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拒绝被忽悠,你的手机屏幕,你懂吗(上)

近年来,智能手机市场可谓风生水起,各家新品发布会此起彼伏,各种“黑科技”也是高潮迭起,厂家抢首发,自媒体抢首测,可谓一片欣欣向荣。但果真如春晚宋小宝的小品一样“没毛病”吗?今天小编就为你拨云见日,抽丝剥茧。

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今天咱就先从屏幕说起,你对屏幕的了解究竟有多少?当一款手机发布时我们在意的无非是屏幕尺寸与分辨率,但你真的以为屏幕尺寸和分辨率就能决定一切?其实我们对屏幕的误解,一直比我们所想象的要深。由于内容过多将分为三期更新,(上):屏幕成像原理;(中)屏幕材质及显示技术;(下)屏幕参数。

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接下来就让小编为大家解密那些手机屏幕的秘密吧,可能有些地方晦涩难懂,但“没毛病”。。。

1: 神奇的像素(Pixel)

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你看到的绚丽多彩的屏幕,其实是这样的。。。

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显微镜下放大就可以看到传说中的像素了(图示为标准RGB排列)。

手机屏幕显示文字、图像,就需要R(红)G(绿)B(蓝)这三原色。每一个像素(Pixel)都是由红(Red)、绿(Green)、蓝(Bule)三种次像素(也称为子像素)或者红(Red)、绿(Green)、蓝(Bule)、白(White)四种次像素组成。

每个像素在显示不同颜色时会调整红绿蓝三个次像素的颜色配比(白色次像素不会改变颜色的变化),每个像素的RGB分量都在0-255强度值的范围之内。只通过红绿蓝三种颜色,按照不同比例混合,就能呈现出我们所看到的各种颜色。

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RGB各有256级亮度,用数字从0-255表示,其中0也是亮度数值之一,因此亮度值总和为256级。其中256级的RGB色彩能够组合出大约1678万种颜色,因此我们经常看到手机屏幕参数部分写有1600万色这样的字眼。这些次像素在0级时亮度最弱,255级时亮度最亮,RGB三色数值相同时为无色彩的灰度色,RGB均为255级时为最亮的白色,RGB均为0时则为黑色(这也是LCD屏幕在显示纯黑图片时仍然耗电的原因)。

举例如下:

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当红绿蓝次像素均为255级时,就会显示一个白色的像素点。

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许多个像素点如图排列时,就会显示白色字母A了。

2:次像素R、G、B是怎样得到的

主流的智能手机屏幕可以分为两类:LCD(液晶显示器)与OLED(有机发光二极管),这里我们先来看TFT(薄膜晶体管)—LCD。

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TFT—LCD是一种薄形的显示器,它由两片偏光滤器、两片玻璃,中间加上液晶以及背光灯和滤色器(即是RGB三色)。

中间的液晶层受到TFT(薄膜晶体管)的控制,当TFT通过电流的时候(即上图中的电路)液晶的排列顺序会发生不同的改变,光线在通过偏光板打入液晶层后会会产生不同样色光,然后通过玻璃基板透出来。

而TFT又是神马原理呢?由于小编研究生课题有过此方面的研究就简单以下图表示了,不再赘述。

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3: 分辨率与PPI(像素密度)

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分辨率又称为解析度,指的是显示系统对细节的分辨能力,放到手机屏幕上也就是指一块屏幕上能够显示的像素个数。以1080p(1920*1080)分辨率为例,它的含义便是水平方向有1920个像素,垂直方向有1080个像素。

从qHD (960*540)

到HD(1280*720)(也就是720p),

到FHD(1920*1080)(也就是1080p),

到QHD(2560*1440)(也就是2k),

再到UHD(4096*2160)(也就是4k),

厂商们的竞争已经愈发丧心病狂了。

但是分辨率越高屏幕就越清晰吗?PPI(像素密度)可不答应了。

PPI是一个表示打印图像或显示器单位面积上像素数量的指数,与通常的屏幕分辨率不同,它加入了另一个参考因素就是屏幕尺寸的大小。其计算公式为PPI=√(X²+Y²)/ Z(X:长度像素数;Y:宽度像素数;Z:屏幕大小)。

