2001-数据投影机的技术与发展

       
    2000年，中关村的面貌焕然一新，高楼大厦取代了原来简陋的计算机市场，各种电子产品也不停的升级换代。在丰富多彩的计算机外设产品市场中，悄然多了一个亮丽的身影-多媒体数据投影机。据粗略的统计，中关村海龙大厦电子市场中，投影机的型号达到40多种，十几家投影产品经销公司。而去年，在这里还难觅投影机的踪迹。北京是国内各行业展示的中心，几乎每天都有大型的展览，投影机作为最佳的演示工具，被众多的展商看好并应用于各种演示。今年4月中国国际展览中心的一次计算机展上，被用来演示的数据投影机就多达一百余台。人们对大屏幕显示、影像的需求越来越大。
投影机作为新一代的显示设备，近年来其技术发展十分迅速，投影机的各项性能指标在短短的几年间大大提高。但由于国内投影机应用尚未普及，很多用户对投影产品的技术性能了解并不是很多。下面，本文将从不同技术侧面对投影机的技术发展进行简单的分类介绍。

显示方式
从显示方式上，目前市场上的投影机产品分为三种：阴极射线管投影机-CRT（Cathode Ray Tube）、数码光输投影机-DLP（Digital Light Processor）、液晶投影机-LCD( Liquid Crystal Display)。其中广泛应用于教育、商用市场的是基于LCD和DLP显示技术的投影机。CRT投影机应用范围和用户量在逐渐减少。

阴极射线管投影机-CRT（Cathode Ray Tube）
技术上，CRT投影机把输入的源信号分解到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。CRT投影机投射的图像画面还原和色彩比较好；但是机器的亮度比较低，需要专业人员进行调试使用，重量和体积较大，不便携带，使用不够方便。应用CRT投影机，需了解它的主要性能：（一）会聚性能。会聚是指红、绿、蓝三种颜色在屏幕上的重叠。CRT投影机要做到图像最佳会聚，要求对投射画面多种情况的失真能够有良好的校正功能。投影机安装后，一般不能随便移动，否则就要重新进行调整会聚。会聚调整画面的倾斜、上下梯形、弧形失真、宽窄幅度等等。（二）聚焦性能。CRT管的分辨率（最小像素数决定画面的分辨率）由聚焦性能决定。CRT管的聚焦分为静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，电磁复合聚焦应用较为普遍，它的优点是聚焦性能好、聚焦精度高，可以进行分区聚焦和边角聚焦，让投影画面清晰。由于CRT投影机在多媒体投影机市场上已属非主流产品，我们不做更多的介绍了。

数码光输投影机-DLP（Digital Light Processor）

 
Digital Light Processing 数码光输投影机（美国德州仪器公司技术）以表面的数字微镜装置 Digital Micromirror Device(DMD) 作为反射光投射图像到屏幕的一种投影技术， DMD 芯片包含成千上万的微镜，每个镜子代表一个像素，开或关的状态就可投射一幅画面。DLP能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝群组成）。将光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片的表面，这些微镜面以每秒5000次的速度转动，它们反射投射的光来产生图像。这种投影机所产生的图像非常明亮，图像的色彩准确而且精细。 DLP投影机的技术是反射式投影技术。数字技术的采用，使图像灰度等级、图像信号噪声比提高，画面质量细腻稳定，数字图像比较精确。反射式DMD器件的应用，由于构成DLP图像像素的微镜面之间的距离很小，使成像器件的总光效率达到85%以上。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，目前，大多数DLP投影机都采用单片DMD芯片，用滤色片旋转出色彩。使用三片DMD芯片制造的投影机亮度可达到12000ANSI（美国国家标准协会制定的亮度单位）流明。且可任意变焦，机器调整十分方便。DLP投影机以数字微反射镜器件（DMD）作为成像器件通过信号放大，输出大屏幕图像。目前，世界上主要的投影机供应商大多出产基于DLP技术的投影机产品。

