大屏幕投影機技術發展趨勢

劉全恩

中國電子科技集團公司第三研究所，北京 100015

自2008年以來，隨著大屏幕投影在奧運會、世博會、大運會及近幾年的春節晚會等大型活動中的運用，加上其在監控、指揮、調度以及公共顯示等應用方面發揮的作用越來越大，使得大屏幕投影機市場獲得了前所未有的發展。據有關統計公司公布的數據，2011年國內銷售的投影機為160萬臺，比2010年增長23%，預計2012年在國內銷售的投影機為200萬臺，增長24.6%。同時，為滿足不同行業、不同領域對大屏幕投影機的需求，投影機行業無論是從品牌格局和新品數量上，還是在技術及創新上，都發生了突破性進展。

1 大屏幕投影顯示面臨的挑戰

2009年以前，大屏幕顯示基本上以投影顯示技術為核心，主要以DLP拼接墻、邊緣融合、大尺寸投影（前投或背投）為主，應用領域主要是教育（前投或背投）、指揮控制室、視頻監控、會議及商業顯示、博覽會展覽及演藝、娛樂顯示等方面。2009年，三星、夏普、LG、友達等公司研究出超窄邊LCD或PDP拼接顯示面板，并迅速在大屏幕顯示的各應用領域占有了一席之地，甚至已經在視頻監控這樣的應用領域成為主導產品。

2011年度，DLP拼接單元銷量約為2.7～3萬臺，而LCD/PDP拼接單元銷量達到8～9萬臺的規模，平板拼接與DLP拼接進入全面競爭階段。在市場格局的變動中，平板拼接銷量的迅速增長，首先替代了一部分傳統的監視器應用的市場，其次搶占了部分DLP拼接的市場，最為典型的就是視頻監控應用市場；另外，平板還拓展了全新的商業應用市場。而DLP拼接在平板拼接的沖擊下，市場增長能力明顯放緩。

2011年，隨著像素間距（LED顆粒間距）為2.4 mm的高密度LED顯示屏的面世，LED顯示也加入到大屏幕顯示市場的競爭中。2012年2月在廣州LED展會上，展出了1.9 mm高密度LED顯示單元，5月又有1.6 mm產品推出，6月又有公司宣布即將量產1.4 mm高密度LED顯示單元。以1.4 mm為例，只需要4 m2（2.7 m×1.5 m）LED顯示屏就可以實現1920×1080的高清晰度顯示。而相比DLP，LCD，PDP拼接，LED顯示屏整屏完全無拼縫，不存在各單元亮度衰減不一致、顏色漂移不一致的問題，并逐點可調、可校正，不需要維護空間，動態刷新頻率更高，壽命更長，這將給大屏幕投影顯示市場帶來巨大沖擊。

也就是說，大屏幕投影顯示技術的市場壟斷已經終結，開始進入一個產品與解決方案多樣化、跨界應用與競爭的時代了。行業格局也正在發生著深刻改變，這無疑對從業廠商提出了更大的挑戰。

2 大屏幕投影顯示技術與其他大屏幕顯示技術分析

2.1 大屏幕投影顯示技術

在以圖形和數據顯示為主的控制室、安防監控、商業顯示以及會議室市場的專業高端控制室市場，DLP技術的優勢目前還是非常明顯，仍占據不可替代的地位。DLP拼接技術的優勢：1）高分辨力數據顯示；2）小于1 mm的物理拼縫；3）7×24 h無間斷工作。

DLP拼接的弱勢：1）在長期使用過程中，顯示單元易出現亮度衰減不一致、顏色漂移現象；2）目前所使用的光源技術還不盡如人意，UHP光源的壽命較短，目前LED光源的光通量雖已達到500 lm，但仍未滿足大屏幕顯示的需要，有待長壽命、亮度高的激光光源能夠替代UHP光源；3）受屏幕技術的影響，水平視角與垂直視角均不如LCD、PDP和高密度LED顯示屏；4）動態刷新頻率與對比度較低，視頻顯示效果均不如LCD、PDP和高密度LED顯示屏；5）產業鏈比較脆弱，風險較大。

