從“大元帥府”陳列改造談投影儀在展覽設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳雁飛

(孫中山大元帥府紀(jì)念館，廣州510220)

2010年，乘“九藝節(jié)”和亞運(yùn)會(huì)的東風(fēng)，孫中山大元帥府紀(jì)念館對(duì)館內(nèi)基本陳列“護(hù)法艦隊(duì)”部分進(jìn)行了成功的改造。在這次改造中，僅僅通過(guò)增加兩臺(tái)投影儀就使整個(gè)展廳“活”了起來(lái)。

“護(hù)法艦隊(duì)”展覽表現(xiàn)的是1917年7月孫中山從上海率領(lǐng)部分海軍和國(guó)會(huì)議員南下，到廣州開(kāi)展“護(hù)法運(yùn)動(dòng)”的重大歷史事件。舊的展覽形式是在一個(gè)狹長(zhǎng)的玻璃幕墻內(nèi)，放置了17艘軍艦小模型。因?yàn)檐娕灐⑺妗⒈尘皦Χ际庆o止的，加上展覽年久失修，所以觀眾駐足于此感覺(jué)非常乏味，完全體驗(yàn)不到當(dāng)年那種驚心動(dòng)魄、波瀾壯闊的歷史情景。新的展覽設(shè)計(jì)本著節(jié)約、科學(xué)的原則，完全保留了原展覽的核心部分——艦隊(duì)模型，同時(shí)也保留了舊的展臺(tái)和背景墻這兩大基礎(chǔ)框架。背景墻以前只是一幅表現(xiàn)珠江沿岸風(fēng)貌的噴畫(huà)，我們通過(guò)投影設(shè)備，將動(dòng)態(tài)的霞光和烏云疊射在上面。同時(shí)，配以解說(shuō)和表現(xiàn)風(fēng)雨、雷電、海浪的音效，并更新了船底玻璃板下面的用來(lái)表現(xiàn)水波的水緣生動(dòng)裝置。這些措施，改變了以往單調(diào)、靜止的展示效果，為觀眾營(yíng)造了一個(gè)“活”的視、聽(tīng)覺(jué)環(huán)境，獲得了良好的展示效果。

投影儀是一種用來(lái)放大圖像的投影裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于各種演示、展示環(huán)境中。博物館展覽設(shè)計(jì)對(duì)投影儀的應(yīng)用應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

一、設(shè)備采用的必要性

博物館展覽是通過(guò)展品、展示形式、展覽空間等向觀眾傳播文化知識(shí)和思想的。展示形式要根據(jù)展示內(nèi)容或展品來(lái)決定，同時(shí)也會(huì)受到展覽環(huán)境和展覽空間的限制。所以我們需要根據(jù)展覽內(nèi)容和空間環(huán)境等因素來(lái)綜合考慮采用某種展覽形式的必要性。

投影展示作為一種比較新穎的展覽形式，因其動(dòng)態(tài)、立體和科技含量高等特點(diǎn)備受人們的青睞。它常常出現(xiàn)在科普類(lèi)的展覽場(chǎng)館中，這是此類(lèi)展覽館展示內(nèi)容所決定的。普通的博物館，主要展示的是靜態(tài)的文物、復(fù)制品等。這些展品是自然、社會(huì)、時(shí)空的不朽凝固。它們的“靜”的特性決定了不方便過(guò)多采用動(dòng)態(tài)投影。否則為形式而形式，可能會(huì)造成錯(cuò)位。時(shí)下一些批評(píng)博物館娛樂(lè)場(chǎng)化的聲音時(shí)起時(shí)伏，所以我們必須慎重采用這種形式。

