投影機對比度辨析

學校多媒體教學大量使用投影機，對投影機的各種性能指標也越來越挑剔。投影機對比度這個技術參數出現后引起一些討論。本文希望通過對該參數的分析，使得用戶能夠更加科學和客觀地對投影機進行選購。

1 黑白對比度與亮暗對比度

黑白對比度是指在環境亮度一定的條件下，將最白的顏色和最黑的顏色之間等間隔地劃分出灰度級，其間的灰度級數即黑白對比度。在較亮的環境下，人眼所能分辨的灰度級為40～60級，也就是黑白對比度在40:1～60:1之間。當灰度級到60以上時，人眼對其中任何2個相鄰灰度將無法分辨，而認為它們是同一灰度。人眼對黑白對比度的分辨與環境亮度有關，亮度下降時對比度也下降，當亮度為0時(全黑環境)，人眼分辨的灰度級為0級。因為投影機一般是將影像投影在白色屏幕上，不會出現全黑的情況，所以可以認定投影機標稱的對比度不應該是黑白對比度，而應該是亮暗對比度。

投影機的亮暗對比度是指在投影幕的一個觀測點處，投影機投影的最大亮度與最小亮度之比。測量觀測點的亮暗對比度可以用人眼直接觀測，也可以用光度計進行測量;前者為主觀對比度，后者為客觀對比度。

2 主觀對比度與客觀對比度

人眼視網膜上的視覺細胞由錐狀細胞和柱狀細胞組成。錐狀細胞又稱明視細胞，主要在強光下檢測亮度和顏色;柱狀細胞又稱暗視細胞，主要在弱光下檢測亮度，無色彩感覺。由于每個錐狀細胞都連接著一個視神經末梢，所以分辨率高，能夠分辨細節和顏色;而多個柱狀細胞連接著一個視神經末梢，所以分辨率低，僅能夠分辨圖形的輪廓。雖然人眼對亮度的總感覺范圍很寬，但當人眼適應某一環境亮度后，其感覺范圍將受到限制。在非直接照射的太陽光環境下，錐狀細胞起主要作用，人眼的亮暗對比度可達到1 000:1;在很低的亮度下，柱狀細胞起主要作用，人眼的亮暗對比度只能達到10:1。進行這種主觀對比度測量時，必須保證人眼“適應某一環境亮度后”，否則無法測量。比如一個長期關在小黑屋里的人，只要見到一點點亮光也會覺得十分刺眼。

客觀對比度測量需要借助光度計。為了能夠正確了解這種測量的意義，先對幾個光度學概念進行解釋。1)光通量，表示“光流”在單位時間內的流量，單位是流明(lm)，即發光強度為1坎特拉(cd，或燭光)的點光源在單位時間內發出的光。投影機經常用這個單位表示其亮度，稱為ANSI流明。2)照度，表示每單位面積所接受可見光的光通量，或稱光通量輻射到某個表面上的密度，單位為勒克斯(lx)，1勒克斯=1流明/平方米。3)亮度，表示每單位面積的發光強度，單位為尼特(nits)，1尼特=1坎特拉/平方米。

當用光度計(一般國產光度計的測量范圍為0.01 cd/m2～19 990 cd/m2)測量對比度時，若將傳感器面對投影機，則測量的是投影機在投影幕上的照度;若將傳感器面對屏幕，則測量的是在投影幕上反映出的投影亮度(與投影幕的品質有關)。如果用光度計測量的最大亮度是100尼特，而最小亮度是1尼特，則可計算出客觀亮暗對比度為100:1。

光度計對亮度的測量是線性的，而人眼對亮度的感覺是非線性的。圖1反映了主觀亮度和客觀亮度的近似關系，它們的數學關系式為W=25Y1/3-17。其中客觀亮度用Y表示，主觀亮度用W表示。一般應有Y>0.3，當Y=0.3時，W=0，即主觀感覺全暗(黑)。

目前，投影機產品標稱的對比度應該屬于使用儀器測量的客觀亮暗對比度。但是根據人眼主觀亮暗對比度的最大范圍為1 000:1這一特點，當投影機的對比度達到2 000:1以上，甚至5 000:1時，對于人眼分辨已經毫無意義。

3 ANSI對比度與全亮暗對比度

投影機生產廠家對產品進行對比度測量時有2種測量方式，一種稱為ANSI對比度測量，另一種稱為全白/全黑對比度測量。全白/全黑測量其實為全亮/全暗測量。

ANSI對比度測量時在屏幕上打出如圖2所示的16個黑白相間的圖形，然后用儀器測量黑塊中白點和白塊中黑點的亮度值，取平均后將亮點值與暗點值相比，得到對比度。這是一種比較科學的測量方法，它考慮了周圍亮環境對黑點處的影響，也考慮了周圍暗環境對亮點處的影響，同時還兼顧除亮暗對比度以外人眼對黑白對比度的反應。這種測量方式是對投影機電子器件和光學器件光處理性能的高度檢驗。可以想象，如果一臺投影機的對比度能夠達到使投影幕上相鄰2個像素的黑白明顯分辨開，人就可以清楚地看到圖像中人物的每根頭發絲，否則只能看到一個頭發的輪廓。

全白/全黑對比度測量方式比較簡單。先讓投影機打出一個最亮的全白圖像，測量最亮點的亮度值;然后打出一個最暗的全黑圖像，測量最暗點的亮度值，這2個亮度值的比值就是全白/全黑對比度數值。顯然，這種測量方式其實是測量投影機燈泡最大亮度與器件遮光后最小亮度的比值，不能反映投影機光學系統相鄰像素間光的分辨情況，筆者認為這不是一個科學、實用的測量方式。

4 標稱對比度與實際對比度

在實際選購中，還應該注意投影機對比度標稱值與實際值的差異。為了說明這個問題，筆者引用在網上流傳的一篇題為“投影機對比度——究竟差距有多大”的文章(源自《IT世界》)中的一段話:“目前大多數LCD投影機產品的標稱對比度都在400:1(ANSI)左右，而大多數DLP投影機的標稱對比度都在1 500:1(全白/全黑)以上。《微電腦世界》評測實驗室的實際測試結果為:LCD投影機對比度在120:1～270:1之間，而DLP投影機的對比度大都超過300:1，最高的達到559:1。然而用戶在實際使用中，對比度對于圖像效果的影響并不像測試數值看上去那樣，有那么大的差距，用戶對于對比度指標也沒有像對亮度指標那樣重視。”■

(作者單位:首都師范大學)