DLP拼接的發展趨勢：1）固體光源（LED光源、激光光源或LED＋激光的混合光源）；2）1920×1080全高清、16∶9顯示單元；3）超短焦投影。

2.2 LCD、PDP拼接

LCD、PDP平板拼接的優勢：1）面板顯示亮度與顏色有較好的一致性，彩色鮮艷，還原性較好，響應速度快。2）與DLP和LED相比有價格優勢，適合于視頻顯示和商業應用。3）MPDP等離子拼接顯示系統在中端的視頻監控室、商業顯示和會議室顯示領域發揮較大優勢，具有較強的競爭力；而在中低端市場的安防監控領域和會議室市場，M LCD液晶拼接顯示系統則有著非常明顯的優勢，在價格、屏的亮度、視頻信號、空間占用等方面M LCD集諸多優勢于一體，具有極強的競爭力。

LCD、PDP平板拼接的弱勢與不確定性：1）即使已經達到了2 mm的物理拼縫，但仍有些應用場合如以圖形和數據顯示為主的控制室不能接受，拼縫對顯示效果仍然是最大的制約；2）能否支持7×24 h連續工作，面板廠商均未明確標識，這是因為對LCD而言，長期連續工作容易出現暗邊與黑斑，而對PDP而言，長期連續工作會出現殘影與灼傷。

2.3 邊緣融合顯示

邊緣融合顯示技術最適合的應用是虛擬仿真，因無論是平面、弧面還是立體、球面的構造都是虛擬體驗環境，這是目前其他技術還無法替代的。

近年來，也有個別廠商嘗試將邊緣融合顯示技術應用于控制室、視頻監控、大型會議及商業顯示，但是其解決方案與顯示效果均未得到普遍性認同。最主要的原因是：1）融合帶吃掉了部分像素，使顯示分辨力不能直接支持常規分辨力信號顯示，顯示應用模式復雜；2）長期運行，投影機亮度衰減不一致，顏色漂移不一致，對融合效果影響較大；3）整屏的分辨力不夠高，一般情況下不支持7×24 h連續工作。

2.4 高密度LED顯示

高密度LED顯示的優勢有：1）整屏完全無拼縫；2）對比度較高；3）亮度較高，不存在各單元亮度衰減和顏色漂移不一致的現象，逐點可調、可校正，不需要維護空間；4）動態刷新頻率更高，彩色還原性好；5）使用壽命長，支持7×24 h連續工作。

LED顯示的弱勢與不確定因素有：1）整屏分辨力有限，目前難以做到4K以上超高分辨力顯示；2）要求有一定的可視距離（以像素間距為1.4 mm為例，最小觀看距離為1.4 m，最佳觀看距離為4 m）；3）成本價格下降的速度決定市場沖擊力。

3 大屏幕投影顯示發展趨勢分析

中國投影市場雖然經過多年的發展，但始終以教育及商務市場為主，其中60%左右在教育市場，30%在商務市場。2009年以后，大屏幕投影市場雖受到LCD、PDP拼接墻和高密度LED的沖擊，但憑借著多年的技術沉積和成熟，投影機廠商的不斷創新，為投影行業帶來了各種新技術、新產品，使投影機性能更加優異，功能越來越多，投影顯示行業仍呈現穩步發展的態勢。投影機產品也逐漸多樣化，從過去以教育為主體的單一市場，逐漸拓展到工程、商務、家用、娛樂等領域，應用變得更加廣泛。國家“十二五”發展規劃綱要明確表示要加大對教育、公共設施等領域的投入，因此，2012—2013年，我國的投影機市場仍以教育為主體；其次，工程應用（包括指揮控制室、視頻監控、會議及商業顯示、博覽會展覽及演藝顯示等方面）以及商務、家用、娛樂等應用領域，同時對投影機賦予了新的內容和技術功能要求。

