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手機屏幕上的“周冬雨排列”究竟是怎么回事?

2020-01-03| 來源:互聯網| 查看: 317| 評論: 0

摘要: 我們每天用手機時接觸時間最長是屏幕。它的好壞是直接決定使用體驗的一個重要因素。怎樣才能算一款好的手機......
我們每天用手機時接觸時間最長是屏幕。它的好壞是直接決定使用體驗的一個重要因素。怎樣才能算一款好的手機屏幕呢?手機廠商們教了我們很多知識:首先材質要是OLED 屏幕,然后要支持類DC調光,還要支持90Hz
OLED 屏幕一定就比LCD屏幕好么?作為消費者該如何去判斷一塊手機屏幕的好壞呢?這個問題實際上很難回答,因為單就手機屏幕而言,標準就非常多。同一塊手機屏幕用不同的標準去衡量。得出的結論肯就不同。
借著這個問題,我們來聊聊手機的分辨率與像素排布方式的關系。這是大家平時比較容易忽略的兩個問題。
大家大概都知道,手機畫面顯示是通過一個個極其小色塊來完成的,這些小色塊被稱為像素。簡單的說像素點越多手機屏幕顯示就越清晰和細膩。
像素點的多少是有一定標準的,這個標準就是分辨率。我們目前主流手機的分辨率為1080P( 1920px*1080px ),可以理解為手機縱向有1920個像素,橫向有1080個像素。當然還有更高分辨率的2K屏幕,像素點的數量會更多一些(2560x1440)。
但是有了分辨率的標準以后,人們又發覺了另外一個問題。分辨率越高,并不意味著屏幕顯示越細膩清晰;同樣分辨率的屏幕,也不意味著它們的清晰度是一樣的。因為屏幕還有大小呀,40英寸的電視機和6英寸的手機屏幕同樣是1080P分辨率,它倆的清晰度能一樣么?所以分辨率這個參數。只有在相同屏幕尺寸的情況下才有可比性。否則就是耍流氓了!
那么不同尺寸的屏幕之間又怎么比較它們的清晰度呢?于是就有了像素密度(PPI)這個概念。PPI是指屏幕每英寸對角線上的像素個數,這樣在計算過程中就綜合考慮了分辨率和屏幕尺寸這兩個變量。
于是不同尺寸的手機屏幕有了一個統一的指標 ,PPI越高可以視為手機屏幕越清晰精細。這可能比看分辨率來得更準確一些。
蘋果官網上在對比各款機型的分辨率時,在其后就列出了PPI的參數。這樣就能更詳盡的說明各款機型的清晰度。
但這還不是遠遠全部——因為不同材質、甚至相同材質出自不同廠家的屏幕。由于像素排列方式不同,即便它們的PPI值一樣,但在顯示效果上仍存在差異。
要搞清這個問題,我們就需要把鏡頭再放大一些。每個像素點其實是由紅綠藍三種顏色的子像素組成。比如這樣
這是目前主流液晶顯示器和LCD手機屏幕上像素的排列方式(比如目前的iPhone 11)。因為人眼的視錐細胞對紅、綠、藍這三種顏色最為敏感,所以通過調節這三種顏色的亮度我們就可以得到不同的顏色。這也是目前屏幕行業通用的「RGB 三色模型」。
LCD的液晶面板是通過背光模組發光,再經過偏光板和配向膜等部件去控制每種顏色的亮度。從而達到顯示不同顏色的目的,LCD面板標準 RGB 的子像素排布方式和發光原理已經發展了近二十年,到如今已經非常成熟了。
OLED屏幕具有無需背光層和液晶層,單個子像素自發光的特點。因此屏幕可以被做的更輕薄,另外OLED 屏幕在對比度、可視角度、最大亮度方面均優于傳統LCD屏幕。最近幾年隨著手機屏幕發展趨勢,OLED 屏幕開始成為主流。
OLED 屏幕的優點非常突出,但有一個明顯的缺點——壽命較短。早期三星曾經嘗試過在OLED 屏幕上使用標準RGB排列方式(比如之前很出名的Note2 ),但由于壽命問題沒有堅持下來。你可能也會發覺,四五年前的OLED 屏特別容易燒屏。
