在很多科幻影視作品中,都會看到一些神奇的顯示技術,像是《鋼鐵俠》系列電影,主角託尼·斯塔克的工作室和智慧系統中,經常會看到漂浮在空中的三維全息圖;《銀翼殺手2049》電影中,也能看到巨大的3D全息廣告和立體的虛擬歌舞場景;《阿凡達》中,控制中心中展示潘多拉星球的地圖也使用了類似技術,能夠以三維方式顯示整個星球的地形地貌。
再比如《碟中諜:鬼影行動》、《少數派報告》等等,可以說,先進的顯示技術已經是不少電影能夠營造出科技感、未來感必不可少的因素了。那你有沒有想過,這些看起來非常具有未來感的顯示方式,也許當下已經有技術路徑可以實現呢?
它就是:鐳射顯示。
不是顯示技術的“顯示技術”
不用說也知道,相對於目前主流的顯示技術如LCD、OLED、電子紙,鐳射顯示的起步時間可以說是最晚的,而且與其他技術有很大不同的一點在於,鐳射技術的發明最早並不是‘應時而生’的。因此它的發展歷史既包括了技術突破,同時也得益於應用擴充套件,是在結合了鐳射科學和顯示技術後,才逐步成為現代顯示行業的重要組成部分。
鐳射技術的歷史可以追溯到1960年,隨著當年5月16日,西奧多·梅曼(Theodore H. Maiman)在休斯研究實驗室成功發明了世界上第一臺紅寶石鐳射器,這一發明很快被稱為“人類發明的第一種新光源”。
鐳射的發明開啟了人類對高能量光源的探索,而鐳射本身的單色性和相干性,則使其在後來的幾十年裡迅速應用到通訊、醫療、製造等多個領域。但在顯示方面,鐳射最初並沒有直接用於影象顯示,而是更多地應用於光譜分析、通訊和科學實驗。
真正讓科學家對鐳射顯示產生興趣的原因之一是它所具備的“高亮度”,配合其方向性、單色性和相干性,使其在精確光學成像和投影方面擁有不錯的潛力。因此,在1960年代至1970年代,科學家們開始在實驗室中嘗試使用鐳射來生成影象,以探究其在顯示和投影中的可能性。
然而,由於鐳射裝置在這一時期的高成本和技術難度,鐳射顯示的研究主要集中在實驗室中,應用領域也十分有限。直到1980年代,鐳射光源技術的進一步發展,特別是固態鐳射器和二極體鐳射器的技術突破,使得鐳射顯示開始成為可能。
鐳射投影成為這一時期科學家和工程師們的研究重點之一,因為鐳射的亮度和色域覆蓋遠高於傳統的氙燈光源。德州儀器在1987年發明了DLP(數字光處理)技術,這種技術利用微小的數字微鏡器件(DMD)來控制光的投射方向,為鐳射投影的商業應用奠定了基礎。
雖然初期DLP系統使用的光源主要是普通燈泡,但科學家們很快認識到,鐳射光源與DLP技術結合可以顯著提升畫質和亮度,從而使得鐳射投影成為現實。進入1990年代和2000年代後,鐳射投影技術逐漸進入商業化應用階段,科學家們和企業開始研發可以投入市場的鐳射投影裝置。
值得一提的是,在這個階段,就已經有中國企業開始了相關佈局,成立於2006年的光峰科技於次年推出了基於ALPD(Advanced Laser Phosphor Display)技術的鐳射光源。這項技術大幅降低了鐳射顯示的成本,並提高了效率,使得鐳射顯示技術很快得到了廣泛應用,成為影院、家用投影、工程投影等多種場景中的可選項。
而提到影院,就不得不提IMAX,即便是現如今在購買電影票的時候,很多人也會主動選擇多花一點錢去IMAX影廳,而“鐳射巨幕”則正是很多IMAX影廳能夠提供更好視覺觀感的硬體基礎。
鈦媒體APP從業內人士處瞭解到,IMAX影院的鐳射投影系統主要供應商包括比利時的巴可(Barco)、美國的科視(Christie)此外還有一小部分採用了索尼的產品。
