2024年3月14日发(作者：范许)
对比度的测量
学校多媒体教学大量使用投影机,对投影机的各种性能指标也越来越挑剔。投影机对
比度这个技术参数出现后引起一些讨论。本文希望通过对该参数的分析,使得用户能够更加
科学和客观地对投影机进行选购。
1 黑白对比度与亮暗对比度
黑白对比度是指在环境亮度一定的条件下,将最白的颜色和最黑的颜色之间等间隔地划分出
灰度级,其间的灰度级数即黑白对比度。在较亮的环境下,人眼所能分辨的灰度级为40～60
级,也就是黑白对比度在40:1～60:1之间。当灰度级到60以上时,人眼对其中任何2个相邻
灰度将无法分辨,而认为它们是同一灰度。人眼对黑白对比度的分辨与环境亮度有关,亮度下
降时对比度也下降,当亮度为0时(全黑环境),人眼分辨的灰度级为0级。因为投影机一般是
将影像投影在白色屏幕上,不会出现全黑的情况,所以可以认定投影机标称的对比度不应该是
黑白对比度,而应该是亮暗对比度。
投影机的亮暗对比度是指在投影幕的一个观测点处,投影机投影的最大亮度与最小亮度之
比。测量观测点的亮暗对比度可以用人眼直接观测,也可以用光度计进行测量;前者为主观对
比度,后者为客观对比度。
2 主观对比度与客观对比度
人眼视网膜上的视觉细胞由锥状细胞和柱状细胞组成。锥状细胞又称明视细胞,主要在强光
下检测亮度和颜色;柱状细胞又称暗视细胞,主要在弱光下检测亮度,无色彩感觉。由于每个锥
状细胞都连接着一个视神经末梢,所以分辨率高,能够分辨细节和颜色;而多个柱状细胞连接
着一个视神经末梢,所以分辨率低,仅能够分辨图形的轮廓。虽然人眼对亮度的总感觉范围很
宽,但当人眼适应某一环境亮度后,其感觉范围将受到限制。在非直接照射的太阳光环境下,
锥状细胞起主要作用,人眼的亮暗对比度可达到1 000:1;在很低的亮度下,柱状细胞起主要作
用,人眼的亮暗对比度只能达到10:1。进行这种主观对比度测量时,必须保证人眼“适应某一
环境亮度后”,否则无法测量。比如一个长期关在小黑屋里的人,只要见到一点点亮光也会觉
得十分刺眼。
客观对比度测量需要借助光度计。为了能够正确了解这种测量的意义,先对几个光度学概念
进行解释。1)光通量,表示“光流”在单位时间内的流量,单位是流明(lm),即发光强度为1坎
特拉(cd,或烛光)的点光源在单位时间内发出的光。投影机经常用这个单位表示其亮度,称为
ANSI流明。2)照度,表示每单位面积所接受可见光的光通量,或称光通量辐射到某个表面上的
密度,单位为勒克斯(lx),1勒克斯=1流明/平方米。3)亮度,表示每单位面积的发光强度,单位为
尼特(nits),1尼特=1坎特拉/平方米。
当用光度计(一般国产光度计的测量范围为0.01 cd/m2～19 990 cd/m2)测量对比度时,若将传
感器面对投影机,则测量的是投影机在投影幕上的照度;若将传感器面对屏幕,则测量的是在
投影幕上反映出的投影亮度(与投影幕的品质有关)。如果用光度计测量的最大亮度是100尼
特,而最小亮度是1尼特,则可计算出客观亮暗对比度为100:1。
光度计对亮度的测量是线性的,而人眼对亮度的感觉是非线性的。图1反映了主观亮度和客
观亮度的近似关系,它们的数学关系式为W=25Y1/3-17。其中客观亮度用Y表示,主观亮度用
W表示。一般应有Y>0.3,当Y=0.3时,W=0,即主观感觉全暗(黑)。
目前,投影机产品标称的对比度应该属于使用仪器测量的客观亮暗对比度。但是根据人眼主
观亮暗对比度的最大范围为1 000:1这一特点,当投影机的对比度达到2 000:1以上,甚至5
000:1时,对于人眼分辨已经毫无意义。
3 ANSI对比度与全亮暗对比度
投影机生产厂家对产品进行对比度测量时有2种测量方式,一种称为ANSI对比度测量,另一
种称为全白/全黑对比度测量。全白/全黑测量其实为全亮/全暗测量。
