投影机技术完全手册（一）

投影机技术完全手册（一）

液晶（LCD）投影技术
LCD( Liquid Crystal Display)投影机分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55oC~+77oC。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。
LCD投影机有两种。
液晶板投影机
成像器件为液晶板，是被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光源）。
按照液晶板的片数，LCD 投影机分为三片机和单片机

LCD投影机简单示意图

三片LCD板投影机原理是光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过AD转换，调制加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，RGB光在棱镜中汇聚，由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。目前，三片板投影机是液晶板投影机的主要机种。
LCD单板投影机机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格比较低廉。但其光源寿命短，色彩不够均匀，分辨率较低。 目前单板投影机的机型已经很少。
从图像品质上，单片机的表现要比三片机逊色。
3片LCD工作原理图

液晶光阀投影机

采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶与光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率的投影机，亮度可达6000ANSI流明，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。 对追求高分辨率、高亮度、大画面的用户，液晶光阀投影机是他们的
CRT 投影技术
CRT（Cathode Ray Tube）是阴极射线管。是应用较为广泛的一种显示技术。CRT投影机把输入的信号源分解到R（红）、G（绿）B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，在高压作用下发光信号放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。
光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机。CRT投影机显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；缺点是亮度较低，操作复杂，体积庞大，对安装环境要求较高。
有两个CRT投影机的特有性能指标值得注意
会聚性能
会聚是指红绿蓝三种颜色在屏幕上的重合。
对CRT投影机来说,会聚控制性显得格外重要,因为它有RGB三种CRT管,平行安装地支架上,要想做到图像完全会聚,必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。
CRT管的聚焦性能
我们知道，图形的单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在CRT管中，像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指像素的数目。
CRT管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。
DLP 投影技术
DLP（Digital Light Processor）数码光输处理器。
美国德州仪器公司研发的DMD单元为DLP技术的实现提供技术保障，开辟了投影机产品的技术发展数字时代。 DLP投影机以DMD（Digital Micormirror Device)数字微镜作为成像器件.
单片DMD由很多微镜组成，每个微镜对应一个像素点 ,DLP投影机的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。
　　　　　

反射式DMD器件
DLP投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。其特点首先是数字优势。数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量稳定，数字图像非常。其次是反射优势。反射式DMD器件的应用，使成像器件的总光效率大大提高，对比度亮度均匀性都非常出色。DLP投影机清晰度高、画面均匀，色彩锐利，三片机可达到很高的亮度，且可随意变焦，调整十分方便。
DLP投影机分为:
单片DMD机（主要应用在便携式投影产品）
单片DLP投影机示意图
两片DMD机 (应用于大型拼接显示墙）
三片DMD机（应用于超高亮度投影机）
DLP工作原理图