“跟大多數人理解的不同,這些供應商提供給IMAX影院的不僅僅是單獨的投影機,而是全套的投影系統,涉及到影院的規模、螢幕的尺寸以及定製化的需求,通常每套價格在100萬美元到300萬美元之間。”業內人士表示。
儘管裝置價格高昂,但IMAX影院憑藉高人氣,確實成為了公司的“搖錢樹”。資料顯示,IMAX公司2023年營收達到3.748億美元,同比增長25%。淨利潤達到2500萬美元,成功實現扭虧為盈。公司財報中指出,這一增長主要得益於系統銷售活動的增加以及IMAX系統安裝的加速。
IMAX公司CEO Rich Gelfond此前曾表示:“鐳射顯示技術提高了影象的亮度、對比度以及色彩表現,使得電影在IMAX螢幕上看起來更加生動和逼真。這種技術能夠讓觀眾獲得更加沉浸的視覺效果,特別是在3D電影中,鐳射投影提供了更清晰、色彩更豐富的影象效果。”
鈦媒體APP分析認為,自IMAX影院建成以來,其音畫方面的體驗優勢配合高質量製作內容的呈現,已經取得了市場的充分認可,進入2024年後,全球電影市場的增長態勢逐漸放緩,以中國的電影市場為例,其票房並沒有達到2023年上半年的資料,但是已經恢復到了2019年上半年76%的水平。
北美市場的表現則更加糟糕,其中一個關鍵因素在於2023年“好萊塢大罷工”,不僅導致很多電影檔期陸續推遲、新片供給不足,甚至對於北美電影市場的根基也造成了極大的影響。在此背景下,IMAX影院儘管擁有體驗層面的優勢,卻難逃“影片質量下降”的波及。
從長遠來看,鐳射顯示技術在影院層面的應用將會越來越廣泛,並可能逐漸實現對傳統放映機的全面替代。這也是包括索尼、海信等廠商加速佈局工程投影、影院投影的重要因素。
把鐳射帶進家裡,開啟“百吋大戰”
如果說電影院是鐳射顯示最好的展示舞臺,那麼競爭更加激烈且使用者需求更多元化的家用市場,則會是鐳射顯示努力攻佔的下一個“高地”。在鈦媒體APP看來,鐳射顯示之所以能夠進入家用市場,除了技術本身適合作為顯示裝置以外,也離不開電視的“大屏風潮”。
資料顯示,從2010年到2014年期間,電視的平均螢幕尺寸就從32英寸提升至47英寸,也就是說,4年間電視的顯示面積提升了近1.5倍。
而鐳射顯示採用的投射成像原理,也使得其天生適合做大尺寸顯示產品,早在2007年,海信承接了國家863鐳射顯示專案,開始涉足鐳射電視技術的研究,這是中國最早開始戰略性研發鐳射顯示技術的企業。2014年,海信釋出了全球首款100吋超短焦鐳射電視6900A,正式開闢鐳射顯示的“家用賽道”。
提起“鐳射電視”,可能很多人還是第一次聽到這個概念,如果想要更好的理解它的原理和形態,不妨看一看辦公室裡的投影、電影院裡的巨幕。從本質上來說,鐳射電視與投影機一樣,都是透過光源打在物體表面上進行反射來進行顯示的。
但是,鐳射電視和投影儀在“光源”這個核心部件上的構造又大相徑庭,前者採用的是固態鐳射器發光,後者則為燈泡或者LED光源,反應到實際的使用當中,就是鐳射電視的亮度、色彩、壽命都要優於投影儀產品,並且其具備的“短焦投射”原理也能縮短其與反射屏的擺放距離。
據海信鐳射顯示總經理、首席科學家劉顯榮介紹:“以家用投影儀最大的痛點亮度來說,通常液晶電視的亮度在400~600nit左右,而一臺3000~5000元的家用投影儀,在投射100英寸的畫面後,最終的顯示亮度大概在50~150nit,這也就是為什麼投影儀產品都比較適合關燈使用的背後原因。”
