教育投影機(jī)影響因素解析
——高原始對(duì)比度

文 彭文娟

教育投影機(jī)影響因素解析
——高原始對(duì)比度

文 彭文娟

在投影機(jī)采購(gòu)過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)見到一個(gè)出現(xiàn)頻率非常高的詞——對(duì)比度。市場(chǎng)上銷售的投影機(jī)一部分標(biāo)注原始對(duì)比度，還有一部分標(biāo)注動(dòng)態(tài)對(duì)比度。兩種方式標(biāo)注的對(duì)比度從幾百比一到幾十萬(wàn)比一不等。為何數(shù)值會(huì)有如此大的差距？?jī)烧哂泻尾煌繛楹螌I(yè)人士會(huì)推薦大家購(gòu)買高原始對(duì)比度的投影機(jī)？筆者將通過(guò)對(duì)投影機(jī)原始對(duì)比度的詳細(xì)解析為教育用戶提供采購(gòu)參考。

一、對(duì)比度的概念

對(duì)比度是指畫面中最亮的白色和最暗的黑色亮度的比值，這個(gè)數(shù)值反映的是畫面中最亮部分到最暗部分的過(guò)渡等級(jí)（如圖1所示）。也就是說(shuō)數(shù)值越大代表著明亮到黑暗之間的過(guò)渡層次越豐富，我們所看到的畫面中細(xì)節(jié)和色彩更強(qiáng)烈，觀看畫面的感受就越真實(shí)、舒適。

圖1 對(duì)比度的概念

二、對(duì)比度的測(cè)試方法

投影機(jī)行業(yè)有2種對(duì)比度測(cè)試的方法。一種是全開/全關(guān)（Full On/Full Off，簡(jiǎn)稱FOFO對(duì)比度）對(duì)比度測(cè)試方式（如圖2所示），也就是測(cè)出投影全白畫面和全黑畫面的屏幕亮度比值即是FOFO對(duì)比度，也稱動(dòng)態(tài)對(duì)比度（配合動(dòng)態(tài)光圈對(duì)投影機(jī)某一瞬間進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，提升白色畫面的亮度，降低黑色畫面的亮度）。此種模式測(cè)出的對(duì)比度較高。

圖2 FOFO對(duì)比度測(cè)試

另外一種是ANSl（American National Standards lnstitute，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)，成立于1918年）的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，即測(cè)試16點(diǎn)黑白相間色塊，用8個(gè)白色塊亮度平均值除以8個(gè)黑色塊亮度平均值，其結(jié)果即為ANSl對(duì)比度，也就是我們所說(shuō)的原始對(duì)比度（如圖3所示）。

圖3 ANSI對(duì)比度的16個(gè)測(cè)試點(diǎn)

從測(cè)試原理角度分析，動(dòng)態(tài)對(duì)比度測(cè)試中全黑全白的畫面在真實(shí)的投影環(huán)境中幾乎見不到，這樣得到的對(duì)比度值在投影機(jī)教學(xué)應(yīng)用中參考價(jià)值不大。而ANSl對(duì)比度測(cè)試原理為畫面中白色平均值亮度與黑色平均值亮度的比值，模擬真實(shí)畫面中的黑白色分布，更接近日常投影機(jī)使用環(huán)境中人眼所感受到的效果。

三、原始對(duì)比度對(duì)投影效果的影響

投影機(jī)的原始對(duì)比度對(duì)投影畫面效果的影響非常明顯。通常，原始對(duì)比度數(shù)值越大，投影出來(lái)的畫面越清晰、醒目，色彩也更加鮮艷；反之，原始對(duì)比度數(shù)值越小，畫面文字的邊緣越容易模糊，細(xì)節(jié)表現(xiàn)會(huì)有所損失。因此在投影機(jī)中高原始對(duì)比度對(duì)于圖像的清晰度、細(xì)節(jié)表現(xiàn)、灰度層次表現(xiàn)都有很大幫助。特別是在教學(xué)或工程領(lǐng)域，常用投影機(jī)演示圖表、文本等內(nèi)容，使用高原始對(duì)比度的投影機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯。因此盡管ANSl對(duì)比度數(shù)值顯示會(huì)比較低（通常原始對(duì)比度大于200：1即有優(yōu)秀的畫面表現(xiàn)能力），但更能客觀反映一臺(tái)投影機(jī)的對(duì)比度真實(shí)性能。

從教育投影機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，高原始對(duì)比度的投影機(jī)投射出的畫面更容易讓學(xué)生看到清晰的內(nèi)容，從而縮短授課與聽課、傳授知識(shí)與接收知識(shí)的響應(yīng)時(shí)間，在短時(shí)間內(nèi)消化教師講授的內(nèi)容，提高課堂效率。

那么，什么樣的投影機(jī)可以提供高原始對(duì)比度呢？我們可以投影機(jī)的原理找尋到這一問題的答案。

DLP的成像原理（如圖4所示）是光源通過(guò)會(huì)聚透鏡將光線投射至色輪進(jìn)行濾光，再通過(guò)成型透鏡將平行光線照射在DMD芯片，通過(guò)芯片中的數(shù)十萬(wàn)個(gè)微鏡快速改變角度實(shí)現(xiàn)光線的反射，從而實(shí)現(xiàn)DLP投影機(jī)中光線的明暗變化。

