导航:随着液晶面板量产技术的逐渐成熟，分辨率与开口率也大幅提升，使得液晶投影机的品质逐渐超越CRT型三枪投影显示器。在日本各大家电厂商纷纷加入生产液晶投影机之后，几项重要组件如LCD等价格大幅降低，使得液晶投影机的成本得以降低，进而使其在大尺寸显示器市场中的重要性与日俱增。单枪式液晶投影机在亮度与画质上，近年来都有长足的进步，加上在重量与体积上的优势，其市场的快速发展有目共睹。然而在液晶投影机光学规格的测量与标示方法上，各厂家却有相当的差异，虽然先前有两项美国国家标准（ANSI IT7.288-1990和ANSI IT7.215-1992）可作参考，但是这两项标准并不完全适用于现今发展的投影显示器，所以在1996年推动新标准的订定，而有后来新的美国国家标准（ANSI/ NAPM IT 7.228-1997）的发表，以针对含LCD、DLP、LCOS等固定分辨率之单枪投影机，建立一套适用的规格标准，以下即针对色彩的度量与ANSI规范内容做一整理介绍。
色彩如何度量
CIE 1931 配色函数 (Color Matching Functions)
人眼对色彩的感知是一种错综复杂的过程，为了将色彩的描述加以量化，国际照明协会（CIE）根据标准观测者的视觉实验，将人眼对不同波长的辐射能所引起的视觉感加以纪录，计算出红、绿、蓝三原色的配色函数，即所谓的CIE 1931 Color Matching Function，如图1所示。而根据此配色函数，后续发展出数种色彩度量定义，使人们得以对色彩加以描述运用。
照度与各种色度的意义
在投影机的测试方面，需要量测照度(illuminance)与色度(chromaticity)。照度的单位为Lux，是单位面积所接受的光通量。色度表示又有 (x, y)和(u'', v'')两种，下面分别加以介绍。
根据CIE 1931配色函数，将人眼对可见光的刺激值以XYZ表示，经下列公式换算得到x, y, Y值，即CIE 1931(x, y)色度坐标，透过此统一标准，对色彩的描述便得以量化并加以控制。
x, y：CIE 1931色度坐标值(Chromaticity Coordinates)
Y ：照度
由于以 (x, y) 色度坐标所建构的色域为非均匀性，使色差难以量化表示，所以CIE于1976年将CIE 1931色度坐标加以转换，使其所形成的色域为接近均匀之色度空间，让色彩差异得以量化表示，即CIE 1976色度坐标，以(u'', v'')表示，计算公式如下所示：
余弦修正（Cosine Correction）
照度计的设计除了视效函数的接近程度影响测量的准确外，另一个重要因素是余弦修正(Cosine Correction)。因照度定义为单位面积所接受的光通量，所以入射光角度与照度有余弦关系，即E=E0cosθ，因此照度计设计时必须要考虑余弦修正能力，使光传感器所测量到的光通量符合余弦定律，即E=E0cosθ。
为满足余弦定律，在设计时，在光传感器前加上一具有余弦修正效果的扩散板，使任意角度的光束经扩散板修正成对光传感器恒为固定情况入射，其作用原理如图2所示。
基于以上对色彩与照度量测的基本认识，下面将进一步就ANSI-1997的测试规范加以说明。
ANSI-1997 测试规范
硬件规范
就前投式投影机而言，色度计（Chroma Meter）需平行分置于成像面的九个均等矩形中心点及屏幕四角落，角落点位置为成像面边角与正中心点10%距离之处，合计共13个量测点（如图3），对比值量测则决定于十六个均等矩形中心点（如图4），量测单位为照度，使用的量测仪器个别感测范围至少需包含3(3像素，且为追溯国家标准之标准仪器，其光度（Photometric）准确度需为±5%内，色度准确度需在±0.008（x,y）之内，同时亦可显示(u'',v'')及相关色温CCT，并具余弦修正功能。
量测前的调整
由于投影机的亮度（brightness）及对比（contrast）可作局部调整，因此为了避免不当的调整造成量测基准的偏差，在此标准中便设计一套调整投影机亮度和对比的方法，使各个受测标的能够在相近的基准上接受测试与评比。
