8k激光电视系统的设计及应用分析

石天泽 中央电视台

一、引言

当下，电视行业的竞争异常激烈，电视企业开始寻求新的发展契机。一方面在技术上实力比拼，AI、8K等层出不穷；另一方面，在电视屏幕上也不断更新，曲面、全面屏、有机发光二极管(OLED)、量子点、激光等卖点十足。值得一提的是，近年来激光电视的关注度与日俱增，大势所趋已成定局。随着近年智能电视的蓬勃发展，电视机这个家电再次回归到家庭娱乐中心。虽然目前市面上4K片源依然供应不足，不过这并没有阻挡消费者对于4K的青睐。同时无论是供应链还是主流厂商，都对8K市场充满了期待。京东方、LG、富士康等显示屏面板厂商，都已开始进行8K面板的布局。在2019年国际消费类电子产品展览会上，索尼，LG、三星等主流电视厂商也都推出了旗下8K电视，相信8K电视在今后会进入到较快发展的阶段。

8K显示分辨率是蓝光影片清晰度的16倍，显示效果相当震撼，但8K片源依然是一个硬伤。不过对于这个问题，各个厂商也推出了相应的解决方案，通过软件算法将2K、4K分辨率的视频升级到8K，无限接近8K画质。实际效果如何，需要等待市场的检验。8K似乎已经成为激光电视新品的标配，众多品牌不约而同地展出8K激光电视产品或者上市8K激光电视新品，8K激光电视将进入快速普及时代。

二、8k激光电视系统概述

众所周知，作为家中客厅娱乐视听中心，人们追求更大、更清晰的电视产品的欲望是永无止境的。当大尺寸的电视产品价格过于昂贵，而传统的投影机又有着诸如灯泡寿命、投射亮度等致命的显示问题时，激光投影电视就作为一种新颖的解决方案，被厂商搬上台面。其实，激光电视早在20世纪 90年代就已经有了雏形，2006年三菱推出40英寸激光电视样机，2007年索尼再次高调推出60英寸激光电视样机，2007年美国国际消费电子展上，索尼和三菱分别展出了55英寸、40英寸的激光电视样机。但是因销量不佳、技术瓶颈等原因，几家国际电子巨头相继退出了激光电视市场[1]。的确，激光电视存在这样那样的痛点，比如激光电视价格过高，让消费者的接受度比较低。尽管激光电视已从几年前的6万-8万元，降到现在的3万左右，价格已经有了很大程度的降幅，单对普通消费者来说购买万元的产品还是有些吃力。而且，激光电视不能碰，安装很困难，激光电视画面的大小，以及画面边缘和幕布的吻合，全靠激光电视位置来确定，因此一旦激光电视的位置挪动了，用户就需要重新调整画面边缘和幕布的位置。这个过程并非想象的那么简单，尤其是对于投影机不太熟悉的用户，反射式超短焦的投射方式，导致了激光电视画面并非呈现周正的矩形，激光电视在调整的时候可能要配合梯形校正等功能，因此激光电视的调节过程比较繁琐。另外，人们曾对激光电视的安全性有些担忧[2]。虽然激光电视的安全性已经过检验，很多国家机构都确认正常观看激光电视不会对用户的眼睛造成物理伤害，但是很多小孩由于存在不良习惯，离电视镜头过近，可能会对眼睛造成一定的伤害。

激光电视虽然不是什么新产物，但是在彩电行业一直未成主流，市场占有率甚至不如OLED电视。不过，随着激光电视技术的日益成熟、以及越加迎合当下消费者的口味。激光电视能轻松实现大屏影院级体验，而对于传统液晶电视，更大的尺寸就意味更高的成本，更多的技术瓶颈。所以在家用大屏体验上，激光电视拥有着传统液晶电视无法比拟的性价比。另外，由于成像技术不同，激光电视观影时对于眼睛的疲劳损耗也要小于传统液晶电视。在成像效果方面，激光电视利用半导体泵浦固态激光工作物质，色域覆盖率理论上可以高达人眼色域范围的90%以上。