隨著投影機國內市場的長足發展，技術競爭逐漸成為市場競爭的核心，主要表現在節能技術、3D技術、數字化技術、短焦技術、互動技術等新技術的運用和性能的提升。從市場需求上來看，投影機可依據技術多元化細分市場，比如：短焦互動技術、觸摸互動技術更多面向教育市場；3D＋1080 p技術、4K×2K超高清投影技術、微投影技術面向娛樂和家庭市場；高亮度、高分辨力、4K技術更多面向工程投影機市場。當然，其中還包含低碳、環保、節能技術的一同運用。

現分別就我國大屏幕投影機教育市場、大屏幕工程投影機的發展趨勢以及大屏幕投影系統發展趨勢進行分析。

3.1 大屏幕投影教育市場的發展趨勢與技術分析

大屏幕投影教育市場雖然占我國投影機銷量60%左右，但其市場需求由政府推動的大項目所主導。因此，在教育市場的競爭中，技術因素不占主要地位，基本以綜合因素來考慮。

1）在性能上應能夠完全滿足日常教學需求的功能，如亮度、對比度、顏色等；分辨力應在XGA級別，在大的投影尺寸下，可以更好地展現和還原PPT文檔、CAD效果圖、純文字、圖片以及視頻中的細節。

2）低能耗、低碳排放、環保是教育投影機發展的一大趨勢。從多家品牌在2012年新推出的商教投影機來看，除了性能配置主流外，幾乎都加入了節能功能，在散熱設計、防塵設計、低待機功耗等方面進行了優化；用固體光源逐漸取代目前的UHP燈光源，投影機使用壽命更長，省去了用戶后期維護成本。節能正成為商教投影機產品標配。

3）在接口設計上，應配備HDMI、VGA、AV、S端子等常用接口，滿足用戶接駁各種設備的需要；同時還應具備網絡管理功能，通過特殊設計軟件的計算機實現對它的控制，如實現統一開/關機、遠程查找、排除投影機故障等操作，甚至在無人情況下，還可實現投影機自主演示文稿、更改演示內容等，使教學更為便捷、高效[1]。

4）短焦投影機在2011年得到了迅猛發展，短焦投影機的市場份額已迅速上升至10.6%，教育行業和企業用戶的接受度也日漸提高[1]。2012年的短焦投影機產品更加豐富，市場份額將突破15%。因短焦投影機投影距離縮短，投影機在安裝時，也不必像以往那樣吊裝在教師的頭頂，這樣一來，既可以避免投影機光線對演講者眼睛的直射，同時也避免了演講者的影子被投射在屏幕上遮擋畫面。此外，當短焦互動投影與電子白板結合使用后，教師可以輕松地在投影畫面上書寫、標注、并同時操控計算機，實現與計算機的互動，從而讓課堂教學更為生動、形象，便于學生記憶和學習，同時給多媒體教育帶來革命性的應用轉變，實現了兩者完美的結合，大大促進了短焦投影機發展。如有公司推出的17 cm內就可投射出80 in（1 in=2.54 cm）畫面的投影機，還有廠商已經推出“零距離”產品，也就是將投影機的前端緊貼投影的屏幕，做到中間沒有距離，像電視機一樣使用，但屏幕畫面較小。隨著用戶對于短焦投影產品認可程度的不斷提高，教育市場對于短焦投影機的需求不斷增長也是大屏幕投影機發展趨勢之一；同時未來短焦投影機逐漸滲透到商用和家用市場，具備短焦功能的家用投影機也會逐漸增多。

5）投影機加屏幕的電子白板將受到平板電子白板強有力的沖擊。平板電子白板跟傳統的電子白板不同，它集成了投影機、傳統電子白板、液晶電視、音響等諸多辦公設備功能，加上特殊的書寫軟件，使信息處理更為方便，演示更為生動，不需要復雜的安裝調試，降低了系統成本；更容易實現交互觸摸式平板電子白板一體機，實現多點互動。平板電子白板和普通的電子白板相比，更深受老師、同學和教育界人士的好評，但價格較貴，目前在我國的一、二線城市和東南部經濟發達的地區有較好的市場。

