15 七月, 2008 17:46

投影机色彩亮度指标的波澜

作为一种大屏幕显示设备，投影机的亮度指标总是受到特别的关注。和液晶显示器等产品一直胶着在尺寸和分辨率竞争上不同，投影机的画面尺寸有着广阔的范围，通常标称值达到60英寸～300英寸。而亮度指标对于显示面积、演示效果等等有着至关重要的影响，高亮度的投影机可以在比较明亮的会议室中投射大画面，而低亮度投影机则要求比较严格的遮光，让会场迷漫着昏昏欲睡的氛围，甚至演示时记个笔记都不方便了。

投影机亮度如此重要，用户和厂商对此自然也是绝对关注。特别是在中国市场，有关亮度指标的争论从来就没有消停过。到目前，投影机ISO21118亮度测量标准得到了广泛推行，在中国市场延续多年的亮度虚标状况得到改善。而从2008年开始，增加色彩亮度指标的呼声渐渐响起，让亮度指标再次引起关注。

这要从目前投影机亮度的测量方式谈起，根据标准，是在投影机输出全白画面时测量亮度，仅仅从亮度而言，这是一个毫无疑问的测试方法。但用户在实际使用中，绝大部分时间观看的是彩色画面，我们感受的是彩色画面的亮度表现，这方面还缺乏相应的测试指标。

从原理而言，通常投影机的白色画面亮度输出应该等于红、绿、蓝三种原色画面亮度输出的和，也就是在指标上，原有的亮度和色彩亮度应该相同。但实际产品中并非这么简单，对于3LCD、3DLP等输出都有RGB色彩光线组成的投影机而言，这两个亮度指标相同。而单片DLP投影机中，很多商用产品通过在色轮中增加一段透明区段来提高画面亮度，因此输出中包含白色光。从测试而言，其色彩亮度会低于ISO亮度，从应用而言，用户可能会感到投影画面的色彩饱和度低，色彩不够明亮、鲜艳。

有关采用色彩亮度新标准测量光输出的呼声主要来自3LCD阵营，爱普生等公司均已表示将会支持这个标准的出台。这也很容易理解，与采用4段色轮的单片DLP产品相比，3LCD从原理上就具备色彩还原的优势，但一直苦于没有明确的指标可以说明，普通用户不通过AB对比难以明确感受这种色彩差别，而亮度指标如此明确，成了用户选择时的关键因素。因此，从年初开始，爱普生等厂商就不断推动这个标准的主要力量。

笔者认为，这项新指标的意义是非常正向的，它不仅仅是让投影机在色彩表现上有了衡量的指标，侧面帮3LCD阵营的忙；更为重要的是，它会让用户在单纯关注亮度之外，了解色彩等因素，从而更全面地衡量一台投影机的显示效果，并做出更适合自己的选择。单纯关注亮度的选择方式，往往会导致一些用户无法忍受投影机的亮度和色彩表现，从而对这种大屏幕展示技术产生反感。而从用户真正应用环境和需求出发，选择合适的产品，无论从性价比上，还是最终的应用效果上，都会是多赢的结果。

如果把色彩亮度指标的引入看成单纯对DLP阵营的打击也有些片面了。虽然第一代DLP产品大多采用4段式色轮技术，色彩亮度低于白光亮度，但近些年来，DLP技术的家长TI不断推动色彩技术的发展，例如家庭影院投影机中广泛采用没有白光段的3段或6段色轮，其色彩表现出色，也实现和色彩亮度和白光亮度的统一。同时，用户在选择产品时，也会根据自己对亮度、色彩的不同需求来权衡。

与其说色彩亮度指标的应用是3LCD阵营引导的一次局部战役的胜利，还不如把它当作是厂商关注用户体验的又一举措。毕竟，最终的选择权在用户手中，厂商只是提供更多的信息，希望影响用户的决策而已。

附上一些与亮度测量和投影机成像原理有关的信息。

什么是投影机的亮度呢，严格说，投影机标注的亮度是光通量（Luminance flux）或光输出（Luminance output）。确切定义为“用CIE明视觉函数加权的标准眼来评价的发光流量。在一给定时间周期内，空间中任一给定面积所通过的可见光能量流的测量”。按照ISO/IEC 21118的测量标准，是将照度计放在焦点平面，测量其亮度。在100%全白图像上，如图1所示，对屏幕上所示9点亮度进行测量。测量仪器的受光部分的面积应在3x3像素以上。测量的流明值是通过9点亮度平均值（勒克司）乘以图像面积（平方米）来计算。