以3.5英寸分辨率(960*640)的iphone为例来计算PPI:

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4: 像素排列的奥义

接着看三种像素排列方式:RGB排列、新型RGB排列、Pentile排列。

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1)新型RGB排列:

由于显示不同的颜色时每个次像素需要表现的亮度不同,在次像素面积相同的情况下,蓝色次像素需要的亮度相对更高,因此蓝色次像素更容易损坏。为了解决蓝色像素寿命短的问题出现了一种新的RGB排列方式,在新型的RGB像素排列中,增大了蓝色次像素的体积,占了整个像素面积的一半,而红色以及绿色次像素组成整个像素中的另一半。

2)Pentile排列:

Pentile家族的发迹:RGB Pentile

RGB Pentile——与LCD不同AMOLED面临2个问题:第一个是像素总个数直接决定生产成本,第二个是AMOLED的发光效率并不高。如果采用和液晶(LCD)一样的工艺,就需要更高的发光亮度,才能得到和液晶一样的观感,同时也会增加制造成本,所以三星在制造AMOLED面板的时候,采用了一种不同于上面的子像素排列方法,这种子像素排列方式叫做RGB Pentile。

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Pentile排列主要是通过相邻像素公用子像素的方法来减少子像素的个数,从而达到低分辨率模拟高分辨率的效果。在正常的显示当中Pentile排列确实可以达到高显示效果(公用子像素),不过遗憾的是在我们日常使用的时候显示情况非常的复杂,圆形、弧形、梯形等不规则的图形都会造成子像素无法公用,这个时候Pentile进行了修复,让本该灭掉的子像素重新亮点来达到颜色的平衡。不过这样就造成了显示毛边粗糙等显现,这就是我们之前感觉到屏幕边缘不平滑的原因。

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在很多特殊情况下子像素无法正常点量会造成边界发虚

同时由于目前的手机尺寸比较的大,而手机的分辨率一定的情况下造成Pentile排列的子像素过于突出,从而造成屏幕的“颗粒感”严重,实际上这些都是PPI(像素密度)惹的祸。

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当然RGB-Pentile也并非全无好处,否则厂商也不会采用了。对于TFT-LCD来说:RGB-Pentile排列最大最大的好处就是增加通透性,同样的亮度只需要更小的功耗,提升续航能力。缺点同样明显,低分辨率下颜色不纯正。而对于AMOLED来说:RGB-Pentile排列可以显著的降低成本,

Pentile家族的逆袭:Pentile-RGBWPentile-RGBG

我们下面讲到的RGBW和RGBG就是在传统的RGB的基础上再增加一个子像素

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Pentile-RGBW——Clairvoyante公司创造,除了传统的绿、红、蓝,新加入了白色作为基准色。这四种颜色组成了一个基本子像素。同时Pentile-RGBW在不增加功耗的前提下提高了屏幕亮度(白色透光率高+两子像素透光率),变相的降低屏幕功耗。Pentile-RGBW显示效果比RGB节省33%子像素,省电40%。

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Pentile-RGBG—— Pentile-RGBG仍然是传统的绿、红、蓝,不过绿色得到了突出,绿色成为红、蓝的间隔。所以整个屏幕强调绿色,造成其过于鲜艳的效果,因此这种屏幕的对比度很高,颜色显示也是更加的艳丽,目前三星Super AMOLED采用该项技术。

总而言之,Pentile排列最大的好处就是省电,省成本,而缺点也是显而易见的就是在低PPI情况下颗粒感相对于RGB会严重很多,同时在显示的时候边缘发虚杂色时有发生。

好了小伙伴们,本期盘点就此为止了。

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夜已深了,小编甚是乏累。

敬请关注下期《拒绝被忽悠,手机屏幕技术解析(中)》。


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