最适投影照度与教室环境光照度的关系研究

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摘 要 探究最适投影照度与多媒体教室环境光照度的关系，发现在一定照度范围内，最适投影照度与教室环境光照度的差是一个固定值。该关系可以给投影机的使用、采购和多媒体教室的设计提供数据指导。

关键词 多媒体教室；投影照度；环境光照度

中图分类号：G40-057 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）14-0043-03

Research on Most Appropriate Brightness of Projection and Ambient Light in Multimedia Classroom//LIU Lian， LIU Min， YANG Fan， HE Li， LIU Xuelian， HU Younong

Abstract This research explored the relationship between the most appropriate brightness of projection screen and ambient light in multimedia classroom. Result shows that in a certain illumination range， the difference between the most appropriate brightness of projection screen and the ambient light is a fixed value， which affords data guidance to the use and purchase of projections and multimedia classroom design.

Key words multimedia classroom； brightness of projection screen； ambient light

1 前言

投影亮度是多媒体教室的一个重要指标。在使用投影机时，投影亮度过高或者过低都会影响观看，因此，根据教室环境光亮度来调整投影亮度是十分必要的。在采购投影机时，投影机的亮度指标与其售价有明显的正相关关系，即亮度高的投影机售价也高，因此在采购投影机时应选择与教室环境相适应的产品，这样既保证了正常使用，又不失经济性。为了做到上述两点，就必须摸索出多媒体教室中环境光照度与“最适合”投影亮度之间的相互关系，有了这两者的相互关系，投影机的使用和采购就都有了科学的数据指导。

“亮度”与“照度”是两个既关联又不同的物理量。亮度指的是人在看到光源时，眼睛感受到的光的亮度。亮度高低取决于光源色温的高低和光源光通量的多少，光源的光通量越多，亮度就越高。照度是指光源照射在周围空间或者物体表面上单位被照射面积上的光通量。单位被照射面积上的光通量越高，照度就越高。根据《GB 50034-2004 建筑照明设计标准》，多媒体教室的照度标准为300 Lux，而普查照度多在200～300 Lux之间[1]，所以本研究在环境光照度不超过300 Lux的情况下进行。在此次研究中用在投影幕布正前方0.5 m测得的垂直照度值来表征投影照度。

2 实验方案

实验条件及环境 实验在一间普通教室内进行，该教室为矩形平面、北向侧窗采光，长9.34 m、宽5.26 m，座位数为50，北向有三个宽2.5 m、高1.8 m的外窗。教室内有四排照明灯，每排两盏灯，每盏灯由三条40 W日光灯管构成。每排两盏灯为串联，四排灯为并联，分别由教室后方的四个开关控制。教室配置黑板及多媒体设备，其中投影仪亮度指标参数为3000 lm，分辨率1600×1200，对比度600：1，白色投影幕布尺寸2.4 m×1.8 m。

实验器材有激光测距仪（测量范围为0.05～70 m，测量精度为±1.5 mm），用于测量教室的长和宽、窗户的宽和高、投影幕布的尺寸；照度计（量程为400 klux，测量精度为±5%），用于测量环境光照度以及最适投影照度；大功率LED投光灯（光通量：4600～5000 lm），用于改变教室内环境光的照度。

视觉识别对象是用Microsoft PowerPoint制作的文本文件，其中文本字体为宋体，大小为26号，每帧字数为80。该文本通过投影机投影于幕布，文本的版式为白色背景黑色字体。

场景设计 为排除空间散射光的干扰，本实验在晚上进行，并且教室内窗帘全部拉上以屏蔽外界环境光。用多间多媒体教室反复进行实验，利用教室内原有的四排灯光和功率为50 W的LED投光灯的打开和熄灭创设六种照度逐渐增加的光环境。具体情况如表1所示。

实验测试设计

1）视觉识别主体的选择。从在校大学生中抽取14名视力良好者（裸眼视力或者矫正视力≥5.0）作为视觉识别主体。

2）实验流程。视觉识别主体坐在教室内距离投影幕布3 m处，在上述六种不同的环境光下，实验操作人员调节投影机的亮度，从最低级别调节至最高级别，每一个级别停留两秒，视觉识别主体根据主观的感觉选择一个观看投影幕布上文字最舒适的亮度，并给出舒适度评价。

3）舒适亮度评价标准。“舒适度”受视觉识别对象的主观影响很大，为了保证评价数据的信度，需要对“舒适度”制定一个标准。参照文献[2]提出的标准，建立表2所示的评价标准。

3 实验数据分析

实验数据的初步分析 将14名测试者在六种环境光照度下所测得的最适投影照度用统计软件SPSS做了初步的统计分析，结果如图1所示。该图表明，视觉识别主体给出的最适投影照度基本符合正态分布。

实验结果符合正态分布，说明数据误差是由自然随机因素造成的，基本上排除了实验设计不当造成误差的可能性，在一定程度上肯定了实验设计的正确性。此外，由于实验数据是正态分布的，因此可以用统计平均的方法对实验数据进行处理。

环境光照度与投影最适照度的分析 在六种不同环境光下，最适投影照度的平均值如表3所示。研究表3中的数据，可以得到环境光照度与投影幕布的最适照度大致有如下关系：

最适投影照度=环境光照度+60（lux）

上式表明在一定范围内，最适投影照度随着环境光照度的升高而升高，且两者之差基本为一固定值。上式的得出，可以带来如下有益之处：

1）采购投影机时，应根据多媒体教室的情况适当选择投影机，这样既可以避免投影机亮度指标过高而造成的浪费，也可以避免投影仪亮度指标过低而影响使用；

2）在多媒体教室设计时，可以增设一个感应教室环境光的感应器，用于自动调整投影机的亮度，使多媒体教室更加智能化、人性化。

4 结论

通过实际测量，发现在一定照度范围内，最适投影照度与教室环境光照度的差是一个固定值。该关系可以给投影机的使用、采购和多媒体教室的设计提供数据指导。

参考文献

[1]建设部.GB 50034-2004 建筑照明设计标准[S].北京，2004.

[2]胡又农，赵锦红.视觉类教育装备效能指标的探讨[J].中国教育技术装备，2012（6）：1-5.