投影儀到底能側投嗎?首先,我們建立一個投影儀正常直射投影的模型,接下來我們就來聊聊關于投影儀到底能側投嗎?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!
首先,我們建立一個投影儀正常直射投影的模型。
假設投射比為1.2,投影幕布為16:9畫幅100寸。
注意,投射比的概念是建立在正投基礎上的。
(我注意到目前的側投話題的高贊回答的計算有錯誤,所以特地寫一篇)
幕布2214mm長,1245mm寬,投影儀正對幕布,投影距離為2656.8mm時,投影畫面的有效面積是100%,也就是無需梯形矯正的情況下,輸出一個完美的16:9矩形畫面。
斜投的情況非常多,在這裡僅考慮最大化有效面積的斜投方式,追求盡可能少的畫面裁剪。
為簡化讨論,僅僅将投影儀在水平的二維平面進行平移。
白色部分始終指代牆上的幕布區域。
當我們斜投的時候,實際上投影儀始終在它的正前方投出這樣一個矩形區域。
青灰色的部分是一個假想平面,如果這裡有一個平面,就相當于是投影儀在做正投。
上面這張圖是投影儀水平轉動一個角度,模拟投影儀側投過程的效果圖。
如果此時我們不做梯形矯正的話,實際上在電視牆上投出的是一個梯形區域。
我們去掉這個青色的假想平面,看看投到電視牆上的畫面是一個什麼情況。
可以看到,側投的時候,投影在牆上留下了一個梯形區域,這個時候,我們需要進行梯形校正,将畫面右上角拉到幕布右上角的位置。
實際上這個過程是投影儀把畫面壓縮到了一個更小的面積中,這個過程是會降低真實分辨率和畫面亮度的。
讓我們來看看投影儀輸出畫面發生了什麼變化?
假想平面中那個藍色部分被裁切掉了,原本的畫面被壓縮到了左下角的白色梯形區域内。
前面的白色梯形區域對應人眼看到的幕布上的矩形畫面。
這個時候伴随着的是真實分辨率的降低以及右側畫面亮度的降低。
因為投射到幕布上的一個矩形區域,實際上是由一個梯形區域映射過去的。
梯形區域的右側出射光通量明顯要小于左側,反映到真實畫面中,就是右側亮度的降低。
而裁切掉的藍色區域,就會變成一個暗場,由于DMD顯示芯片的反射角度調整有限,最終會在電視牆上留下一圈灰色陰影。
斜投角度對畫面有效面積的影響有多大呢?
注意,這裡有一個計算上的誤區,用後面幕布面積除以包含黑色區域的大梯形面積并不能得到真實的 有效面積占比。這樣的計算方法是不對的,因為經過投射之後的畫面亮度覆蓋是不均勻的,應該以垂直于投影儀輸出的假想平面作為計算基準。
用假想屏幕的白色梯形區域面積除以整個假想平面的面積 就可以得到真實的有效面積占比數據。
實際的計算過程不難,但是非常繁瑣,就是用多次正餘弦定理算出各條邊長并最終計算内梯形面積占比。
當中一列就是圖一樂,真正有用的還是最後一列。
中間一列的物理意義是 電視牆上的幕布 占外面的大梯形的面積比例。
最後一列的物理意義是 假想平面内梯形占 外面的矩形的面積比例。
通過觀察可以發現,如果隻是測量真實投影面積占矩形區域的面積比例,那麼在小角度下,誤差是比較小的,但是随着角度的增大,與真實畫質損失的誤差增大,在7度以上的數據中,投影面積占比出現了比較嚴重的失真,并不能反映真實的畫面損失情況。
實際計算中,可得投影儀側投7度以内,畫面真實分辨率與亮度損失在10%以内。
傾斜角在8~15度時,畫面真實分辨率與亮度損失在10%~20%之間。
傾斜角在16~24度時,畫面真實分辨率與亮度損失在20%~30%之間。
傾斜角超過25度時,畫面真實分辨率損失大于30%,對畫面的影響較大,不建議更大角度的斜投。
實際大家不可能在斜投的時候還帶着量角器量,所以我給出一個實用的斜投限制範圍。
當你的投影儀斜投的時候,不要超出幕布正前方的空間。
以常見投射比1.2為例,如上圖所示,你隻要水平放置在幕布正前方的矩形空間内,就可以保證你的投影儀傾斜角不會超過22.6度。
(經計算,放置在長方體的臨界位置時,投影儀的傾斜角為22.6度。)
如果你斜投的時候,投影儀放置的地點超出這個長方體框出來的範圍,那麼你可能要考慮換個位置,或者補充一個支架,因為你這樣放置斜投損失的分辨率和亮度都太多了。
P.S. 我還是補充一下計算過程吧,畢竟那麼苦力地算了,應該是個高中作業題?
立體圖如上所示,我們先轉換為俯視圖。
由投射比可以計算得到角ABE,角CBD為變量傾斜角,BC為幕布長邊已知,設為1,那麼AF就是1.2,BD也是幕布長邊,為1。
要求内梯形的高,也就是線段BE的長度。
在大三角形ABD中,線段AB長度可以通過勾股定理得到,BD已知,角ABD為傾斜角與已知角的和,利用正弦定理得到線段AD長度,備用,利用餘弦定理得到角BDA。
在小三角形BDE中,線段BD已知,加上兩角DEB和BDE已知,利用正弦定理可得BE。
還剩下梯形的短邊GE待求。
已知AD,DH,AE可以用正弦定理在三角形ABE中求得,利用射影定理就可以得到GE的長度。
GE和BE都求出來後,内梯形的面積就計算出來了,從而得到了假想平面内的内梯形面積占比。
原始計算過程
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