投影仪技术分析与产品对比
投影仪技术分析😎
目前主流的优秀投影仪技术包括两种:
- LED全色光源
- 超高压汞灯光源
- 三色激光
- 单色激光
- 混合光源
投影仪原理
手机电视显示器等显示设备的原理是:
- 每一个像素使用**红绿蓝(RGB)**三色组合
- 使用不同的背光来实现不同的色彩素质
- 背光技术在很大程度上决定了屏幕的显示素质
- 例如OLED技术由于可以单独控制每个像素的光源亮度,而不需要使用背光技术因此能够达到更高的对比度以及色彩鲜艳度
那么与这些显示设备类似,投影仪成像起始点的光源也决定了投影仪画面的亮度、色准、对比度即我们肉眼感受到的:
- 画面是否不够亮看不清
- 画面的色彩还原度是否够高,比如人物肤色是否偏红或偏绿
- 较暗尝尽是否黑成一团,看不起细节
为什么起点光源会影响这么多?
这就涉及到投影仪的成像逻辑了,投影仪将一路光源通过折射分为三路后使用三种滤镜分为三种颜色后,靠显示芯片转化为彩色图像,最后放大成像
大致对比
| 光源 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 三色激光 | 高色域,色准,亮度,对比度,能有效抑制蓝光 | 存在散斑,以及彩边问题 |
| LED光源 | LED灯寿命较长,色准良好(好于三色激光劣于三色激光)价格适中 | 亮度低于激光 |
| 单色激光 | 亮度对比度高于LED.价格位于三色激光与LED之间 | 容易偏色,光衰严重 |
| 超高压汞灯 | 亮度上限高 | 色彩不准,体积较大,噪音较大,散热不好 |
三色激光
根据小学二年级学过的激光的特点:
- 单色性好
- 相干性高
- 方向性强
单色性好
激光单色颜色准确,红就是红,蓝就是蓝,不存在红里泛紫蓝里泛绿的问题
并且激光能效高,易于达到非常高的亮度.
相干性高与方向性
这两位特性通常是相互影响的,即发散角越小相干性越强
举个栗子:
手电筒光源的发散角很大(照在地上圆圈很大)
激光的相干性可以分为空间相干性和时间相干性二种，分别表示空间不同位置光波场某些特性（例如相位）之间的相关性和空间点在不同时刻光波场之间的相关性。而通常我们定性地用**杨氏双缝干涉实验(又是你)**的干涉条纹的清晰程度来判别光束的相干性程度。
举个栗子:两滴雨滴打在水面上,产生的涟漪会相互抵消掉一部分,那么激光同理,近乎平行的两束同频率同相位的激光由于贴的太近,相互打架,于是造成一道光变量,而另一道光变暗的情况
散斑
体现在观感上就是显示高亮度纯色(因为只发生在同频率同相位的激光上)场景时,会很模糊
这一现象被称为散斑
目前处理这一现象有不同的解决方案如:
- 使用特质幕布
- 窗口抖动人为增加发散角
- …
三色激光需要使用红绿蓝三种激光发射器分别发光,因此成本较高
彩边
此外激光投影还有彩边现象
即在显示纯白小图标或文字的情况下
白色的上边会有一圈蓝边
白色的下边会有一圈红边
而这一现象是由于颜色过度不均匀导致的
(可以使用LED光源中提到的方法进行测试)
可以看到折射出来的彩虹中红绿蓝有明显的界限
坚果N1
而坚果N1系列采用的抖动技术来避免这一问题
在成像前使用一个均光系统来让激光的光纤发散,即扩大发散角来降低光的相干性
(一块小透镜疯狂震动X)
同时N1自研了一套模块化的激光模组
使用相同的模组进行堆叠来产生不同的亮度,并且使得整个系列的产品保持同样的色准和对比度
即BUFF叠得越多!亮度就越高!
这一设计使得低端的产品不需要再额外生产光源,从而降低了研发以及生产的成本,使得他们家的三色激光产品可以做到比较低的价格(N1 3999)
单色激光
使用单色激光+荧光色轮的方式轮流合成其余颜色
一般以蓝色激光作为光源
我们知道激光的特性是什么呀~?
没错是单色性好,而这一技术显然并没有利用到激光的这一特性
显然这一技术的色准会收到影响,有时候甚至比不过LED
但这么做的好处则是利用了激光容易做到高亮度的特性
牺牲色准换取亮度,对比度,同时做到低于三色激光的价格
LED光源
LED具有更高的光源寿命,一般能达到数万小时
混色原理接近三色激光,分别使用红绿蓝三色LED灯珠进行发光,色准较好
且光源过度更自然(优于激光)
这一点可以使用通过如下方式进行验证:
- 投影仪显示纯白
- 让投影仪光纤穿过一个三棱镜的一面
- 观察投射到墙面上的彩虹
得到的结果大致如下图中所示
可以看到颜色之间的过渡会更柔和
但LED光源的亮度天花板基本在2400ANSI Lumers左右,很难很难再做到更高了,因此对弱光环境有一定要求.
高压汞灯
使用单色光作为光源,将RGB三色从单色光中分离出来再合成为彩色图像
可想而知分离再合成的方案会导致色彩的丢失,导致较差的单色性,给人的体验就是色准差
同时这一技术的光源寿命短,光衰严重
并且还在做这一技术的都是老厂家,系统软件跟不上体验很差.
(使用这一技术的投影仪,大概就是学校里用的那种挂在天花板上的)
但是这一技术可以把亮度以较低的成本做到很高
混合光源
混合光源是由极米科技在今年提出来的新技术
它们希望结合激光和LED的特性,使用激光来弥补LED亮度上的不足,使用LED来弥补激光在频段上的缺陷
这一技术的结构图如下:
看上去很复杂X
采用五通道光路设计，主要由RGBB四通道LED+R激光组成，一方面用纯红色激光补足LED短板，通过红域的提高和激光亮度的增益，带来超高色域和超高亮度；另一方面用全色LED补足激光短板。
最终得到如下峰值亮度很高,同时光谱连贯的光谱图
从而消除了散斑,彩边的问题
如下是使用这一技术的投影仪得到的彩虹🌈(目前只有极米RS Pro 3采用)
(是的又是这张图X,因为LED的彩虹我也没找到测试图X)
投影仪横向对比👥
| 型号 | 优点 | 缺点 | 技术 | 价格 |
|---|---|---|---|---|
| 坚果N1 | 自带云台支架,价格便宜,自动梯形校正很方便,小巧,110%BT.2020广色域,1600:1,10Bit色深 | 1080p,800CVIA流明 | 模块化三色激光+抖动技术 | 3999 |
| 坚果N1 Pro | 自带云台支架,价格便宜,自动梯形校正很方便,1500CVIA流明,110%BT.2020广色域,1600:1,10Bit色深 | 1080p,略贵 | 模块化三色激光*2+抖动技术 | 5999 |
| 坚果N1 Pro | 自带云台支架,价格便宜,自动梯形校正很方便,2200CVIA流明,110%BT.2020广色域,1600:1,10Bit色深,4K分辨率 | 贵,三色激光技术导致的物理特性问题 | 模块化三色激光*3+抖动技术 | 8999 |
| 极米RS Pro3 | 2500CVIA流明,散斑,彩边控制更好,95% DCI-P3,99.9%Rec.709,全自动光学变焦,杜比视界4K,哈曼卡顿音响,有配套立体声解决方案(需额外购买) | 有单太贵,支架需要另外购买 | 自研混色激光 | 9399 |
