教育投影机影响因素解析——高原始对比度

文 彭文娟

教育投影机影响因素解析
——高原始对比度

文 彭文娟

在投影机采购过程中，我们经常会见到一个出现频率非常高的词——对比度。市场上销售的投影机一部分标注原始对比度，还有一部分标注动态对比度。两种方式标注的对比度从几百比一到几十万比一不等。为何数值会有如此大的差距？两者有何不同？为何专业人士会推荐大家购买高原始对比度的投影机？笔者将通过对投影机原始对比度的详细解析为教育用户提供采购参考。

一、对比度的概念

对比度是指画面中最亮的白色和最暗的黑色亮度的比值，这个数值反映的是画面中最亮部分到最暗部分的过渡等级（如图1所示）。也就是说数值越大代表着明亮到黑暗之间的过渡层次越丰富，我们所看到的画面中细节和色彩更强烈，观看画面的感受就越真实、舒适。

图1 对比度的概念

二、对比度的测试方法

投影机行业有2种对比度测试的方法。一种是全开/全关（Full On/Full Off，简称FOFO对比度）对比度测试方式（如图2所示），也就是测出投影全白画面和全黑画面的屏幕亮度比值即是FOFO对比度，也称动态对比度（配合动态光圈对投影机某一瞬间进行亮度调节，提升白色画面的亮度，降低黑色画面的亮度）。此种模式测出的对比度较高。

图2 FOFO对比度测试

另外一种是ANSl（American National Standards lnstitute，美国国家标准学会，成立于1918年）的标准测试方法，即测试16点黑白相间色块，用8个白色块亮度平均值除以8个黑色块亮度平均值，其结果即为ANSl对比度，也就是我们所说的原始对比度（如图3所示）。

图3 ANSI对比度的16个测试点

从测试原理角度分析，动态对比度测试中全黑全白的画面在真实的投影环境中几乎见不到，这样得到的对比度值在投影机教学应用中参考价值不大。而ANSl对比度测试原理为画面中白色平均值亮度与黑色平均值亮度的比值，模拟真实画面中的黑白色分布，更接近日常投影机使用环境中人眼所感受到的效果。

三、原始对比度对投影效果的影响

投影机的原始对比度对投影画面效果的影响非常明显。通常，原始对比度数值越大，投影出来的画面越清晰、醒目，色彩也更加鲜艳；反之，原始对比度数值越小，画面文字的边缘越容易模糊，细节表现会有所损失。因此在投影机中高原始对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。特别是在教学或工程领域，常用投影机演示图表、文本等内容，使用高原始对比度的投影机优势明显。因此尽管ANSl对比度数值显示会比较低（通常原始对比度大于200：1即有优秀的画面表现能力），但更能客观反映一台投影机的对比度真实性能。

从教育投影机应用现状可以看出，高原始对比度的投影机投射出的画面更容易让学生看到清晰的内容，从而缩短授课与听课、传授知识与接收知识的响应时间，在短时间内消化教师讲授的内容，提高课堂效率。

那么，什么样的投影机可以提供高原始对比度呢？我们可以投影机的原理找寻到这一问题的答案。

DLP的成像原理（如图4所示）是光源通过会聚透镜将光线投射至色轮进行滤光，再通过成型透镜将平行光线照射在DMD芯片，通过芯片中的数十万个微镜快速改变角度实现光线的反射，从而实现DLP投影机中光线的明暗变化。

图4 DLP显示原理

如图5所示，DLP投影机的核心部件为DMD芯片，其内有上万个小微镜，可以通过微镜快速改变角度从而反射光线实现画面的明暗变化。这一核心原理决定了DLP投影机相比于其他技术具备先天的原始对比度优势。每秒上万的透镜同时快速翻转带来的光线变化速度非常快，DLP投影机通过数字信号“1”“0”记录微镜上是否有光线通过，精准地记录光线瞬时变化，保障了图像在传输和重现过程中不会丢失画面细节，也就是说我们看到的投影画面更接近原始影像的真实明暗变化，让画面的每个细节得以通过投影机重新再现。

图5

对于教育用户而言，具备高原始对比度的DLP投影机可以带来图片对比清晰、线条锐利、画质明艳的投影效果。这对于改善传统投影机授课中出现的教师展示学习重点内容而学生看不清投影画面的现状将会有极大的帮助。

四、学校应如何选择高原始对比度的投影机

中小学和高校在投影机采购和应用方面，应有不同的选择。

相对而言，中小学教师授课的授课内容文字类占比较大。从清华大学的《中小学教师投影机使用现状调查分析》（以下简称“《调查分析》”）中可以发现，超过40%的教师授课中文字比例超过50%，不足10%的教师授课中图片比例超过50%，相对来说表格、视频、动画等内容在中小学授课中出现频率较低。与高校相比，中小学以小班授课为主，这类用户在选择投影机时，选择具备短焦、高原始对比度、易于维护的投影机更加适合。相比之下，高亮度在这种教学环境下的需求并不太迫切。原因有三：第一，小班授课决定了教室的面积不大，短焦投影机由于缩短了投影距离，提升了投影光线的利用率，有效减少了光线传输路径过长造成的亮度受环境光干扰的现象；第二，高原始对比度对于习惯了投影文字的中小学教师而言，可以帮助他们最快速的展示授课内容，这对提升课堂效率非常重要；第三，中小学课堂中投影机的使用频率较高（根据《调查分析》只有2.3%的教师完全不使用投影机），更换灯泡、除尘等后期维护工作会比较频繁，因此选择激光为代表的固态光源投影机可以有效解决更换光源的麻烦，同时激光投影机的光机采用全密闭结构，有效阻止了灰尘进入投影机内部，避免了灰尘对投影画面、镜头等的影响。

在高校投影机采购中，因为公共课使用频率较高，这类场合可以容纳数百人同时听课，因此投影机亮度是需要考虑的一个重要因素。根据《调查分析》可以看出，稳定性、亮度、对比度是高校教师认为投影机采购中最需要考虑的三大要素。调查显示，超过55%的教师认为线条清晰度最重要，30.2%的人认为画面对比度最重要。这也表明，投影机的线条清晰度、画面对比度2项指标很受重视，也仍有改善空间。希望高校在采购投影机时，除了关注高亮度产品外，也不能忽视可以保障文字、图表等线条更清晰、画面细节更丰富的高原始对比度指标。这直接影响了高校授课中位于教室后部学生的听课效率。例如，教师在讲解一个复杂计算公式时，投影机的模糊线条势必对师生互动交流造成极大影响，高原始对比度投影机可以帮助解决这个问题，保障通过投影机投影出来的图表、文字线条等内容得以清晰锐利的呈现。

五、结束语

无论是中小学还是高校，国家财政的持续投入、各类教育资源的公平化分配都是提升教学质量的重要保障，与此同时也不能忽视了教育装备的采购细节。“工欲善其事必先利其器”，采购和应用具有高原始对比度的投影机将会有效提升课堂效率，从教育教学细节中推动整体教育质量乃至我国教育事业的发展。

作者信息

彭文娟，特约撰稿人。