超能課堂(95)：PenTile屏幕真的那麼「辣眼睛」嗎？

從去年的一加手機3開始，關於其屏幕表現已經引出一個其實非常古老但是經常被忽視的話題：PenTile。相信你從名字就可以看出，「PenTile」一詞的後綴「Tile」有瓷磚之意，聯想到Windows Phone著名的標誌性磁貼設計「Live Tile」，你應該很快可以想到PenTile和排列、鋪設有關。是的，PenTile其實就是在AMOLED面板領域最有發言權的三星所獲得專利的一系列特有的子像素排列方案。

典型的三星PenTile排列，也可以稱為鑽石PenTile排列，圖片來自於ChipWorks

PenTile到底是什麼？

之所以說是「一系列」而不是「一種」，是因為PenTile的排列方式是靈活的，子像素的形狀，以及彼此之間的面積和相對位置都不盡相同（雖然總的來說也算是大同小異），具體取決於三星的設計，因此從早期的Galaxy S III，到現在的一加手機5、Galaxy S8，同樣採取PenTile排列可能在細節上有差異，但最重要的是紅（R）-綠（G）-藍（B）子像素的排列方式和傳統的RGB排列有著非常大的不同。值得注意的是，即使是三星自家旗艦Galaxy S系列也會使用被稱為鑽石PenTile的排列方式。

簡單來說，傳統的RGB像素排列要求所有的子像素在面積、形狀、排列完全一致，除顏色不同之外（但排列也有明顯的規律），所有的子像素看上去就像是彼此複製的。所以我們平時見到的除方向不同之外，都顯得非常整齊、規則。但是PenTile排列下的屏幕則因為排列的不同而很容易分辨，最常見的情況是三種顏色的子像素不僅彼此之間擁有不同的面積，形狀、排列位置也都不相同，因此整塊面板看山去像是整個由RGB子像素組成的像素單元的複製，而且在某些特殊的排列下，某種顏色的子像素可能是圓形，而其他的兩種子像素則一個寬大、一個窄小。

更加具體的來說，PenTile排列無論如何變換子像素的形狀，視覺上的基本規律都可以看成四個子像素將其他兩種顏色的子像素包圍在其中。雖然分辨一個像素單元的起點因人而異，我們不能為PenTile排列下的像素單元呈現的形狀下一個準確的定義，但現實中你很容易看成一個個菱形，這種情況下便統稱為PenTile RGBG。

典型的PenTile排列

傳統的RGB子像素排列

PenTile排列的原理與優劣

PenTile排列技術最關鍵的地方就是利用不規則的子像素排列，以更少的子像素點代替更多的子像素點。按照設計這項技術的初衷，相較於一般的RGB排列，PenTile RGBG排列所需要的面板子像素點更少——小編查詢到的資料是可以精簡三分之一——便可達到理論上相同的顯示效果，因此同樣是理論上，所需子像素更少的PenTile RGBG作為一種取巧的手段能供擁有更理想的功耗和續航表現，成本也會在一定範圍內更低一些，這對於廠家來說當然是好消息。

但雖然有理論上可能可以實現的好處，PenTile RGBG的缺點同樣明顯：由於同樣解析度下三種子像素麵積並不是完全一致，而是差三分之一，排列的也具有不規則性，因此最關鍵的問題就是 可能出現顆粒感重、鋸齒明顯，從解決方案上說易轉嫁對於解析度的高需求，或者是對於細膩程度的負面效果。原因很簡單，由於永遠有一種原色的子像素更少， 並且子像素的面積可能也不盡相同。所以PenTile RGBG排列先天自帶顆粒感強、毛邊突出、鋸齒感嚴重等問題，這是很容易從原理上想像的。

