光源亮度：投影圈的“奇葩说”

    这两天投影行业在为一个概念打架：“光源亮度”。事情起因是小米激光电视“匪夷所思”的标出了一个5000流明的光源亮度。作为反击，海信说“嗯嗯，那不过是个微投”；不过，坚果觉得海信太文雅，索性直接接招——“我们的光源亮度高达16000流明”！

    这么热火朝天的话题，不得不引起大屏君的兴趣。光源亮度和我们常说的投影机亮度到底有何关系呢？

    首先，标准的投影机亮度的概念，大屏君要说清楚。这个亮度是指理想环境中，标准化的理想投影幕上，投影机所投射最亮白色画面的亮度。其中，理想环境的含义是“自镜头到投影幕这段光线传播不引起任何亮度损失”；“标准化的理想投影屏幕”的含义则是，这个幕布的反射率是100%，且反射的角度不存在无效散射、反射幕布的尺寸恰好完全覆盖投影画面。

    但是，大屏君深知，这种所谓理想状态下的亮度测量是无法做到的。实际方法是用环境散射系数、屏幕吸收系数等纠正测量系统的误差。同时，大屏君必须指出，标准定义下的投影机亮度，往往与镜头处测得的光通量在数值上基本一致。

    其次，什么是光源亮度呢？简单说就是光源作为发光体的部分所产生的可见光总亮度。如果是蓝色激光荧光色轮技术，那么就是蓝色激光器的总亮度；如果是汞灯光源，那么除了红绿蓝三原色波长的能量，这个光源亮度还包括其他可见光波长（虽然眼睛对后者的敏感度低很多）；如果是红绿蓝RGB的LED光源，则是三个原色发光亮度的总和。

    介绍了以上两个亮度概念，大屏君就可以说说光源亮度到投影机亮度之间的“隐私”。这里就以小米、坚果、海信打架的激光投影机为例。光源亮度基本就是蓝色激光器的亮度总和。而蓝色激光器发出的光线，一般至少要经过“光线传递”、“扩束”、“消散斑”、“荧光粉色轮”、“原色色轮”、“方向反射镜片”、“DMD”光阀、“多组光学镜片和电子机械结构组成的投影镜头”，然后才呈现在投影画面上。

    即光源亮度变成投影亮度，中间至少经过十余个步骤的处理。且每一个处理步骤，都会导致亮度下降。

    对此，大屏君需要列举几个数据：第一，玻璃镜片的光学作用主要是三个方面——反射、吸收和透射，而有效的通过亮度只有透射。一般玻璃的透射率是略高于80%（我们的建筑物白色玻璃窗），光学玻璃的透射率则是94%以上。但是即便是如此高投射率的玻璃，来上5片，总投射能力也会下降到73%。

    第二，DMD光阀的工作情况。首先，DMD光阀有一个开口率问题，即不是整个面积都参与工作，像素之间有缝隙。其次，即便是铝镜表面，他的反射效率也不是100%，有一个吸收问题，光阀保护透镜也有一个透射率问题。实际上，DMD工作时，开口率、透射率、散射率、反射率、系统洁净度等都影响亮度传递，而且这些数据没有一个可以达到100%。即便是以高开口率为特点的DMD，DarkChip4开口率也就是90%+。由此可见，一个DMD光阀对产品亮度的影响已经很大。

    第三，大屏君认为，光源亮度最大的损失点之一，其实是一个很多人都忽视的问题——即光源产生的光柱截面形状与DMD光阀镜面形状之间的差异。DMD镜面一般是4:3、16:9、16:10的矩形。而光源光柱截面一般是圆形和椭圆形。最简单的情况，圆形光柱在4:3形状的DMD上的有效照射已经不足三分之二，即一下子损失近四成的亮度。

    第四，对于激光荧光色轮技术，还必须考虑荧光转化的效率：即蓝色激光到绿色荧光、蓝色激光到红色荧光的转变效率。其中，由于白光能量中，绿色基本占了一半，所以绿色荧光粉的效率是一个非常大的问题。例如大部分氮化物绿色荧光粉的量子效率在70-90%之间。

    综上所述，如果假设所有的光学系统效率都达到100%的完全理想的上帝状态，大屏君对5000流明光源亮度的激光机，能给出的理想亮度也不过2300+流明（考虑DMD90%开口率和光源光柱截面与16:9DMD光阀的覆盖差、80%的荧光粉效率）。

    但是，这世界上哪里有完美的光学系统：大屏君前面已经列举了包括“光线传递”、“扩束”、“消散斑”、“原色色轮”、“方向反射镜片”、“多组光学镜片和电子机械结构组成的投影镜头”等一大堆光学结构，每一个光学镜片上都有透射率、散射率、吸收率、清洁度等指标影响亮度传递。这些光学结构足以让投影机的光源亮度利用水平再打一个对折（0.9的六次幂，就只剩下53.1441%，而一般投影机镜头至少五六个镜片，高档一些的10个镜片也很常见——当然高档镜头会采用增透膜增加透光率）。

    所以，经过大屏君的介绍，可以看到投影机光源亮度到投影画面亮度之间的巨大差异：有光学镜片导致的，虽然每次损失不大但是次数繁多的衰减；也有光柱形状导致的直接利用率的快速下降。除此之外，每一种投影系统还有不同的光亮度变化：例如，液晶投影机，必须使用偏振光，这直接导致损失50%+的亮度；再例如，三片式系统比单片式DLP在时间上的利用率高几乎一倍，这导致使用三原色和白色光源时，三片式系统的亮度效果规律的不同。

    由此可见，“光源亮度”“投影亮度”之间是一个非常复杂，具有专业知识性和技术性的问题。一般情况下，后者只有前者的三分之一左右（综合考虑各种光源，以及三片式系统和单片式系统）。如果投影系统确定采用单片式DLP、蓝色激光荧光色轮体系，投影亮度恐将只有光源亮度的四分之一了。

    在这样一个“复杂问题”上，投影圈出现“小米现象”的争议，被认为不是一个好事情。这里面最核心的理由是两个：第一，投影亮度和光源亮度差距甚大、中间转变过程异常复杂，且后者不直接面向画面效果。提出后者作为营销概念有混淆视听的嫌疑——这是大屏君最担心的：毕竟激光电视的多数消费者是专业度远远不足的普通百姓。

    第二，在投影产业已经有了由来已久的画面亮度和镜头出口光通量为基础的“亮度参数”规则的情况下，提出一个和最终效果关系较远的“光源亮度”标注，必然打破既有的产业秩序，甚至造成竞争混乱。这不利于行业的健康发展。尤其是对方兴未艾的激光电视行业绝不是好事情。

    当然，没有任何人或者法律能阻止小米使用光源亮度这个概念。作为竞争者，打脸的方式就是亮出自己的家底：例如，大屏君已经注意到坚果表示，自己的激光电视光源亮度达16000流明；有HLD光源厂商表示，20000的光源最终投影亮度才只过了5000流明；ZOL等媒体亦以评测数据指出，小米5000流明的光源亮度，实测投影亮度只有1260+水平。

    相关行业参与者的这些反应，让大屏君实感欣慰——世间还是好人多、说真话、做真事的人多。大屏君相信，清者自清。一时的概念游戏、文字把戏，不过是行业发展主流中的小小漩涡。最终行业业者和消费者都会认清真相，不会做长久被愚弄的“笼子里的猴子”。