LCD投影机性能详解
1. LCD液晶板
液晶有活性液晶体和非活性液晶体。非活性液晶体反射光，一般用于笔记本电脑、胶片投影仪上。而活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。通过控制系统，可以控制通过LCD的光的亮度、颜色、对比度等。
LCD液晶板的大小决定着投影机的大小。LCD越小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。而要在很小的LCD上做到高分辨率，并且保持高亮度，其技术之难是可想而知的。目前，会议室用投影机多为1.32英寸的LCD液晶板, 便携式投影机为 0.9英寸的LCD液晶板。2000年将有物理分辨率为SVGA和XGA的0.7英寸液晶板推出。
评价液晶投影机时，除了LCD板的大小，还要看投影机使用LCD板的个数。市场上有单个液晶板、三个液晶板的投影机。液晶板多，则像素数大。像素是组成图像的基本单位，像素数越大，则图像越细腻。
像素数 = 物理分辨率 x 液晶板个数
例如：SVGA机型 像素数=(800x600)x3
2. 输出分辨率
是指投影机投出的图像的分辨率。或叫物理分辨率、实际分辨率，即LCD液晶板的分辨率。在LCD液晶板上通过网格来划分液晶体，一个液晶体为一个象素点。 那么，输出分辨率为800 x 600 时，就是说在LCD液晶板的横向上划分了 800 个象素点，竖向上划分了 600 个象素点。
物理分辨率越高，则可接收分辨率的范围越大，则投影机的适应范围越广。通常用物理分辨率来评价液晶投影机的价值。
3. 输入分辨率
是指投影机可接收比物理分辨率大的分辨率，通过压缩算法将信号投出。
1) 早期的投影机都采取抽线算法, 即：线性压缩技术。
此算法有掉线问题。
2) 各家厂商的产品都已推出新算法用于压缩信号。
4. 水平扫描线
也叫视频扫描线。主要用于评价视频信号的质量。缺省指NTSC制式。一般，VCD为220线，LD为450线，DVD为500线。 投影机的支持线数为700线。
5. 亮度
国际标准单位是ANSI流明。测定环境如下：
1) 投影机与幕之间距离：2.4米
2) 幕为60英寸
3) 用测光笔测量投影画面的9个点的亮度
4) 求出9个点亮度的平均值，就是ANSI流明。
各种品牌的投影机由于测定环境的不同，虽然ANSI流明相同，但实际的亮度不同。
6. 颜色
现在，几乎所有的投影机都支持24位真彩色。所以要评价投影机的色彩还原度，不仅看颜色，还要看对比度.
7. 对比度
是黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。
8. 画面尺寸
是指投出的画面的大小。 要投放需要的尺寸，需将投影机放在与幕相应的距离上。
根据各机型不同,画面尺寸与投影距离的关系有所不同。
9. 投影距离
是指投影机镜头与幕之间的距离。
10. 均匀度
是指投出画面的中间亮度与周围亮度的比值。一般将中间定义为100%。
11. 镜头
F是镜头的透光度。F越小，镜头的透光性越好。
是镜头的放大比率。77/55=1.4，就是说，在一固定的位置上，画面可放大1.4倍。
12．吊顶功能
将投影机倒置吊在屋顶上进行投影。
13. 背投功能
将投影机放在背透幕的后面进行投影。
14. 梯形校正
有些投影机能提供了电子或光学或电子+光学梯形校正功能，可以轻松地校正由于仰射或吊顶投影而产生的画面梯形变形。
15. 水平扫描频率
又叫行频。投影机的水平扫描频率都有一个范围。如果来自计算机的输入信号的水平扫描频率超出此范围，则投影机将无法投放(NO SIGNAL)。
16. 垂直扫描频率
又叫桢频。如果来自计算机的输入信号的垂直扫描频率超出此范围，则投影机将无法投放(NO SIGNAL)。在范围之内，将计算机的垂直扫描频率设定为高值时，投影效果好。
17. 计算机输入接口
是指计算机显示信号的输入接口。 会议室用机型一般有两个接口，可同时连接两台计算机，便携机种一般只做一个接口。
18. 计算机输出接口
是指计算机显示信号的输出接口。通过此接口可连接显示器。如投影机没有此接口，要想连接显示器，可使用VGA分配器来实现。
19. 视频信号
对于视频信号可支持三种制式：NTSC、PAL、SECAM
20. 标准视频输入
具有标准视频输入接口(RCA)。标准视频信号在输出时要进行编码，将信号压缩后输出，接收时还要进行解码。这样会损失一些信号。
21. S视频输入
具有S视频输入接口(S Video)。由于S视频信号中亮度、色度是分离的，不需要进行编码、解码，所以没有信号损失，因此S视频信号比标准视频信号质量好。
22. 音频输入输出
具有音频输入输出接口。可将计算机、录像机等的音频信号输入进来，通过自带扬声器播放。还可以通过音频输出接口，连接功放、外接喇叭。
23. 电源功率
电源功率越小，机器所产生的热量就小，这样机器连续投影时间就长。为了使用安全，投影机里一般装有过热保护装置。

