輻射亮度簡介

日前，投影機行業(yè)領(lǐng)先廠商及技術(shù)供應(yīng)商聯(lián)合通過一項新的標(biāo)準(zhǔn)，這項命名為3LCD陣營中的領(lǐng)先廠商愛普生等公司均已表示將會支持這個標(biāo)準(zhǔn)的出臺。 在中國的投影市場中，亮度可以說是投影機規(guī)格中最為消費者關(guān)注的一個參數(shù)，已經(jīng)成為使用者采購的直接標(biāo)準(zhǔn)。盡管現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測量的亮度對于投影機非常重要，但是由于3片液晶投影機和單片DLP投影機成像原理的不同，使得亮度這個參數(shù)具有十分不同的含義。

圖1:9點測量法

什么是投影機的亮度呢，嚴(yán)格說，投影機標(biāo)注的亮度是光通量(Luminance flux)或光輸出(Luminance output)。確切定義為"用CIE明視覺函數(shù)加權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)眼來評價的發(fā)光流量。在一給定時間周期內(nèi)，空間中任一給定面積所通過的可見光能量流的測量"。按照ISO/IEC 21118的測量標(biāo)準(zhǔn)，是將照度計放在焦點平面，測量其亮度。在100%全白圖像上，如圖1所示，對屏幕上所示9點亮度進行測量。測量儀器的受光部分的面積應(yīng)在3x3像素以上。測量的流明值是通過9點亮度平均值(勒克司)乘以圖像面積(平方米)來計算。

圖2:3LCD成像原理 圖3:單片DLP(4色輪)成像原理

為了解不同技術(shù)的投影機對于以上測量方法的不同表現(xiàn)，我們需要先了解一下3LCD技術(shù)和單片DLP技術(shù)的成像原理。3LCD技術(shù)的成像原理(圖2)同我們常見的顯示器，電視，數(shù)碼相機的彩色成像設(shè)備一樣，都采用了3色成像原理，即采用紅，綠，藍三原色合成色彩。并且目前來自所有的視頻，DVD，HD，數(shù)碼相機以及計算機信號等都以RGB色彩范圍解析。根據(jù)楊-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說，紅，綠，藍三原色可以混合合成所有不同色彩，這同人眼的視覺特性有關(guān)。

圖3所示的是單片DLP(4色輪)的成像原理，可以看到，采用的是三原色和白色的合成影像。一般單片DLP為什么不采用標(biāo)準(zhǔn)的三原色合成影像呢?這需要從單片和3片的不同說起。采用單片DLP成像，紅，綠，藍三原色畫面是分時的，當(dāng)投射紅色畫面時，不能同時投射綠色和藍色畫面，光源發(fā)出的白色光，經(jīng)過色輪的紅色段，只有紅色可以通過，則此時的綠色和藍色光被過濾損失了，不能用于投射影像。如果不考慮各種色光的亮度區(qū)別，則每時透過的色光只有總色光的1/3，大量的光能被浪費了。投影機標(biāo)注的亮度只是100%全白圖像的測量亮度，為了增加白色畫面的測量亮度，在商用單片DLP投影機上，基本上采用了增加白色段的方法。在白色段，紅，綠，藍可以全部通過，通過的光量不是1/3了，大大提高了圖像上白色的亮度，從而使標(biāo)注的亮度測量值有了極大的提高，但此時，畫面上的彩色，并沒有相應(yīng)提高。彩色的亮度仍然處在一個相對較低的水平，這樣就破壞了色彩的平衡;同時使投射的色彩亮度遠(yuǎn)達不到標(biāo)注的對應(yīng)水平，僅僅是標(biāo)注的亮度提高了。直觀的感受就是白色較為刺眼，彩色較暗，色彩暗淡。對于極致色彩技術(shù)，是在色輪中加入白色，青色，黃色或其他顏色。其最為主要的目的是提高光的通過率，并提高相關(guān)顏色的亮度。以黃色段為例，黃色是由紅色和綠色組成，在色輪轉(zhuǎn)到黃色段時，紅光和綠光可以同時通過，這使得總色光的2/3得以投射，此時提高了光的利用效率。但是由于投影機采用的是加色法成像，紅色和綠色光可以合成黃色，但黃色光卻不能投射到紅色和綠色的畫面上，這又相應(yīng)降低了紅色和綠色的亮度。因為色輪是360度，是有限的，每增加一個顏色，就會相應(yīng)降低另一個顏色所占比例。也就是降低了其他顏色的亮度。

圖4:三色輪 圖5:極致色彩色輪

隨著豐富彩色內(nèi)容的快速發(fā)展和更多視頻影像的廣泛使用，投影機投射出畫面的色彩表現(xiàn)變得越來越重要，但當(dāng)前的亮度標(biāo)準(zhǔn)不能很好地表現(xiàn)這一實際應(yīng)用。因此，建立一個新的、方便有效的衡量標(biāo)準(zhǔn)就顯得非常必要。投影機行業(yè)領(lǐng)先廠商及技術(shù)供應(yīng)商聯(lián)合通過一項新的標(biāo)準(zhǔn)，這項命名為色彩亮度("Color Brightness")的新標(biāo)準(zhǔn)將用來測量色彩的光輸出情況，可更為科學(xué)地評價投影機的亮度表現(xiàn)。色彩亮度將對照輸入信號，利用屏幕投影的基本色亮度(紅色, 綠色, 藍色)，來評價投影機的色彩性能。有了新的色彩亮度參數(shù)，投影機用戶在選購?fù)队皺C時，就擁有了更為重要的參考信息，可對彩色投影的圖像質(zhì)量作更詳細(xì)的考察。如果一臺投影機能產(chǎn)生和白色光亮度一致的紅、綠、藍色光，該產(chǎn)品則能準(zhǔn)確再現(xiàn)輸入設(shè)備希望的真實色彩。如果色彩亮度不等同于或者僅是接近白色光亮度，色彩圖像就會呈現(xiàn)暗淡、不平衡和不精準(zhǔn)等狀況。這一新的色彩標(biāo)準(zhǔn)也獲得色彩學(xué)專家的肯定。為了評估色彩亮度，需要在3個彩色畫面上，測量 9 個區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)測量紅綠藍三個基本色的亮度，然后將每個畫面的平均值相加，即得出色彩亮度。具體計算方法為(①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9(A畫面亮度)+ (①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9(B畫面亮度)+(①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨)/9(C畫面亮度)=色彩亮度。

圖6:色彩亮度測

對于3LCD和3色輪的單片DLP投影機而言，色彩亮度一定是等于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的測量亮度，而對于采用4色輪或極致色彩技術(shù)的投影機，其色彩亮度大多不到現(xiàn)有標(biāo)注亮度的一半。全新的評價方法對用戶目前可采用的投影機性能評價信息是一個非常好的補充。目前的投影機性能評價信息中，對比度和亮度都是關(guān)于單色(黑和白)的測量規(guī)格。即使標(biāo)注亮度相同，兩臺投影機投影顯示同一幅彩色圖像的效果也會有非常大的不同，原因就在于這些標(biāo)注是基于白色圖像的測量參數(shù)，而我們投射的大多是彩色圖像。因此，全新色彩亮度測量技術(shù)對最終用戶是很有幫助的。