作者：德州儀器DLP®車用外部照明組產品行銷工程師Brandon Seiser、Trevor Dowd
無論是您的智慧型手機、電視或愛車的頭燈，像素越高通常越好。以電視而言，高像素能提高文字清晰度，展現更豐富的影像細節。
隨著車輛技術進步，每個頭燈可提供 12 個像素以上之後，自適應式智慧頭燈（ADB, Adaptive Driving Beam）技術等新車燈應用也開始普及。而今，汽車製造商能運用 DLP® 技術設計新型汽車，將每個頭燈的像素數提升至 130 萬個。然而，一百多萬個像素有什麼用途呢？
汽車製造商需要大量像素，才能打造最佳 ADB、實現資訊投影與車道線辨識功能，然而，現今能滿足三種應用的科技並不多。其中一種是德州儀器的 DLP 技術，目前已開發出對角尺寸0.55英吋的數位微型反射鏡元件（DMD，Digital micromirror device），能打造新一代進階頭燈系統。
與第一代符合汽車標準的 DMD 相比（DLP3030-Q1 晶片組），DLP5531-Q1 晶片組的主動區面積增加了兩倍。在一定的光源通量密度下（illuminator source flux density），較大面積提供的流明數是DLP3030-Q1晶片組的三倍，使用傳統 LED 光源時，可達峰值照度（peak illuminance）也成長為三倍。晶片組的工作溫度最高可達105°C。耐高溫操作的晶片，加上較大的鏡頭，有助擴大頭燈的可視範圍（FOV）。
130萬像素不會太多嗎？
什麼樣的應用需要 100 萬以上的像素？乍看之下，這麼高的解析度似乎沒有必要，但其實非常符合所需。以下以道路擴增實境（AR）資訊投影的應用舉例說明。
要將號誌或路標等圖像投影在牆面或車庫門等垂直表面上，只要每像素 0.1° 或 0.05° 的低解析度其實就能做到。過往許多文獻與研討會上也有這類資訊投影的展示介紹。
不過，如果目標不是在牆上投射圖像，而是將資訊投影在前方路面上，好像直接「印」在馬路上呢？如果資訊能投影在路面上，汽車製造商便能設計出一套視覺通訊系統，協助通知駕駛前方彎道，並提升車輛與行人之間的溝通。
如果要將號誌投影在路面上，一個必要條件是限制投影在路面的號誌長度，合理範圍約為2至3公尺，否則會減損 AR 效果。縮減號誌長度有助縮小號誌垂直高度的夾角，進而減少用來投射號誌的成像元件（imager）掃描線數量。
舉例來說，成像元件的最大 FOV 達 7° 以上時，與全 FOV 相比，感測元件用於號誌投射的部分其實很小。圖一為距離車燈僅 10 公尺、高 2 公尺的號誌，最後投影出的號誌高度夾角只有 0.6°。圖一上半部即為號誌高度夾角的計算。如果總垂直 FOV 為 7°，圖像高度夾角如前述為 0.6°，則圖像投射只能使用 8 至 10% 的可用垂直像素線（vertical pixel line）。如果號誌距離車身更遠，或者全 FOV 值增加，則情況會更吃緊。如果圖像投影到離車輛20公尺遠的地方，則2公尺高的圖像夾角只有約 0.16°，只能使用 2% 的可用垂直像素線。
圖一：圖像高度夾角 0.6° 的像素需求
圖一與上述例子顯示解析度為每像素 0.013° 時，投影效果非常好，0.05° 時則效果不佳。如果解析度只有0.05，一套2萬像素的系統必須投影出更高的號誌，在縱向路面上延伸數公尺，但這麼一來便不符合AR畫質要求。在10公尺的操作距離下，以上例子展現100萬以上像素的解決方案有其實用價值，因此130萬像素絕對不會是大材小用。
調變轉換函數（Modulation transfer function）
如果渲染與成像解析度比下游投影光學的線對解像力（line pair resolving capability）高，將有什麼樣的優勢？線對解像力通常以投影光學的調變轉換函數（MTF）表示。如果系統中的光學MTF解析度比成像元件的像素限制低，則光學元件會決定最小可分辨特徵尺寸（minimum achievable feature size），但是物件位置調整解析度（以及最小顯示尺寸的寬/高步進距離）仍取決於成像元件解析度，如圖二所示。
圖二：更高的解析度有助精確控制移動與步進距離
成像解析度會影響移動物件與調整尺寸的流暢度。成像與渲染解低度較低會導致不自然的動作，而不一致的步進距離會造成畫面顫動。這種顫動現象與投影鏡頭 MTF 有限造成的光學模糊並無關聯。
結論
如果系統使用 DLP5531-Q1 的 0.55 英吋 DMD 晶片組，在 1152 x 576 模式（原生解析度一半）下操作，且具有 7.5° 的全垂直 FOV 時，最終的垂直解析度為每像素 0.013°。如果垂直 FOV 高出 7.5° 許多，便適合使用 DMD 的 1152 x 1152 操作模式（原生解析度），將有效垂直線解析度提升為兩倍，並維持性能水準。即使在整個傳統遠光燈 FOV 加上號誌區都使用 DMD，0.55 英吋的DMD也具有投影路上AR資訊的高解析度。
其他資源
- 使用DLP技術的DLP汽車頭燈參考設計
- 請參考培訓影片「汽車頭燈DLP5531-Q1晶片組」，了解更多DLP5531-Q1晶片組的資訊
- 請參閱技術文章「運用DLP技術開發高解析度適應性頭燈系統」，了解更多高解析度ADB頭燈的資訊
