在三星 (Samsung)、索尼 (Sony)、樂(lè)金 (LG) 等大廠宣示將＂電視＂作為智能家庭核心的同時(shí)，不禁讓人思考：所謂的＂顯示＂(Display)，一定只能依托在有形屏幕上？德州儀器 (TI) 認(rèn)為，投影技術(shù)亦能被應(yīng)用于智能廚房中，例如，直接將食譜投射在流理臺(tái)，或是將正在烹飪的信息投射在烤箱／微波爐既有玻璃面板上，不僅可節(jié)省安裝有形屏幕的空間，又能防水、防污。將投影技術(shù)整合至智能家庭，可取代按鈕、LCD 面板或平板，將居家環(huán)境變得更加智慧化、更具互動(dòng)性并提供＂隨選即用＂服務(wù)，而基于微機(jī)電 (MEMS) 組件的＂數(shù)字光源處理＂(DLP) 技術(shù)，是重要觸媒。
DLP Pico，可在任意表面、以任意形狀＂按需＂顯示
承襲數(shù)字微型反射鏡組件 (DMD，一種速度極快的反射性數(shù)字光開(kāi)關(guān)) 發(fā)展而來(lái)的 DLP 技術(shù)，已有 30 年歷史；它能接收數(shù)字影像，產(chǎn)生一系列數(shù)字光脈沖信號(hào)。這些光脈沖信號(hào)進(jìn)入眼睛后，人類的眼睛會(huì)將它解譯為彩色模擬影像。只要將 DMD 與適當(dāng)光源、投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，反射鏡就會(huì)把入射光反射進(jìn)入或移開(kāi)投影鏡頭的透光孔，利用二位脈沖寬度調(diào)制得到灰階效果；若使用固定式或旋轉(zhuǎn)式彩色濾鏡搭配一顆或三顆 DMD 芯片，即可得到彩色顯示效果。至于應(yīng)采用幾顆 DMD 芯片？則視系統(tǒng)成本、光源效率、功耗、重量和體積而定。
承襲數(shù)字微型反射鏡組件 (DMD，一種速度極快的反射性數(shù)字光開(kāi)關(guān)) 發(fā)展而來(lái)的 DLP 技術(shù)，已有 30 年歷史；它能接收數(shù)字影像，產(chǎn)生一系列數(shù)字光脈沖信號(hào)。這些光脈沖信號(hào)進(jìn)入眼睛后，人類的眼睛會(huì)將它解譯為彩色模擬影像。只要將 DMD 與適當(dāng)光源、投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，反射鏡就會(huì)把入射光反射進(jìn)入或移開(kāi)投影鏡頭的透光孔，利用二位脈沖寬度調(diào)制得到灰階效果；若使用固定式或旋轉(zhuǎn)式彩色濾鏡搭配一顆或三顆 DMD 芯片，即可得到彩色顯示效果。至于應(yīng)采用幾顆 DMD 芯片？則視系統(tǒng)成本、光源效率、功耗、重量和體積而定。
圖1：數(shù)字微型反射鏡組件 (DMD) 工作原理
資料來(lái)源：TI網(wǎng)站
最初問(wèn)市的 DLP Cinema，迄今已囊括全球近九成的數(shù)字投影市場(chǎng)，足跡遍布電影院、大型展演廳、會(huì)議室和家庭劇院；而＂Pico＂系列是因應(yīng)小型設(shè)備的高亮度、高效能與高分辨率而生，適用于沉浸式運(yùn)算、車載抬頭顯示器 (HUD)、微型投影機(jī)及交互式數(shù)位廣告牌等。DLP Pico 還有一個(gè)最吸引眼球的特點(diǎn)是：可在任意表面、以任意形狀＂按需＂顯示——權(quán)衡最佳功率與亮度表現(xiàn)做進(jìn)階光學(xué)控制，正逐漸向工業(yè)、汽車、醫(yī)療及消費(fèi)等＂嵌入式光學(xué)感測(cè)＂市場(chǎng)滲透，較知名的案例有：用于物質(zhì)或食安檢測(cè)的光譜儀、3D 機(jī)器視覺(jué)、3D 打印機(jī)及血管顯像儀。
