【IT168 评论】投影技术发展到目前这个阶段,用户的需求越来越体现出细分的特点,投影机厂商也根据教育市场、商务市场、家用市场以及更加详细和个性化市场的需求推出不同的投影机产品。虽然投影机的整体性能不断的提升,但不同应用领域投影机的性能有着不同的侧重点,而技术参数就成为了各个投影机的“派别代码”,通过投影机的技术表现,我们可以分辨出投影机是针对哪个需求市场设计的,同时,我们也能了解各个领域对投影机的需求,并展望投影技术的发展前景。
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| 在商务应用方面,投影机可说是目前最炙手可热的产品之一 |
现况
目前投影机被普遍应用于公司会议、研讨会、网络中心、指挥监控等用途,而且可以与电脑、工作站等设备连结,当然,连接各种视频家电,也是使用方式之一,除了在商务应用方面的普及性相当高,近年来也因为技术的成熟,加上成本与价格降低,得以成功进入家庭。虽说碍于投影机内建灯泡先天的物理特性,无法长时间应用,但是方便携带的特性,以及超大画面所带来的视觉震撼,是一般液晶或等离子电视所无法给予的。
目前投影机概分为CRT、LCD、DLP等3大类型,由于CRT与LCD发展的时间较长,因此技术较为成熟,普遍表现出来的性能比较稳定;而新一代的DLP技术,由于发展时间较短,在技术上还有许多成长的空间,不过,其亮度与对比的过人表现,加上可进一步缩小体积与重量的特性,成了一般家庭与需要机动性会议的公司的最爱。
投影机的技术名词解释:
分辨率
所谓的分辨率,是指投影机所能呈现出来的像素数量,在电脑上,像素为构成图像的最基本元素,但是对投影机而言,指的是投影机投射出来的影像原始分辨率,也可称为真实分辨率,或称为物理分辨率,而这个数字则是由LCD面板或DMD芯片的原始规格来决定。
与物理分辨率相对应的,是压缩分辨率,这个名词决定了投影机的可接受分辨率输入范围,物理分辨率越高的投影机,其价位通常也会越高,如果要观赏目前流行的DVD影片,那么,至少要达到640*480以上的分辨率;若要播放更高端的720P或1080P影片,由于其分辨率分别是1280*720和1920*1080,因此只有少数高端投影机才能支持。
投影距离
这是指投影机与投影屏幕之间的距离,理论上,这个距离越小越好,所以现今各大投影机厂商都在努力缩小这个数字,力图在最小投影距离之内,呈现出最大的画面效果。短距离投影可以避免不必要的光线阻隔,而且会议室或家庭影院也不需要太大的格局,这对寸土寸金的现代都市生活来说,确实有相当大的助益。
然而,为了配合各种不同的使用情境,还是会有远距离投影的情况,譬如小型电影院或是礼堂、会议大厅等处需要投影时,可能不必在意投影的距离;若需要较大的画面,投影距离必须拉远,这时就得利用远焦镜头,方可在较远的投影距离获得合理的投影画面尺寸。
亮度与对比度
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亮度是衡量一款投影机性能的重要指标之一,它关系着投影机输出到投影幕上的光线强度,高亮度表现,可以让投射出来的画面更为清晰亮丽,较不容易受到环境光的影响,但是相对要付出的代价也不少,较高的亮度同时意味着较高的价格,而且当人们眼睛长期注视高亮度画面时,会容易感到疲劳。
我们用以量化亮度的单位是“ANSI Lumens”或称为“流明”,是由美国国家标准协会制订的。商务使用上,在一般有光线的环境下(日光灯或阳光)要投影演示文档,最好选用流明数3000以上的投影机,至于一般家庭,也最好能选用2000流明以上的机种。目前市面上也有投影机厂商推出5000流明以上的机种,供高端大型会议厅使用。
在对比规格方面,更是影响画质最重要的1个环节,对比度为画面从黑到白的渐变层次,对比度越高,色彩的呈现就会越丰富,层次感也会越明显。对比度不够高的投影机,投影出来的画面可能是灰蒙蒙的一片,暗的地方不够暗、亮的地方也不够亮,介于亮暗间的物体细节会变得不明显。
一般LCD投影机的对比度约在2000:1以下,近来也有几款新型LCD机种突破了4000以上,但是实际效果仍没有DLP投影机出色。DLP投影机通常都在2000:1以上,当然,对比度越高的机种,其价位也就越高,如果是单纯文字投影,那么一般500:1大概也就足够了,如果是家庭影院或投影高彩度照片,那么,对比度的要求还是高一点,才会有较佳的观赏感受。
光亮度均匀值
