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東周,周冬雨排列是什么?

互联网 2021-04-22 19:54:25

借着这个问题,我们来聊聊手机的分辨率与像素排布方式的关系。这是大家平时比较容易忽略的两个问题。

一、手机的分辨率与PPI

大家大概都知道,手机画面显示是通过一个个极其小色块来完成的,这些小色块被称为像素。简单的说像素点越多手机屏幕显示就越清晰和细腻。

像素点的多少是有一定标准的,这个标准就是分辨率。我们目前主流手机的分辨率为1080P( 1920px*1080px ),可以理解为手机纵向有1920个像素,横向有1080个像素。当然还有更高分辨率的2K屏幕,像素点的数量会更多一(2560x1440)。

但是有了分辨率的标准以后,人们又发觉了另外一个问题。分辨率越高,并不意味着屏幕显示越细腻清晰;同样分辨率的屏幕,也不意味着它们的清晰度是一样的。因为屏幕还有大小呀,40英寸的电视机和6英寸的手机屏幕同样是1080P分辨率,它俩的清晰度能一样么?所以分辨率这个参数。只有在相同屏幕尺寸的情况下才有可比性。否则就是耍流氓了!

那么不同尺寸的屏幕之间又怎么比较它们的清晰度呢?于是就有了像素密度(PPI)这个概念。PPI是指屏幕每英寸对角线上的像素个数,这样在计算过程中就综合考虑了分辨率和屏幕尺寸这两个变量。

于是不同尺寸的手机屏幕有了一个统一的指标 ,PPI越高可以视为手机屏幕越清晰精细。这可能比看分辨率来得更准确一些。

苹果官网上在对比各款机型的分辨率时,在其后就列出了PPI的参数。这样就能更准确地说明各款机型的清晰度。

但这还不是远远全部——因为不同材质、甚至相同材质出自不同厂家的屏幕。由于像素排列方式不同,即便它们的PPI值一样,但在显示效果上仍存在差异。

二、标准RGB排列

要搞清这个问题,我们就需要把镜头再放大一些。每个像素点其实是由红绿蓝三种颜色的子像素组成。比如这样

这是目前主流液晶显示器和LCD手机屏幕上像素的排列方式(比如目前的iPhone 11)。因为人眼的视锥细胞对红、绿、蓝这三种颜色最为敏感,所以通过调节这三种颜色的亮度我们就可以得到不同的颜色。这也是目前屏幕行业通用的「RGB 三色模型」。

LCD的液晶面板是通过背光模组发光,再经过偏光板和配向膜等部件去控制每种颜色的亮度。从而达到显示不同颜色的目的,LCD面板标准 RGB 的子像素排布方式和发光原理已经发展了近二十年,到如今已经非常成熟了。

图片来源:回形针

三、OLED 的诞生和PenTile排列方式

OLED屏幕具有无需背光层和液晶层,单个子像素自发光的特点。因此屏幕可以被做的更轻薄,另外OLED 屏幕在对比度、可视角度、最大亮度方面均优于传统LCD屏幕。最近几年随着手机屏幕发展趋势,OLED 屏幕开始成为主流。

OLED 屏幕的优点非常突出,但有一个明显的缺点——寿命较短。早期三星曾经尝试过在OLED 屏幕上使用标准RGB排列方式(比如之前很出名的Note2 ),但由于寿命问题没有坚持下来。你可能也会发觉,四五年前的OLED 屏特别容易烧屏。

于是三星就研究出了这种名为「PenTile」的子像素排列方式。

我们看到,PenTile增大了蓝色和红色面积(像素的数量也就相应的减少了),只有绿色像素被完整保留下来,相邻两个像素共享一个绿色像素。计算一下,相同分辨率下子像素的总数大约减少了三分之一。