DLP Pico 之所以能靈活調(diào)變功率與亮度的秘訣在于：?jiǎn)我?DMD 上的每個(gè)微鏡，代表屏幕上一個(gè)獨(dú)立調(diào)變的像素，會(huì)與色序照明同步，故能產(chǎn)生令人驚艷的顯示效果。針對(duì)智能家庭應(yīng)用，TI DLP 產(chǎn)品部門臺(tái)灣業(yè)務(wù)經(jīng)理賴升彥表示，DLP Pico 技術(shù)除了為家里增加美感外——例如，將燈泡和嵌入式投影安裝至標(biāo)準(zhǔn)燈座、分享移動(dòng)設(shè)備內(nèi)容；將不同風(fēng)格的影像投射至墻上／天花板當(dāng)作裝飾、變換調(diào)和居家氣氛；還能運(yùn)用＂超短焦投影＂技術(shù)特點(diǎn)，提供＂實(shí)時(shí)交互式控制面板＂的人性化接口，方便監(jiān)控操作、配置智能家居設(shè)備或執(zhí)行＂點(diǎn)播＂功能，加速上手。
照片人物：TI DLP 產(chǎn)品部門臺(tái)灣業(yè)務(wù)經(jīng)理賴升彥
DLP 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，建構(gòu)芯片設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)
“就中樞控制而言，無(wú)屏幕顯示 (screenless display) 未嘗不是一個(gè)好選擇＂，賴升彥提出他的觀點(diǎn)。若將 DLP Pico 與無(wú)線技術(shù)、移動(dòng)操作系統(tǒng)鏈接，就可擺脫固定屏幕或顯示載具限制；無(wú)論是辦公室或居家墻壁、桌面、廚房工作臺(tái)、臥室天花板，甚至車庫(kù)大門，隨處都可作為控制中樞。他并提到，光學(xué)和動(dòng)作捕捉在保全和居家環(huán)境，扮演舉足輕重的角色；因此，DLP 特地強(qiáng)化其＂增值特性＂，讓開(kāi)發(fā)者能將投射技術(shù)與紅外線 (IR)、飛行時(shí)間 (ToF) 測(cè)距、超音波、手勢(shì)辨識(shí)等多種異質(zhì)接口妥善兼容。進(jìn)一步拆解 DLP 器件，由電子與光學(xué)兩部分構(gòu)成。
“就中樞控制而言，無(wú)屏幕顯示 (screenless display) 未嘗不是一個(gè)好選擇＂，賴升彥提出他的觀點(diǎn)。若將 DLP Pico 與無(wú)線技術(shù)、移動(dòng)操作系統(tǒng)鏈接，就可擺脫固定屏幕或顯示載具限制；無(wú)論是辦公室或居家墻壁、桌面、廚房工作臺(tái)、臥室天花板，甚至車庫(kù)大門，隨處都可作為控制中樞。他并提到，光學(xué)和動(dòng)作捕捉在保全和居家環(huán)境，扮演舉足輕重的角色；因此，DLP 特地強(qiáng)化其＂增值特性＂，讓開(kāi)發(fā)者能將投射技術(shù)與紅外線 (IR)、飛行時(shí)間 (ToF) 測(cè)距、超音波、手勢(shì)辨識(shí)等多種異質(zhì)接口妥善兼容。進(jìn)一步拆解 DLP 器件，由電子與光學(xué)兩部分構(gòu)成。
電子部分包括控制器、電源管理模塊和照明驅(qū)動(dòng)芯片，若外加應(yīng)用處理器 (AP) 和前端接口處理器，就能支持手勢(shì)控制或其他互動(dòng)操作。光學(xué)區(qū)塊內(nèi)含 DLP DMD、照明器件、透鏡／濾波器等光學(xué)組件以及相關(guān)機(jī)械組件，皆被集成到一個(gè)統(tǒng)稱為＂光引擎＂的器件中，其尺寸和外形取決于分辨率、亮度和投射比等。另有鑒于受體的顏色、圖像形態(tài)和表面曲率，皆會(huì)影響最終呈現(xiàn)效果，TI 備有 IntelliBright 算法套件可供作額外亮度和圖像補(bǔ)償——可自行調(diào)控光照、優(yōu)化功率，并根據(jù)環(huán)境光智能增強(qiáng)局部亮度。
圖2：典型 DLP Pico 顯示架構(gòu)
資料來(lái)源：TI網(wǎng)站
