光源亮度：投影圈的“奇葩說”

    這兩天投影行業(yè)在為一個概念打架：“光源亮度”。事情起因是小米激光電視“匪夷所思”的標(biāo)出了一個5000流明的光源亮度。作為反擊，海信說“嗯嗯，那不過是個微投”；不過，堅果覺得海信太文雅，索性直接接招——“我們的光源亮度高達(dá)16000流明”！

    這么熱火朝天的話題，不得不引起大屏君的興趣。光源亮度和我們常說的投影機(jī)亮度到底有何關(guān)系呢？

    首先，標(biāo)準(zhǔn)的投影機(jī)亮度的概念，大屏君要說清楚。這個亮度是指理想環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)化的理想投影幕上，投影機(jī)所投射最亮白色畫面的亮度。其中，理想環(huán)境的含義是“自鏡頭到投影幕這段光線傳播不引起任何亮度損失”；“標(biāo)準(zhǔn)化的理想投影屏幕”的含義則是，這個幕布的反射率是100%，且反射的角度不存在無效散射、反射幕布的尺寸恰好完全覆蓋投影畫面。

    但是，大屏君深知，這種所謂理想狀態(tài)下的亮度測量是無法做到的。實際方法是用環(huán)境散射系數(shù)、屏幕吸收系數(shù)等糾正測量系統(tǒng)的誤差。同時，大屏君必須指出，標(biāo)準(zhǔn)定義下的投影機(jī)亮度，往往與鏡頭處測得的光通量在數(shù)值上基本一致。

    其次，什么是光源亮度呢？簡單說就是光源作為發(fā)光體的部分所產(chǎn)生的可見光總亮度。如果是藍(lán)色激光熒光色輪技術(shù)，那么就是藍(lán)色激光器的總亮度；如果是汞燈光源，那么除了紅綠藍(lán)三原色波長的能量，這個光源亮度還包括其他可見光波長（雖然眼睛對后者的敏感度低很多）；如果是紅綠藍(lán)RGB的LED光源，則是三個原色發(fā)光亮度的總和。

    介紹了以上兩個亮度概念，大屏君就可以說說光源亮度到投影機(jī)亮度之間的“隱私”。這里就以小米、堅果、海信打架的激光投影機(jī)為例。光源亮度基本就是藍(lán)色激光器的亮度總和。而藍(lán)色激光器發(fā)出的光線，一般至少要經(jīng)過“光線傳遞”、“擴(kuò)束”、“消散斑”、“熒光粉色輪”、“原色色輪”、“方向反射鏡片”、“DMD”光閥、“多組光學(xué)鏡片和電子機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的投影鏡頭”，然后才呈現(xiàn)在投影畫面上。

    即光源亮度變成投影亮度，中間至少經(jīng)過十余個步驟的處理。且每一個處理步驟，都會導(dǎo)致亮度下降。

    對此，大屏君需要列舉幾個數(shù)據(jù)：第一，玻璃鏡片的光學(xué)作用主要是三個方面——反射、吸收和透射，而有效的通過亮度只有透射。一般玻璃的透射率是略高于80%（我們的建筑物白色玻璃窗），光學(xué)玻璃的透射率則是94%以上。但是即便是如此高投射率的玻璃，來上5片，總投射能力也會下降到73%。

    第二，DMD光閥的工作情況。首先，DMD光閥有一個開口率問題，即不是整個面積都參與工作，像素之間有縫隙。其次，即便是鋁鏡表面，他的反射效率也不是100%，有一個吸收問題，光閥保護(hù)透鏡也有一個透射率問題。實際上，DMD工作時，開口率、透射率、散射率、反射率、系統(tǒng)潔凈度等都影響亮度傳遞，而且這些數(shù)據(jù)沒有一個可以達(dá)到100%。即便是以高開口率為特點(diǎn)的DMD，DarkChip4開口率也就是90%+。由此可見，一個DMD光閥對產(chǎn)品亮度的影響已經(jīng)很大。

    第三，大屏君認(rèn)為，光源亮度最大的損失點(diǎn)之一，其實是一個很多人都忽視的問題——即光源產(chǎn)生的光柱截面形狀與DMD光閥鏡面形狀之間的差異。DMD鏡面一般是4:3、16:9、16:10的矩形。而光源光柱截面一般是圓形和橢圓形。最簡單的情況，圓形光柱在4:3形狀的DMD上的有效照射已經(jīng)不足三分之二，即一下子損失近四成的亮度。

