隨著技術(shù)發(fā)展，8bit （0-255）灰階的空間光調(diào)制器產(chǎn)品會(huì)逐步被10bit(0-1023)階產(chǎn)品代替，而傳統(tǒng)8bit產(chǎn)品將被逐步淘汰，淪為二線產(chǎn)品。雖然很多用戶思維習(xí)慣依然停留在8bit年代，同時(shí)現(xiàn)存程序代碼也面臨數(shù)據(jù)不兼容問題，但基于10bit位深的優(yōu)勢已經(jīng)被眾多課題組證明。因此，掌握10bit甚至更高位深的SLM編程技巧尤為必要。

位深

位深是指控制相位/振幅的最大精度范圍，也是尋址函數(shù)的尋址步長，映射到電路器件的基本參數(shù)就是DAC精度。傳統(tǒng)產(chǎn)品DAC芯片為8bit或10bit，新產(chǎn)品采用12bit或16bit甚至更高精度的DAC芯片。電尋址SLM的控制電壓值V是個(gè)基本量，DAC芯片位深越大，V被細(xì)分的精度就越高，即步長精度為V/灰階。例如，同樣1個(gè)波長的相位調(diào)制量，如果灰階256，則電壓細(xì)分為V/256，調(diào)制步長為1/256個(gè)波長相位周期，如果灰階1024，則V/1024，步長精細(xì)度提升了4倍，為1/1024個(gè)波長相位周期，這在高精度控制場景下，可以極大提高分辨精度。

對用戶交互而言，位深對應(yīng)到算法計(jì)算中的歸一化取值范圍。由于理論計(jì)算中采用浮點(diǎn)數(shù)，計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)數(shù)通常為32位或64位，在歸一化時(shí)取整時(shí)，就需要考慮實(shí)際位深。8bit的產(chǎn)品，取整范圍是按0-255，10bit產(chǎn)品，取整范圍按0-1023。這個(gè)差別將帶來數(shù)據(jù)格式的差異。

HDMI數(shù)據(jù)格式

空間光調(diào)制器產(chǎn)品大部分采用視頻接口，比如HDMI或DVI，因此，其數(shù)據(jù)格式為視頻圖像格式。常見的RGB圖像為24bit，按RGB三個(gè)通道，每個(gè)通道8bit；這種數(shù)據(jù)格式兼容所有主流圖像數(shù)據(jù)處理芯片。因此，空間光調(diào)制器數(shù)據(jù)傳輸接口沿用了24bit的數(shù)據(jù)編碼格式。如下圖：

針對8bit的空間光調(diào)制器，用戶只需輸入8bit的數(shù)據(jù)，利用HDMI中單個(gè)通道即可完成尋址交互。采用時(shí)序控制的空間光調(diào)制器，則RGB三通道時(shí)序變化，可以將24bit數(shù)據(jù)輸入到空間光調(diào)制器，然后由驅(qū)動(dòng)器按RGB時(shí)序控制LCoS芯片。

如果LCoS驅(qū)動(dòng)電路采用10bit的工作模式，用戶為了通過可視化圖像的數(shù)據(jù)格式輸出給驅(qū)動(dòng)電路尋址數(shù)據(jù)，就必須在PC電腦和SLM控制器之間定義數(shù)據(jù)格式協(xié)議。由于硬件傳輸接口為HDMI，HDMI的數(shù)據(jù)格式中標(biāo)準(zhǔn)的RGB三通道數(shù)據(jù)流最為常見，且跟主流圖像處理軟件、算法等非常兼容，因此在10bit的LCoS驅(qū)動(dòng)電路和用戶數(shù)據(jù)之間需要基于HDMI協(xié)議約定一個(gè)數(shù)據(jù)格式。

比如上圖的334，就是將10bit的數(shù)據(jù)，按R通道存放3位、G通道存放三位，B通道存放4位的格式，低位補(bǔ)零，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)編程模型。這個(gè)在編程時(shí)通過移位操作，可非常簡便實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，SLM生產(chǎn)廠家也可以定義為442，235…. 該格式由廠家在Firmware中定義，本身只是一個(gè)數(shù)據(jù)協(xié)議約定，HDSLM80R Plus選擇了334的模式。

HDSLM80R Plus的編程技巧

理解了上述基本概念和背景，我們下面針對應(yīng)用場景詳細(xì)描述編程思路。

1、必須兼容8bit的控制場景

因?yàn)樘囟v史原因，部分用戶會(huì)死死抱住8bit算法不松手，堅(jiān)持只使用8bit的數(shù)據(jù)算法。那么，此時(shí)該如何向下兼容？

方法一，通過串口配置，將10bit的HDSLM改為8bit工作模式，此時(shí)，電路處理數(shù)據(jù)時(shí)，直接按8bit數(shù)據(jù)模式進(jìn)行尋址。此時(shí)，相位精度也變?yōu)榱?56灰階。該方法將硬件降為8bit，以兼容用戶數(shù)據(jù)。

方法二，利用Matlab算法增加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)碼函數(shù)，將原有8bit(0-255)映射到調(diào)制深度的控制關(guān)系，修改為0-1023的映射關(guān)系。軟件參考圖如下，算法編碼（Matlab -- SLM80R_8Turn10bit.m）

數(shù)據(jù)對比：Tvortex -- 8bit轉(zhuǎn)10bit ;vortex -- 直接算出的10bit數(shù)據(jù)

參考兩組數(shù)據(jù)，Tvortex數(shù)據(jù)與vortex數(shù)據(jù)比較，Tvortex數(shù)據(jù)差為4，丟失部分細(xì)節(jié)。

2、直接操控10bit數(shù)據(jù)場景

針對沒有歷史包袱的用戶，則可以直接開始10bit的算法模式。

保存10bit圖片軟件參考圖如下（Matlab -- SLM80R_10bit.m）

以上希望幫助大家理解1024灰階編程的差異點(diǎn)。