高對比度投影輩出，是不是兒童游戲

超高對比度：成為新品家用投影機的一個賣點

高對比度投影如何層出不窮

    “超高對比度”已經(jīng)成為七八月間上市或者曝光的家庭影院用投影機中一個顯著的特點。包括三菱、三洋、愛普生、JVC以及索尼等產(chǎn)業(yè)巨頭不約而同的加入了這一行列。其中以愛普生的75000流明的3lcd產(chǎn)品最具代表性。投影產(chǎn)業(yè)何以短時間內(nèi)興起了高對比度熱呢？這樣的高對比度對消費者又有什么意義呢？

近期上市或者曝光的高對比度投影機型集錦：

    追求高對比度數(shù)值一直是家用投影機行業(yè)的一大特色。做為普通家用產(chǎn)品，投影機最容易引起關注的參數(shù)莫過于分辨率、對比度和亮度三個了。而對于亮度來講大伙的水平通常都是在1000流明上下；分辨率水平也不過是480p、720p、1080p三種——作為旗艦產(chǎn)品的家用投影機分辨率基本上均是1080p全高清。這樣的事實導致，在參數(shù)表上廠家能夠“展現(xiàn)實力”、“吸引消費者眼球”、增加產(chǎn)品的“媒體曝光點”的主要參數(shù)就剩下“對比度”了。

    廠家愿意不遺余力的提升產(chǎn)品的對比度數(shù)值，最主要的目的自然就是迎合大眾口味。高對比度意味著更好的灰階表現(xiàn)和更豐富的畫面層次。但是這種對技術極限的“窮兵黷武”卻未必能給消費者帶來實實在在的意義。

    首先從技術角度來講，在對比度數(shù)值上打前站的3LCD投影技術并不是擅長于“高對比度”的投影技術。依據(jù)顯示面板的光學性能，3dlp投影機的對比度展示能力位居第一位，而接下則應該是3lcos技術、單片DLP技術，以及3lcd技術。這樣的排序是由各種技術本身的特質決定的。

    但是，目前市面上的產(chǎn)品的對比度標值卻出現(xiàn)了明顯的倒掛情況。3DLP技術的百萬元級數(shù)字影院投影機產(chǎn)品的對比度標值通常只有幾千比一，即便是標值最高的產(chǎn)品也停留在10000：1的水平。3lcos技術、單片DLP技術產(chǎn)品對比度標稱大多數(shù)較實在：3lcos在20000：1前后，單片式DLP在10000：1上下。相反的，在顯示面板對比度能力上處于最下風的3LCD陣營，卻在08年夏季把標稱對比度一下子提升到了70000：1的級別�！�—這種強弱倒掛的局面理應引起消費者的思考。

“超高對比度”投影機到底藏著那些技術秘密

    通過對“超高對比度”的3lcd產(chǎn)品的技術特性了解，可以得知，3LCD投影技術產(chǎn)品實現(xiàn)高對比度并不依賴于顯示面板的特性，更得求助于一種稱作“動態(tài)光圈”或者是“動態(tài)虹膜”的鏡頭功能來實現(xiàn)。

    從對比度的含義可以了解到，對比度數(shù)值的大小取決于白色畫面的最亮程度以及黑色畫面的最暗程度：對比度就是二者的比值。上文已經(jīng)介紹過，家庭影院用投影機的亮度水平普遍控制在1000流明左右——這是由具體應用的需求決定的。也就是說決定對比度的兩個因素中的“白色畫面最亮的程度”已經(jīng)不可能有太大的改變。在這樣的背景下，能令黑色畫面更暗則成了廠商提升產(chǎn)品對比度數(shù)值的唯一選擇。

    對于熟悉攝影的讀者，對光圈這個概念一定非常熟悉：光圈是鏡頭上決定通過鏡頭的光線多少的一個可以調(diào)節(jié)的組建。常見的光圈是一種稱作“虹膜”光圈的產(chǎn)品。虹膜光圈是由多個相互重疊的弧形薄金屬葉片組成的，葉片的離合能夠改變中心圓形孔徑的大小。雖然鏡頭制作完之后其口徑是固定的，但是依然可以通過調(diào)整光圈葉片的位置控制鏡頭通光口徑的大小。當有一束固定能量（亮度）的光線通過鏡頭時，鏡頭的光圈可以收縮，或者放大，進而在鏡頭另一端得到一束能量低于或者等于入射光束的光線。

     “超高對比度”的3lcd投影機得到超高對比度的秘密就在其鏡頭采用的虹膜光圈上。雖然調(diào)整光圈不能改變鏡頭通過的光線的最大強度，以及投影機面板的光學特性，但是卻可以改變投影機鏡頭射出的最暗的光線的強度。

    假設某臺投影機的面板輸出全黑畫面能夠控制的最低亮度為2流明。當這束光線通過鏡頭的時候，光圈大小調(diào)整到最大值的十分之一時，實際射出的光線強度就變成了0.2流明。如果這臺投影機的白色畫面最亮為1000流明，其不采用動態(tài)光圈和采用動態(tài)光圈時的對比度就分別是500：1和5000：1。由此讀者可以看到動態(tài)光圈在提升投影產(chǎn)品動態(tài)對比度時的能力非常了得。