圖4 DLP顯示原理

如圖5所示，DLP投影機(jī)的核心部件為DMD芯片，其內(nèi)有上萬(wàn)個(gè)小微鏡，可以通過(guò)微鏡快速改變角度從而反射光線實(shí)現(xiàn)畫面的明暗變化。這一核心原理決定了DLP投影機(jī)相比于其他技術(shù)具備先天的原始對(duì)比度優(yōu)勢(shì)。每秒上萬(wàn)的透鏡同時(shí)快速翻轉(zhuǎn)帶來(lái)的光線變化速度非?？?，DLP投影機(jī)通過(guò)數(shù)字信號(hào)“1”“0”記錄微鏡上是否有光線通過(guò)，精準(zhǔn)地記錄光線瞬時(shí)變化，保障了圖像在傳輸和重現(xiàn)過(guò)程中不會(huì)丟失畫面細(xì)節(jié)，也就是說(shuō)我們看到的投影畫面更接近原始影像的真實(shí)明暗變化，讓畫面的每個(gè)細(xì)節(jié)得以通過(guò)投影機(jī)重新再現(xiàn)。

圖5

對(duì)于教育用戶而言，具備高原始對(duì)比度的DLP投影機(jī)可以帶來(lái)圖片對(duì)比清晰、線條銳利、畫質(zhì)明艷的投影效果。這對(duì)于改善傳統(tǒng)投影機(jī)授課中出現(xiàn)的教師展示學(xué)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容而學(xué)生看不清投影畫面的現(xiàn)狀將會(huì)有極大的幫助。

四、學(xué)校應(yīng)如何選擇高原始對(duì)比度的投影機(jī)

中小學(xué)和高校在投影機(jī)采購(gòu)和應(yīng)用方面，應(yīng)有不同的選擇。

相對(duì)而言，中小學(xué)教師授課的授課內(nèi)容文字類占比較大。從清華大學(xué)的《中小學(xué)教師投影機(jī)使用現(xiàn)狀調(diào)查分析》（以下簡(jiǎn)稱“《調(diào)查分析》”）中可以發(fā)現(xiàn)，超過(guò)40%的教師授課中文字比例超過(guò)50%，不足10%的教師授課中圖片比例超過(guò)50%，相對(duì)來(lái)說(shuō)表格、視頻、動(dòng)畫等內(nèi)容在中小學(xué)授課中出現(xiàn)頻率較低。與高校相比，中小學(xué)以小班授課為主，這類用戶在選擇投影機(jī)時(shí)，選擇具備短焦、高原始對(duì)比度、易于維護(hù)的投影機(jī)更加適合。相比之下，高亮度在這種教學(xué)環(huán)境下的需求并不太迫切。原因有三：第一，小班授課決定了教室的面積不大，短焦投影機(jī)由于縮短了投影距離，提升了投影光線的利用率，有效減少了光線傳輸路徑過(guò)長(zhǎng)造成的亮度受環(huán)境光干擾的現(xiàn)象；第二，高原始對(duì)比度對(duì)于習(xí)慣了投影文字的中小學(xué)教師而言，可以幫助他們最快速的展示授課內(nèi)容，這對(duì)提升課堂效率非常重要；第三，中小學(xué)課堂中投影機(jī)的使用頻率較高（根據(jù)《調(diào)查分析》只有2.3%的教師完全不使用投影機(jī)），更換燈泡、除塵等后期維護(hù)工作會(huì)比較頻繁，因此選擇激光為代表的固態(tài)光源投影機(jī)可以有效解決更換光源的麻煩，同時(shí)激光投影機(jī)的光機(jī)采用全密閉結(jié)構(gòu)，有效阻止了灰塵進(jìn)入投影機(jī)內(nèi)部，避免了灰塵對(duì)投影畫面、鏡頭等的影響。

在高校投影機(jī)采購(gòu)中，因?yàn)楣舱n使用頻率較高，這類場(chǎng)合可以容納數(shù)百人同時(shí)聽課，因此投影機(jī)亮度是需要考慮的一個(gè)重要因素。根據(jù)《調(diào)查分析》可以看出，穩(wěn)定性、亮度、對(duì)比度是高校教師認(rèn)為投影機(jī)采購(gòu)中最需要考慮的三大要素。調(diào)查顯示，超過(guò)55%的教師認(rèn)為線條清晰度最重要，30.2%的人認(rèn)為畫面對(duì)比度最重要。這也表明，投影機(jī)的線條清晰度、畫面對(duì)比度2項(xiàng)指標(biāo)很受重視，也仍有改善空間。希望高校在采購(gòu)?fù)队皺C(jī)時(shí)，除了關(guān)注高亮度產(chǎn)品外，也不能忽視可以保障文字、圖表等線條更清晰、畫面細(xì)節(jié)更豐富的高原始對(duì)比度指標(biāo)。這直接影響了高校授課中位于教室后部學(xué)生的聽課效率。例如，教師在講解一個(gè)復(fù)雜計(jì)算公式時(shí)，投影機(jī)的模糊線條勢(shì)必對(duì)師生互動(dòng)交流造成極大影響，高原始對(duì)比度投影機(jī)可以幫助解決這個(gè)問題，保障通過(guò)投影機(jī)投影出來(lái)的圖表、文字線條等內(nèi)容得以清晰銳利的呈現(xiàn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)論是中小學(xué)還是高校，國(guó)家財(cái)政的持續(xù)投入、各類教育資源的公平化分配都是提升教學(xué)質(zhì)量的重要保障，與此同時(shí)也不能忽視了教育裝備的采購(gòu)細(xì)節(jié)?！肮び破涫卤叵壤淦鳌?，采購(gòu)和應(yīng)用具有高原始對(duì)比度的投影機(jī)將會(huì)有效提升課堂效率，從教育教學(xué)細(xì)節(jié)中推動(dòng)整體教育質(zhì)量乃至我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展。

作者信息

彭文娟，特約撰稿人。