楊英俊（北京贏康科技股份有限公司，北京 100176）

投影機(jī)作為光機(jī)電一體化的高技術(shù)設(shè)備，應(yīng)用越來越普及和廣泛，越來越多的非電子工程專業(yè)人員也開始從事投影機(jī)的應(yīng)用。投影機(jī)特別是大型專業(yè)工程投影機(jī)的應(yīng)用不僅涉及投影機(jī)本身的性能，還需要涉及視頻系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。因此，只有在了解并掌握投影機(jī)的原理及性能的基礎(chǔ)上，才能正確使用投影機(jī)，并充分發(fā)揮其功能。由此，筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從應(yīng)用的角度分析工程技術(shù)人員需要掌握的相關(guān)視頻基礎(chǔ)知識，以及如何根據(jù)應(yīng)用選擇適合的投影機(jī)和設(shè)計(jì)投影顯示系統(tǒng)時(shí)需要考慮的要素。

1 投影機(jī)應(yīng)用場所

投影顯示的應(yīng)用場所非常廣泛，室內(nèi)、室外都有應(yīng)用，具體的應(yīng)用場景如表1、表2所示。因不同的應(yīng)用場所和功能需求，有不同的照明環(huán)境、不同的使用特點(diǎn)、不同的信號特征。特別是夜晚，環(huán)境光可控，投影介質(zhì)復(fù)雜多樣、不可控、不一致，投影設(shè)備使用環(huán)境較差，動態(tài)視頻為主，基本上都屬于projection mapping范疇。因此，要根據(jù)各自獨(dú)特的需求進(jìn)行細(xì)分，才能做好。例如會議室，屬于安裝環(huán)境很好但照度比較高的場所，所以可以選擇商務(wù)類機(jī)型；而室外夜游，投影機(jī)安裝環(huán)境很差，則必須選擇工程類機(jī)型。

表1 投影機(jī)在室內(nèi)的應(yīng)用場景

表2 投影機(jī)在室外的應(yīng)用情況

從投影機(jī)方面區(qū)分，可以是單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。

從投影介質(zhì)方面上看，可以分為平面、曲面和不規(guī)則的面。

2 投影機(jī)的選擇及使用要求

2.1 全面掌握視頻基礎(chǔ)知識

正確使用投影機(jī)的前提是要對視頻、投影機(jī)原理等相關(guān)的視頻技術(shù)基礎(chǔ)知識有所了解，如已經(jīng)出版的《數(shù)字成像基礎(chǔ)及系統(tǒng)技術(shù)》（電子工業(yè)出版社出版）、《視覺原理》（世界圖書出版公司）等專業(yè)書籍提供有這方面的知識，同時(shí)也可以從其他媒介廣泛涉獵學(xué)習(xí)。

2.2 了解技術(shù)參數(shù)的物理意義

投影機(jī)的技術(shù)參數(shù)非常多，使用者不只是了解，還要準(zhǔn)確掌握各個(gè)參數(shù)物理意義。

（1）投影機(jī)的顯示技術(shù)

目前，投影機(jī)所采用的顯示技術(shù)主要有3種，如表3所示。不同的技術(shù)，在圖像的呈現(xiàn)方面有不同的特點(diǎn)，可以根據(jù)需求來選擇。由于DLP的反射性技術(shù)，所以是高通量場所的首選，例如電影院用的投影機(jī)全是DLP技術(shù)，而LCD技術(shù)色飽和度高，所以可以用在色彩鮮艷的地方。

（2）投影光源

投影光源是投影機(jī)重要的組成部分，傳統(tǒng)的投影機(jī)光源是氙燈，之后是UHP燈，近年來激光光源越來越多地被采用。激光光源也包括多種技術(shù)，其中，RGB三基色激光光源，其發(fā)光器件是紅綠藍(lán)三基色的激光器，是目前最好的光源，色純最好，色域最大（圖1）；另一種激光熒光粉光源，就是通過單色或者雙色激光器轟擊熒光粉后產(chǎn)生成像所需的紅綠藍(lán)光源，這種技術(shù)比較經(jīng)濟(jì)。