这个部分指的是投射出空白画面中,最暗与最亮部分的差异值。一般来说,投影机将画面投射至屏幕时,都是中心部分最亮、四周最暗,一般将中心定义为100%,均匀值就是中心与四周亮度的比值,用百分比来表示。一般来说,目前投影机的亮暗值大约落在85%左右,少部分高端机种可以达到95%以上。
内置无线网络
目前新兴的风潮,就是投影机搭配Wi-Fi无线网络规范,让使用者不需要连线,就能通过无线网络,即时将图形资料传输到投影机上进行投影。主机可以藉由无线网络,同时或有选择性的,将画面传送到每一部连接网络的投影机,此功能对大型会议或异地会议当中相当有帮助。
“消耗品”--灯泡

投影机的使用寿命以及成本,大多取决于灯泡的寿命和成本。投影机的灯泡也称为灯胆,目前分为两大类,分别是超高压汞灯泡以及金属卤素灯泡,常见供应厂商包括爱普生(EPSON)、飞利浦(Philips)、欧斯朗(OSRAM)、奇异(GE)等。超高压汞灯泡是在灯泡中填充高压汞,而金属卤素灯泡则填充了金属卤化物,在众多的灯泡类型中,最常见的就是UHE、UHP以及金属卤素灯泡这3种,前2者属于超高压汞灯泡。
使用汞填充技术的灯泡,具有功耗与发热量较低的优点,所以也被称为冷光源灯泡,较适合长时间使用。此类型较普遍被采用的是UHE灯泡,兼具价格适中以及寿命长等优点,寿命通常有3000小时左右;而另一种则是UHP灯泡,一般来说,使用寿命约可达到4000--5000个小时,最长甚至有1.2万个小时,并且亮度衰减程度相当小,不过,因为UHP灯泡专利被Philips独占,所以价格居高不下。
金属卤素灯泡的价格最便宜,不过发热量大,通常在2000小时左右,亮度就会衰减到原有的一半,使用这类灯泡时必须注意,由于在点亮的状态时,灯丝温度高达上千度,而且处于半熔的状态,如果在这时随意搬动,有可能会造成灯泡爆炸。
三大技术在各自专精领域互抢锋头
CRT投影机(三枪投影机)
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CRT投影机可说是投影机的鼻祖,其技术跟我们平常所见的CRT显示器技术并无不同之处。CRT同时具备光源与成像两大功能,由于是由显像管自体发光,藉由阴极射线电子束扫瞄投射在成像面上,成像面上的萤光粉形成图形,再传输到投影面,因此,CRT投影技术兼具CRT显示器所有的优点及缺点。在优点方面,继承了CRT显示器的高分辨率、高对比度与高色彩饱和度,对于各种信号的相容性也比较好,然而由于电子枪的限制,在亮度方面很难有所突破,所以采用CRT投影机的投影室,大多会将外来光源的光害降到最低,例如以布幕或隔板方式,隔绝光线进入的通道。
在家电方面,目前市面上的背投影电视机,也多是采用CRT投影技术,由于成本难以降低、体积难以缩小,加上投影亮度会随着面积而递减,以及CRT电子枪会产生辐射线等问题,因此,CRT背投影技术也慢慢的淡出市场,改由体积较占优势的等离子、液晶电视进占。不过,在东芝推出自主发光微型电子枪技术(SED技术)之后,藉由其与CRT同级的画面更新率(仅仅数微秒),加上轻薄的体积与对比表现,强打大尺寸家用平面显示器市场,但是在亮度方面,依旧有CRT先天的限制,亮度与电子枪寿命总是难以两全,因此未来东芝能有怎样的突破,相当值得期待。
LCD液晶投影机
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| LCD投影技术的成像原理 |
LCD投影机顾名思义,就是结合液晶显示技术以及投影技术下的产物,利用液晶会受到电力影响晶格偏转,让光线透过并藉折射产生各种颜色,在技术上,可以显示出各种灰阶以及1670万色的真实色彩。其原理是将影像3原色光线直接投射进LCD玻璃面板,再传送至光棱镜,把3原色影像重叠至彩色影像并投射出来。
LCD投影机可以呈现出相当不错的色彩饱和度,在亮度方面也能有相当优秀的表现,然而LCD技术有个限制,就是对比度表现偏弱,目前LCD投影机对比度大多在1000:1以内,对于黑白过渡层次上的表现较弱,画面细节呈现可能较为不足。
LCD投影几可分为单片式以及3片式投影两种,较新的LCD投影机大多采用3片式LCD玻璃面板。3片式LCD投影机是采用红、绿、蓝3块液晶面板,分别作为3原色色光的控制,由光源发射出来的白光,经过镜头组件之后,汇聚到分光镜组上,其中红色光会先被分离出来,并投射到其中1块LCD面板上,绿光与蓝光则依次投射到剩下的2块LCD面板,并产生图像中相对应颜色的信息,3种颜色的光共同汇聚在棱镜中,再投射到投影幕上,形成全彩影像。至于单片式LCD投影技术,由于在亮度、分辨率以及画质表现上较差,已经慢慢被淘汰,目前市面上几乎已经见不到单片式LCD投影机。
