基于应用场所的投影机选择

李宪武

山东女子学院 山东济南 250002

基于应用场所的投影机选择

李宪武

山东女子学院 山东济南 250002

多媒体教室通常由投影机和幕布、计算机等设备组成，运用多媒体投影来进行教学演示和讲解，在高校中已经非常普遍。投影机是多媒体教室的核心，它的质量决定了多媒体演示的效果，应该根据具体的使用场所来选择投影机和配套产品。

投影机；亮度；幕布；多媒体教室

Abstract: The multimedia classroom is usually composed by the projector, screen, computer and other equipment, the multimedia projector has been widely used in universities for teaching. The projector is the core of the multimedia classrooms; its quality determines the effect of the multimedia teaching. We should base on the specif c place of use when select the projector and accessory products.

Key words: projector; brightness; screen; multimedia classrooms

配备投影机正成为高校实现现代化教学手段的一种途径[1]。投影机在发展过程中先后出现了CRT，LCD，DLP三种投影技术。CRT技术由于自身缺点已被淘汰，目前广泛使用的是LCD和DLP投影机。LCD投影机采用透射式投影技术，核心部件是液晶板，是目前最为成熟的投影技术，画面色彩还原真实鲜艳，色彩饱和度高，光利用效率高，缺点是对灰阶层次的表现力较差，对比度相对较低，投影画面的像素结构明显。DLP投影机采用全数字反射式投影技术，核心部件为DMD芯片，DLP图像灰度等级、信噪比高，画面质量细腻稳定，数字图像还原真实精确，缺点是图像颜色的还原性较差，色彩不够鲜艳生动。

1 投影机的关键技术指标

1.1 亮度

亮度是反映发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度。亮度是人对光强度的感受，是一个主观量，由物理定义的客观的量是光强，即发光强度。亮度是衡量投影机关键技术的指标之一。投影机的使用环境中存在着两种亮度：投影机镜头发出的光线亮度和幕布反射的光线亮度。投影机行业里所指的亮度是前者，即投影机投射出来的光通量，直接决定投影效果的是后者，又称为幕布表面的照度。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，光通量是不受外界因素影响的。同一台投影机在同一时刻，其亮度是固定的。照度指物体被照亮的程度，用单位面积所接受的光通量来表示，单位是勒克斯(lux)，照度以垂直面所接受的光通量为标准，倾斜照射时照度会下降。对于同一台投影机来说，照度与投影画面大小成反比，但两者的乘积是固定的。幕布表面的照度直接影响投影画面的质量，选择投影机时应以此为依据。影响投影机光通量的因素主要有：投影机灯泡的功率、光学系统的效率、液晶板的透光率等。影响幕布表面照度的因素主要有：幕布大小、投影距离和环境光线等。

1.2 分辨率

投影机的分辨率分为标准分辨率和压缩分辨率，标准分辨率是指投影机投出的图像原始分辨率，即液晶板或 DMD芯片中实际像素点的数目，又叫物理分辨率，与之对应的是压缩分辨率，物理分辨率决定图像清晰程度，压缩分辨率决定投影机的适用范围。投影机物理分辨率不应低于主流显示信号的显示分辨率[2]。因教学内容多以PPT课件等形式呈现，既包括文字信息，又包括图形信息、图像信息，通常选择1 024×768(XGA)的标准分辨率。

1.3 对比度和均匀度

对比度反映的是投影机所投影出的画面最亮与最暗区域之比，对比度对视觉效果的影响仅次于亮度，一般来说对比度越大，图像越清晰。均匀度是幕布边缘亮度与中心亮度的比值，均匀度越高，画面的均匀一致性就越好。

1.4 镜头及焦距

镜头是投影机光路中的最后一个环节，镜头质量的好坏、光圈值的大小直接影响投影机的亮度，光圈越大，亮度就越高。同样的机器，使用光圈不同的镜头，亮度的差别很大，镜头光圈值f=2.8的投影机的亮度是镜头光圈值f=4的投影机亮度的2倍。

在投影距离一定时，镜头的焦距决定了投影画面的大小；在投影画面大小一定时，镜头的焦距决定了投影距离的远近。三者之间的关系为：

焦距越短，投影距离就越近，所以要在短距离投射大画面，就需要选择短焦镜头的投影机。短焦镜头可以减小投影距离，减少光线损耗，能更好地保证幕布表面的照度。现在投影机基本都配备变焦镜头，高档投影机更是配备了电动变焦镜头，变焦镜头的应用具有很大的便利性，使用者可以灵活地调整投影距离或投影画面的大小。

1.5 其他技术指标

衡量投影机质量与性能的技术指标还有梯形校正功能、不间断运行时间、平均无故障时间、色彩还原度、PC信号刷新频率、视频信号刷新频率、输入模式切换时间、红外遥控装置、串口控制界面、图像质量、噪声控制等。

2 投影机的必备配套设备

2.1 幕布

投影机必须搭配合适的幕布才能获得最佳投影效果。正投系统应选用白塑幕、玻珠幕或金属幕[2]，高校多媒体教室中多采用电动玻珠挂幕，移动环境中通常使用玻珠支架幕。幕布可以对图像亮度和质量产生很大的影响，幕布必须将更多的光线反射到观众眼中才能达到满意的效果。衡量幕布的技术指标主要有增益、视角和尺寸。如果幕布增益小于1，将削弱投射光；如果幕布增益大于1，将反射更多的投射光[2]。广泛采用的玻珠幕的增益为2.0～2.8，可以将幕布亮度提高2～2.8倍。视角是衡量幕布观看范围的主要技术指标，包括水平视角和垂直视角。在视角之内观看图像，亮度令人满意；在视角之外观看图像，亮度显得不够。幕布的增益越大，视角越小；增益越小，视角越大。玻珠幕的视角为28°～42°。屏幕的尺寸是以其对角线来定义的，通常以英寸为单位，显示比例分为4:3和16:9两种。最佳的屏幕尺寸主要取决于使用场所的空间结构。