除非是一些重要的影視資料，或者確實(shí)是需要?jiǎng)討B(tài)展示的圖片、文字資料等，最好不要隨意采用投影形式。例如歷史影像資料、微觀的需要放大演示的資料、宏大的無(wú)法實(shí)體呈現(xiàn)的資料、虛擬的無(wú)法真實(shí)再現(xiàn)的資料、具有四維屬性的資料等等，均可考慮使用投影設(shè)備。當(dāng)然也有一些展覽，需要利用投影來(lái)烘托氛圍，這時(shí)它所起的作用只能是輔助性的，不可喧賓奪主、搶了主體的風(fēng)采。我館“護(hù)法艦隊(duì)”展覽中采用的這種形式主要就是為了烘托氣氛。

投影設(shè)備的采用還必須考慮展示環(huán)境和空間限制等問(wèn)題。一方面要考慮環(huán)境亮度，另一方面還要考慮空間尺度。一般情況下，在比較亮的展覽環(huán)境中，不宜采用需要將畫(huà)面放很大的投影形式。此外，因?yàn)橥队皟x的成像通常需要一定的距離，在比較小的空間內(nèi)無(wú)法獲得必要的投射距離，所以也不宜采用。

二、設(shè)備選用應(yīng)考慮的問(wèn)題

當(dāng)我們決定使用投影儀時(shí)，通常面臨的首要問(wèn)題是不知到該怎樣選購(gòu)合適的設(shè)備。或者把決定權(quán)交給工程承包方去處理，這樣做可能會(huì)產(chǎn)生一些弊端。我們需要了解一些關(guān)于投影儀的原理和選用方法。

1.投影儀的基本原理

投影儀的工作原理是根據(jù)波長(zhǎng)，將光線(xiàn)通過(guò)濾色鏡或者分色鏡分解成R、G、B三色光。三色光照射到“圖像顯示元件”上，分別產(chǎn)生三種單色圖像。然后再通過(guò)棱鏡將這三種單色圖像的光會(huì)聚起來(lái)，透過(guò)鏡頭投射到銀幕上成像。制造圖像顯示元件的技術(shù)非常復(fù)雜，根據(jù)材料的不同可以將其分為D MD數(shù)字微鏡元件和液晶元件兩類(lèi)。其中液晶元件又可分為透過(guò)型和反射型兩種。

D MD數(shù)字微鏡元件通常是通過(guò)電場(chǎng)引力，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體底板上幾十萬(wàn)枚微鏡高速運(yùn)動(dòng)來(lái)改變光線(xiàn)角度的，光線(xiàn)角度的改變可以改變光線(xiàn)的顏色。D MD數(shù)字微鏡元件造價(jià)較高，它具有響應(yīng)速度快以及圖像顯示對(duì)比度高等特點(diǎn)，可以平滑地顯示視頻圖像。采用D MD的投影儀通常屬于DLP(數(shù)字光處理)投影儀。

液晶元件產(chǎn)生圖像的原理是液晶分子在電壓驅(qū)動(dòng)下改變方向，方向的改變會(huì)調(diào)節(jié)是否讓光線(xiàn)通過(guò)，從而顯示出白色或者黑色。它類(lèi)似于液晶顯示器。透過(guò)型液晶元件通過(guò)定向膜來(lái)調(diào)節(jié)液晶分子的方向，并通過(guò)偏光板來(lái)控制光線(xiàn)的方向。由于制造定向膜和偏光板的材料都是有機(jī)材料，它們會(huì)在光的熱照下逐漸老化。反射型液晶元件和透過(guò)型液晶元件相比，不僅光的利用高而且液晶元件的響應(yīng)速度也快，所以適合高畫(huà)質(zhì)的視頻播放。

根據(jù)圖像顯示元件的組成，可以把目前市場(chǎng)上的投影儀為四種:單板DLP投影儀、3枚透過(guò)型液晶投影儀、反射型液晶投影儀和3板DLP投影儀。

在了解了投影儀的主要構(gòu)造和工作原理后，就可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選購(gòu)。