投影机的亮度指标

随着投影机产品的发展，各厂家不断推出具有更高亮度的投影机产品，投影机的亮度已经达到2000ANSI流明以上，但在用户购买过程中，对投影机亮度指标的理解常有偏驳， 不同品牌，相同亮度指标的机器在比较中也相差较远，那么如何理解投影机的亮度指标呢？
"light out" 是投影机主要的技术指标, "light out" 通常以光通量来表示，光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明。
LCD 投影机表示光通量的单位是ANSI流明，ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影机光通量的方法，它测量屏幕"田"字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影机的ANSI流明值，液晶投影机的光输出主要决定于光源的亮度和光路系统以及液晶板的透射或反射能力。目前高亮度投影机在不增加光源功率的前提下通过技术提高光利用率，在光路上设置P.S光转换板，把起偏以后的垂直方向振动的S光反射转向，P光透射来提高光的效率。
DLP 投影机的亮度单位为ANSI流明。DLP投影机（数字光处理技术美国德州仪器公司技术）以数字微反射镜器件（DMD）作为光阀成像器件通过信号放大，输出大屏幕图像。 大多数DLP投影机都采用1块DMD光阀片，用滤色片旋转出色彩。
液晶投影机和DLP投影机是目前中国市场上主要机种，其亮度指标由于测试环境的差异，各品牌的机器ANSI流明指标有所差异。但是厂家提供的ANSI流明数值基本反映了投影机的亮度水平。
CRT（三枪）投影机的光输出用峰值流明来表示，即在一个白窗口的测试图像上，以扫描线尚清晰可见的情况下，测量白窗口的照度（LUX）乘以白窗面积（m2）来确定投影机光通量，峰值流明具有很好的实际意义，由于您看到的任何一帧视频图像不可能全部都是白场，白色所占的比例一般占图像面积的20%左右。同时CRT投影机是依靠投影管内电子束在荧光屏上扫描获取图像，束电流大小取决于阴极的发射能力，正常状态下阴极发射的电子被阴栅之间的负电位差控制，在阴栅之间形成电子云，随电位减少，电子流很快被拉到阳极----荧光屏，CRT管能提供较高的脉冲电流，所以窗口信号的屏上亮度可较高，而如果画面是全白场，由于阴极发射能力的限制，只能提供平均束电流，屏上亮度会大大降低，只有峰值流时的1/5左右。由于阴极各CRT投影和所采用窗口信号的大小不同（10%-25%），所以各厂家产品的亮度指标，没有的可比性。
投影机亮度在测试和用户使用中，与投影机距离屏幕的远近和屏幕视角，增益指标有很大关系，也是需要注意的一点。

选购投影机前的准备
分析输入信号源
根据所显示信源的性质，投影机可分为普通视频机、数字机、图形机三类。只显示全电视信号时，可选择普通视频机；要显示VGA输出的信号，可用行频60KHz以下的数据投影机，选择数字机，为了节约资源，做到恰到好处，则可按实际的投影内容决定购买何种档次的投影机，若所放映的软件是以一般教学及文字处理为主的，则选购分辨率为800*600（SVGA）;若要求高一些，则要选择XGA（1024*768），现在市场上已经出现SXGA(1280*1024)产品，以后还将有UXGA(1600*1200)产品 ，当显示高分辨率图形信号时，须选择行频在60KHz以上的数字机。
确认使用方式
投影机使用方式分为桌式正投、吊顶正投、桌式背投、吊顶背投。
正投是投影机在观众的同一侧；背投是投影机与观众分别在屏幕两端（需背投幕）。
如固定使用，可选择吊顶方式。
如果有足够的空间，选择背投方式整体效果，如空间较小，可选择背投折射的方法。
搞清显示环境
根据使用环境（房间大小，照明情况），确定机器相应指标（如：亮度），
关注服务质量
投影机价值较高，配件、耗材（灯泡）也比较昂贵且多为专用品，因此，在购买前要考虑一定的使用成本，并事先考察供应商的服务水平，了解服务内容。