2.2 计算机

在多媒体教学环境中，投影画面通常为计算机显示内容，因此计算机的“显示属性”设置将直接影响投影效果。应该根据投影机的物理分辨率设置计算机的屏幕分辨率和屏幕刷新频率，当计算机的分辨率、屏幕刷新频率与投影机保持一致时，投影效果最好。

3 投影机的选择

目前，学校在安装多媒体教学设备时，在选择投影机时往往没有考虑教室的布局和环境光线等因素，随意选择某种尺寸的幕布，投影机的安装位置往往离幕布较远，由于座位遮挡、光线散射、连接线延长等因素，往往会影响投影效果。多媒体教学设备的选购和安装必须充分考虑教室的布局、空间结构和环境光线。

3.1 确定投影机的类型和分辨率

LCD投影机适合对色彩要求较高的场所。DLP投影机具有很高的黑白对比度，适合于普通文档的授课内容。多媒体教室通常承担多种课程的授课任务，授课时使用的课件也是形式多样，为更好地还原色彩、显示图像，建议选择LCD投影机。

投影机最理想的分辨率是与连接的电脑的分辨率保持一致。教学中采用比较多的是PPT和各种网页型课件，同时还会涉及较多的图形、图表等内容，1 024×768的分辨率比较适合，这也是多数计算机的最佳分辨率。

3.2 确定幕布尺寸、显示比例和悬挂位置

选择幕布时，首先要考虑的是适合使用场所和观众的幕布，并不是适合投影机的幕布，应该把观众的视觉感受放在第一位。教学中使用最多的PPT等文档的显示比例为4:3，幕布的显示比例选择4:3为宜。确定幕布的尺寸和位置，应在考虑教室的布局和空间尺寸的基础上遵循相应原则。

原则一：幕布下沿要高于学生坐下时头部的高度，即幕布下沿距离观众席所在地面至少120 cm，条件允许时最好达到150 cm，以确保观众就座时不会遮挡幕布下沿，保证后排学生能够看到整个画面。

原则二：幕布尺寸和学生座位之间符合“二六规则”，即第一排座位与幕布的距离不小于幕布宽度的2倍，最后一排座位与幕布的距离不大于幕布宽度的6倍。

原则三：为减小窗户透进的光线对投影画面的影响，同时保证黑板可用，幕布最好安放在教室前面远离窗户的一侧，避免安装在教室前面中心位置。

以上原则一、原则二应尽量兼顾，限于空间布局，某一项不能满足时应优先满足原则一，“二六规则”中应优先满足“二”的规则。

笔者所在学校某大教室长宽高分别为20 m，13.2 m和4.7 m，第一排座位距离黑板5.6 m，最后一排座位距离黑板17.3 m，根据以上原则，可以计算出幕布的宽度mm范围在 和 之间。根据勾股定理，显示比例为4:3的幕布尺寸为宽度的1.25倍，即3.5～3.625 m，转化成英寸为137.8～142.7英寸。笔者实际选用的为红叶牌150英寸电动玻珠幕布，安装时幕布下沿距离第一排座位地面2 m，完全满足原则一。

3.3 确定投影机的亮度

投影画面的亮度是由许多因素决定的。环境照明、投影亮度和投影尺寸从不同方面影响着图像的清晰度。投影机的亮度应根据环境照明亮度、相对照度要求及投影尺寸来进行合理选择[3]。通过窗户照射进的自然光和室内照明灯光等环境光线会影响投影效果，在确定投影机的亮度时，必须要考虑场地光线情况。教室作为教学场地，必须要保证正常的照明光线，以满足学生正常阅读教材、记笔记时对照度的要求，同时还要保证房间里所有人都能清楚地看到投影图像，通常阅读书刊时所需的照度为50～60 lux。投影机采用正投方式时，亮度可以通过以下公式进行计算：

对比度系数是描述环境照度与屏幕照度的一个对比系数(见表1)。

表1 不同应用环境的对比度系数

为更好地还原色彩，应用环境选择1 024×768全彩和视频，根据以上确定的幕布尺寸和类型，将相关数值代入公式(1)，可以得到投影机亮度为(3.048 m×2.286 m)×60 lux×20×=4 180.636 8 lm，笔者实际使用的投影机为3M PL92X，亮度为4 200 ANSI流明。为实现更好的投影效果，对室内照明光源进行了局部调整，对教室窗户采取遮光处理，减少照进室内的阳光，尤其是幕布附近，适当开启室内灯光，以满足阅读书写照度要求，幕布正前方不开启照明光源等。

3.4 确定投影机的安装位置，

投影机的镜头通常与投影机中心线有一定的偏移量，所以投影机吊架中心线也应与屏幕中心线偏移一定的距离，确保投影机镜头中心线与幕布中心线重合，这样可以有效避免梯形失真。

从实际应用环境出发，针对不同的使用场所选择合适的投影机和幕布等配套产品，确保投影画面清晰，这是创设并维持稳定的多媒体教学环境所必需的。

[1] 黄沄,张婷婷,张化川.对多媒体教室中使用投影仪的思考[J].中国教育信息化,2007(11):12-13.

[2] 中国教育技术协会技术标准委员会.多媒体教学环境工程建设规范:第三册[Z].2011.

[3] 李剑波,覃泽涛,陈子乾.如何正确选择投影机投影的尺寸和亮度[J].广西工学院学报,2001,12(1):22-24.

Selecting the projector based on the specif c place

Li Xianwu
Shandong women’s university, Jinan, 250002, China

2012-03-31

李宪武，本科，实验师。