DLP投影机
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| 此为DLP投影机所使用的DMD芯片 |
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| DLP投影机的成像原理 |
DLP是一种光学数字化的反射式投影装置,由德州仪器公司(TI)在1995年首先开始发展的技术,其原理是采用一个全名称为“数字微型反射镜元件”(Digital Micro-mirror Device;DMD)的反射镜阵列,用以替代传统液晶面板,除了可以提供高分辨率画面输出,在颜色呈现方面,也拥有较好的灰阶表现,而且画质输出稳定,不易有骚动感。该技术是利用DLP微芯片反射光线,通过微芯片上的超小型可动镜片,利用电流控制镜片角度,将光线反射出去,再由色轮滤光片合成色彩呈现出完整画面,技术精密度非常高,原先只有应用在高价位的单枪投影机,经过数年的发展,才将之成功缩小并商品化。
以1颗1024*768的XGA等级DMD来说,约9平方公分左右,厚度不超过0.5公分,不过,这块小小的DMD却包含了1024*768个16*16微米的镜子,这些镜子利用角度的差异(±10度)来表示开或关的状态,每块DMD都有对应的动态随机记忆体SRAM,用以记忆并处理每块镜子的偏向角度,除了开关的单纯2元变化外,还能在±10度之间这20度的差距内,变化出256段的角度。
与LCD投影技术一样,DMD芯片的尺寸,是关系着投影机体积与重量的重要因素,目前TI推出了多种不同尺寸的芯片,包含0.55、0.7、0.9、1.1英寸等,以配合不同的客户需求。因为DLP投影机所投射出的光线未经过滤,所以强度不会减弱,加上DMD元件具有反射性以及密合性等特点,光线的利用率远远超出其他种类投影机。但由于其特性限制,DLP所投影出来的影像,可能会有变形以及漏色(称为彩虹)现象,并且其光学机械原理设计,也造成避震效果较弱,一旦有震动产生,投影出来的画面便会受到影响。由于DLP在体积、重量以及亮度上的优点,比起其他种类的投影技术更适合现代电子商务以及家庭影院需求,所以在销售量方面也节节升高,大部分的投影机生产厂商,都有推出DLP投影机种。
由于TI独占了DMD处理技术的专利,所以目前市面上能见的DLP投影机,都是采用该公司的DMD芯片,在2005年6月,TI更发表了1种颜色加强技术,称为Brilliant Color技术,可在同时间提供6种颜色处理能力,超越过去以3原色为基础的投影方式。其技术原理,就是除了在红、绿、蓝这3个原始颜色之外,另外加上黄、紫红以及青色,让颜色的表现更为丰富。目前使用这种芯片的公司只有三菱1家而已。
技术展望
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| DLP、D-ILA与LCD的光利用效率比较以及画面呈现方式 |
上述三大类技术各有其优缺点,若要求亮度高,以LCD表现非常好的;如果要体积小、画质佳与高对比画面,那么,DLP投影机是唯一的选择;至于CRT技术,看似已逐渐没落,但是其一些固有的优点,仍然让CRT技术有翻身的机会,例如DLV投影技术(结合CRT透射式与DMD反射式的1种新技术),就是利用显像管结合氙气灯泡背光,可以提供最高达2500*2000的分辨率,以及良好的亮度表现,虽然对比度稍弱,但是色彩呈现能力不错,适合大型场所使用。
此外,在2000年左右也出现了1个称为D-ILA(Direct-Drive Image Light Amplifier)的技术,基本上算是反射式液晶技术,主要着眼于改进分辨率并进一步强化亮度,其最高分辨率可达2048*1535。由于投影机结合了商务以及家庭影院应用,市场广度还会进一步扩张,为了追求最大的竞争力,可以预期技术将不断进步。
笔者认为:随着投影技术的不断发展,也许很快就会推出投影工艺集大成者,拥有出色的画面、优秀的实用性、完善的应用功能、轻便的重量、出色的外观设计以及更合理的使用成本。当这样的“全能”的投影机产品成为市场的核心力量,投影机的广泛应用时代才能算是真正到来。我们期待着那一天。