超高对比度：成为新品家用投影机的一个卖点
高对比度投影如何层出不穷
“超高对比度”已经成为七八月间上市或者曝光的家庭影院用投影机中一个显著的特点。包括三菱、三洋、爱普生、以及索尼等产业巨头不约而同的加入了这一行列。其中以爱普生的75000流明的3lcd产品最具代表性。投影产业何以短时间内兴起了高对比度热呢？这样的高对比度对消费者又有什么意义呢？
近期上市或者曝光的高对比度投影机型集锦：
品牌 |
型号 |
对比度 |
亮度 |
分辨率 |
技术类型 |
其它 |
爱普生 |
爱普生D7代面板技术 |
|||||
30000：1 |
800ANSI流明 |
0.7寸对角线的Full HD D-ILA反射式液晶显示板 |
||||
15000：1 |
800ANSI流明 |
0.7寸对角线的Full HD D-ILA反射式液晶显示板 |
||||
三菱 |
70000：1 |
爱普生最新的0.74英寸C2FINE液晶面板，“Dramatic Iris”动态光圈机能 |
追求高对比度数值一直是家用投影机行业的一大特色。做为普通家用产品，投影机最容易引起关注的参数莫过于分辨率、对比度和亮度三个了。而对于亮度来讲大伙的水平通常都是在流明上下；分辨率水平也不过是480p、720p、1080p三种——作为旗舰产品的家用投影机分辨率基本上均是1080p全高清。这样的事实导致，在参数表上厂家能够“展现实力”、“吸引消费者眼球”、增加产品的“媒体曝光点”的主要参数就剩下“对比度”了。
厂家愿意不遗余力的提升产品的对比度数值，最主要的目的自然就是迎合大众口味。高对比度意味着更好的灰阶表现和更丰富的画面层次。但是这种对技术极限的“穷兵黩武”却未必能给消费者带来实实在在的意义。
首先从技术角度来讲，在对比度数值上打前站的投影技术并不是擅长于“高对比度”的投影技术。依据显示面板的光学性能，3dlp投影机的对比度展示能力位居第一位，而接下则应该是技术、单片DLP技术，以及3lcd技术。这样的排序是由各种技术本身的特质决定的。
但是，目前市面上的产品的对比度标值却出现了明显的倒挂情况。3DLP技术的百万元级数字影院投影机产品的对比度标值通常只有几千比一，即便是标值最高的产品也停留在0：1的水平。技术、单片DLP技术产品对比度标称大多数较实在：在20000：1前后，单片式DLP在0：1上下。相反的，在显示面板对比度能力上处于最下风的阵营，却在08年夏季把标称对比度一下子提升到了70000：1的级别。——这种强弱倒挂的局面理应引起消费者的思考。
“超高对比度”投影机到底藏着那些技术秘密
通过对“超高对比度”的3lcd产品的技术特性了解，可以得知，投影技术产品实现高对比度并不依赖于显示面板的特性，更得求助于一种称作“动态光圈”或者是“动态虹膜”的镜头功能来实现。
从对比度的含义可以了解到，对比度数值的大小取决于白色画面的最亮程度以及黑色画面的最暗程度：对比度就是二者的比值。上文已经介绍过，家庭影院用投影机的亮度水平普遍控制在流明左右——这是由具体应用的需求决定的。也就是说决定对比度的两个因素中的“白色画面最亮的程度”已经不可能有太大的改变。在这样的背景下，能令黑色画面更暗则成了厂商提升产品对比度数值的唯一选择。
对于熟悉摄影的读者，对光圈这个概念一定非常熟悉：光圈是镜头上决定通过镜头的光线多少的一个可以调节的组建。常见的光圈是一种称作“虹膜”光圈的产品。虹膜光圈是由多个相互重叠的弧形薄金属叶片组成的，叶片的离合能够改变中心圆形孔径的大小。虽然镜头制作完之后其口径是固定的，但是依然可以通过调整光圈叶片的位置控制镜头通光口径的大小。当有一束固定能量（亮度）的光线通过镜头时，镜头的光圈可以收缩，或者放大，进而在镜头另一端得到一束能量低于或者等于入射光束的光线。
“超高对比度”的3lcd投影机得到超高对比度的秘密就在其镜头采用的虹膜光圈上。虽然调整光圈不能改变镜头通过的光线的最大强度，以及投影机面板的光学特性，但是却可以改变投影机镜头射出的最暗的光线的强度。