在十二五規劃中，我國政府重點強調要加強全國各地區特別是經濟薄弱地區教育現代化的建設。投影機作為重要的教學產品，在傳統教育向現代化教育轉型的過程中起著至關重要的作用[2]。未來幾年，“薄弱校”項目將繼續開展，尤其是中西部市、縣、農村（四～六級城市）中小學的采購空間很大，將成為拉動投影機市場發展的主要動力，但考慮到價格，仍以普通投影機為主。

3.2 大屏幕工程投影機發展趨勢與技術分析

隨著國家對教育、公共設施等領域的投入，2012年大屏幕投影機除在教育市場領域仍占據主導地位外，在公共設施等領域也有更加廣闊的市場前景。如：銀行、電力、公安、軍隊、煤礦、環保、石油石化、政府機構、財稅、司法、會展、酒店、醫療等多領域的指揮控制、視頻監控、會議及商業顯示、博覽會展覽及演藝、娛樂顯示等方面；與此同時，還有陸續新興的市場，如戶外展示、演藝、城市亮化、劇院市場、主題公園等大屏幕顯示都需要安裝大屏幕工程投影機或其他大屏幕顯示屏來實現。大屏幕工程投影機市場前景廣闊，因此吸引了更多的投影機廠商加入，尤其是中低端投影機的利潤日趨微薄，市場急需尋找新的價值產品，中高端工程產品無疑成為了投影廠商的商機。為了能夠保持占取上游地位，廠商開始更加細化應用領域，來應對越來越激烈的競爭環境。2012年前6個月，廠商陸續推出了各自高端工程投影機新品，突出產品差異化特性，新品亮點多，為行業用戶帶來了更多應用選擇。

下面從5個方面分析一下大屏幕工程投影機未來發展的趨勢：

1）高亮度、高分辨力依然是主要趨勢。

高端工程投影機在技術上的主要特點表現在高亮度、高分辨力、高對比度，適應環境廣泛。但是分辨力和亮度卻仍舊是衡量投影效果的最重要因素。從近年來看，越來越高的亮度和分辨力儼然成了各大品牌炫耀實力的技術競技場。目前，主流工程投影機的光通量在4000～7000 lm之間。而從今年工程投影機新品來看，依然在不斷上升。其中最低的單燈光通量普遍在5000 lm以上，現在達到20000～30000 lm的投影機已經出現，展會上已有廠家推出40000 lm的超高亮度投影機產品。對于投影機來說，畫面的質量好與壞，主要取決于分辨力的高與低，尤其是對于工程投影機來說，要想投影出高清晰的100 in以上的大畫面，高分辨力是首要條件，因此高畫質也成為了近年來廠商的著力宣傳點。如三菱2012年上市的Sapphire系列工程投影機，產品不僅具有高亮度，而且最高分辨力達到了1920×1080，可以滿足用戶在明亮的禮堂、教室、報告廳中的應用需求。工程投影機的大量使用讓人們認識到了高端投影機在大屏幕影像中的使用價值，并且隨著投影機技術不斷發展，高端工程投影機在性能以及技術上還會不斷飛躍，以不斷適應多行業對投影機的要求。而其中高清、4K×2K超高清投影機、和高亮度卻仍舊是未來工程投影機市場的主要發展趨勢。

2）適應環境能力更強——曲面校正。

隨著工程投影機在監控、指揮、調度以及公共顯示等應用方面發揮的作用越來越大，在市場需求的推動下和投影機技術的不斷革新中，工程投影適應環境范圍也更為廣泛。更多大中院校、大型企業商務用戶和高檔飯店紛紛開始為大型教室、培訓會議室、禮堂選購具備適應環境能力更為出色的工程投影作為顯示設備。為了適應消費者的需求，市場上推出了更多具備多功能的工程投影產品，在這些推出的新品中均加入了曲面校正功能，從而使產品適用性更強。所謂曲面投影校正，是當投影機將圖像投影到曲面時，為使觀察者看到不失真圖像，采用校正法對圖像進行預變形處理，就是將相鄰通道的重疊部分進行消隱處理，使其亮度、對比度與周邊通道部分保持協調一致，將整個屏幕完全融為一體，滿足無縫顯示的要求。在很大程度上保證了畫面的完美性和色彩的一致性，這也將有望成為工程投影機新功能發展的趨勢之一。