    這里必須首先解釋一下動態(tài)對比度和靜態(tài)對比度的基本區(qū)別：動態(tài)對比度是投影機在不同條件下可能的最亮的白色畫面與最暗的黑色畫面的能量比值；與其不同的靜態(tài)對比度則是投影機投射的同一畫面中最亮的白色的亮度和最暗的黑色的亮度的比值——實際測試中，靜態(tài)對比度的測試畫面采用黑色和白色方格交替分布的影響，最終測試結果由所有白色的平均亮度和所有黑色的平均亮度作比較得出。

    由于靜態(tài)對比度不允許在測試中調(diào)節(jié)產(chǎn)品的組建狀態(tài)，所以靜態(tài)對比度能夠忠實的反映投影機的整個光學系統(tǒng)的對比度顯示性能。相反的，動態(tài)對比度則可以通過各種可控原件，例如動態(tài)光圈的改變來提供更高的測試數(shù)值。

    在實際的投影機產(chǎn)品中，鏡頭光圈的改變由微電腦芯片控制的。微電腦芯片通過測試將要輸出的畫面的整體明暗度來決定到底采用什么樣的光圈。通常，畫面整體能量值越高，微控制芯片則會把光圈調(diào)節(jié)到較大的狀態(tài)，如果畫面整體比較暗，那么微電腦控制芯片就會將鏡頭光圈盡量縮小。持續(xù)不斷的進行這種調(diào)整，就形成了投影機的“動態(tài)光圈”或者是“虹膜光圈”功能。

問我們的眼睛，投影高對比度真的有效嗎

    消費者關心“超高對比度投影機”的真正原因并不是在于了解，這些對比度實現(xiàn)出來的具體技術。更多的，與消費者切身相關的是這樣的高對比度到底帶來了怎么樣的性能提升。高對比度對畫質的改善真的有想象中的那么神奇嗎？

    要了解這一特點，必須了解眼睛的能力范圍�；蛘呤钦f，假設投影機真正投射出了75000：1對比度，眼睛能不能看到這樣的畫面對比度差距。

    和投影機的對比度概念類似，人的眼睛對光線強弱的感知能力也有動態(tài)靜態(tài)之分。對于靜態(tài)場景中的對比度分辨能力，人眼往往只能達到800：1或者1000：1，甚至一些情況下僅僅有300：1。這也是3DLP技術的百萬元級數(shù)字影院投影機的靜態(tài)對比度僅達到500：1，1000：1或者稍高一些的原因：哪怕?lián)碛懈�高的靜態(tài)對比度，人眼也不能觀察到，那樣就失去了高靜態(tài)對比度的意義。

    在動態(tài)對比度方面，人眼的適應能力可謂遠遠超過了我們目前任何的科學設備�？茖W家在眼睛的動態(tài)對比度的適應能力上給出的數(shù)值甚至高于1億：1。人眼擁有如此驚人的動態(tài)亮度變化適應能力不僅取決于虹膜的調(diào)整（與光圈的原理類似），更是得益于人眼的感光物質的調(diào)整——這是一種化學調(diào)節(jié)作用；以及人腦復雜的計算能力。

    不過可惜的是人眼的這種動態(tài)對比度能力并不能像投影機的光圈鏡頭那樣以幾十分之一秒甚至是百分之一秒速度來實現(xiàn)。人眼達到對不同明暗環(huán)境的適應必須依賴于一段時間。讀者可能有類似的經(jīng)歷：夜晚，當屋子里面的電燈關上的時候，首先是眼前一片漆黑，但是慢慢的各種物體又能被清晰的識別出來。這是人眼適應光線變化的調(diào)節(jié)功能的最好案例。

    通常眼睛對環(huán)境明暗的變化大概需要15秒鐘適應變化（就像相機調(diào)整參數(shù)光圈需要時間一樣）。但是這不是固定的。不同的亮度范圍變化也需要不同的時間長來讓眼睛適應。比如一個能夠看到微弱的星星的環(huán)境中持續(xù)30分鐘以上，則眼睛需要大約一個小時來完全適應白天的環(huán)境亮度。

    眼睛在動態(tài)對比度感知上的對時間的需求客觀上決定著投影機依靠動態(tài)對比度實現(xiàn)的“高參數(shù)”的意義。首先必須考慮75000：1的動態(tài)對比度會在什么情況下出現(xiàn)。例如，高對比度是出現(xiàn)在前后緊連的兩幀畫面中，或者高亮和黑暗的畫面高速的交錯出現(xiàn)，人的眼睛恐怕沒有時間來適應投影機動態(tài)光圈調(diào)整所能帶來的“高對比度”效果：事實上，消費者并沒有看到高動態(tài)對比度帶來的影像畫質的改善。