假设某台投影机的面板输出全黑画面能够控制的最低亮度为2流明。当这束光线通过镜头的时候，光圈大小调整到最大值的十分之一时，实际射出的光线强度就变成了0.2流明。如果这台投影机的白色画面最亮为流明，其不采用动态光圈和采用动态光圈时的对比度就分别是500：1和5000：1。由此读者可以看到动态光圈在提升投影产品动态对比度时的能力非常了得。
这里必须首先解释一下动态对比度和静态对比度的基本区别：动态对比度是投影机在不同条件下可能的最亮的白色画面与最暗的黑色画面的能量比值；与其不同的静态对比度则是投影机投射的同一画面中最亮的白色的亮度和最暗的黑色的亮度的比值——实际测试中，静态对比度的测试画面采用黑色和白色方格交替分布的影响，最终测试结果由所有白色的平均亮度和所有黑色的平均亮度作比较得出。
由于静态对比度不允许在测试中调节产品的组建状态，所以静态对比度能够忠实的反映投影机的整个光学系统的对比度显示性能。相反的，动态对比度则可以通过各种可控原件，例如动态光圈的改变来提供更高的测试数值。
在实际的投影机产品中，镜头光圈的改变由微电脑芯片控制的。微电脑芯片通过测试将要输出的画面的整体明暗度来决定到底采用什么样的光圈。通常，画面整体能量值越高，微控制芯片则会把光圈调节到较大的状态，如果画面整体比较暗，那么微电脑控制芯片就会将镜头光圈尽量缩小。持续不断的进行这种调整，就形成了投影机的“动态光圈”或者是“虹膜光圈”功能。
问我们的眼睛，投影高对比度真的有效吗
消费者关心“超高对比度投影机”的真正原因并不是在于了解，这些对比度实现出来的具体技术。更多的，与消费者切身相关的是这样的高对比度到底带来了怎么样的性能提升。高对比度对画质的改善真的有想象中的那么神奇吗？
要了解这一特点，必须了解眼睛的能力范围。或者是说，假设投影机真正投射出了75000：1对比度，眼睛能不能看到这样的画面对比度差距。
和投影机的对比度概念类似，人的眼睛对光线强弱的感知能力也有动态静态之分。对于静态场景中的对比度分辨能力，人眼往往只能达到800：1或者：1，甚至一些情况下仅仅有300：1。这也是3DLP技术的百万元级数字影院投影机的静态对比度仅达到500：1，：1或者稍高一些的原因：哪怕拥有更高的静态对比度，人眼也不能观察到，那样就失去了高静态对比度的意义。
在动态对比度方面，人眼的适应能力可谓远远超过了我们目前任何的科学设备。科学家在眼睛的动态对比度的适应能力上给出的数值甚至高于1亿：1。人眼拥有如此惊人的动态亮度变化适应能力不仅取决于虹膜的调整（与光圈的原理类似），更是得益于人眼的感光物质的调整——这是一种化学调节作用；以及人脑复杂的计算能力。
不过可惜的是人眼的这种动态对比度能力并不能像投影机的光圈镜头那样以几十分之一秒甚至是百分之一秒速度来实现。人眼达到对不同明暗环境的适应必须依赖于一段时间。读者可能有类似的经历：夜晚，当屋子里面的电灯关上的时候，首先是眼前一片漆黑，但是慢慢的各种物体又能被清晰的识别出来。这是人眼适应光线变化的调节功能的最好案例。
通常眼睛对环境明暗的变化大概需要15秒钟适应变化（就像相机调整参数光圈需要时间一样）。但是这不是固定的。不同的亮度范围变化也需要不同的时间长来让眼睛适应。比如一个能够看到微弱的星星的环境中持续30分钟以上，则眼睛需要大约一个小时来完全适应白天的环境亮度。
眼睛在动态对比度感知上的对时间的需求客观上决定着投影机依靠动态对比度实现的“高参数”的意义。首先必须考虑75000：1的动态对比度会在什么情况下出现。例如，高对比度是出现在前后紧连的两帧画面中，或者高亮和黑暗的画面高速的交错出现，人的眼睛恐怕没有时间来适应投影机动态光圈调整所能带来的“高对比度”效果：事实上，消费者并没有看到高动态对比度带来的影像画质的改善。
另一种情况是，影像画面的明暗变化慢于人眼对不同亮度画面的适应能力。也就是说，当投影机显示一帧平均亮度较低的画面，而动态光圈调整到小光圈状态，进而获得更黑的黑色和灰色的时候，人的眼睛跟上了画面的这种变化，并成功的捕获了画面中的细节信息，则这时候动态光圈的确给观赏者带来了在画质黑色端显示效果的提升。