萬(wàn)一遭遇投射表面無(wú)法與 DMD 對(duì)齊、或有俯仰及旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，亦可依據(jù)投射表面的指定距離、藉由梯形校正 (Keystone adjustment) 和縮放圖像尺寸克服。考慮到熟稔電子專業(yè)人士未必擅長(zhǎng)光學(xué)領(lǐng)域，TI 持續(xù)通過(guò) DLP 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò) (DLP Design Network) 建構(gòu)廣大芯片設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)，可協(xié)助電子設(shè)計(jì)者找到符合所需的＂光引擎＂器件及后援。這是一個(gè)獨(dú)立的芯片設(shè)計(jì)業(yè)者組織，為開(kāi)發(fā)人員提供軟／硬件、光學(xué)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)整合、原型設(shè)計(jì)、制造服務(wù)與統(tǒng)包方案等第三方資源，必要時(shí)亦可直接向生態(tài)系統(tǒng)的在線供貨商和制造商采購(gòu)＂光引擎＂。
表：DLP Pico 芯片及評(píng)估工具
資料來(lái)源：TI官網(wǎng) (2016/06)
SimpleLink，將語(yǔ)音與多重連網(wǎng)協(xié)議完美融合
＂雖然業(yè)界有人認(rèn)為電視或冰箱可望成為智慧家居中樞，但檢視目前物聯(lián)網(wǎng)整體技術(shù)——包括：軟／硬件、開(kāi)發(fā)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)安全和云端技術(shù)等，短期內(nèi)仍有一定難度。以技術(shù)現(xiàn)況來(lái)看，機(jī)頂盒或許是較佳選項(xiàng)＂，TI 營(yíng)銷與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勛琪接棒剖析。另一方面，著眼于不同的人機(jī)接口各有好處，不同使用者在不同環(huán)境下亦有自己的使用習(xí)慣：像是近年詢問(wèn)度非常高的 Amazon Echo，多少體現(xiàn)了語(yǔ)音輸入為用戶帶來(lái)的便利及受歡迎程度；TI 去年亦從善如流、推出基于 SimpleLink 超低功耗平臺(tái)的＂語(yǔ)音遠(yuǎn)程控制＂方案。
照片人物：TI 營(yíng)銷與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勛琪
此后，開(kāi)發(fā)人員可將 Bluetooth、ZigBee、RF4CE 等多重聯(lián)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，迅速導(dǎo)入語(yǔ)音遠(yuǎn)程控制、電視、機(jī)頂盒及其他智能家庭設(shè)備中。借助 SimpleLink ZigBee RF4CE CC2620 無(wú)線微控制器 (MCU) 及現(xiàn)有 Bluetooth CC2640 無(wú)線 MCU／多重標(biāo)準(zhǔn) CC2650 方案，可在不犧牲電池使用壽命的情況下，以語(yǔ)音啟動(dòng)命令、搜尋、手勢(shì)、觸控辨識(shí)等先進(jìn)功能。詹勛琪表示，TI 十分樂(lè)見(jiàn) Google、Amazon 和 Apple 在智慧家庭／物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上所投入的研發(fā)，不同平臺(tái)各有所長(zhǎng)，此刻定論誰(shuí)會(huì)拔得頭籌？尚言之過(guò)早；現(xiàn)階段 TI 的產(chǎn)品策略是同時(shí)支持以上三個(gè)平臺(tái)。
