從“大元帥府”陳列改造談投影儀在展覽設計中的應用

吳雁飛

(孫中山大元帥府紀念館，廣州510220)

2010年，乘“九藝節(jié)”和亞運會的東風，孫中山大元帥府紀念館對館內基本陳列“護法艦隊”部分進行了成功的改造。在這次改造中，僅僅通過增加兩臺投影儀就使整個展廳“活”了起來。

“護法艦隊”展覽表現(xiàn)的是1917年7月孫中山從上海率領部分海軍和國會議員南下，到廣州開展“護法運動”的重大歷史事件。舊的展覽形式是在一個狹長的玻璃幕墻內，放置了17艘軍艦小模型。因為軍艦、水面、背景墻都是靜止的，加上展覽年久失修，所以觀眾駐足于此感覺非常乏味，完全體驗不到當年那種驚心動魄、波瀾壯闊的歷史情景。新的展覽設計本著節(jié)約、科學的原則，完全保留了原展覽的核心部分——艦隊模型，同時也保留了舊的展臺和背景墻這兩大基礎框架。背景墻以前只是一幅表現(xiàn)珠江沿岸風貌的噴畫，我們通過投影設備，將動態(tài)的霞光和烏云疊射在上面。同時，配以解說和表現(xiàn)風雨、雷電、海浪的音效，并更新了船底玻璃板下面的用來表現(xiàn)水波的水緣生動裝置。這些措施，改變了以往單調、靜止的展示效果，為觀眾營造了一個“活”的視、聽覺環(huán)境，獲得了良好的展示效果。

投影儀是一種用來放大圖像的投影裝置，目前已被廣泛應用于各種演示、展示環(huán)境中。博物館展覽設計對投影儀的應用應該注意以下幾個問題。

一、設備采用的必要性

博物館展覽是通過展品、展示形式、展覽空間等向觀眾傳播文化知識和思想的。展示形式要根據(jù)展示內容或展品來決定，同時也會受到展覽環(huán)境和展覽空間的限制。所以我們需要根據(jù)展覽內容和空間環(huán)境等因素來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，因其動態(tài)、立體和科技含量高等特點備受人們的青睞。它常常出現(xiàn)在科普類的展覽場館中，這是此類展覽館展示內容所決定的。普通的博物館，主要展示的是靜態(tài)的文物、復制品等。這些展品是自然、社會、時空的不朽凝固。它們的“靜”的特性決定了不方便過多采用動態(tài)投影。否則為形式而形式，可能會造成錯位。時下一些批評博物館娛樂場化的聲音時起時伏，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，或者確實是需要動態(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、宏大的無法實體呈現(xiàn)的資料、虛擬的無法真實再現(xiàn)的資料、具有四維屬性的資料等等，均可考慮使用投影設備。當然也有一些展覽，需要利用投影來烘托氛圍，這時它所起的作用只能是輔助性的，不可喧賓奪主、搶了主體的風采。我館“護法艦隊”展覽中采用的這種形式主要就是為了烘托氣氛。

投影設備的采用還必須考慮展示環(huán)境和空間限制等問題。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，不宜采用需要將畫面放很大的投影形式。此外，因為投影儀的成像通常需要一定的距離，在比較小的空間內無法獲得必要的投射距離，所以也不宜采用。

二、設備選用應考慮的問題

當我們決定使用投影儀時，通常面臨的首要問題是不知到該怎樣選購合適的設備?；蛘甙褯Q定權交給工程承包方去處理，這樣做可能會產(chǎn)生一些弊端。我們需要了解一些關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，將光線通過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。然后再通過棱鏡將這三種單色圖像的光會聚起來，透過鏡頭投射到銀幕上成像。制造圖像顯示元件的技術非常復雜，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。其中液晶元件又可分為透過型和反射型兩種。

D MD數(shù)字微鏡元件通常是通過電場引力，驅動半導體底板上幾十萬枚微鏡高速運動來改變光線角度的，光線角度的改變可以改變光線的顏色。D MD數(shù)字微鏡元件造價較高，它具有響應速度快以及圖像顯示對比度高等特點，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動下改變方向，方向的改變會調節(jié)是否讓光線通過，從而顯示出白色或者黑色。它類似于液晶顯示器。透過型液晶元件通過定向膜來調節(jié)液晶分子的方向，并通過偏光板來控制光線的方向。由于制造定向膜和偏光板的材料都是有機材料，它們會在光的熱照下逐漸老化。反射型液晶元件和透過型液晶元件相比，不僅光的利用高而且液晶元件的響應速度也快，所以適合高畫質的視頻播放。

