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投影机

透析真理解开谜团 投影机对比值的迷思

万维家电网【其他】作者:李彤编辑:李乐10年10月28日 07时59分59秒

    投影机与对比值:
 
    如其他网兄所回的,评价投影积及画面的标准中,对比值并不是唯一用来做判断的数据,就家庭剧院的投影机来说,对比、输出亮度、采用的镜头、灯泡、支援的I/O介面、解析度、画面均匀度、影像处理回路、演色性、采用的投影技术等等,甚至品牌,都会在消费者心中对投影机的评价产生影响。

    厂商对投影机对比值的重视,是在单枪投影的出现后开始的,进而产生了竞赛,各厂商除了尽力改进其所采用的投影技术及光学系统以增加对比,每家在厂内量测对比时,皆会采用对其投影系统最适合的方法及数字。

    就厂商在规格表上标的“对比”值并没有人去规范一套标准的量测准据,虽然规格表上标的对比值指的通常是所谓的Full On/Off对比(全黑、全白画面的对比)。许多厂商都会使用一些〝撇步〞把这个数值变高,并将此对比值拿来用以行销,而造成许多消费者把对比当成选择或评估投影机的唯一标准。

    投影机的原生对比度、亮度(包括投影机的输出及从银幕反射回来的亮度)、银幕的增益值、及投影的距离和期望的画面大小、环境的亮度及反射. . .等等,皆为影响实量对比值得变数。

    在对比值挂帅的时代,许多消费者甚或店家,多不知道如何运用实量的规格来选择适合自己环境的投影机了。

    对比的迷思:
 
    我们先来看看目前常听到的各种对比的种类及其代表的意义及如何来运用对比值:

    FOFO Contrast Ratio:

    一般厂商标示的或大家在讨论的对比值,通常是所谓的Full On Full Off Contrast Ratio(以下简称FOFO),是用全画面的全黑及全白的两个画面量测出来的对比值,代表的就是这台投影机〝白〞可以到多亮、〝黑〞可以到多暗。

    Intra-Image Contrast Ratio:
 
    另一种对比就是所谓的〝画面〞对比,Intra-Image Contrast Ratio,是取〝单一〞画面中的最暗的部份及最亮的部份所量测的对比。而大家也常讲的ANSI Contrast Ratio是一种被标准化的量测方法所产生的数值,也被业界普遍采用。

    ANSI Contrast Ratio:

    量测ANSI C/R时,是以4 X 4黑、白相间的西洋棋格状图形(Checkerboard)来量测,是〝画面〞对比中最严苛的量测方式。投影机的灯泡投射出来的光线经过投影机的光学系统及显示元件,光线会在光学系统中产生散射及漫射的现象,让这样的图形该黑的部份,泛着一点亮度,而全白的部份变成有一点灰,故ANSI Contrast Ratio通常没办法像FOFO Contrast Ratio般动辄上万,往往仅有三位数。

    FOFO对比和ANSI对比各代表着不同的意义:

    近来的1080p投影机(特别是采用LCoS和LCD技术的机种)多以超高的FOFO对比值为特色。采用DLP技术的投影机也不惶多让,至少也要标个一万的对比,因为显示元件特性及光学系统较简单的原因,DLP的投影机往往有较好的ANSI对比值。

    FOFO对比对家庭剧院投影机来说,代表的意义大多在黑、暗阶的表现。在一样的输出亮度及调整条件下,有20000:1 FOFO对比值的投影机投出来的全黑画面,一定比仅有2000:1 FOFO对比值的投影机投出来的全黑画面来的黑。 2000:1投影机的〝黑〞比起20000:1的投影机的〝黑〞在银幕上比起来,就会比较像〝暗灰色〞。

    FOFO对比大的投影机对于画面中阶调层次的表现较有助益,特别是电影讯源暗场较多的影片更显得重要。而从量测方式中我们可以了解到ANSI对比代表的是在同一画面中黑(或暗场)的部份受到其旁边白色(或亮场)影响的程度,比较像是是黑到白或白到黑的转换〝纯度〞的观念。 

    ANSI对比越高表示在一画面中,某一部份暗场的阶调,较不易受到其旁边亮场画面的影响,可以显示出应有的黑或灰。故量测ANSI对比的环境要求很高,往往需要在伸手不见五指的环境才会有准确的数字。故单纯由ANSI对比值的数字来看,人们会认为ANSI对比值较高的投影机会有较好的立体感与景深感。

    因人们在用投影机观赏影片时,对画面对比的感受是由一连串单一的画面所组成,故在谈论各种对比值对画面的意义时,我们应该用〝画面〞对比(Intra-Image Contrast)来评量实际播放时画面对比的高低,而不是用FOFO对比(在实际的观赏经验中,画面很少会从全黑突然转到全白或全白突然转到全黑吧!而且一黑ㄧ白闪来闪去产生的对比感对大家应该没什么意义。)

    然而就量测ANSI对比的图形来看,他代表的只是各种〝画面〞对比的一种状况,白的占50%、黑的占50%。但在实际的观赏经验中,有多少时候画面中的黑、白会比比相邻,还各占50%呢?