绿色位于可见光谱的中间,是人眼最敏感的颜色。屏幕显示时,绿色出了问题是最容易被人眼发觉的。而对于处于光谱边缘的红色和蓝色,人眼的就相对没那么敏感了。

OLED 屏幕上的蓝色像素是最要命的。因为蓝色像素的发光效率要远低于红色和绿色。因此要让蓝色达到其他两种颜色的亮度就要加大电流,这就使得蓝色像素的衰减速度比其他像素更快,从而影响到整块屏幕的寿命和色准。增大蓝色像素的发光面积之后,就能在保证相对亮度的同时降低通过蓝色像素的电流。从而提升屏幕寿命。

红色像素虽然不会有这个问题,但同样人眼对它并不敏感。出于色彩的平衡和校准方面考虑,也将它的像素面积扩大。

采用这样的子像素排列方式,加上后期软件算法的优化,OLED 屏幕寿命短的问题在近几年得到了明显的改善。但这样的排布方式也出现副作用:最首要的问题就是实际分辨率被降低了。尽管与标准RGB在像素数量上一致,但毕竟有效子像素少了三分之一左右。一块PenTile排列的1080P分辨率屏幕,等效标准RGB的PPI值大概就是720P,显示效果相当于LCD屏幕上的720P分辨率。

为了弥补分辨率被降低的问题,三星采用了特殊的子像素罗列方式。我们会发现:三星OLED 屏幕子像素不是传统的竖条罗列形式。下图是三星OLED 屏幕现阶段最常见的排列方式,四个子像素呈菱形排列,因此也被称作钻石排列。这样可以让子像素之间排列更紧密一些,从一定意义上弥补“PenTile排列”方式造成的分辨率损失。

但即使升级了钻石排列方式,实际分辨率也只有标准RGB的80%左右。OLED 屏幕在实际分辨率方面依然低于传统LCD屏幕。这也是为什么三星要在自家的旗舰机型上用2K屏的原因。在OLED 屏幕上的2K分辨率才是与LCD屏幕上的1080P分辨率基本相当的显示效果。

四、Delta和“周冬雨排列”

解释清楚了“PenTile排列”。“周冬雨排列”的问题就很容易解释了。大致的情况是这样,由于PenTile排列和钻石排列方式都已经被三星申请了专利。所以国产厂商想要解决子像素寿命问题必须另想办法。于是有出现了两种自创的排列方式:

一种是Delta排列

另外一种Delta的一个变种,设计方案出自京东方。把一个绿色像素拆成两个子像素。看起来像一只只鸭子,被网友们亲切的称为“周冬雨排列”

目前这两种排列方式的原理与PenTile排列一样:通过扩大蓝色和红色子像素面积来延长屏幕的寿命。同时避开了三星的专利。

但目前实际它们的效果都还不如钻石排列。因为分辨率不足,显示某些颜色的时候。比如显示纯黄色的时候需要关闭所有蓝色子像素,而蓝色像素的体积较大会让黄色中产生黑色小点。也就是俗称的“颗粒感”和“网纹”。显示汉字这种不规律图形的时候字体边缘会发虚和出现彩边等现象。

三星的1080P屏幕也会出现类似的问题,这类问题主要的根本原因还是在于分辨率过低。之后如果2K OLED 屏幕的产能可以跟上的话,这些问题才可以得到解决。

当然,一块屏幕像素的排列方式只是手机屏幕好坏的基础。还要包括色域、色准等等具体软件调教方法。同样一块手机屏幕,最终呈现的效果各厂商也会有所不同。总体来说三星的OLED 屏幕在设计和工艺上目前还是领先的。国产厂商一直在迎头追赶,虽然进步不小。但目前因为专利上的限制,实际差距还是有的。

以上这些只是说了屏幕分辨率的方面的一点皮毛,屏幕像素排列、像素渲染之类的深层问题厂商很少提及,消费者也也都是不甚了解。今天说这么一点,算是对OLED 屏幕再做一点科普罢。

最后,鸭子和周冬雨有什么关系?请看下图:

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