为了解不同技术的投影机对于以上测量方法的不同表现，我们需要先了解一下3LCD技术和单片DLP技术的成像原理。3LCD技术的成像原理（图2）同我们常见的显示器，电视，数码相机的彩色成像设备一样，都采用了3色成像原理，即采用红，绿，蓝三原色合成色彩。并且目前来自所有的视频，DVD，HD，数码相机以及计算机信号等都以RGB色彩范围解析。根据杨-赫姆霍尔兹的三色学说，红，绿，蓝三原色可以混合合成所有不同色彩，这同人眼的视觉特性有关。

图3所示的是单片DLP（4色轮）的成像原理，可以看到，采用的是三原色和白色的合成影像。一般单片DLP为什么不采用标准的三原色合成影像呢？这需要从单片和3片的不同说起。采用单片DLP成像，红，绿，蓝三原色画面是分时的，当投射红色画面时，不能同时投射绿色和蓝色画面，光源发出的白色光，经过色轮的红色段，只有红色可以通过，则此时的绿色和蓝色光被过滤损失了，不能用于投射影像。如果不考虑各种色光的亮度区别，则每时透过的色光只有总色光的1/3，大量的光能被浪费了。投影机标注的亮度只是100%全白图像的测量亮度，为了增加白色画面的测量亮度，在商用单片DLP投影机上，基本上采用了增加白色段的方法。在白色段，红，绿，蓝可以全部通过，通过的光量不是1/3了，大大提高了图像上白色的亮度，从而使标注的亮度测量值有了极大的提高，但此时，画面上的彩色，并没有相应提高。彩色的亮度仍然处在一个相对较低的水平，这样就破坏了色彩的平衡；同时使投射的色彩亮度远达不到标注的对应水平，仅仅是标注的亮度提高了。直观的感受就是白色较为刺眼，彩色较暗，色彩暗淡。对于极致色彩技术，是在色轮中加入白色，青色，黄色或其他颜色。其最为主要的目的是提高光的通过率，并提高相关颜色的亮度。以黄色段为例，黄色是由红色和绿色组成，在色轮转到黄色段时，红光和绿光可以同时通过，这使得总色光的2/3得以投射，此时提高了光的利用效率。但是由于投影机采用的是加色法成像，红色和绿色光可以合成黄色，但黄色光却不能投射到红色和绿色的画面上，这又相应降低了红色和绿色的亮度。因为色轮是360度，是有限的，每增加一个颜色，就会相应降低另一个颜色所占比例。也就是降低了其他颜色的亮度。

图4 三色轮图5 极致色彩色轮

图6 色彩亮度测试方法

随着丰富彩色内容的快速发展和更多视频影像的广泛使用，投影机投射出画面的色彩表现变得越来越重要，但当前的亮度标准不能很好地表现这一实际应用。因此，建立一个新的、方便有效的衡量标准就显得非常必要。投影机行业领先厂商及技术供应商联合通过一项新的标准，这项命名为色彩亮度（“Color Brightness”）的新标准将用来测量色彩的光输出情况，可更为科学地评价投影机的亮度表现。色彩亮度将对照输入信号，利用屏幕投影的基本色亮度(紅色, 绿色, 蓝色)，来评价投影机的色彩性能。有了新的色彩亮度参数，投影机用户在选购投影机时，就拥有了更为重要的参考信息，可对彩色投影的图像质量作更详细的考察。如果一台投影机能产生和白色光亮度一致的红、绿、蓝色光，该产品则能准确再现输入设备希望的真实色彩。如果色彩亮度不等同于或者仅是接近白色光亮度，色彩图像就会呈现暗淡、不平衡和不精准等状况。这一新的色彩标准也获得色彩学专家的肯定。为了评估色彩亮度，需要在3个彩色画面上，测量 9 个区域，每个区域内测量红绿蓝三个基本色的亮度，然后将每个画面的平均值相加，即得出色彩亮度。具体计算方法为(①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9（A画面亮度）+ (①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9（B画面亮度）+(①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9（C画面亮度）=色彩亮度。