对于投影机亮度与对比的调校，是以一个标准影像作为参考，投影机输出画面格式（如图5），是以全白的影像为背景，前景由上下两排各四个互相连接的方格所构成，每个方格的面积为投影面积的5%，且长宽比和投影背景相同的，但在各个方格内有不同的灰阶输出：以全白讯号为100%（如同背景讯号），全黑为0%，依着由右至左的顺序，上排四方格内的灰阶输出分别设定为15%、10%、5%、0%，下排四方格的输出则为100%、95%、90%、85%。在调整投影机的亮度时，为确保不牺牲其对比表现能力，应使5%与10%的灰阶讯号可以从0%和15%的讯号中辨识出来，而且对比的强弱，也应同时使95%与90%的灰阶讯号与100%和85%的有所不同;循序作亮度与对比的调整，必须测试影像的输出不仅能够符合上述要求，并在进行以下的测试时保持相同的状态。
光输出(light output)量测
1. ANSI流明值（ANSI Lumens）
依据美国国家标准协会（ANSI）的定义，投影机光输出的测量方法，是将输出的投影影像等分为3×3的九个方格(图3)，于100%之全白影像输出下，量测每个方格中的照度(illuminance)值，单位为勒克斯(lux=lumen/m2)，然后将九个量测值平均，再乘上影像的投影面积(单位为平方公尺)，所得到的即为该投影设备的光输出流明(ANSI lumen)值。公式如下所列：
Lave = (L1 + L2 + L3 + ... + L9) / 9
FLUXtotal (ANSI Lumen)= Lave×Area (m2)
2. 光均匀度（Light Uniformity）
在投影机光输出均匀度的测试方面，是以全白影像输出下，取13个量测点中之最大及最小者，并分别计算最大值及最小值与平均值之差异值与平均值之比，即得光均匀度之正反向区间。
△L+=[Max of 【L1, L2,...L9, L10,..., L13】- Lave]×100/Lave
△L-=[Min of 【L1, L2,...L9, L10,..., L13】- Lave]×100/Lave
3. 对比值（Contrast Ratio）
在ANSI中对对比度的测量，是藉由输入一个4×4大小相同之黑白棋盘式（图4）的影像讯号，使投影机输出此4×4黑白棋盘画面，量测各方格中心部位的光照度来计算的。黑白棋盘中白块部分为全白的显示（即为100%输出），黑块的部分则为全黑（0%）的输出，将棋盘中8个白方格中心之光照度平均值，与8个黑方格中心之光照度平均值相除所得之比值，即为ANSI规范之对比度，表示为（ratio）:1。
Lwave = (Lw1 + Lw2 + Lw3 + Lw4 + Lw5 + Lw6 + Lw7 + Lw8)/8
Lbave = (Lb1 + Lb2 + Lb3 + Lb4 + Lb5 + Lb6 + Lb7 + Lb8)/8
Contrast Ratio = (Lwave / Lbave)：1
色彩量测
投影机的色彩表现能力，是以其投影成像面整体之色彩偏离情形来加以评估，称之为色彩均匀度（Color Uniformity）。其测试是利用色度计量测投影设备于输出三原色光（R、G、B）及全白影像时各测试点之色度坐标值，再以九中心点量测得之u'' v'' 计算其平均值，并求得全部13点量测之u'' v'' 值与九个中心点量测平均值之最大色偏差量，即得W、R、G、B各色之色彩均匀度。其计算公式如下所列：
u''0 = (u''1＋u''2＋u''3＋.....＋u''9) / 9
v''0 = (v''1＋v''2＋v''3＋.....＋v''9) / 9
Color Uniformity=Max of【（u''－u''0）2＋（v''－v''0）2】1/2
u'' v''=【u''1v''1, u''2v''2..., u''13v''13】
结语
现行各厂家在投影机光学规格增进上，多着重于亮度（ANSI Lumen）的追求，但随着投影显示技术的日益成熟与成本的降低，投影机的使用终将进入家庭而成为信息家电的一员，投影机的广大市场正在于此，顺应此趋势，在对比、色彩表现能力与成像均匀度的要求上自然将日益提升，而ANSI-1997的测试规范正可提供厂商一追溯的依据，所以了解此规范并落实于生产检测，可有效确保产品品质，也是产品竞争力建构之所在，值得各厂家研发与产品企划人员加以重视。