分辨率越高越清晰?本文带你揭秘华为P40屏幕像素“周冬雨排列”

  • 来自:巨世显示      时间:2020-04-09
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  • 3月26日,华为召开全球线上发布会,发布了包括华为P40、华为P40 Pro和华为P40 Pro+在内的三款华为P40系列新品。P40配备一块6.1英寸、2340x1080分辨率的平面OLED屏幕,P40 Pro和P40 Pro+配备6.58英寸、2640x1200分辨率的四曲面OLED屏,分辨率越高显示效果越好?此外,P40系列的手机的像素像素排列方式很多样,有京东方的“周冬雨”排列,LG的钻石排列等等。以下我们来说说手机屏幕的分辨率以及像素排列方式。


    一、手机的分辨率与PPI

    我们主流的手机屏幕分辨率为1080P,现在也有很多手机分辨率达到了2K,也就是厂家说的2K屏幕。1080P分辨率实际上是1920px*1080px ,可以理解为手机纵向有1920个像素,横向有1080个像素。同理,2K屏幕的像素点数量为2560px*1440px。一般来说,同样大小尺寸的手机屏幕,分辨率越高,屏幕的显示效果就越清晰细腻。但是同样分辨率的屏幕,不同屏幕尺寸,清晰度是不一样的。40寸的1080P分辨率电视和6寸的1080P分辨率手机,6寸的1080P手机清晰度会好很多。因此,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。


    那么,不同尺寸屏幕之间如何比较清晰度?


    手机画面显示是通过一个个极其小的小色块来完成的,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。像素密度(PPI)可以比较不同尺寸屏幕的清晰度。像素密度(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


    显示屏的每个像素点其实是由红绿蓝三种颜色的子像素组成。比如:





    这是目前主流的液晶显示和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。




    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(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,三星开始采用特殊的子像素排列方式。OLED 屏幕子像素不再是传统的竖条罗列形式,而是呈菱形排列,因此也被称为钻石排列。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。




    但即使是升级版的钻石排列方式,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。


    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。


    综上,通过以上的分析,相同屏幕尺寸的情况下,分辨率越高,清晰度越高。而不同尺寸的屏幕的清晰度,则通过像素密度(PPI)来比较清晰度,像素密度越高,清晰度也越高。


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