    另一種情況是，影像畫面的明暗變化慢于人眼對不同亮度畫面的適應能力。也就是說，當投影機顯示一幀平均亮度較低的畫面，而動態(tài)光圈調(diào)整到小光圈狀態(tài)，進而獲得更黑的黑色和灰色的時候，人的眼睛跟上了畫面的這種變化，并成功的捕獲了畫面中的細節(jié)信息，則這時候動態(tài)光圈的確給觀賞者帶來了在畫質黑色端顯示效果的提升。

    不過希望，這時候的畫面中沒有白色，否則投影機的顯示效果將大打折扣：要么虹膜動態(tài)光圈不啟動，要么損失掉白色的真實感——由于動態(tài)光圈的調(diào)整變小，白色部分將變得沒有之前的畫面中的白色那么“白”。

問我們的使用環(huán)境，投影高對比度真的有效嗎

    現(xiàn)實生活中，能夠影響到投影機對比度效果的因素，除了人眼睛的特性外，還與設備的應用環(huán)境有著密切關系。這些應用環(huán)境既包括視聽室中的光線效果，也包括觀賞的影像節(jié)目的制作水平。

    視聽室的環(huán)境控制，特別是光線控制對整個投影系統(tǒng)的應用效果有著必然的影響。假設采用的投影屏幕能夠100%的反射照射上的光線，而室內(nèi)的實際亮度為30流明（這意味著房間沒有直射光源），那么投影畫面的最低亮度也至少是屏幕反射室內(nèi)光線的亮度30流明。這意味著如果投影機的最大亮度為1000流明，那么它的實際對比度效果（無論是動態(tài)的還是靜態(tài)的對比度）均不可能大于1000/30，也就是33：1——哪怕屏幕的反射能力只有50%，這個數(shù)值也只不過是67：1。

    也就是說，在通常的房間亮度條件下，500:1和5000：1甚至10000:1、10000000000：1的對比度將沒有任何的區(qū)別。他們只不過相當于50：1的效果而已。這也是為什么家庭影院的視聽室必須采用遮光處理的原因。

    如果視聽室的工程建設水平非常高，能夠滿足實驗室級的水平，那么投影機達到的幾萬：1的對比度才有實際意義。但是，事實上這樣的機會并不多。按照上文的舉例，那怕視聽室的亮度水平僅有1流明，一臺最高亮度1000流明的投影機在80%反射率的屏幕上能夠形成的亮度就不會大于1250：1。

    室內(nèi)環(huán)境不能控制到理想程度是影響投影機動態(tài)光圈實際效果的最直接因素。一臺對比度75000：1的投影機，如果亮度最大是2000流明（對于家用機已經(jīng)是非常可觀的亮度了），那么意味著這臺投影機的黑色畫面最暗將是2000流明/（75000：1）=0.027流明。這樣的亮度完全會被淹沒在室內(nèi)環(huán)境光線哪怕只有1流明的亮度中。此時，如果使用反射率為80%的屏幕，實際得到的動態(tài)對比度只不過是2000流明：{（1流明+0.027流明）*80%}。計算結果大概是2432：1。

    這是對于75000：1的投影機效果。假如這臺投影機對比度只有2000：1，那么實際的對比度效果應該是2000流明：{（1流明+（2000流明/2000：1））*80%}。計算結果是1000：1。讀者可以看到，如果視聽室環(huán)境擁有1流明的亮度，那么對比度相差37.5倍的兩臺投影機的顯示的實際對比度效果只有2.4倍的差距。

    視聽室環(huán)境對投影機對比度效果的影響是巨大的。此外消費者最終播放的影片的采樣對比度也對高對比度投影機的效果有明顯的影響。例如，普通電視節(jié)目通常把幀內(nèi)對比度設定為100：1，或者稍高一些。而電影畫面則在對比度上具有很大提升，能夠基本達到500：1以上。這里的幀內(nèi)對比度大概相當于投影機的靜態(tài)ANSI對比度的概念。

    經(jīng)過了以上的眾多分析，讀者不難發(fā)現(xiàn)超高對比度的3LCD投影機的幾個關鍵點：第一是高對比度的實現(xiàn)并非意味著LCD投影機面板技術的大幅度進步，而是依靠應用動態(tài)光圈鏡頭實現(xiàn)的——這種鏡頭自然能應用在其它投影技術的產(chǎn)品上；第二是眼睛對劇烈動態(tài)對比度變化的識別需要一段較長的時間，眼睛對靜態(tài)對比度的解析力不會超過1000：1，甚至只有300：1；第三是視聽室環(huán)境控制不利可以輕易的讓高對比度的效果變的子虛烏有，同時，電影和電視節(jié)目制作時采用的對比度標準并沒有達到幾萬比一這樣的高度。

    有了以上的了解，讀者可以清楚的理解到超高對比度的意義。超高對比度的意義遠遠小于業(yè)界對他們的出現(xiàn)的關注。也許我們在75000：1的對比度上聚集了75000單位的精力，但是實際應用中他們卻只能產(chǎn)生略高于2000：1對比度產(chǎn)品的效果。而如果是和20000：1對比度的產(chǎn)品進行比較，則很少有人能夠感覺到二者在普通家庭應用中的差異。