根據(jù)圖像顯示元件的組成，可以把目前市場上的投影儀為四種:單板DLP投影儀、3枚透過型液晶投影儀、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造和工作原理后，就可以根據(jù)實際需要進行選購。

2.選用投影儀時需要考慮的問題

(1)展示內容

博物館通常需要利用投影儀來展示數(shù)字影視資料、圖片資料或者圖表文字資料。展示內容不同，對投影儀品質的要求就不同。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投影儀或者透過型液晶投影儀。

(2)展示環(huán)境的亮度

亮度和對比度以及色彩飽和度也是選用投影儀時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，應該考慮投影儀的亮度至少要達到1500—2000ANSI流明之間，這樣才可以正常投影。其實博物館的展廳環(huán)境多半光線比較集中，整體亮度不高，所以要求投影儀的對比度能夠更好地表現(xiàn)深顏色，同時要能夠充分表現(xiàn)出對膚色非常重要的紅色，這時適合采用反射型液晶投影儀。

(3)經(jīng)濟適用

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

(4)展示的空間尺度

對投影儀這類展示器材的選購還應該充分考慮展廳的空間尺度。一方面要保證有適當?shù)耐渡渚嚯x，另一方面要考慮投射畫面的大小。投射距離遠，投射畫面大，對圖像的亮度、對比度、均勻度的要求就高，反之要求就相對較底。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型。

關于空間尺度的問題還有兩個規(guī)范的計算公式可供參考。當你在安裝設備時也可以根據(jù)這個公式來計算投影儀的位置。第一個公式是這樣的:

投射距離=焦距×畫面尺寸÷液晶片尺寸

其中投射距離和焦距單位為米，畫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型的固定參數(shù)，而畫面尺寸是指投射畫面的對角線長度。通常投影畫面的寬度和高度比為4∶3。下面以孫中山大元帥府紀念館的“護法艦隊”展覽為例來解釋說明這個問題。

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。于是考慮將背景畫面一分為二，即每個畫面寬為3．41米，高為1．95米，這樣才能接近常規(guī)的畫面比例。但是這樣一來就要采用兩臺投影儀同時工作。考慮到背景下部有艦隊模型，所以投影畫面的有效高度達不能完全是1．95米，而畫面寬度則可以盡量鋪滿，因此應該以寬度為基準。

下面又有這樣一個公式:

畫面尺寸(對角線長度)=銀幕寬度×50

通過此公式求得所需每個投影儀畫面尺寸約為150英寸。這里需要考慮這樣一個問題:150英寸投影畫面，寬度是鋪滿了，但是高度可能太高，部分影像資料會覆蓋在墻體下方的艦隊模型上，會使觀眾在觀看時感覺眼花繚亂。解決的辦法是提高投影儀的投射高度，使下方畫面高過艦隊模型。但是這樣一來又會造成的投射畫面整體偏高，部分影像投射到天花板上去的問題。這里可以通過在制作視頻文件時，讓文件上部呈空白的辦法來解決。

三、圖像的調節(jié)

1.圖像梯形變形的修正

投影儀會因為投影角度不正而出現(xiàn)圖像梯形變形的問題，例如會出現(xiàn)畫面左右兩端高度不對稱，或者上下兩邊寬度不一致，整個畫面呈梯形的情況。常見的調整方法有利用遙控器指定顯示畫面四個角，并通過設置鍵來矯正由指定四點構成的四邊形。有的產(chǎn)品可以通過自帶的傾斜傳感器來檢測機身角度，自動矯正圖像失真。大多數(shù)投影儀則采用“梯形失真校正”技術來解決這個問題。所謂“梯形失真校正”是加大直接投影時變寬的那部分像素的影像間隔來修正圖像。

2.多屏圖像融合系統(tǒng)

上面提到的只是單個圖像的調節(jié)，在實際工作中通常還會出現(xiàn)需要多臺投影儀同時合成一幅畫面的情況。例如我館的“護法艦隊”展覽就使用了兩臺投影儀同時工作。這種圖像調節(jié)技術被稱作“多屏圖像融合系統(tǒng)”。這種技術“是把多個不同模式的圖像傳感器獲得的同一場景的多幅圖像或同一傳感器在不同時刻獲得的同一場景的多幅圖像合成為一幅圖像的過程”［4］。它實質上是一種由計算機腳本語言編寫而成的程序，利用這種程序可以把存貯在電腦中的多個被事先“切開”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完整的畫面。而且現(xiàn)在的技術可以實現(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，這種技術正越來越多地被利用在大型投影展覽設計中。

［1］投影儀結構及工作原理介紹［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［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計書［EB/OL］．http://wenku．baidu．co M/view/16d99bea19e8b8f67c1cb965．ht Ml．