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(投影仪成像原理)-激光投影机成像原理

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

投影仪成像原理（激光投影机成像原理）

为了讲清楚这个问题我特意拆了一个投影仪，我们从原理，构造说起，谈谈影响投影仪投影效果的核心原因是什么，知道了投影仪是如何工作的也就知道应该注意什么了。下面就是这次拆解的投影仪——极米Z6，这是国内销量最大的品牌的主力产品之一，因此很有代表性。

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根据全球知名市调机构IDC《2020年第二季度中国投影机市场跟踪报告》，2020年上半年家用投影机出货量131万台，头部几大品牌一直处于供小于求的缺货状态。同时市场均价上升，表明消费者更需要品牌品质的需求提升。在具体品牌方面，在出货量方面，极米（XGIMI）在今年上半年以37.4万台的出货量，22%的市场份额成为中国市场当之无愧最受欢迎的投影机品牌，也就是说中国市场上每五台投影机中就有一台是极米的。

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不管是摄影还是投影，根本上都是光学问题，投影仪的好坏最关键的也是光机部分，就像相机的CMOS、汽车的发动机一样，投影仪的光机原理图如下所示，光源通过DMD(数字微镜器件)反射到屏幕上成像，如下图所示：

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实际拆解如下图所示：

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日常生活中，我们都是用镜子对光进行反射，在投影机中DMD就是这面镜子，上图中红绿蓝三色LED阵列提供光源，而DMD芯片则提供图像。

因为光机需要很好的密闭性，拆解完几乎无法重新，要取出DMD芯片甚至只能暴力拆解，下图左上角的损坏就是暴力拆解导致的并非机子原本的就是残次品，这里也非常不建议个人拆解投影仪，失去保修不说，还很难重新组装好。

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与镜子不同的是DMD芯片由几百万的铝微镜组成，每个镜子都可以翻转角度接收0和1组成的数字信号，根据数字信号决定每个铝微镜如何翻转，这样不同的光就被反射出来，DMD上的每一个铝微镜代表了投影中的一个或多个像素，如下图所示（动图截自TI视频）：

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我拆解的这款极米Z6投影仪采用的是TI的DLP3310这款DMD芯片为例，DMD芯片内部的铝微镜头矩阵排列如下图所示，由1368x786约105万个铝微镜组成，尺寸为0.33英寸（对角线），用以实现1080p (1920x1080)分辨率的投影，通常也被成为0.33DMD。

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在TI提供的DMD芯片中支持1080P的有三款，另外两款分别为DLP4710（微镜矩阵为1920 x1080）和DLP230NP（微镜矩阵为960x540），通常来说，每个微镜代表了屏幕上的一个像素。但是也可以通过一些技术进行调整实现比微镜矩阵更高的分辨率，比如双轴振镜、菱形排列等，DLP4710可以提供物理1080P效果固然是好，但是因为成本控制问题较少出现在3000元以下价位，想要控制在这个价位就必须在光源等方面大幅缩水，最终导致成像效果不佳，所以主流厂商都不会这么做，这个价位段主要是DLP3310和DLP230NP，这两个会有多大差别呢？

DLP230NP铝微镜数量只有DLP3310的一半，0.23英寸，通常被成为0.23DMD，物理分辨率自然也更低，解析度天然要弱，虽然借助双轴振镜可以实现1080P但是调试不佳就会出现线条的颗粒感，在解析度等各方面有所差距。

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下面做一个对比，如下图所示，同样是1080P的影片右边为0.33DMD的投影效果在解析度方面，比如下图中人物的毛发，脸上的皮肤等更锐利清晰，更多的振镜也意味着每个振镜对应的像素更少，色彩的还原可以更加的准确，所以下图中右边采用0.33DMD的画面色彩更自然真实。

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仅仅分辨率吗？不，还有亮度！0.33DMD能够接受的亮度更高，相对来说往往对比度也会更高，所以在画面中出现较大的明暗细节时可以更好的呈现，如下图右边0.33DMD镜头左侧的机身有较为清晰的细节而左侧0.23DMD则糊成一片。

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亮度是选购投影仪的另一个重要指标，理论上投影仪的亮度请认准ANSI 流明，但是现在市面上很多投影所标注的ANSI流明都是峰值亮度，对选购参考意义并不大。决定投影仪亮度的因素有很多，其中DMD芯片就是一个很重要的因素，DMD芯片的大小就像镜子的大小一样，大镜子自然能反射更多的光，这是显而易见的。除此之外还有两个重要因素光源和散热，投影仪过热不工作的情况估计很多人遇到过，就以这里拆解的极米Z6为例，机身看着很轻薄，里面一半以上的空间跟散热有关。

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光机的每个LED阵列后面都有铜板辅助散热，通过硅胶与铜管相连，最后风扇排出，因为光与热是不分离的，长时间工作必然产生大量的热，此时风扇的静音程度也很重要。

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既然0.33DMD与0.23DMD相比有明显优势，那为什么不都采用0.33DMD芯片呢？原因就是价格，根据TI官网的报价0.33DMD（DLP3310）的产品售价为73.49美元，而0.23DMD的价格为47.84美元，成本相差非常多。所以众多2000元档投影采用了0.23DMD，而像极米Z6这样的产品就采用了0.33DMD，从某种程度上来说这可能也是规模效应的结果，在开头我们说过了极米的投影机市占率非常的高，大批量的出货有助于降低成本以及与供应商进行价格谈判时有更高的议价权。

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这里只是以0.33DMD与0.23DMD举例来说明，通过这个对比我们也可以知道投影机上也存在"底大一级压死人"的情况，对于DLP投影来说DMD尺寸越大越好这是毋庸置疑的。选购投影机千万不要被标出的分辨率等参数迷住了双眼，要注意看DMD芯片的尺寸，这与看相机的CMOS是一样的道理。

上面我们拆解的极米Z6属于DLP投影技术，但是这并非投影仪的唯一解决方案，从投影技术方面来说，3DLP技术方案在效果方面最好但是因为高昂的成本基本是无缘家庭投影机市场的，目前家用投影机市场的主流技术是：3LCD、DLP、LCoS。这三种投影技术在亮度，对比度，分辨率等方面有什么差别呢？我们用一个表格来简单描述下：

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三种技术各有优缺点，这个表格也并不准确，就像上面我们所做的对比一样同样1080P的DLP投影也有很大差别。目前市面上是单DLP方案占据主流，根据奥维云网（AVC）2019年中国智能投影市场DLP投影技术占据了72.6%的市场份额，LCD技术因为一些中小品牌的涌入份额出现了增长，LCoS技术很好但是因为售价原因并非大众的选择。

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事实上，前面的表格还是有一些概括了，每一种技术受制于成本、设计、用料在不同的产品上表现也是不同的，没有绝对的好坏，用户要根据自己的需要选择适合自己的投影仪。但是一定要注意不要被参数蒙蔽双眼，如果看着参数差不多请比较下DMD芯片的大小，价格差不多的情况下选大的肯定更爽，当然严重的硬件越级，可能就要考虑是否光源、镜头、棱镜以及内部分光镜材质缩水的问题了。

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