenartefakte. Und die Spiegel haben lange Zeit, alle Helligkeitsstufen aufzubauen, ohne Quantisierungsrauschen zu erzeugen. Dafür ist es optisch aufwendig, die Grundbilder wieder deckungsgleich auf die Leinwand zu bringen.

Single-Chip

Bei 1-Chip-DLP-Beamern wird das Licht nicht spektral aufgesplittet, sondern die Grundfarben werden zeitlich nacheinander erzeugt. Das wird durch ein drehendes Farbrad bewerkstelligt oder neuerdings durch schnell schaltende RGB-LEDs als Lichtquelle. Der DLP-Chip erzeugt rote, grüne und blaue Grundbilder zeitlich hintereinander, die sich im Auge mischen.

Dies wird ermöglicht durch die sehr hohe Kippgeschwindigkeit der Spiegelchen. Trotzdem sehen viele Menschen bei diesen DLP-Beamern Regenbogeneffekte. Sie entstehen durch Bewegungen des Auges. Wenn es über den Screen huscht, tut es dies innerhalb von Millisekunden und bekommt dabei unterschiedlich bunt zusammengesetzte Teilbilder mit. Der Effekt stört jeweilige Betrachter mehr oder weniger stark.

Ein weiterer Nachteil der 1-Chip-Lösung ist natürlich, dass weniger Zeit darauf verwendet werden kann, durch multiples Spiegelkippen feine Helligkeitsabstufungen zu generieren. Es entsteht meist Rauschen in dunklen Farbtönen.

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Neue Technologien

Die DLP-Technik kann enorm durch neue Lichtgeber verbessert werden. Zum einen ersetzen farbige Hochleistungs-LEDs die Projektionslampe mitsamt mechanischem Farbrad. Die halten länger und schalten so schnell, dass öfter beim Bildaufbau die Grundfarbe gewechselt werden kann, was den Regenbogeneffekt mindert. Gleiches gilt für Laser als Lichtquelle. Hier stehen in Zukunft noch erhebliche Innovationen an. Man könnte sich auch vorstellen, Quantum-Dot-Material in das Farbrad zu integrieren, was die Lichtausbeute verdoppeln und HDR ermöglichen würde. Und dann kommen jetzt auch die ersten 4K-DLPs für das Heimkino.

DLP in Ultra HD

Texas Instruments bringt die Ultra-HD-Auflösung in bezahlbaren Preisregionen. Der neue 4K-Chip besitzt jedoch statt den eigentlich nativ nötigen acht Millionen Mikrospiegeln nur vier. Über eine Shift-Technik erzeugt jeder Spiegel abwechselnd zwei separate Pixel. Durch die schnelle Schaltzeit von über 9000 Zyklen pro Sekunde soll die volle Ultra-HD-Auflösung sichtbar werden. Wie gut es gelingt, dass alle Pixel auf der Leinwand scharf und präzise voneinander getrennt werden, müssen Tests erst noch zeigen.

In Demos soll der Chip seine Fähigkeiten bereits mit eindrucksvoller Detailschärfe unter Beweis gestellt haben – im direkten Vergleich zu den e-Shift Varianten der Mitbewerber und sogar nativen 4KBeamern. Und so sind wir äußerst gespannt auf die ersten Ultra-HD DLPBeamer, die für Ende 2016 angekündigt sind.

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