不同的光源有不同的色域，對圖像的表現(xiàn)是不一樣的，不同的光源適合的光通量也是不一樣的，如圖2所示。

（3）物理分辨率

物理分辨率是指投影機(jī)成像用核心器件的真實(shí)分辨率（像素），是表現(xiàn)圖像細(xì)膩程度指標(biāo)。目前有很多種，常用的有1 920×1 200、4 096×2 160等。對于同樣的投射面積、同樣的投距和視距，分辨率越高，圖像越細(xì)膩。

（4）光通量

投影機(jī)的光通量經(jīng)常被稱為“亮度”，這當(dāng)然是不對的。人看到的亮度實(shí)際上是由很多因素決定的，投影機(jī)光通量只是其中一種因素。

投影機(jī)的光通量代表著輸出光線的多少。光通量的測量有不同的標(biāo)準(zhǔn)，目前采用的主要是ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會）和ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)。同一臺投影機(jī)，不同的測量標(biāo)準(zhǔn)，光通量數(shù)值是不一樣的，ANSI標(biāo)準(zhǔn)是正負(fù)10%合格，ISO標(biāo)準(zhǔn)是-20%合格。這意味著如果一臺標(biāo)稱31 000 lm的投影機(jī)，依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)只要測量出來的值超過24 800 lm，則意味著是合格品。

（5）對比度

投影機(jī)的對比度，實(shí)際上是投影機(jī)輸出暗場和亮場的對比，代表著投影機(jī)表現(xiàn)明暗對比的能力。

（6）鏡頭參數(shù)

表3 目前投影機(jī)采用的幾種顯示技術(shù)

圖1 激光光源的色域

圖2 不同光源適合的光通量

（7）信號處理

信號處理方面的技術(shù)參數(shù)包括幀率、接口、變形、融合、校正等。

（8）安裝

安裝方面的參數(shù)包括重量、體積、使用環(huán)境、方向、電源、功率、海拔、安全要求等。

（9）特殊要求

在使用投影機(jī)時(shí)，要特別注意技術(shù)手冊中標(biāo)記“*”的部分，很多的數(shù)據(jù)是有一定的前提條件的。

為此，2018年8月河北省在北京建立了京津冀“河北福嫂”家政服務(wù)員輸出基地。該基地是河北省在北京設(shè)立的家政人員輸送平臺，也是河北籍家政服務(wù)人員向北京輸送的中轉(zhuǎn)站，基地為家政人員周轉(zhuǎn)期內(nèi)提供免費(fèi)食宿和對接服務(wù)。目前該基地已嘗試性開展相關(guān)工作，為70多名家政服務(wù)人員提供免費(fèi)服務(wù)，并成功對接。

2.3 投影機(jī)指標(biāo)與需要的匹配

在充分理解投影機(jī)技術(shù)參數(shù)物理意義的基礎(chǔ)上，選擇投影機(jī)的過程就是在需求和投影機(jī)指標(biāo)之間尋求匹配，可以參照圖3進(jìn)行。

2.4 用戶手冊和安裝手冊的閱讀及使用

認(rèn)真仔細(xì)閱讀用戶手冊和安裝手冊是極其必要的，理解其中的內(nèi)容。特別需要注意的是接口部分的內(nèi)容，這對匹配信號源至關(guān)重要，同時(shí)也決定信號傳輸設(shè)備的選擇。如表4所示，可以看到投影機(jī)真正的信號處理能力，不同的接口，能接受處理的信號是不同的。

圖3 需求和投影機(jī)指標(biāo)的匹配

表4 投影機(jī)接口的技術(shù)參數(shù)信息

2.5 安裝要求的特別注意項(xiàng)

投影機(jī)是光機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，只有安裝在滿足投影機(jī)要求的工作環(huán)境中，才能達(dá)到其最佳效用，呈現(xiàn)所給出的技術(shù)指標(biāo)能力。因此，安裝要求也是需要特別注意的,安裝要求的各項(xiàng)內(nèi)容見表5。如果環(huán)境條件達(dá)不到要求，則不僅僅不能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，也會大大增加投影機(jī)的故障率和損壞率。