ANSI对比度测量时在屏幕上打出如图2所示的16个黑白相间的图形,然后用仪器测量黑块
中白点和白块中黑点的亮度值,取平均后将亮点值与暗点值相比,得到对比度。这是一种比较
科学的测量方法,它考虑了周围亮环境对黑点处的影响,也考虑了周围暗环境对亮点处的影响,
同时还兼顾除亮暗对比度以外人眼对黑白对比度的反应。这种测量方式是对投影机电子器件
和光学器件光处理性能的高度检验。可以想象,如果一台投影机的对比度能够达到使投影幕
上相邻2个像素的黑白明显分辨开,人就可以清楚地看到图像中人物的每根头发丝,否则只能
看到一个头发的轮廓。
全白/全黑对比度测量方式比较简单。先让投影机打出一个最亮的全白图像,测量最亮点的亮
度值;然后打出一个最暗的全黑图像,测量最暗点的亮度值,这2个亮度值的比值就是全白/全
黑对比度数值。显然,这种测量方式其实是测量投影机灯泡最大亮度与器件遮光后最小亮度
的比值,不能反映投影机光学系统相邻像素间光的分辨情况,笔者认为这不是一个科学、实用
的测量方式。
4 标称对比度与实际对比度
在实际选购中,还应该注意投影机对比度标称值与实际值的差异。为了说明这个问题,笔者引
用在网上流传的一篇题为“投影机对比度——究竟差距有多大”的文章(源自《IT世界》)
中的一段话:“目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,而大多数
DLP投影机的标称对比度都在1 500:1(全白/全黑)以上。《微电脑世界》评测实验室的实际测
试结果为:LCD投影机对比度在120:1～270:1之间,而DLP投影机的对比度大都超过300:1,
最高的达到559:1。然而用户在实际使用中,对比度对于图像效果的影响并不像测试数值看上
去那样,有那么大的差距,用户对于对比度指标也没有像对亮度指标那样重视。”■
2024年3月14日发(作者：范许)
对比度的测量
学校多媒体教学大量使用投影机,对投影机的各种性能指标也越来越挑剔。投影机对
比度这个技术参数出现后引起一些讨论。本文希望通过对该参数的分析,使得用户能够更加
科学和客观地对投影机进行选购。
1 黑白对比度与亮暗对比度
黑白对比度是指在环境亮度一定的条件下,将最白的颜色和最黑的颜色之间等间隔地划分出
灰度级,其间的灰度级数即黑白对比度。在较亮的环境下,人眼所能分辨的灰度级为40～60
级,也就是黑白对比度在40:1～60:1之间。当灰度级到60以上时,人眼对其中任何2个相邻
灰度将无法分辨,而认为它们是同一灰度。人眼对黑白对比度的分辨与环境亮度有关,亮度下
降时对比度也下降,当亮度为0时(全黑环境),人眼分辨的灰度级为0级。因为投影机一般是
将影像投影在白色屏幕上,不会出现全黑的情况,所以可以认定投影机标称的对比度不应该是
黑白对比度,而应该是亮暗对比度。
投影机的亮暗对比度是指在投影幕的一个观测点处,投影机投影的最大亮度与最小亮度之
比。测量观测点的亮暗对比度可以用人眼直接观测,也可以用光度计进行测量;前者为主观对
比度,后者为客观对比度。
2 主观对比度与客观对比度
人眼视网膜上的视觉细胞由锥状细胞和柱状细胞组成。锥状细胞又称明视细胞,主要在强光
下检测亮度和颜色;柱状细胞又称暗视细胞,主要在弱光下检测亮度,无色彩感觉。由于每个锥
状细胞都连接着一个视神经末梢,所以分辨率高,能够分辨细节和颜色;而多个柱状细胞连接
着一个视神经末梢,所以分辨率低,仅能够分辨图形的轮廓。虽然人眼对亮度的总感觉范围很
宽,但当人眼适应某一环境亮度后,其感觉范围将受到限制。在非直接照射的太阳光环境下,
锥状细胞起主要作用,人眼的亮暗对比度可达到1 000:1;在很低的亮度下,柱状细胞起主要作
用,人眼的亮暗对比度只能达到10:1。进行这种主观对比度测量时,必须保证人眼“适应某一
