辐射亮度

日前，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3LCD阵营中的领先厂商爱普生等公司均已表示将会支持这个标准的出台。 在中国的投影市场中，亮度可以说是投影机规格中最为消费者关注的一个参数，已经成为使用者采购的直接标准。尽管现行标准测量的亮度对于投影机非常重要，但是由于3片液晶投影机和单片DLP投影机成像原理的不同，使得亮度这个参数具有十分不同的含义。

图1:9点测量法

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。

图2:3LCD成像原理 图3:单片DLP(4色轮)成像原理

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

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(红色, 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。

图6:色彩亮度测

对于3LCD和3色轮的单片DLP投影机而言，色彩亮度一定是等于现有标准的测量亮度，而对于采用4色轮或极致色彩技术的投影机，其色彩亮度大多不到现有标注亮度的一半。全新的评价方法对用户目前可采用的投影机性能评价信息是一个非常好的补充。目前的投影机性能评价信息中，对比度和亮度都是关于单色(黑和白)的测量规格。即使标注亮度相同，两台投影机投影显示同一幅彩色图像的效果也会有非常大的不同，原因就在于这些标注是基于白色图像的测量参数，而我们投射的大多是彩色图像。因此，全新色彩亮度测量技术对最终用户是很有帮助的。