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深度解剖:堅果Pro 2s的這塊維信諾AMOLED屏到底怎麼樣?

深度解剖:堅果Pro 2s的這塊維信諾AMOLED屏到底怎麼樣?

目前堅果 Pro 2S 身上最大的爭議,就是它所採用的這塊國產 OLED 屏幕。這塊屏幕的供應商是維信諾,採用 On-Cell 貼合,宣傳的解析度是 2160*1080。

相比之下,目前大多數 AMOLED 手機,都是直接採用三星的 Super AMOLED 屏幕,比如小米 8、小米 8 SE、華為 P20 Pro、iPhone X、三星 Galaxy S9 等等。

這塊由國產 OLED 廠商提供的屏幕究竟怎麼樣?開始之前,我們先來講一下子像素

屏幕子像素的排列方式一般分為兩種,一種是標準RGB排列方式,另一種是RGB PenTile排列方式,那麼它們都是什麼意思呢?採用哪種子像素排列方式的屏幕更好呢?

我們知道白色的光線是由紅到紫的連續光譜組成的,而在計算機圖形學裡,則採用紅綠藍也就是RGB三種顏色的視覺等亮度混合(注意,不是光學等強度)來調和出白色光。

我們知道顯示屏是由許許多多的像素構成的,而為了讓每一個單獨的像素可以顯示出各種顏色,就需要把它分解為紅綠藍三個比像素更低一級的子像素。也就是說,3個子像素構成一個整體,即彩色像素。當需要顯示不同顏色的時候,三個子像素分別以不同的亮度發光,由於子像素的尺寸非常小,在視覺上就會混合成所需要的顏色。

知道了子像素,那麼我們就可以進入下一個問題,那就是子像素的排列。

RGB排列

RGB排列是最標準的排列方式,它把一個方塊形的像素,平均分成三等分,每一塊賦予不同的顏色,這樣就可以構成一個彩色像素。這也是絕大多數液晶顯示器所採用的子像素排列方法(當然,三個像素的順序是隨意的,不國一般都是「紅綠藍」或者「藍綠紅」)。

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標準RGB排列單個像素點

這樣,只要我們把足夠多這樣構造的像素排列到一起,就可以顯示出我們所需要的圖案了。

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標準RGB排列顯示原理

事實上,絕大多數的液晶顯示器,採用的都是標準RGB子像素排列。它的好處是像素獨立性高,每一個像素都可以自己顯示所有的顏色。

但缺點是要製作m*n的顯示器,總共需要製作3m*n個像素(在製造過程中,子像素是最基本的製造單位,它們本身沒有顏色,顏色是靠濾光片而產生的)。這在液晶上是沒什麼問題的,因為液晶採用的是印刷工藝,製作多少個像素對成本的影響並不高。

RGB PenTile排列

RGB PenTile排列是現在一些採用OLED材質的手機RGB子像素的排列方式。它與標準RGB排列單個像素點是不一樣的,標準RGB排列的像素點是由紅綠藍三個子像素組成的,而PenTile的單個像素點只有「紅綠」或者「藍綠」兩個子像素點組成。

圖中左邊就是RGB PenTile排列的子像素排列方法。可以看到,同樣顯示3x3個像素,RGB PenTile在水平方向只做了6個子像素,而標準RGB做了9個,子像素數量減少了1/3。

我們知道只有三基色才能構成所有的顏色,而兩種顏色是不可以構成所有顏色的,所以在實際顯示圖像時,RGB PenTile的一個像素點會「借」用與其相鄰的像素點的另一種顏色來構成三基色。

水平方向,每個像素和相鄰的像素共享自己所不具備的那種顏色的子像素,共同達到白色顯示。

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RGB PenTile與標準RGB子像素排布對比

RGB PenTile為什麼可以縮減1/3的子像素而保持總像素不變呢?

既然缺少一種子像素,那它又是怎麼達到依然顯示3x3全彩色像素的結果的呢?這裡面的關鍵在於相鄰像素之間的「共用子像素」。

我們來看一下RGB PenTile在工作時的子像素點亮情況就知道了。首先我們模擬一下RGB PenTile顯示水平間隔的白色線條。

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RGB PenTile顯示水平間隔的白色線條

從上圖可以看到,水平方向,每個像素和相鄰的像素共享自己所不具備的那種顏色的子像素,共同達到白色顯示。

然後我們模擬一下RGB PenTile顯示垂直間隔的白色線條。公用情況也是一樣的。

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RGB PenTile顯示垂直間隔的白色線條

接下來我們再模擬一下RGB PenTile顯示黑白點陣

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RGB PenTile顯示黑白點陣

注意,問題來了:應該有的藍色像素不見了!