当前，电视市场已经进入8K时代，2019年是8K电视市场元年，所有的电视大厂都展出8K电视，部分厂商甚至已经开始销售8K电视。激光电视厂商也不甘落后，正在积极研发8K激光电视。海信曾在2018年中国家电及消费电子博览会(AWE2018)上展出过300英寸8K激光电视，充分显示超大屏高分辨率激光电视的优势，这是液晶电视无法匹敌的[3]。目前已完成4K分辨率单芯片方案原型机，正在启动8K分辨率显示方案研究。上游厂商正在尝试攻克8K技术难题，希望尽快推出8K硅基液晶(LCOS)显示芯片解决方案。8K 数字光处理(DLP)显示芯片也在研发中，预计2020年左右会推出8K原型机。如果国内8K LCOS技术实现突破，中国真正拥有了激光显示全产业链技术，技术上不再受限于欧美芯片厂商，而且LCOS继承了LCD光阀的全部技术，但结构更加复杂，光效更高，再加上液晶制造在像素上的优势，8K分辨率 LCOS产品比数字微镜器件(DMD)产品更具有优势。届时激光电视不仅在抗光幕而且在整机上的价格都有不少的下降空间。虽然现在激光电视和液晶电视相比还有点差距，但是随着技术的突破，这种差距将逐渐缩小，并且激光电视拥有超大屏、护眼独有的优势，再加上入局厂家众多，竞争激烈，激光电视降价空间可观。光电视具有智能系统，激光电视的系统也做了升级，传统的投影机需要输出设备，激光电视本身就内置了智能系统[4]。拥有这个智能系统之后，可以实现在线观看电视剧、电影以及综艺节目等等。并且智能系统还支持投屏功能，手机上的内容可以投射到大屏之上，观看内容的丰富程度不用太担心。综合来看，激光电视已经较为成熟。

三、8k激光电视系统的设计

激光电视机身小巧，搭配100英寸的屏幕就可以构成百吋屏幕，甚至还可以打造120英寸的屏幕，大小由己，丰俭由人。很多人不了解激光电视，虽然它是投影机的原理，但是其反射式成像的原理，大大缩减了成像距离，只要几十厘米就可以投射百吋画面，考虑激光电视本身的机身宽度，可以说产品贴着墙放置就可以。此外，激光电视光源不需要担心寿命问题，可以应用上万小时。激光电视的光源寿命还很长，激光光源几万小时也没压力，一天8小时也可以使用好几年，这一点不用担心，其和液晶电视的寿命相比并不差，并且现在很多激光电视品牌的保修政策也很好，坏了可以立即送修。抗光幕可以一定程度上屏蔽环境光[5]，激光电视的抗光幕也是必须要了解的地方，其可以屏蔽环境光，这样即便是晚上开灯观看，也毫无压力，不会出现普通投影机开灯画面就泛白的情况。激光电视由于有抗光幕的存在，画面颜色表现良好，同时不用担心亮度不给力的情况，当然如果是中午正对着阳光还是不太行的。

在电视面板显示技术设计方面，OLED、量子点发光二极管(QLED)、微型发光二极管(Micro Led)是高端电视面板显示技术。在这三种显示技术中，Micro Led是距离消费级市场最远的，QLED和OLED具有一定的竞争性，但市场似乎更偏向OLED，而三星的QLED还有太多的问题需克服。OLED显示技术的日益成熟，更多厂商加入OLED阵营，面板供应链OLED生产线的逐步竣工，是OLED逆势而上的良好前兆。目前国内OLED的普及渗透率远不如美日等发达国家，这也是预示着OLED电视有着相当大的提升空间。在电视行业失传的3D电影功能也在激光电视上复活，令人诟病的低分辨率缺点也已修正，目前4K激光电视正逐步打入电视市场。当然激光电视也存在需要暗光观影、需要幕布或是较大显示区域等缺点，但权衡利弊，利大于弊。

在8k激光电视系统的设计中，对于显示技术的选择也较为关键。在所有显示技术中，三色激光电视能够最真实地再现客观世界丰富的色彩。三色激光电视可以做到完全去除荧光粉轮，RGB三色完全依靠三个颜色的激光发出，能够准确显示各种色调，几乎100%达到BT.2020标准。激光显示被誉为人类视觉史上的革命，传统的液晶屏幕只能覆盖人眼色域范围的60%，激光显示其色域覆盖率可达到人眼色域范围的90%。而三色激光显示是激光显示方案，其颜色表现力超过了已知的其他显示方案。业内最高的显示标准BT2020，目前也只有三色激光显示能够达到。这是全新的光学电路设计，需要解决光路设计创新，解决三色激光显示的效率问题，以及散斑问题等。