不过希望，这时候的画面中没有白色，否则投影机的显示效果将大打折扣：要么虹膜动态光圈不启动，要么损失掉白色的真实感——由于动态光圈的调整变小，白色部分将变得没有之前的画面中的白色那么“白”。
问我们的使用环境，投影高对比度真的有效吗
现实生活中，能够影响到投影机对比度效果的因素，除了人眼睛的特性外，还与设备的应用环境有着密切关系。这些应用环境既包括视听室中的光线效果，也包括观赏的影像节目的制作水平。
视听室的环境控制，特别是光线控制对整个投影系统的应用效果有着必然的影响。假设采用的投影屏幕能够100%的反射照射上的光线，而室内的实际亮度为30流明（这意味着房间没有直射光源），那么投影画面的最低亮度也至少是屏幕反射室内光线的亮度30流明。这意味着如果投影机的最大亮度为流明，那么它的实际对比度效果（无论是动态的还是静态的对比度）均不可能大于/30，也就是33：1——哪怕屏幕的反射能力只有50%，这个数值也只不过是67：1。
也就是说，在通常的房间亮度条件下，500:1和5000：1甚至0:1、0000000：1的对比度将没有任何的区别。他们只不过相当于50：1的效果而已。这也是为什么家庭影院的视听室必须采用遮光处理的原因。
如果视听室的工程建设水平非常高，能够满足实验室级的水平，那么投影机达到的几万：1的对比度才有实际意义。但是，事实上这样的机会并不多。按照上文的举例，那怕视听室的亮度水平仅有1流明，一台最高亮度流明的投影机在80%反射率的屏幕上能够形成的亮度就不会大于1250：1。
室内环境不能控制到理想程度是影响投影机动态光圈实际效果的最直接因素。一台对比度75000：1的投影机，如果亮度最大是2000流明（对于家用机已经是非常可观的亮度了），那么意味着这台投影机的黑色画面最暗将是2000流明/（75000：1）=0.027流明。这样的亮度完全会被淹没在室内环境光线哪怕只有1流明的亮度中。此时，如果使用反射率为80%的屏幕，实际得到的动态对比度只不过是2000流明：{（1流明+0.027流明）*80%}。计算结果大概是2432：1。
这是对于75000：1的投影机效果。假如这台投影机对比度只有2000：1，那么实际的对比度效果应该是2000流明：{（1流明+（2000流明/2000：1））*80%}。计算结果是：1。读者可以看到，如果视听室环境拥有1流明的亮度，那么对比度相差37.5倍的两台投影机的显示的实际对比度效果只有2.4倍的差距。
视听室环境对投影机对比度效果的影响是巨大的。此外消费者最终播放的影片的采样对比度也对高对比度投影机的效果有明显的影响。例如，普通电视节目通常把帧内对比度设定为100：1，或者稍高一些。而电影画面则在对比度上具有很大提升，能够基本达到500：1以上。这里的帧内对比度大概相当于投影机的静态ANSI对比度的概念。
经过了以上的众多分析，读者不难发现超高对比度的投影机的几个关键点：第一是高对比度的实现并非意味着LCD投影机面板技术的大幅度进步，而是依靠应用动态光圈镜头实现的——这种镜头自然能应用在其它投影技术的产品上；第二是眼睛对剧烈动态对比度变化的识别需要一段较长的时间，眼睛对静态对比度的解析力不会超过：1，甚至只有300：1；第三是视听室环境控制不利可以轻易的让高对比度的效果变的子虚乌有，同时，电影和电视节目制作时采用的对比度标准并没有达到几万比一这样的高度。
有了以上的了解，读者可以清楚的理解到超高对比度的意义。超高对比度的意义远远小于业界对他们的出现的关注。也许我们在75000：1的对比度上聚集了75000单位的精力，但是实际应用中他们却只能产生略高于2000：1对比度产品的效果。而如果是和20000：1对比度的产品进行比较，则很少有人能够感觉到二者在普通家庭应用中的差异。
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