另外一個PenTile現象的缺點就是共用子像素的問題， 這部分特性解決的或許是AMOLED屏幕的三色光損耗不一致的問題，但是這樣對於色彩表現力來說則是一記重拳。

而解決這種問題的方案很簡單粗暴，就是堆砌解析度，如果標準的1920*1080不能滿足的話，就需要更加精細的2560*1440加以中和不規律排列的PenTile RGBG帶來的顆粒感。我們非常熟悉的Galaxy S6、Galaxy S7，都通過高解析度來消除顆粒感和字體邊緣的鋸齒。

PenTile一定很糟糕嗎？不盡然，發揮好其實很容易

但是大家又不能有懶惰思維，認為PenTile RGBG是解決一切屏幕表現的理由。正如我們上面所講到的，PenTile RGBG的問題關鍵是利用更少的子像素來代替更多的子像素，至於用什麼顏色代替什麼顏色、以及彼此之間的面積、排列如何都可以靈活應對，所以就色彩表現來說，使用PenTile RGBG並不一定會帶來糟糕的表現，依然是上面的例子，Galaxy S6、S7、S8清一色使用的是PenTile RGBG排列，但他們的表現都很優秀，因為PenTile RGBG排列最大的問題是顆粒感，或者是需要額外的高解析度才能抵消損失的三分之一子像素。

所以回到開篇的問題，或許在一加手機5上市後有過對於屏幕的爭議，但是通過一系列的調教，這部分其實是可以追趕的，但是解析度可就是無法改變的，所以真正需要一加手機5用戶認真觀察的鋸齒，如果你並不認為有太大問題的話，這說明PenTile RGBG對於你並不是大問題，畢竟2K屏幕對於續航是有很大影響的，對於大部分廠商來說，對於續航和功耗表現的考慮優先順序都要遠遠優於提高解析度而降低顆粒感。

從理論到實拍，iPhone 7、Galaxy S7、OnePlus 5屏幕微距特寫

前面已經說太多理論，讓我們來看看現實中的例子。我們選用使用RGB排列、LCD屏幕的iPhone 7，以及使用PenTile排列、AMOLED屏幕的一加手機5和三星Galaxy S7看看微距上的子像素排列區別。一下的拍攝全部取自各設備最高亮度，以及默認的色彩配置方案。

屏幕尺寸：4.7 on iPhone 7、5.5 on One Plus 5、5.1 on Galaxy S7

大家可以看到使用RGB排列的iPhone 7因為解析度並不高，但是在子像素還是有1334*720解析度下並不奇怪的顆粒感，326 PPI的屏幕讓整體顆粒感最強的就是它。而一加手機5的問題則在其他的方面，我們可以看到它的色彩上因為使用PenTile排列的問題，紅色的子像素在文字的比划上非常明顯，而因為PenTile本身需要較高的PPI，因此可以看到一加手機5的字體邊緣顯得有些模糊，有些霧朦朦的感覺。而最後的三星Galaxy S7則在最高亮度上顯得有些吃力，顯得有些暗淡，但是因為較高的解析度，因而鑽石PenTile排列並不顯得顆粒感強，整體是最精細的。

另外依然有趣的是一加手機5當中的閱讀模式，開啟之後會變為類似與黑白屏（雖然這麼說不嚴謹），那麼開啟與關閉閱讀模式有多大區別呢？從照片上看，從文字本身的銳利程度來看是沒有區別的，文字的比劃邊緣整體還是有些許模糊的感覺，但是從屏幕的顏色上已經沒有過度偏向某種顏色的趨勢，這也能解釋為什麼一些用戶表示開啟閱讀模式之後看上去會更舒適。

作為開機默認色彩配置方案，右為閱讀模式情景

最後，相信大家已經了解，作為一系列屏幕子像素排列方式的總稱，PenTile通過以更少子像素模擬更多子像素的思想對於廠商來說有著巨大的實惠，比如成本，比如續航，因此也會對用戶帶來好處，但是在物理層面也有著自身固有的缺點，比如顆粒感、鋸齒和色彩表現差強人意等等，不過要注意的是，相比色彩表現，在顆粒感方面是PenTile更難通過改變自己以外的途徑而扭轉的，所以提高解析度是最有效的措施。

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