如果說與投影相比,鐳射電視的主要優勢是顯示能力,那麼與同期的液晶電視、OLED電視產品相比,鐳射電視的“尺寸優勢”則會更加明顯。放眼2014年的電視市場,普遍最大的量產產品也只有75、77英寸而已,海信推出的第一臺鐳射電視其顯示尺寸就達到了100英寸。
但作為一項新興技術,鐳射電視也有很多等待解決的問題,首先是推出原型機產品後,其耐久性、可靠性都需要進行進一步驗證。根據海信相關工程師的說法,2015年12月,海信就完成了對鐳射電視耐久性、可靠性等基礎特性的全面驗證。
只不過,此時的產品還並不成熟,因為鐳射電視能夠發揮其優勢的領域是75英寸以上的大屏,更大的螢幕尺寸會對解析度要求進一步攀升。
2015年左右,液晶電視市場也已經在向4K解析度過渡,受限於技術限制,海信此時推出的鐳射電視只有1080P解析度,加之超大屏產品本身對解析度就有著更高要求。因此在鈦媒體APP看來,這一階段的鐳射電視並不具備很強的競爭力,就好像智慧手機在轉向5G的時候,你卻還在推出搭載摺疊屏、超長焦攝像頭等最新技術的4G產品一樣。
所以海信還是選擇了繼續研發,終於在2016年11月推出了全球首臺4K鐳射電視產品,解決了解析度問題之後,鐳射電視的超大屏、高亮度和色彩優勢才得以發揮出來。
雖然是一種新興的產品,但此時已經有一些消費者開始注意到這種新興的大屏顯示形態。鈦媒體APP結合市場資料分析認為,從2014年到2021年,鐳射電視算是完成了從新形態誕生到追趕比肩主流液晶電視體驗,並迅速找到差異化競爭優勢的過程,市場端則是完成了對這一新概念產品的匯入。
洛圖科技資料顯示,2015~2022年,中國鐳射電視市場規模年複合增長率達68.6%。2022年,鐳射電視銷量佔100吋及以上大屏電視市場的比重為65%。
與此同時,海信對鐳射電視的色彩技術上也在持續升級,2018年先是推出了雙色鐳射光源4K鐳射電視並將售價下探至2萬元以內,此後又迅速更新了三色鐳射技術。
如果用通俗的思路來理解,相比單色鐳射,三色鐳射就像是用三支彩色筆(紅、綠、藍鐳射)在螢幕上快速畫畫,在色域覆蓋、色彩還原和顏色純淨度上,都更加有保證。有趣的是,圍繞鐳射顯示技術的路徑,此前在投影圈還曾引發過一場“論戰”。
起因是極米在2023年春季新品釋出會上推出了Dual Light超級混光技術,並公開表示三色鐳射技術存在散斑和彩邊問題,會導致使用者觀看不適,因此選擇了混光技術方案。極米認為三色鐳射技術是“不成熟的偽技術”,並指出自家的混光技術能夠帶來超高亮度、超高色域、超高色準和舒適的觀看體驗。
堅果則堅持三色鐳射技術是未來發展方向,認為極米對三色鐳射的批評是誤導消費者。堅果透過線下盲測活動展示了三色鐳射技術的優勢,並指出極米的混光技術在對比度等方面不如三色鐳射。堅果還提到自家的三色鐳射產品在市場上的表現和使用者反饋良好,否認了極米關於三色鐳射的負面評價。
隨後,兩個品牌的負責人,堅果投影CPO王驍逸和極米科技公關負責人郭雪晴還在微博上展開了一場“線上辯論”,該場直播最終吸引了51萬人線上實時觀看,200多名數位大V參與討論,可以說是近10年來投影圈社會影響力最廣的事件。
儘管當時極米還十分“嘴硬”,堅持所謂“超級混光技術”,但從其後釋出的產品可以看出,極米最終“服軟”,還是於2024年釋出了搭載三色鐳射技術的新品RS 10 Ultra,由此也能看出,市場和行業內對三色鐳射技術的認可度逐漸提高,顯示出三色鐳射技術在高階市場中的潛力和趨勢。