	DMD chip DMD微镜装置
DLP投影机工作原理

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，DLP技术用途广泛，可为数据/视频投影机、视频壁、大型会场投影机、家庭影院及其它演示产品提供完美的影像品质。由于只有TI一家公司提供DMD芯片，某种意义上，有垄断经营的味道。德州仪器公司为了大力推广DLP技术在投影机产品上的应用，目前正在下大力气提高其产品的性能，增强产品的易用性。2000年9月份，德州仪器公司与世界上著名的多媒体投影产品厂商美国InFocus公司达成一项知识产权转让协议，德州仪器公司将购得InFocus独有的Kestral自动同步技术（该技术在模拟转数字的信号转换过程中自动调整象素的时段及频率，既可免去手工操作，又可提供清晰、无噪音的数字影像）通过将Kestral技术植入其DLP装置，德州仪器公司简化了以DLP技术为基础的产品的开发过程。凡生产基于DLP技术的投影机产品的公司均可由此加速开发进程，提高产品的实用性并缩短从产品开发到投入市场所需要的时间，尽快将产品投入市场。该自动同步技术与DLP技术的有机结合还可减少电子元器件的数目，从而使厂商能够设计出更加小巧的产品。德州仪器公司提供的一体化DLP解决方案，方便了投影机的生产厂家，同时也增强了TI开发超级影像及投影技术中的核心竞争力，巩固了自己作为DLP基础技术供应商的地位。
目前DLP投影机市场上，Infocus, Plus,ASK,CTX,DAVIS,ACER…等投影机厂家都有最新的DLP产品上市。

液晶投影机-LCD( Liquid Crystal Display)

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。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英寸和0.7英寸的LCD液晶板并都可以支持SVGA和XGA的物理分辨率。

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。

液晶板投影机的成像器件为液晶板，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。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光最后在棱镜中汇聚，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不少。

投影机用液晶片
	三片液晶片投影机工作原理

液晶光阀投影机在整体投影市场上的应用不多且份额极小，这里不再详述。
LCD显示技术方面，近来市场上出现了反射式液晶投影新技术LCOS（Liquid Crystal on silicon）。理论上，如果这种技术比较稳定而且能够形成大规模的生产，投影机在成本上会有明显降低。 目前，已经有厂家开发出应用于投影机产品的LCOS芯片（比如Aurora Systems, Inc的ASI系列芯片）由于反射式液晶投影技术LCOS是一种新技术，投影机厂家还没有推出完全成熟的产品。但是，在以后几年内，LCOS投影机也许会成为投影机的主流。 

LCD投影机的代表厂商有：Sony, EPSON,ASK,PANASONIC,SHARP…

投影机的亮度

投影机的亮度单位是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。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，会议室投影机的最高亮度已经达到3000ANSI流明以上，但是市场上不同品牌，相同亮度指标的机器在进行亮度指标比较中，亮度相差很大，在用户购买过程中，给客户造成疑惑。那么如何准确的测量投影机的亮度呢？ANSI亮度测验方法包括一个全屏的峰白图像，分为0，5，10和85，90，95以及百分之100等阶段。使用这一方法，投影机光输出将被调整到最大值，这时5%，95%阶段在视觉上同0，10%，90%和100%会有不同。然后，在屏幕中心选取9个面积大小相同的地方，测其亮度值，再取其平均值，即得到ANSI亮度值。在测验开始之前，必须先确定并纪录投影机的其他参数，以便为真正、可比的ANSI亮度测验建立一个演示参考标准。这些参数包括扫描速率信息，色温以及对比度。
以投影机市场上主流的LCD投影机来看，LCD 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。其中任何一项被改善，都有助于提高投影机的亮度。比如EPSON公司的液晶板威透镜技术，有源阵列LCD面板的每个像素点中都有一个微小的传感器，控制光透"关"或者"开"。这些传感器阻挡了部分光线通过透光点，因而降低了透光率，影响投射画面的图像亮度。而微透镜技术在每个透光点的背后使用了一个微小的透镜，聚集光线通过透光点，避开了传感器，使更多的光线透过。从而得到更高亮度的图像。
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，没有绝对的可比性。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。
投影机实际亮度（视觉效果上）在测试和用户使用中，与投影机距离屏幕的远近，投影机焦距调整，屏幕视角、增益指标有很大关系，也是需要注意的一点。