3）突破空間限制——360°投影。

近幾年，展覽展示、商業賣場、模擬仿真等領域越來越傾向于通過創造性的空間表現方式來吸引觀眾，新奇、炫麗的氛圍營造將達到出其不意的效果。對于固定的工程應用環境，一些投影廠商開始推出適用于這些需求的工程投影機，如支持360°靈活的安裝方式，全面突破了應用空間的一大難題，進一步拓展了工程投影機在各領域的應用范圍。隨著工程投影機應用領域的不斷廣泛，除了對于畫面品質要求高外，空間限制一直是工程投影機應用難以克服的最大阻礙，而360°全角度安裝方式，則突破了傳統工程投影機弊病，從多個專業角度解決了環境應用問題，使工程投影機在各行業領域的應用范圍更加廣闊，并將獲得更多專業用戶認可。因此，更多支持360°安裝的工程投影機新品，也將是今后一大新趨勢。

4）未來顯示設備接口——DP接口[3]。

目前，HDMI高清晰度多媒體接口已經廣泛成為數字電視和消費電子產品的接口標準。為了適應數字視頻的發展，滿足3C融合的發展需要，大型工程領域的高端工程投影機把HDMI接口作為標配。為了增加競爭力，工程投影機也正朝著高清晰度、豐富接口、超大尺寸圖像顯示、豐富功能設計等方面發展，把近年來剛剛興起的DP（Display Port）接口加入到新產品中，也將成為未來大屏幕工程投影機的一個新趨勢。作為DVI的繼任者，DP將在傳輸視頻信號的同時加入對音頻信號傳輸的支持，同時支持更高的分辨力和刷新率。DP接口的優點：（1）高帶寬?？商峁┑膸捀哌_10.8 Gbit/s，而HDMI 1.2a的帶寬僅為4.95 Gbit/s，即便最新發布的HDMI 1.3所提供的帶寬（10.2 Gbit/s）也稍遜于 DP 1.0。DP可支持 WQXGA+（2560×1600）、QXGA（2048×1536）等分辨力及 30/36 bit（R，G，B每個色10/12 bit）的顏色，充足的帶寬保證了以后大尺寸顯示設備對更高分辨力的需求。（2）整合周圍設備。支持多種高質量數字音頻，可以直接作為語音、視頻等低帶寬數據的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制?？梢?，DP可以實現對周邊設備最大程度的整合、控制。（3）簡化產品設計。僅需一條連接線就可以把所有信號輸入到主板的視頻處理器，不僅主板設計難度降低了，而且成本也大為降低。（4）高度的可擴展特性。一條DP連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流。（5）內容保護技術。基于128位高速加密引擎，采用標準密鑰交換方法，支持標準的RSA認證，提供高達2048位的密鑰長度，保護技術比HDMI的HDCP更加可靠。

5）固態光源將逐漸取代目前的UHP燈光源。

為適應工程投影對高亮度的需求，主流工程投影機亮度在4000～7000 lm，而從2012年工程投影機新品來看，仍在不斷上升，來自演藝、工程的投影機都要求在10000 lm以上。如此高的亮度，目前的UHP燈光源很難達到，現在正在研究的固體光源主要是LED光源、激光光源及LED＋激光光源的混合光源3種。這些光源可以極大地改善傳統UHP投影燈泡壽命短的問題，在實現高亮度的同時畫面色彩更加鮮艷；同時激光光源還具有高功率、無限對焦（Infinite Focus）、調變（Modulation）速度快、體積精巧及可耐受溫度范圍較大等優勢。不過在這3種光源當中，LED光源的光通量現在可達1000 lm，很難達到工程投影機和高端投影機5000～10000 lm的需求；激光投影所產生的光斑問題，將會影響投影圖像的對比度和清晰度，激光技術在安全性上也存在問題。盡管激光光源存在不足，但它可實現高亮度等優勢是目前所發現的其他光源不可比擬的。固態光源技術是投影光源行業2012年乃至以后幾年一個重要的發展方向。