环境亮度后”,否则无法测量。比如一个长期关在小黑屋里的人,只要见到一点点亮光也会觉
得十分刺眼。
客观对比度测量需要借助光度计。为了能够正确了解这种测量的意义,先对几个光度学概念
进行解释。1)光通量,表示“光流”在单位时间内的流量,单位是流明(lm),即发光强度为1坎
特拉(cd,或烛光)的点光源在单位时间内发出的光。投影机经常用这个单位表示其亮度,称为
ANSI流明。2)照度,表示每单位面积所接受可见光的光通量,或称光通量辐射到某个表面上的
密度,单位为勒克斯(lx),1勒克斯=1流明/平方米。3)亮度,表示每单位面积的发光强度,单位为
尼特(nits),1尼特=1坎特拉/平方米。
当用光度计(一般国产光度计的测量范围为0.01 cd/m2～19 990 cd/m2)测量对比度时,若将传
感器面对投影机,则测量的是投影机在投影幕上的照度;若将传感器面对屏幕,则测量的是在
投影幕上反映出的投影亮度(与投影幕的品质有关)。如果用光度计测量的最大亮度是100尼
特,而最小亮度是1尼特,则可计算出客观亮暗对比度为100:1。
光度计对亮度的测量是线性的,而人眼对亮度的感觉是非线性的。图1反映了主观亮度和客
观亮度的近似关系,它们的数学关系式为W=25Y1/3-17。其中客观亮度用Y表示,主观亮度用
W表示。一般应有Y>0.3,当Y=0.3时,W=0,即主观感觉全暗(黑)。
目前,投影机产品标称的对比度应该属于使用仪器测量的客观亮暗对比度。但是根据人眼主
观亮暗对比度的最大范围为1 000:1这一特点,当投影机的对比度达到2 000:1以上,甚至5
000:1时,对于人眼分辨已经毫无意义。
3 ANSI对比度与全亮暗对比度
投影机生产厂家对产品进行对比度测量时有2种测量方式,一种称为ANSI对比度测量,另一
种称为全白/全黑对比度测量。全白/全黑测量其实为全亮/全暗测量。
ANSI对比度测量时在屏幕上打出如图2所示的16个黑白相间的图形,然后用仪器测量黑块
中白点和白块中黑点的亮度值,取平均后将亮点值与暗点值相比,得到对比度。这是一种比较
科学的测量方法,它考虑了周围亮环境对黑点处的影响,也考虑了周围暗环境对亮点处的影响,
同时还兼顾除亮暗对比度以外人眼对黑白对比度的反应。这种测量方式是对投影机电子器件
和光学器件光处理性能的高度检验。可以想象,如果一台投影机的对比度能够达到使投影幕
上相邻2个像素的黑白明显分辨开,人就可以清楚地看到图像中人物的每根头发丝,否则只能
看到一个头发的轮廓。
全白/全黑对比度测量方式比较简单。先让投影机打出一个最亮的全白图像,测量最亮点的亮
度值;然后打出一个最暗的全黑图像,测量最暗点的亮度值,这2个亮度值的比值就是全白/全
黑对比度数值。显然,这种测量方式其实是测量投影机灯泡最大亮度与器件遮光后最小亮度
的比值,不能反映投影机光学系统相邻像素间光的分辨情况,笔者认为这不是一个科学、实用
的测量方式。
4 标称对比度与实际对比度
在实际选购中,还应该注意投影机对比度标称值与实际值的差异。为了说明这个问题,笔者引
用在网上流传的一篇题为“投影机对比度——究竟差距有多大”的文章(源自《IT世界》)
中的一段话:“目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,而大多数
DLP投影机的标称对比度都在1 500:1(全白/全黑)以上。《微电脑世界》评测实验室的实际测
试结果为:LCD投影机对比度在120:1～270:1之间,而DLP投影机的对比度大都超过300:1,
最高的达到559:1。然而用户在实际使用中,对比度对于图像效果的影响并不像测试数值看上
去那样,有那么大的差距,用户对于对比度指标也没有像对亮度指标那样重视。”■