分辨率

投影机分辨率指标分为输出分辨率和最大输入分辨率两个概念。
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。在LCD液晶投影机中，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。 在DLP投影机中，每个DMD微镜对应一个像素。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投影机的价值。
最大输入分辨率是指投影机可接收比物理分辨率大的分辨率（如物理分辨率800x600的投影机可接收1024x768分辨率的信号）：，通过压缩算法将信号投出。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(即造成投影画面上的信息丢失。目前，各个投影机厂商基本上都找到了很好的压缩算法用于压缩信号。很多型号的投影机都支持上一级的信号，有的甚至可以支持到上两级分辨率的信号（如：物理分辨率800x600的投影机可接收1152x864分辨率的信号）而掉线情况并不明显。
在分辨率指标上，早期的VGA(640x480)的投影机产品基本上已经淘汰，而SVGA(800x600),XGA(1024x768)的投影机属市场主流。对分辨率要求高的使用场合，目前有支持（1280x1024）(1365x1024)的投影机可以满足特殊要求，还有更高支持（2048x1536）分辨率的投影机产品。

投影机的重量

重量在产品性能中一般不作为特殊的指标，但是投影机在重量上变化正影响或改变着投影产品的未来。在一般惯例中，数据投影机可分为掌上型（4磅以下）超便携投影机（4磅 - 6磅）便携机（6磅 - 10磅）可携带型投影机（10磅 - 20磅）和固定安装型（20磅以上），当然，也有的按照投影机的功用在重量的划分，说法也各有不同。由于投影机的便携特性越来越重要，投影机生产厂家在重量指标上狠下功夫，目前已经有3磅重的机器问世。目前，便携式投影机在市场上飞速发展，在投影机整体上中，将会占据较大的市场份额。
 

其他投影机技术发展方面

网络就是计算机，投影机目前已经成为标准的计算机外围设备，走向网络化也是必然的趋势。投影机的网络功能，可以形象的联想到人们熟悉得网络打印机产品的功能。比如实现影像、图形画面的传送，实现真正网络意义上多点视频会议，多终端共享一台投影机等等。投影机的网络功能目前的状况应该说，只是在概念阶段，应用上还没有真正的开始，这也有待于投影机产品进一步完善其网络功能和广大用户对使用网络产品的兴趣及应用水平的提高。

当我们在利用笔记本电脑的红外通讯口打联网游戏的时候，我们体味到了无线的乐趣。无线通讯功能在投影机中也得到了实现。目前有些厂家的投影机产品已经具备了无线通讯的功能。其中"短距离无线连接技术是投影机产品厂商青睐的标准之一。蓝牙"(Blue Tooth)是由五家世界级的计算机和通讯公司：爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝共同倡导的一种全球无线技术标准。蓝牙技术采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频的传输。1999年下半年，3com、朗讯科技、微软和摩托罗拉也陆续加入蓝牙专业组，并与上述五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织。2000年6月，在全世界的加盟公司已超过1600家。国际蓝牙特别兴趣小组(Blue Tooth SIG)，采取了无偿向全世界的产业界转让该项专利技术的策略，以实现其全球统一标准的宏伟目标。在这个目标下，全球所有厂家生产的各种移动计算设备、便携设备、通讯设备、信息家电等都使用统一的无线连接标准，从而实现相互操作与数据共享。凡是嵌入蓝牙技术的设备相互之间均能自动联络与确认。

每一台数据投影机的后面板上都有很多接口，必备的有视频口、RGB接口和串行通讯口。投影机接口顺应计算机接口的发展，目前，计算机的视频接口正向数字化方向发展，投影机产品中也不失时机地出现了数字视频接口 - DVI标准接口（1999年，由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成数字显示工作组（Digital Display Working Group，DDWG）推出的数字显示接口（Digital Visual Interface，DVI）标准）。将来计算机与投影机设备之间都是通过数字接口连接，信号通过电缆传输到显示设备中。无需经过数字/模拟、模拟/数字的转换，避免了画面细节的损失，提高了画面的质量。

 投影之窗网站（2001.01)

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