【技术】走近投影机：浅谈投影机的技术原理及相关参数

投影机作为一种用来放大显示图像的投影设备，自诞生以来即被广泛应用于各个行业，现代投影技术的不断发展也使投影机的发展与应用已经到了十分繁荣的地步。从老式投影影院到现代课堂、从商业办公再到家庭娱乐，凭借其打造出无与伦比的大画面视觉效果，投影机已经成为了视频、影像显示解决方案的首选。

那么投影机是如何进行投影的？又有哪些主要的参数呢？接下来，“影音新生活”为大家详细探讨投影机投影原理及相关参数。

▍投影机的原理和分类

根据投影原理的不同，投影机主要分为CRT投影机、LCD投影机、DLP投影机和LCOS投影机。

1、CRT投影技术（Cathode Ray Tube）

译作阴极射线管。作为成像器件，是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。CRT投影机把输入信号源分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三基色，它们控制电子束分别打在RGB三个CRT管的荧光屏上，光粉在高压作用下发光，在荧光屏上重现一个较亮的图像，经过光学系统放大、会聚，在大屏幕上显示出彩色图像。
CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约，直接影响CRT投影机的亮度值，到目前为止，其亮度值始终徘徊在300lm以下。同时，由于操作复杂，机身体积庞大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，并且不宜搬动。目前，CRT投影机已经逐渐被市场淘汰。

2、LCD投影技术（Liquid Crystal Display）

LCD投影机主要是液晶板投影机。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55ºC~+70ºC。LCD投影机利用金属卤素灯或UHP(冷光源)提供外光源，将液晶板作为光的控制层，通过控制系统产生的电信号控制相应像素的液晶，液晶透明度的变化控制了通过液晶的光的强度，产生具有不同灰度层次及颜色的信号，显示输出图像。LCD液晶投影图像色彩饱和度好，层次丰富。但对比度不高，防尘性差，投影机寿命受液晶板影响较大。

3、DLP投影技术（Digital Light Processor）

DLP投影机以DMD(Digital Micormirror Device)数字微镜作为成像器件，采用数字光处理技术调制视频信号，驱动DMD光路系统，通过投影透镜获取屏成像。DLP技术专利为美国德州仪器(TI)公司拥有，目前DMD芯片、DMD控制器等核心部件还是由TI独家提供。经过几年的发展，目前DLP技术的应用领域在逐步扩张，其应用领域涉及数字电影、大屏幕拼接显示、前投式投影机一直到背投电视等大屏幕显示的方方面面。

DLP投影在画面、清晰度等各方面都相当不错。唯一不足的是DLP投影机的色彩效果依靠色轮和DMD芯片运动息息相关，单芯片DLP投影系统采用的反射式结构，特别是在中低端产品中，单芯片DLP投影系统在图像颜色的还原上比采用三原色混合LCD投影机稍逊一筹，色彩不够鲜艳生动。而两片、三片DLP投影机的成本又过于昂贵。

4、LCoS 投影技术（Liquid Crystal on Silicon）

LCoS投影机和LCD投影机的基本原理相似，最大的不同是LCD投影机是利用光源穿过LCD作调变，属于穿透式，而LCoS投影机中是利用反射的架构，所以光源发射出来的光并不会穿透LCoS面板，属于反射式。LCoS投影机在高分辨率投影方面非常具有潜力，通常可以达到SXGA(1365×1024)或更高。

值得一提的是，目前LCoS系统的低成本优势还没有完全体现出来。虽然理论上LCoS应该是最适应数字高清应用的显示技术。但可惜的是，LCoS的量产技术特别困难，其液晶层和CMOS电路控制层分开来制造都不难，可是将它们纹丝不差的每个像素点对应的贴合在一起，却是目前仍然很难克服的高难度制造技术。

这从根本上导致LCoS的价格非常高昂，尤其是采用更高技术难度开发的采用液晶层垂直排布方式和无机配向膜的两种变种技术：SONY的SXRD和 JVC的D-ILA 。在它们初期推向市场的家庭影院产品的时候，价格分别是20几万人民币的正投和10几万人民币的背投。但这两种技术，无疑改变了传统LCoS的制造工艺，尤其是SONY的SXRD技术，在投影显示的性能上的确是非常出色，而且SONY也正在着手解决更低成本制造的问题。

▍投影机的主要技术参数

每一台投影机都有不同的参数，不同的参数所成像效果定然会有不同。所以，了解投影机的参数，便于我们对投影机整体的把握，也有助于我们日常选购或推荐他人购买投影产品。接下来，我们一同来了解一下投影机的3个重要的参数：