TI 觀察到：智能家庭的驅(qū)動(dòng)因素和需求度存在很強(qiáng)的地域性——歐洲關(guān)注能效和住宅舒適度，北美強(qiáng)調(diào)實(shí)用、舒適和保全，日本著重安全生活環(huán)境 (銀發(fā)族群尤其是目標(biāo)族群)；而物聯(lián)網(wǎng)正是串聯(lián)這些應(yīng)用的必要基石。在自身的生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，SimpleLink Wi-Fi CC3100 和 CC3200 平臺(tái)提供名為＂片上物聯(lián)網(wǎng)＂(Internet-on-a-chip) 系列，將互聯(lián)網(wǎng)與 Wi-Fi 局網(wǎng)集于一身，用戶可取得快速連接、云端支持和安全協(xié)議；經(jīng)由應(yīng)用程序或多配置選項(xiàng) (包括 SmartConfig 技術(shù))，就能為 WPS 和 AP 模式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，輕松而安全地完成 Wi-Fi 連接。
圖3：CC3100 硬件 (左) 及軟件 (右) 架構(gòu)
資料來(lái)源：TI網(wǎng)站
資料來(lái)源：TI網(wǎng)站
靈活度、可編程、強(qiáng)大后援，創(chuàng)造差異化
有了＂片上物聯(lián)網(wǎng)＂，SimpleLink Wi-Fi 系列形同獲得 TI 物聯(lián)網(wǎng)云端生態(tài)圈全員加持；加上 TI 各種套件和軟件工具、參考設(shè)計(jì)、范例應(yīng)用、開(kāi)發(fā)文文件和 TI E2E 社群支持，以及低成本的 LaunchPad 評(píng)估套件和 BoosterPack 插入式模塊的 MCU 生態(tài)系統(tǒng)相助，即使不具連網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師，也能從事嵌入式 IoT 簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)。特別一提的是，CC3100 擁有高度靈活性，可與任一微控制器 (MCU) 搭配實(shí)現(xiàn)多元應(yīng)用；集成 ARM Cortex-M4 MCU 的可編程 CC3200，則允許用戶添加自己的特有代碼，創(chuàng)造更多差異化價(jià)值和系統(tǒng)整合服務(wù)。
有了＂片上物聯(lián)網(wǎng)＂，SimpleLink Wi-Fi 系列形同獲得 TI 物聯(lián)網(wǎng)云端生態(tài)圈全員加持；加上 TI 各種套件和軟件工具、參考設(shè)計(jì)、范例應(yīng)用、開(kāi)發(fā)文文件和 TI E2E 社群支持，以及低成本的 LaunchPad 評(píng)估套件和 BoosterPack 插入式模塊的 MCU 生態(tài)系統(tǒng)相助，即使不具連網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師，也能從事嵌入式 IoT 簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)。特別一提的是，CC3100 擁有高度靈活性，可與任一微控制器 (MCU) 搭配實(shí)現(xiàn)多元應(yīng)用；集成 ARM Cortex-M4 MCU 的可編程 CC3200，則允許用戶添加自己的特有代碼，創(chuàng)造更多差異化價(jià)值和系統(tǒng)整合服務(wù)。
在芯片硬件結(jié)構(gòu)方面，CC3100 和 CC3200 采用 QFN (四方平面無(wú)引腳) 封裝并具有全整合型射頻 (RF) 及模擬功能電路，開(kāi)發(fā)人員可將器件直接布設(shè)在電路板上，利于創(chuàng)造低成本、緊湊的易用型系統(tǒng)。
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