2.選用投影儀時(shí)需要考慮的問(wèn)題

(1)展示內(nèi)容

博物館通常需要利用投影儀來(lái)展示數(shù)字影視資料、圖片資料或者圖表文字資料。展示內(nèi)容不同，對(duì)投影儀品質(zhì)的要求就不同。如果主要是展示數(shù)字影視資料，可以考慮反射型液晶投影儀或采用3板D MD的DLP投影儀。如果是展示普通圖片或圖表文字資料，可以考慮單板DLP投影儀或者透過(guò)型液晶投影儀。

(2)展示環(huán)境的亮度

亮度和對(duì)比度以及色彩飽和度也是選用投影儀時(shí)需要考慮的重要因素。展示環(huán)境主要要考慮展廳光照亮度。如果光照亮度比較高，應(yīng)該考慮投影儀的亮度至少要達(dá)到1500—2000ANSI流明之間，這樣才可以正常投影。其實(shí)博物館的展廳環(huán)境多半光線(xiàn)比較集中，整體亮度不高，所以要求投影儀的對(duì)比度能夠更好地表現(xiàn)深顏色，同時(shí)要能夠充分表現(xiàn)出對(duì)膚色非常重要的紅色，這時(shí)適合采用反射型液晶投影儀。

(3)經(jīng)濟(jì)適用

博物館對(duì)投影儀展示器材的選購(gòu)應(yīng)該本著經(jīng)濟(jì)、夠用的原則，度體裁衣，節(jié)省資源。目前市場(chǎng)上的投影儀價(jià)位高低不等。透過(guò)型液晶投影儀和單板D MD投影儀相對(duì)便宜，多用于會(huì)議室和客廳大小的空間內(nèi)。而反射型液晶投影儀和采用3板D MD的DLP投影儀相對(duì)比較貴，適合放在類(lèi)似電影院等場(chǎng)合的環(huán)境中。

(4)展示的空間尺度

對(duì)投影儀這類(lèi)展示器材的選購(gòu)還應(yīng)該充分考慮展廳的空間尺度。一方面要保證有適當(dāng)?shù)耐渡渚嚯x，另一方面要考慮投射畫(huà)面的大小。投射距離遠(yuǎn)，投射畫(huà)面大，對(duì)圖像的亮度、對(duì)比度、均勻度的要求就高，反之要求就相對(duì)較底。例如面積在150平方米以上的空間里可以選擇3500ANSI流明以上的高亮度機(jī)型，面積在50～150平方米之間的空間可以考慮選用2000 ANSI流明左右的機(jī)型，面積在20～50平方米之間的地方可以考慮選擇2000 ANSI流明以下的低亮度機(jī)型。

關(guān)于空間尺度的問(wèn)題還有兩個(gè)規(guī)范的計(jì)算公式可供參考。當(dāng)你在安裝設(shè)備時(shí)也可以根據(jù)這個(gè)公式來(lái)計(jì)算投影儀的位置。第一個(gè)公式是這樣的:

投射距離=焦距×畫(huà)面尺寸÷液晶片尺寸

其中投射距離和焦距單位為米，畫(huà)面尺寸和液晶片尺寸單位為英寸。液晶片尺寸和焦距是所選用機(jī)型的固定參數(shù)，而畫(huà)面尺寸是指投射畫(huà)面的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度。通常投影畫(huà)面的寬度和高度比為4∶3。下面以孫中山大元帥府紀(jì)念館的“護(hù)法艦隊(duì)”展覽為例來(lái)解釋說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

從圖2中可以看出，空間所允許的投射距離約2米，高為1．95米。背景墻所提供的投影畫(huà)面寬度為6．82米。寬和高的比值不是常規(guī)的4∶3。于是考慮將背景畫(huà)面一分為二，即每個(gè)畫(huà)面寬為3．41米，高為1．95米，這樣才能接近常規(guī)的畫(huà)面比例。但是這樣一來(lái)就要采用兩臺(tái)投影儀同時(shí)工作。考慮到背景下部有艦隊(duì)模型，所以投影畫(huà)面的有效高度達(dá)不能完全是1．95米，而畫(huà)面寬度則可以盡量鋪滿(mǎn)，因此應(yīng)該以寬度為基準(zhǔn)。