    正因ANSI对比是一种〝画面〞对比,在实际的观赏中,〝画面〞对比的组合是千变万化的,亮、暗场景及物件的位置也不是一成不变,仅用50%:50%的图形量测到的值来作判断也不能完全有代表性。

    我们举个例吧: 

    假设现在有两台投影机: 
    A是高FOFO对比的机型 
    FOFO对比为:12,000:1 
    ANSI对比为:350:1

    B是高ANSI对比的机型 
    FOFO对比为:4,000:1 
    ANSI对比为:650:1

    以上两台的假设皆参考实际市售机台的量测值,价格刚好差不多,B比A贵一些。

    如果我们用电影蜘蛛人变成黑色的时候,当他倒吊在黑暗的大楼前的画面的场景来举个例子,在这样几乎全是暗场的画面中,我们用上述两台投影机来看,整个画面比较起来,A应该会较占优势,两机一比,B的整体暗场画面会较A浮一些,但如果画面中出现较大片的灯光或镜头带到远处较亮的一片天空时,我们就可以感觉出来,B的明暗对比会较佳,明暗交接处也会较明显,换句话说就是转的比较干净。当然,这也不过是一个例子而已,我现在没办法把各种可能的画面一个一个的叫出来测。

    故网路上有人做了一个Checkerboard Contrast Calculator来模拟在不同的黑、白、灰阶的组合下所能得到的〝画面〞对比。

    我们将A、B两台投影机的实量数字套到以下的Checkerboard Contrast Calculator:

    假设设定的Gamma为2.2,房间的反射增益为0.01,用投影机来投ANSI的棋盘(Checkerboard pattern)画面,在Checkerboard的百分比中我们填入:1、5、10、30、50、80、及100(这些数字代表Checkerboard中白色部份讯号的强度,100为全白、30为暗灰,依此类推。)所计算出的画面对比值各为:

    A: 

    1%: 3.14 
    5:%: 22.45 
    10%: 54.26 
    30%: 107.26 
    50%: 116.33 
    80%: 119.62 
    100%: 120.36

    B: 

    1%: 2.13 
    5%: 11.24 
    10%: 30.66 
    30%: 106.15 
    50%: 135.92 
    80%: 149.99 
    100%: 153.33

    两者在各阶对比的差异百分比为: 

    1%: 46.9% 
    5%: 99.7% 
    10%: 76% 
    30%: 1% 
    50%: -14.4% 
    80%: -20% 
    100%: -21.5%

    我们可以看到,A在棋盘图形的白色部份变暗了以后(模拟暗场较多的画面),Checkerboard的画面对比(Intra-Image Contrast Ratio),从30% ~ 1%就会高于B ,而B在亮场较多较亮的场合(30% ~100%)画面中对比会较占优势。 ANSI对比高的投影机在大部分的场合中的画面对比皆有较好的表现。

    可是从两者的差距来看A型的投影机在暗场较多的画面具有更明显的优势,在1% 、5%、10%各为46.9%、99.7%、及76%,而B型的投影机在明暗对比较大的画面,虽有较好的对比,两者相对的差距却顶多在20%左右。在亮场20%的对比差异在人类眼睛看起来较不明显。

    另外从这个模拟我们也可以看出来,ANSI对比高的机型相对的对环境的要求也较高。当我们试着把Room Gain调高时, B型投影机的优势也就渐渐消失了,A型的投影机相对的还是能维持在暗阶的优势。 B的高ANSI对比则要在全黑的环境才能显现。

    从上面的说明我们可以知道,FOFO对比和ANSI对比其实各自代表着不同层面的意义,数字好并不代表绝对的优势。当我们在客观的评估或选择一台投影机时,实测的数据、测试时讯源的内容、投影机当时的调整及设定、银幕的增益,都会成为影响对比的因素。

    从技术层面来看,LCoS及LCD型的投影机要去增强FOFO对比较为容易,想去增加ANSI对比,会受到显示晶片上液晶反应特性的影响而受限较多,成本也较高。透过FOFO对比的增加,产生出来的数字效益也较大(平均一年多则增加一倍,少则30% ~ 50%,增加ANSI可没那么容易),这是大部分厂商只标FOFO对比的原因,也是近年来大部分的厂商一直往提高FOFO对比努力的原因吧。

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