在激光电视的光源方面，投影机的三大要素，光源、镜头以及幕布，激光电视都需要。只不过激光电视的光源为激光，而激光可以体用长效的使用时间。过去灯泡光源使用几千个小时亮度就明显降低，这显然是不太给力的;同时激光光源体积小，并且可以提供高亮的效果，同时能耗也并不高，可以说光源的升级是激光电视的发展的最大基础。镜头上激光电视也具有新的改进。传统投影机都是正投，也就是投影距离需要三四米才可以实现100英寸的画面尺寸。而激光电视采用反射式超短焦的方式，也就是画面通过几次反射光路的设计，大大的缩减投影距离。目前只要40厘米就可以投射百吋的画面了。普通投影机也需要配置幕布，但是目前主要反射从正面照射过来的光线。而激光电视因为位置在屏幕的下面，所以幕布的图层经过特殊的优化，可以反射斜下方的光源，从而提升正面观看者的画面亮度，这种设计让激光电视可以具有更好的抗光效果。此外激光电视还加入了智能系统等设计，可以说进一步拓展了传统投影机的含义，让家用投影机开始具有更广泛的竞争力。

四、8k激光电视系统的应用分析

对于8k激光电视系统的应用，海信首度亮相的85吋8K智慧大屏电视引起了人们的广泛关注，这款电视拥有主屏和辅屏两个屏幕，主屏用于播放内容，85吋超大屏幕加之8k分辨率带来的视觉效果相当震撼。置于底部的辅屏主要起到交互作用，可随时回应用户需求的语音指令，还能推送影片介绍等即时信息。作为家庭智能中枢，辅屏还能控制家电设备等，交互功能十分强大。电视行业发展的趋势一定不是价格战，而是高端大屏。海信在中国国内推出全球首台叠屏电视，相比于此前在国内发布的65吋叠屏电视，本次将叠屏尺寸提高到了75吋，而且还支持8K超高清画质。该款电视创造性地使用采用下两块面板的叠屏显示方案，一屏还原色彩，一屏精控明暗，并通过独特的算法和5颗画质芯片等技术，将液晶显示对比度提升至1:100000以上，实现电视画质指数级的提升，彻底打开了液晶显示技术的天花板。

屏幕发声激光电视是在三色激光电视之后，在激光显示领域的又一次技术突破。这款激光电视屏幕的不同位置都能相对独立发声，加之激光电视特有的大尺寸优势，能够达到清晰的声音定位感，另外其40-18KHz全频响覆盖，让电视不用扬声器就能展现出立体音场。这款激光电视最大优势是可以带来“音画合一”的临场感，另外其发声效果也优于传统的电视内置音响。科技无疑还会不断发展，新技术也正在不断涌现。在这样的快速更迭中，传统电视行业的未来似乎难以捉摸。至2018年底，市场主流的智能电视基本都内置了AI语音助手，支持语音交互智能操作、AI识图、问题解答等功能，技术已经相当成熟。另外，以手机为中心的智能家庭物联网，发展的也是如火如荼，所以普及物联网电视的时机已经日趋成熟。物联网电视能通过电视开关空调、电风扇、热水器等家电设备。不仅如此，还能连接家中的摄像头，实时传送监控画面。如果有人进入你的“监控区”，电视机也会收到消息推送。物联网电视的发展并不会和目前主流的手机物联网平台发生冲突，两者是同步并行的关系，也就是多了一种控制智能设备的途径。

大画面意味着更为强烈的临场感和更为震撼的体验，在消费升级大趋势下，现在的家庭用户愈发渴求大屏观影，而激光电视很好地迎合了大家的实际需求，百吋大屏也就成了它的核心卖点。同时，对于激光电视虽然不伤眼，但亮度不够，影响观看体验的误区，海信也给出了回应。以海信4K激光电视L5系列为例，其可以达到400尼特的高亮度水平，完全不逊色于液晶电视。更重要的是，不仅具备家庭各种场景下适宜的亮度水平，海信L5还具备液晶电视不具备的健康护眼功能，真正实现了好看不伤眼的效果。

五、结论

由于其灵活性和便携性，激光电视越来越受到大众的欢迎，激光电视系统可以实现超短焦投影光学元件的集成，这帮助激光电视能够在距离屏幕或墙面几英寸的位置上投射出大幅、明亮的图像。虽然激光电视可以将大幅图像投射到几乎任意表面上，但若能与高性能屏幕配对使用，则可以实现最佳的图像质量。通过wi-fi和智能连通性，用户能够以流媒体的形式播放最新电视节目和在线电影。此外，它紧凑小巧的外形尺寸方便用户在不同房间中使用，并且在用户打算改变房间的装饰风格或将原先激光电视所占空间用于其它用途时，便于激光电视隐藏起来。