谈谈液晶投影机的一些指标、概念

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欢迎访问e展厅 展厅 1 电视机/机顶盒/投影机展厅 数字电视/智能电视, 机顶盒, 广告播放机... 笔者作为一名专业从事投影显示研究、开发的工程师、高校教师，看到近期部分电子报刊上有关投影机的一些光学知识、器件方面的介绍，发现存在较为严重的概念性错误，遂撰写本文，以正视听。 光通量 不少厂商及消费者往往将投影机的“光通量”俗称为“亮度”，其实，在光学概念、定义上，亮度与光通量是两个完全不同的概念。根据光度学的国际单位制（SI），亮度是指表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积，其单位应该是坎德拉每平方米，一台前投式投影机的亮度在不同方向（角度）、距离上是不同的，因此不能用来衡量投影机的素质，也不能作为投影机的参数。只有象CRT显示器、背投等屏幕几何尺寸固定的显示设备可能采用亮度的概念。光通量是光源在单位时间内发出的光量，它是能够被人眼视觉系统感知的那部分光源辐射功率大小的量度，其单位才是流明（LUMEN）或ANSI流明，一台投影机的光通量在标准测量条件下，一般是基本恒定的，是投影机的主要参数。在光通量的测量中，核心是正确地测量屏幕的平均照度及屏幕有效面积，其乘积就是投影机的光通量，实际操作中，照度的测量比较困难，这是由于普通的照度计难以精确地测量不同色温的实际照度，仅仅一只对各色温精确补偿的照度探头往往都会价值超过万元。 在讲述光通量测试的原版ANSI标准中，将光通量的测试定义为“距投影幕2.4米处放置投影机，投影60英寸的全白画面……”，但试想 ：难道所有投影机都能在2.4米的距离上投影出60英寸的画面吗，答案是否定的，由于不同品牌、类型投影机在光学结构、尺寸上的差异，其投影尺寸/投影距离是不同的。实际测量中不能照搬这样的办法，笔者通过大量的实测表明 ：在不同投影距离（亦即不同投影画面尺寸）下，测量同一台投影机的光通量，其误差不大于5%，基本上是一致的。另外在测量中，应注意环境照度、电源电压、测试画面（标准白场）质量、投影机参数设置（如 ：亮度、对比度、色彩等）、照度计测试精度、对测量结果的影响，尤其在多机对比测试中，更应注意测试条件的科学性、一致性。对各型投影机光通量的长期测试后，笔者发现，一般日、美、韩等国的名牌投影机，一般其光通量指标有5%～30%的水分，国产投影机一般有15%～40%的水分，XXXX电子研究所的某款机型指标误差竟高达73%，几无实际意义。 光通量是投影机的主要参数，设计、制作投影机时如何获得高的光通量？部分国内二流厂商武断地认为增加“亮度”（即光通量）的主要办法是提高灯泡功率、提高灯泡的总光通量。实际上这是最原始的办法，广大爱好者在3年以前就否定了这样的办法。提高投影机的光学素质（光通量、光均匀性）等的主要办法应该是 ：设计科学严谨的光路（光学引擎）、提高光路的效率，在合理成本下尽量采用专业、高效的光学器件。比如在某公司的主力低端机型中单方面地为了降低液晶屏温，舍弃了反光碗、反光杯，仅此一项光源的利用率就下降40%～60%，当然该机的“亮度”就很低。此外在目前国产中低端的单片液晶投影机中常用的聚焦镜、平面反射镜、液晶片、2～3片菲涅尔镜、投影镜头等光学器件对总光通量均有8%～30%的影响，光路设计尺寸约有8%～25%的影响。综合以上因素，光路设计、光学器件材质对投影机的总光通量会有40%～200%的影响。所以在笔者的实测中，发现采用同样150W的OSRAM HQI-150D的灯泡，不同品牌投影机的“亮度”差异竟然高达一倍以上。一般而言，100平米内场合的视频用途需要80ANSI～1000ANSI流明的投影机 ；电教、商务需要400ANSI～3000ANSI流明的投影机 ；大型工程、户外用途需要3000ANSI流明以上的高亮度专业投影机。 色温 对于色温，应该首先明确色温的概念、色温的测量，再谈色温的选择。 对于不同光源的色温，有分布温度、色温度、相关色温度几种概念。