這是因為每一個像素都失去了鄰居,無法公用,所以RGB PenTile屏幕無法精確顯示這樣的圖案。這個問題非常麻煩,為了讓顯示的結果仍然為白色,就需要把原本應該熄滅的藍色像素重新點亮,結果就是顯示白色點陣失敗。

現在我們知道了,RGB PenTile技術的精髓就是要做到相鄰像素的子像素公用。這要求屏幕上顯示的任何像素都需要有相鄰像素的存在,但實際情況中,並不是時時刻刻都可以滿足這點的,比如下面我們可以在實際中可能遇到的情況就是。這些情況下會出現什麼問題呢?

首先,我們看一下當RGB PenTile顯示垂直方向的黑白交界線時,會發生怎樣的情況?這種情況通常發生在文字邊緣的位置。

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RGB PenTile顯示垂直方向的黑白交界線

我們可以看到,在最左邊一條,出現了紅藍紅藍像素的垂直交替排列。這在視覺上會導致明顯的「彩邊」現象。

然後,我們看一下當RGB PenTile顯示45度傾斜的黑白分界線。這種情況也經常出現在文字邊緣的位置。

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RGB PenTile顯示45度傾斜的黑白分界線

在這些情況下,會出現的問題都是屏幕上會出現非白色的邊緣,這和我們要求的想去甚遠,畢竟誰都不希望把黑白照片顯示的花花綠綠吧?

所以RGB PenTile技術會對這些情況作出一定的修正,那就是把一些本該熄滅的子像素點亮,人為的製造一些相鄰像素,來實現顏色的正常顯示。

但這就帶來了一個問題,那就是本來平整的邊緣變得不再平整,成為了鋸齒狀。這也是RGB PenTile之所以會出現邊緣毛刺的原因。

上述的討論都是在顯示黑色和白色的基礎上進行的,實際顯示彩色畫面的時候RGB PenTile還會遇到一些更奇怪的問題。

舉例來說,當我們需要顯示純黃色的時候,就需要把屏幕上所有藍色的像素都關閉。但由於紅色像素是間隔排列,而不是緊密排列的,所以導致肉眼可以輕易看出其間夾雜的黑色斑點,它們之間的距離是兩倍於像素距離的,導致出現「網紋」。

而當顯示淡橙色的時候,紅色和綠色像素會100%發光,而藍色像素則以50%亮度發光,此時這些不發光的藍色像素會構成暗點,導致本來應該是純凈的顏色表面出現兩倍於像素距離程斜向分布的「顆粒感」。

追其根本,RGB PenTile是一種通過相鄰像素公用子像素的方式,減少子像素個數,從而達到以低解析度去模擬高解析度的效果。優點是同樣亮度下視覺亮度更高,以及成本更低,但缺點也不言而喻——模擬的自然比不過真貨。

一旦需要顯示精細內容的時候,Pentile的本質就會顯露無遺,清晰度會大幅下降,導致小號字體無法清晰顯示;而為了彌補色彩問題,所以在PRGB PenTile技術下顯示色彩分割區的時候,分割線會產生兩倍於實際像素點距的鋸齒狀紋路,也就是會產生鋸齒狀邊緣。最後一點就是只要顯示的內容不是白色,就會出現兩倍於點距的網格狀斑點。

所以說,RGB PenTile技術的顯示屏必須需要擁有足夠高的解析度,才可以彌補由於會產生兩倍點距紋理帶來的視覺效果下降。

目前採用RGB PenTile排列的屏幕主要為三星的AMOLED屏幕以及Super AMOLED屏幕等衍生品。直到三星推出I9100後,其搭載的Super AMOLED Plus屏幕才改為標準RGB排列方式。

而堅果 Pro 2S 採用的是 RGB-Delta 子像素排列方式,紅、綠、藍子像素的數量相同,但相比傳統 RGB 屏幕各少 1/3 ,子像素的總數量是傳統 RGB 排列的 2/3。

堅果 Pro 2S 的子像素排列

比得過三星的 Pentile 嗎?

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堅果 Pro 2S(左)和三星 Super-AMOLED(右)

可以理解為,堅果 Pro 2S 橫向的物理解析度只有傳統 RGB 屏幕的 2/3;也可以理解為它的每一個像素只有兩個子像素(R-G 或 G-B 或 B-R)。而 RGB-Delta 是 Pentile 排列的一種。

堅果 Pro 2S(左)和三星 Super-AMOLED(右)

還是剛剛這張圖,(右)三星 Super-AMOLED 屏幕所採用的 Pentile 排列方式叫做 RGBG Diamond Layout(以下簡稱鑽石排列),同樣每一個像素只有兩個子像素,但是採用「紅-綠」和「藍-綠」搭配的方式(R-G 或 B-G)。綠色像素的解析度是完整的,但是紅、藍像素只有 1/2。子像素總數量同樣也是傳統 RGB 排列的 2/3。