3.3 大屏幕投影顯示系統與方案發展趨勢

就大屏幕投影顯示系統或整體方案來說，具有如下新特點和新趨勢：

1）向差異化、個性化方案發展。投影機生產廠商向用戶提供系統的、優質的、差異化的產品解決方案，以滿足差異化的用戶需求，將有可能成為未來投影顯示系統發展的新趨勢。隨著競爭的不斷激烈，投影機產品同質化趨勢越來越嚴重，投影機僅憑借技術上的優勢，已很難取悅用戶。面對國內外如此多的品牌、技術的競爭，廠商們也將以行業市場系統集成提供全面的應用方案為主，為企業、學校、工程等各類用戶提供全方位的投影解決方案，以滿足差異化的用戶需求，這也將成為2012年及今后投影機發展的趨勢之一。

2）向軟件、硬件融合方案發展。在硬件設施不斷發展完善的同時，新興的軟件產品將讓硬件的發揮更加奪目。信息、廣告等發布系統，除了需要傳統的大屏投影拼接顯示系統作為硬件基礎，還需要一套信息發布和互動軟件的支持，形成一個科學系統的顯示解決方案。以后的顯示軟件可靈活兼容不同類型的軟件及媒體輸出設備，從平板電腦產品，到多點觸控臺、大型互動白板，乃至大尺寸投影高清晰的電視墻，并且不受輸出規模限制，為未來的交互式演示方案提供了人性化的服務支持，不僅讓用戶看到超清晰的演示畫面，并能流暢生動地互動演示。

3）方案更成熟，應用更廣泛。隨著數字技術、網絡技術及智能化技術在大屏幕投影顯示領域的深入發展，以及顯示技術與行業應用系統的深入結合，使得控制室、安防監控、商業顯示以及會議室市場逐步趨于融合，使得大屏幕投影及大屏幕拼接顯示墻產品的發展日趨成熟，技術不斷地提高和完善，直接推動大屏幕投影顯示市場的發展，其卓越的顯示性能、長壽命、穩定的質量以及不斷縮小的拼縫或無縫等優異特點，使得大屏幕投影及大屏幕拼接顯示墻產品不僅僅在傳統的控制室、安防監控等市場應用得更加成熟，而且在更為廣闊的商業市場以及會議室、演藝系統、城市亮化、劇院市場、主題公園的美化、展覽會展示等市場得到廣泛應用。

4 寫在最后

進入2012年以后，大屏幕投影顯示將面臨著PDP、LCD拼接墻（MPDP/MLCD）顯示技術和高密度LED顯示技術的激烈競爭，對大屏幕投影顯示市場帶來巨大沖擊。但大屏幕投影顯示技術憑借著多年的技術沉積、制造和應用技術的成熟、低廉的價格、高的性價比，新技術的應用，采用LED技術+激光技術的混合光源，實現了10000 lm以上的高光通量和20000 h的長壽命，引入了節能、低碳、環保理念，實現了硬件和新興軟件相結合，可實現多點觸控、大型互動，能提供更多人性化服務。因此大屏幕投影顯示系統在教育系統及大型工程，從監控系統到城市亮化、城市美化、展覽展示、演藝、娛樂等仍有廣闊的商業市場，但整體增速將放緩。同時也要清楚看到，在大屏幕投影顯示技術突飛猛進的今天，大屏幕投影顯示技術壟斷大屏幕顯示的時代已經結束，開始進入了一個硬件技術與軟件技術相融合、產品與解決方案多樣化、跨界應用與競爭的時代。但是，大屏幕投影顯示技術在這激烈的競爭中仍占據著重要地位。

[1]三星短焦投影成主流？暑期教育采購季猜想[EB/OL].[2012-07-01].http://www.yesky.com/projector/433/30194433.shtml.

[2]《辦公自動化》編輯部.2012年中國投影機市場[J].辦公自動化，2012（11）：29.

[3]章文輝，柴劍平.數字高清接口DisplayPort和HDMI的比較[J].電視技術，2008，32（12）：38-39.