我們看到PenTile增大了藍色和紅色面積(像素的數量也就相應的減少了),只有綠色像素被完整保留下來,相鄰兩個像素共享一個綠色像素。計算一下,相同分辨率下子像素的總數大約減少了三分之一。
綠色位于可見光譜的中間,是人眼最敏感的顏色。屏幕顯示時,綠色出了問題是最容易被人眼發覺的。而對于處于光譜邊緣的紅色和藍色,人眼的就相對沒那么敏感了。
OLED 屏幕上的藍色像素是最要命的。因為藍色像素的發光效率要遠低于紅色和綠色。因此要讓藍色達到其他兩種顏色的亮度就要加大電流,這就使得藍色像素的衰減速度比其他像素更快,從而影響到整塊屏幕的壽命和色準。增大藍色像素的發光面積之后,就能在保證相對亮度的同時降低通過藍色像素的電流。從而提升屏幕壽命。
紅色像素雖然不會有這個問題,但同樣人眼對它并不敏感。出于色彩的平衡和校準方面考慮,也將它的像素面積擴大。
采用這樣的子像素排列方式,加上后期軟件算法的優化,OLED 屏幕壽命短的問題在近幾年得到了明顯的改善。但這樣的排布方式也出現副作用:最首要的問題就是實際分辨率被降低了,盡管與標準RGB在像素數量上一致,但畢竟有效子像素少了三分之一左右。一塊PenTile排列的1080P分辨率屏幕,等效標準RGB的PPI值大概就是720P,也就是相當于LCD屏幕上的720P分辨率。
為了彌補分辨率被降低的問題,三星采用了特殊的子像素羅列方式。我們會發現:三星OLED 屏幕子像素不是傳統的豎條羅列形式。下圖是三星OLED 屏幕現階段最常見的排列方式,四個子像素呈菱形排列,因此也被稱作鉆石排列。這樣可以讓子像素之間排列更緊密一些,從一定意義上彌補“PenTile排列”方式造成的分辨率損失。
但即使升級了鉆石排列方式,實際分辨率也只有標準RGB的80%左右。OLED 屏幕在實際分辨率方面依然低于傳統LCD屏幕。這也是為什么三星要在自家的旗艦機型上用2K屏的原因。在OLED 屏幕上的2K分辨率才是與LCD屏幕上的1080P分辨率相當的顯示效果。
解釋清楚了“PenTile排列”,“周冬雨排列”的問題就很容易解釋了。大致的情況是,由于PenTile排列和鉆石排列方式都已經被三星申請了專利。所以國產廠商想要解決子像素壽命問題必須另想辦法。于是有出現了兩種自創的排列方式:
另外一種Delta的一個變種,設計方案出自京東方。把一個綠色像素拆成兩個子像素??雌饋硐褚恢恢圾喿?,被網友們親切的稱為“周冬雨排列”
目前這兩種排列方式的原理與PenTile排列一樣:通過擴大藍色和紅色子像素面積來延長屏幕的壽命。同時避開了三星的專利。
但目前實際效果都還不如鉆石排列。因為分辨率不足,顯示某些顏色的時候。比如顯示純黃色的時候需要關閉所有藍色子像素,而藍色像素的體積較大會讓黃色中產生黑色小點。也就是俗稱的“顆粒感”和“網紋”。顯示漢字這種不規律圖形的時候字體邊緣會發虛和出現彩邊。
三星的1080P屏幕也會出現類似的問題,這類問題主要的根本原因還是在于分辨率過低。之后如果2K OLED 屏幕的產能可以跟上的話,這些問題都可以得到很好解決。
當然,一塊屏幕像素的排列方式只是手機屏幕好壞的基礎。還要包括色域、色準等等具體軟件調教方法。最終呈現的效果各廠商也會有所不同??傮w來說三星的OLED 屏幕在設計和工藝上目前還是領先的。國產廠商一直在迎頭追趕,進步不小。但目前因為專利上的限制,實際差距還是有的。
以上這些只是說了屏幕分辨率的方面的一點皮毛,屏幕像素排列、像素渲染之類的深層問題廠商很少提及,消費者也也都是不甚了解。今天說這么一點,算是對OLED 屏幕再做一點科普罷。

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