在屏幕顯示 1x1 的「橫向條紋」時,RGB-Delta(左)和鑽石排列(右)都可以保證橫向顯示完整信息。

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RGB-Delta(左)和鑽石排列(右)

在顯示「縱向條紋」時,鑽石排列(右)因為綠色像素的解析度是完整的,可以完美顯示;而 RGB Delta(左)則會「糊成一片」。

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RGB-Delta(左)和鑽石排列(右)

因為人眼對於綠色最敏感,所以鑽石排列使用滿解析度綠色像素來完整重建畫面中的亮度信息。用戶重建色度信息的紅藍像素相對較少。相比紅綠藍全部減少的 RGB-Delta,在現實細膩紋理的時候可以展現出更高的精度。

文字顯示效果(對比魅族 15)

比較典型的場景是顯示文字,對比的對象是 PPI 與堅果 Pro 2S 相同的魅族 15。

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堅果 Pro 2S(左)和 魅族 15(右)

在顯示相同大小的文字時,可以看到 RGB-Delta(左)排列的字體邊緣不如鑽石排列(右)銳利,中間的一豎比較明顯。這可能是因為鑽石排列的亮度信息完整,更擅長顯示黑白對比度強的內容。

二者的次像素渲染都不夠完善,導致文字筆畫的上下邊緣顏色不同。RGB-Delta(左):上藍綠、下紅綠;鑽石排列(右):上綠、下紅藍。這就是文字的「彩邊」。

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堅果 Pro 2S(左)和 魅族 15(右)

次像素渲染完善的屏幕,筆畫四周顏色相同。下圖為 iPhone X。

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iPhone X 次像素排列顯示效果

就目前來說,堅果 Pro 2S 這樣的 RGB-Delta 排列的文字顯示效果,弱於三星 Super AMOLED 鑽石排列。

堅果 Pro 2S 的 PWM 調光

到底傷不傷眼?

堅果 Pro 2S 的屏幕仍然採用 PWM 來調節屏幕亮度,即「通過高速閃爍來讓人眼感知亮度的降低」,PWM 的閃爍頻率越高人眼越難感知。堅果 Pro 2S 的 PWM 閃爍頻率為 240Hz,與三星 Super AMOLED 相同。在屏幕亮度低於 200 階(最高為 255 階)時會使用 PWM 來調節亮度。

240Hz 屬於相對低頻率的閃爍,理論上來說,長時間觀看這樣的屏幕,會和三星 Super AMOLED 一樣感知到視疲勞,長期使用後會伴隨著視力衰退。

這塊屏幕在 PWM 的表現上不比三星 Super AMOLED 更好,但也沒有更差。


關於堅果 Pro 2S 的屏幕客觀測試數據

堅果 Pro 2S 的手動最大亮度為 421.9nit,陽光屏亮度為 536nit,在強光下可見性好於堅果 R1,弱於同價位的小米 8SE(443/594),屬於 AMOLED 屏幕的正常水準。

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(左)堅果 R1、(中)堅果 Pro 2S、(右)小米 8 SE

默認平均色溫為 7126K,接近 D70 白平衡標準,並且可以在設置中手動調節。

堅果 Pro 2S 也是鎚子第一款支持手動色彩管理的手機,可以在設置中選擇使用 sRGB、Display P3 或者原生模式。

其中 sRGB 模式可以達到 98% 的 sRGB 覆蓋;Display P3 模式可以達到 88% 的 P3 覆蓋;而原生模式則是無色彩管理,使用面板原生的色域覆蓋,可以達到 98% 的 P3 覆蓋。

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色彩準度方面,僅有 sRGB 模式下測試 sRGB 色准有意義。實測數據平均 △E 為 2.79,最大 △E 為 4.69。堅果 Pro 2S 的色彩準度遠好於堅果 R1、略差於小米 8 SE,屬於中等水平。

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如何準確評價Pro 2S 的綜合顯示效果?

堅果 Pro 2S 上的這塊國產 AMOLED 屏幕的亮度、色准方面表現達到了 AMOLED 的平均水準,但是在顯示文字的細膩程度上不如三星 Super AMOLED、更不如傳統 RGB 排列屏幕。但是 OLED 屏幕相比 LCD 更輕薄,對比度更高,也更省電。我們認為堅果 Pro 2S 的綜合顯示效果好於堅果 R1,但不如小米 8 SE。

我們不希望因為「國產屏」三個字就否定一塊屏幕,不希望創新被輿論打壓。真正要做的是認清現狀、正視差異、努力追趕。(來源:愛否編輯、網路)

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