下面又有這樣一個(gè)公式:

畫(huà)面尺寸(對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度)=銀幕寬度×50

通過(guò)此公式求得所需每個(gè)投影儀畫(huà)面尺寸約為150英寸。這里需要考慮這樣一個(gè)問(wèn)題:150英寸投影畫(huà)面，寬度是鋪滿(mǎn)了，但是高度可能太高，部分影像資料會(huì)覆蓋在墻體下方的艦隊(duì)模型上，會(huì)使觀眾在觀看時(shí)感覺(jué)眼花繚亂。解決的辦法是提高投影儀的投射高度，使下方畫(huà)面高過(guò)艦隊(duì)模型。但是這樣一來(lái)又會(huì)造成的投射畫(huà)面整體偏高，部分影像投射到天花板上去的問(wèn)題。這里可以通過(guò)在制作視頻文件時(shí)，讓文件上部呈空白的辦法來(lái)解決。

三、圖像的調(diào)節(jié)

1.圖像梯形變形的修正

投影儀會(huì)因?yàn)橥队敖嵌炔徽霈F(xiàn)圖像梯形變形的問(wèn)題，例如會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面左右兩端高度不對(duì)稱(chēng)，或者上下兩邊寬度不一致，整個(gè)畫(huà)面呈梯形的情況。常見(jiàn)的調(diào)整方法有利用遙控器指定顯示畫(huà)面四個(gè)角，并通過(guò)設(shè)置鍵來(lái)矯正由指定四點(diǎn)構(gòu)成的四邊形。有的產(chǎn)品可以通過(guò)自帶的傾斜傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)身角度，自動(dòng)矯正圖像失真。大多數(shù)投影儀則采用“梯形失真校正”技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。所謂“梯形失真校正”是加大直接投影時(shí)變寬的那部分像素的影像間隔來(lái)修正圖像。

2.多屏圖像融合系統(tǒng)

上面提到的只是單個(gè)圖像的調(diào)節(jié)，在實(shí)際工作中通常還會(huì)出現(xiàn)需要多臺(tái)投影儀同時(shí)合成一幅畫(huà)面的情況。例如我館的“護(hù)法艦隊(duì)”展覽就使用了兩臺(tái)投影儀同時(shí)工作。這種圖像調(diào)節(jié)技術(shù)被稱(chēng)作“多屏圖像融合系統(tǒng)”。這種技術(shù)“是把多個(gè)不同模式的圖像傳感器獲得的同一場(chǎng)景的多幅圖像或同一傳感器在不同時(shí)刻獲得的同一場(chǎng)景的多幅圖像合成為一幅圖像的過(guò)程”［4］。它實(shí)質(zhì)上是一種由計(jì)算機(jī)腳本語(yǔ)言編寫(xiě)而成的程序，利用這種程序可以把存貯在電腦中的多個(gè)被事先“切開(kāi)”的影視資料分別鏈接給不同的投影儀，然后再在銀幕上投影并合成一個(gè)完整的畫(huà)面。而且現(xiàn)在的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)屏幕投影之間的軟邊融合，這樣可以避免在接縫處因出現(xiàn)影像重疊而造成的黑線(xiàn)，這種技術(shù)正越來(lái)越多地被利用在大型投影展覽設(shè)計(jì)中。

［1］投影儀結(jié)構(gòu)及工作原理介紹［EB/OL］．http://www．dz3w．co M/articlescn/ca Mera/0084309．ht Ml．

［2］ Maigoonews．投影儀的工作原理及如何選擇［EB/OL］．http://www． Maigoo．co M/ Maigooc Ms/2010/1008/49975．ht Ml．

［3］液晶投影機(jī)［EB/OL］．http://www．28．co M/cyzs/jy/n －30208．ht Ml．

［4］四通道投影圖像融合工程設(shè)計(jì)書(shū)［EB/OL］．http://wenku．baidu．co M/view/16d99bea19e8b8f67c1cb965．ht Ml．