    第四，對于激光熒光色輪技術(shù)，還必須考慮熒光轉(zhuǎn)化的效率：即藍(lán)色激光到綠色熒光、藍(lán)色激光到紅色熒光的轉(zhuǎn)變效率。其中，由于白光能量中，綠色基本占了一半，所以綠色熒光粉的效率是一個非常大的問題。例如大部分氮化物綠色熒光粉的量子效率在70-90%之間。

    綜上所述，如果假設(shè)所有的光學(xué)系統(tǒng)效率都達(dá)到100%的完全理想的上帝狀態(tài)，大屏君對5000流明光源亮度的激光機(jī)，能給出的理想亮度也不過2300+流明（考慮DMD90%開口率和光源光柱截面與16:9DMD光閥的覆蓋差、80%的熒光粉效率）。

    但是，這世界上哪里有完美的光學(xué)系統(tǒng)：大屏君前面已經(jīng)列舉了包括“光線傳遞”、“擴(kuò)束”、“消散斑”、“原色色輪”、“方向反射鏡片”、“多組光學(xué)鏡片和電子機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的投影鏡頭”等一大堆光學(xué)結(jié)構(gòu)，每一個光學(xué)鏡片上都有透射率、散射率、吸收率、清潔度等指標(biāo)影響亮度傳遞。這些光學(xué)結(jié)構(gòu)足以讓投影機(jī)的光源亮度利用水平再打一個對折（0.9的六次冪，就只剩下53.1441%，而一般投影機(jī)鏡頭至少五六個鏡片，高檔一些的10個鏡片也很常見——當(dāng)然高檔鏡頭會采用增透膜增加透光率）。

    所以，經(jīng)過大屏君的介紹，可以看到投影機(jī)光源亮度到投影畫面亮度之間的巨大差異：有光學(xué)鏡片導(dǎo)致的，雖然每次損失不大但是次數(shù)繁多的衰減；也有光柱形狀導(dǎo)致的直接利用率的快速下降。除此之外，每一種投影系統(tǒng)還有不同的光亮度變化：例如，液晶投影機(jī)，必須使用偏振光，這直接導(dǎo)致?lián)p失50%+的亮度；再例如，三片式系統(tǒng)比單片式DLP在時間上的利用率高幾乎一倍，這導(dǎo)致使用三原色和白色光源時，三片式系統(tǒng)的亮度效果規(guī)律的不同。

    由此可見，“光源亮度”“投影亮度”之間是一個非常復(fù)雜，具有專業(yè)知識性和技術(shù)性的問題。一般情況下，后者只有前者的三分之一左右（綜合考慮各種光源，以及三片式系統(tǒng)和單片式系統(tǒng)）。如果投影系統(tǒng)確定采用單片式DLP、藍(lán)色激光熒光色輪體系，投影亮度恐將只有光源亮度的四分之一了。

    在這樣一個“復(fù)雜問題”上，投影圈出現(xiàn)“小米現(xiàn)象”的爭議，被認(rèn)為不是一個好事情。這里面最核心的理由是兩個：第一，投影亮度和光源亮度差距甚大、中間轉(zhuǎn)變過程異常復(fù)雜，且后者不直接面向畫面效果。提出后者作為營銷概念有混淆視聽的嫌疑——這是大屏君最擔(dān)心的：畢竟激光電視的多數(shù)消費(fèi)者是專業(yè)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的普通百姓。

    第二，在投影產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了由來已久的畫面亮度和鏡頭出口光通量為基礎(chǔ)的“亮度參數(shù)”規(guī)則的情況下，提出一個和最終效果關(guān)系較遠(yuǎn)的“光源亮度”標(biāo)注，必然打破既有的產(chǎn)業(yè)秩序，甚至造成競爭混亂。這不利于行業(yè)的健康發(fā)展。尤其是對方興未艾的激光電視行業(yè)絕不是好事情。

    當(dāng)然，沒有任何人或者法律能阻止小米使用光源亮度這個概念。作為競爭者，打臉的方式就是亮出自己的家底：例如，大屏君已經(jīng)注意到堅果表示，自己的激光電視光源亮度達(dá)16000流明；有HLD光源廠商表示，20000的光源最終投影亮度才只過了5000流明；ZOL等媒體亦以評測數(shù)據(jù)指出，小米5000流明的光源亮度，實測投影亮度只有1260+水平。

    相關(guān)行業(yè)參與者的這些反應(yīng)，讓大屏君實感欣慰——世間還是好人多、說真話、做真事的人多。大屏君相信，清者自清。一時的概念游戲、文字把戲，不過是行業(yè)發(fā)展主流中的小小漩渦。最終行業(yè)業(yè)者和消費(fèi)者都會認(rèn)清真相，不會做長久被愚弄的“籠子里的猴子”。