因此可以說,無論是在投影還是鐳射電視領域,三色鐳射顯示都將是未來的主流技術,除了色彩表現以外,鐳射顯示的護眼屬性也與當前使用者比較關心的“視力健康”話題相互契合。從原理層面看,鐳射顯示採用的漫反射成像,全像素髮光,並有效規避了有害短波藍光,所以觀看舒適度更高。
可塑性或將成為殺手鐧
作為一個進入消費級市場僅10年時間的顯示技術,鐳射顯示還有一項優勢在於發展的潛力。像是前文提到的散斑問題,劉顯榮告訴鈦媒體APP:“海信自2018年實現三色鐳射產品的研發與量產以來,一直在試圖尋找減少散斑的解決方案,從技術層面看,透過擴大光譜寬度、最佳化光學結構、增加運動擴散片等方面,都已經可以做到將散斑降低至人眼弱感,未來也有望提升至人眼無感。”
另外則是三色鐳射產品乃至整個投影領域目前都無法繞過的亮度問題,尤其是相比於當前電視動輒2000nits左右的亮度水平,無論是鐳射電視還是鐳射投影,都無法做到與之匹敵。
一位投影領域的工程師告訴鈦媒體APP:“目前鐳射顯示的各個方面仍處於技術發展的初期。例如,鐳射器的效率在過去5年得到了10%的提升,儘管如此,仍未達到50%的效率水平。因此,未來5年內,鐳射顯示實現亮度提升30%是完全可以預期的。”今年9月19日,海信推出了行業首款全域性超高亮鐳射電視,採用了全新一代LPU數字鐳射引擎,首次實現了1500nits的全域性亮度。
鈦媒體APP認為,即便鐳射顯示徹底解決了散斑和亮度問題,它也就勉強能夠躋身主流顯示形態而已,面對液晶顯示技術的成本下探、OLED顯示技術在小尺寸裝置、柔性顯示上的獨有優勢,鐳射顯示也需要找到屬於色彩、護眼等常規賽道以外不可被替代的“長板”。
眾多因素中,“可塑性”也許會成為鐳射顯示破局的關鍵,就像開篇所提到的,全息內容顯示如果想要實現並普及,鐳射顯示就是最好的技術路徑,在這方面,它是不具備替代性的。利用投射原理,鐳射顯示也可以找到對現有顯示形態的“革新升級”,比如海信已經推出捲曲屏、摺疊屏鐳射電視產品,利用反射屏純物理結構的優勢,實現小體積搬運、閒時隱藏。
在場景“向新”擴充套件上,鐳射顯示豐富的場景適應性可以滲透進更多細分領域。面對室內互動娛樂行業的需求,海信開發出三色4K鐳射工程投影產品,亮度橫跨6000lm-10000lm,且光源的壽命超30000小時,例如海信展示的三色鐳射球幕影院,利用超大半球形螢幕的電影放映方式,配合立體環繞聲,打造裸眼3D的沉浸式觀影。近期,海信鐳射電視宣佈將於2025年量產150吋鐳射電視。
由於鐳射顯示蘊藏的潛力,也吸引了很多廠商進行佈局,像三星、索尼,近年來都加大了對鐳射顯示領域的佈局,今年8月,三星推出新一代絢幕鐳射投影儀,今年9月,索尼也推出了4K鐳射家庭影院投影機P9。
鈦媒體APP注意到,從產品形態和硬體配置上,三星新品其實更加符合海信推出的“鐳射電視”形態,同樣採用超短焦投射+抗反光硬屏的組合。之所以命名上刻意避開,推測其是為了能夠區別於海信的產品,同時也避免陷入在“鐳射電視”這一海信優勢品類上直接進行競爭。
面對新興顯示技術的搶先佈局,也讓中國成為目前全球最大的鐳射顯示技術儲備國、鐳射顯示產品消費國並迅速完善鐳射顯示的上下游產業鏈佈局。根據2023年的資料,中國鐳射顯示的市場規模已達到463億元,並且預計未來還會持續擴大。
正如中國工程院院士許祖彥所說:“隨著鐳射顯示產業鏈全面完善,形成鐳射顯示產業叢集、鐳射顯示產業鏈聚集地,中國將成為全球鐳射顯示的‘矽谷’。”(本文首發於鈦媒體APP 作者| 鄧劍雲 編輯|鍾毅)