目前各型LCD、DLP商品投影机所采用的灯泡均为气体放电灯，普通“色温度”的概念不太适合投影灯。这是因为投影类用途的气体放电灯不同于普通钨丝灯，其光谱功率分布不规则，在色温上应采用“相关色温”（correlation temperature）的概念，其定义为 ：如果辐射源（主要针对气体放电灯）在温度T时的相对功率分布所决定的色度坐标，不在色品图的黑体温度轨迹上，而在此轨迹附近，则用色度坐标与其最靠近的黑体温度表示该辐射源的温度，即辐射源的相关色温度。 据笔者了解，目前国内各投影机厂家仅瑞诚科技等极少数厂家可以完成对投影灯泡、画面色温的测量，大多数厂家根本没有测量色温的起码仪器，甚至压根不知色温的测量办法。完全靠眼睛对色温进行“测量”，然后就向市场、媒体奢谈色温参数、概念，令笔者后怕，令消费者悚然。一般而言投影机灯泡（气体放电灯）、画面的色温应采用“光谱功率分布法”测量（测量误差小于50K），不能采用“双色法”或简单地采用“双色”、“三色”色温计（测量误差可能高达1000K）。从大量的实测中，笔者发现，象OSRAM、PHILIPS这样品质严格的灯泡，其批量产品的色温离散性仍高达600K左右，因而灯泡说明书中的色温参数并不完全可靠。 至于色温在什么样的范围更适合人的视觉，这是一个见仁见智的问题。多数高端投影机、显示器的色温是可调的，一般范围在6000K～10000K（可以从不少投影机、显示器的说明书中看到），据某资深从事投影机研发的中科院院士介绍，一般人眼偏向6500K～9500K的色温，目前日本广播电视的标准色温也为9300K，据笔者实测的大量著名品牌LCD、DLP投影机的色温情况来看一般在6500K～10500K。至于在设计、制作时，高色温投影灯泡是否会象一些爱好者说的那样灼伤皮肤、损坏视力，那就要看你怎么来使用投影灯了，就好比菜刀可以切菜，也可以杀人一样，况且目前象BLV、OSRAM、PHILIPS、GE这类的高品质小型双端金卤灯均有可靠的紫外线保护，全面符合CE、UL等安全认证。但对于一个毫无光学、电学常识的使用者，仍可能因使用不当而受到损害，甚至一只200W的普通白炽灯泡，在非常近的距离内都可能对人体造成伤害，但这与灯泡的品质没有关系。 对比度 对比度也是投影机的一个极重要的指标（尤其对于视频投影机）。对比度高的投影机往往让人感觉画面“干净”、“稳定”。但对比度的测量有很多种办法。对比度本身的含义是画面的最大照度除以最低照度之间的比值，对同一台投影机可以用纯白场的最大照度除以纯黑场的最低照度，这样的比值会很高，也可以用黑白相间的画面的“白区”平均照度除以“黑区”平均照度，这样的比值会较低。对比度的指标在各类、各品牌投影机中均比较混乱，现在不少日本、韩国的液晶投影机指标已经“标”到了600 : 1以上，但可能视觉质量还比不上300 : 1的欧美机型，这就是由于测量标准、商业手段不同导致的人为差异。目前在对比度指标上也就有最大对比度、典型对比度、美标对比度、日标对比度等一些说法。不过，在液晶材料技术没有重大突破的情况下，对比度不会是液晶显示器、投影机的优势。 投影机的综合因素 投影机之所以叫“投影”，就因为它大量地采用投影用途的光学器件，其光学器件的技术核心、成本比例均超过电路的份量。可见投影机既是电子产品,更是光学产品。不同厂家的DLP、LCD投影机可能采用相同或类似的显示器件、驱动电路，但其光学设计却各有特点，因而形成不同的效果、不同的风格。总体来说，投影机的设计应兼重光学、电子、机械结构等多方面因素，才能达到良好的综合效果。忽略投影机的光学设计、光学器件的素质，对投影机的设计将是致命的缺陷。在国产30万像素级的低端视频投影机上尤其如此。30万像素的解象度还不及14英寸彩电的水准，从目前彩电的技术发展中，几乎没有厂家为14英寸这样的彩电来特别配设3D、5D画质提升电路、逐行扫描、分量输入等新技术，主要原因应该是对这样素质的显示器，没有太大的必要。相信做好基本素质而不是追求花哨的功能、概念才是设计、衡量目前国产中低档投影机的关键。 (end)

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