3 投影顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)觀念

掌握投影機(jī)性能是基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并使用好投影顯示系統(tǒng)才是目的。圖4是一個(gè)典型投影顯示系統(tǒng)的構(gòu)成，從中可以看出，一個(gè)投影顯示系統(tǒng)包括顯示內(nèi)容、顯示內(nèi)容用的播放器，信號傳輸器材、投影機(jī)和投影介質(zhì)以及觀眾。這里特別需要說明的是觀眾，實(shí)際上觀眾的眼睛是顯示系統(tǒng)的一部分，只有讓觀眾看得見、看得清、看得舒適才能稱之為一個(gè)設(shè)計(jì)成功的投影顯示系統(tǒng)（項(xiàng)目），也才可以說用好投影機(jī)了。

在進(jìn)行（系統(tǒng)）項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮諸多因素，如圖5所示。

（1）觀眾觀看的姿態(tài)，站立、坐著、行進(jìn)；觀眾的數(shù)量，所有的觀眾是否都能清晰地看到；最佳位置（眼點(diǎn)）在哪里？

（2）當(dāng)周邊還有其他觀看物時(shí)，還需要考慮屏幕亮度和周邊環(huán)境亮度的比例問題，要有合適的光比，以便吸引觀眾的注意力并保持觀看的集中度。

（3）就投影機(jī)本身的選擇，需要考慮人眼的特性，規(guī)劃合適的分辨率、亮度、對比度、色調(diào)等參數(shù)。

要充分理解投影顯示系統(tǒng)是投影和顯示的兩元系統(tǒng)，這是與其他顯示技術(shù)不同的地方。不同的投影介質(zhì)，有不同的技術(shù)需要，投影機(jī)與屏幕之間的“環(huán)境光”是需要特別注意和考慮的。

如果播放的媒體質(zhì)量不好，再好的投影系統(tǒng)也無法呈現(xiàn)好的效果，所以，必須保證媒體的質(zhì)量。但值得注意的是，媒體本身也是存在質(zhì)量差異的，例如采用CG（Computer Graphics）制作的數(shù)字媒體有很多的環(huán)節(jié)，如圖6所示，不同環(huán)節(jié)質(zhì)量的把握就會形成不同質(zhì)量的顯示效果。

媒體質(zhì)量的一部分可以用約定媒體參數(shù)來解決，比如分辨率、幀率、采樣率、灰度。盡量使用無損無壓縮的媒體文件來提高媒體質(zhì)量。

媒體播放器要保證對媒體內(nèi)容無損的播放，確保不引入失真，而傳輸處理設(shè)備也要保證信號無損的傳輸，之后才是投影機(jī)對信號完美的投射。

表5 安裝要求的注意項(xiàng)

圖4 典型投影顯示系統(tǒng)的構(gòu)成

圖5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的因素

3.2 注意事項(xiàng)

（1）投影機(jī)擺位：避開運(yùn)動平臺運(yùn)動包絡(luò)，避免觀眾直視，變形，亮度均勻，聚焦（景深）。

（2）分辨率（觀看角分辨率：3′、2′、1′）要根據(jù)影片內(nèi)容選擇。

（3）亮度選擇要在屏幕增益確定時(shí)，根據(jù)2D、3D顯示類型（見圖7）做出選擇。

（4）所有的投影機(jī)安裝都存在著約束，可能很復(fù)雜。

（5）必須采用投影機(jī)允許的安裝姿態(tài)。

圖6 數(shù)字媒體的制作環(huán)節(jié)

圖7 不同的顯示類型

圖8 良好的通風(fēng)、散熱環(huán)境

（6）保證良好的散熱（見圖8），是投影機(jī)正常工作的先決條件。

（7）使用堅(jiān)固的支架防止漂移。

（8）保證溫度和濕度。

（9）保證潔凈、沒有腐蝕性氣體。

（10）現(xiàn)場清塵后，才可以安裝。

（11）設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮如何安裝、維護(hù)和維修（例如設(shè)計(jì)安裝和維修馬道）。