1、输出分辨率

无论显示设备还是投影机，分辨率一直都是最重要的参数之一。分辨率的表示方法是用画面中水平像素数乘以垂直像素数。提到投影机的分辨率是指它们的核心光引擎（DMD芯片、LCD面板、LCOS面板等）的物理分辨率，也称标准分辨率。物理分辨率为XGA的投影机并不表示投影机只能支持1024*768分辨率的图像，可以接收的信号的分辨率有一定的范围，一般投影机会有一个最高分辨率的指标，它表示投影机所能够显示的最高分辨率。

需要注意的是，高于物理分辨率的图像即使能够显示，也是经过了插值，导致了画面细节出现损失，使其清晰度要略低于物理分辨率的图像。常见分辨率有：SVGA（800*600）、XGA（1024*768）、SXGA+（1400*1050）、480P（852*480）、720P（1280*720/1280*768）、1080P（1920*1080/1920*1200）、4K（4096*2160）等。

2、亮度

我们所说的投影机“亮度”是投影机的光输出的总光通量。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明。目前投影机行业中的亮度单位一般分为两种：ANSI流明和ISO流明。

ANSI标准是在早期及欧美厂商的投影机中使用较多，现在应用的厂商逐渐减少；而ISO标准是当前的主流，在日系厂商及新出品的机器中应用增多。投影机亮度来源于机身内的灯泡，本质上也就是投影机灯泡（组）的亮度，目前投影机灯泡的单个亮度可以做到3000ml以上，高亮度的投影机一般是双灯，甚至4灯，开启多个灯泡时投影机的功率也会增加。如果亮度不够，投影受环境光影响就大，观众也容易疲劳，在立体投影中也会降低观众的沉浸感。屏幕的尺寸和增益也会对人的亮度感觉产生影响，因此，投影机的亮度指标需要配合环境和屏幕来选择。

3、对比度

对比度是最亮画面（可以理解为纯白色）和最暗画面（可以理解为纯黑色）的亮度比值，它反映显示系统能够呈现的动态范围和灰度层次。从视觉感受上讲，比值越大，从黑到白的亮度对比度越强烈、灰度渐变层次越丰富，能够获得更锐利、更细腻的主观视觉感受，显示彩色图片时，能够获得鲜明艳丽的效果。相反，如果对比度较低，说明其显示系统的亮度动态范围狭窄-------白色不够明亮，黑色不够深沉，画面灰调集中在一个较小的范围，有种灰蒙蒙的感觉，缺乏细节表现，色彩的层次感也会差。

还有一个指标叫做动态对比度，它来源于液晶显示技术，核心思路是通过调整平板液晶的背光强度或是调节液晶投影机的光瞳大小来控制光输出。光瞳的作用相当于水龙头——光瞳越大，光输出则多；光瞳越小，光输出则减少。在暗场景中，原始图像的最小亮度和最大亮度差值较小，即亮度动态范围狭窄。在这种情况下，通过缩小光瞳和放大原始信号，既可以有效控制投影到屏幕上的光线、也可以扩大数据处理的动态范围，能同时提升对比度和降低暗场噪点，获得更为突出的黑色表现。

▍ 激光投影机

与其他投影机不同的是，激光投影机是通过激发态粒子在受激辐射作用下发射光源，用激光作为投影机的光源，不仅延续了LED光源的低能耗、长寿命和小体积等特点，还具备具备了LED+激光混合光源的高亮度投影。并且，激光投影机因能量高聚合性，有着更高的对比度和更广的色域色彩，这意味着色彩方面将远胜于混合光源投影。2012年，明基发布了全球首台激光投影机LX60ST，并采用蓝核光引擎，在色彩、能效，对比度，光源寿命，环保效能上都有长足的进步。2013年，索尼在中国大陆也发布了全世界首台3LCD全激光光源投影机VPL-F420HZ。激光投影机可提供明亮清晰的画面细节和领先同级别产品的高亮度，并且具备丰富的功能和强大的节能优势，这也预示着投影机市场新一轮技术升级换代的开始。

结语：除上述内容之外，投影机的画面均匀度、视频带宽、聚焦性能等参数也十分重要。所以，消费者在选购投影机时更加需要正确理解投影机的投影原理和各项参数，选择适合自己的投影机产品，更好的组建舒适的家庭影音新生活！

“影音新生活”将继续为大家介绍更多关于投影机的技术知识与应用，敬请期待！