關於AMOLED手機螢幕,那些手機廠商不會告訴你的事

關於AMOLED手機螢幕,那些手機廠商不會告訴你的事

AMOLED具有自發光性、廣視角、高對比、反應速度快等優點。AMOLED相比被動式OLED具有更高的螢幕更新率,耗能也顯著降低。這使AMOLED非常適合工作於對功耗敏感的可攜式電子裝置中。2019年全球AMOLED智慧手機面板出貨量約為4.6億片,使得AMOLED成為目前手機最吃香的螢幕。那麼AMOLED到底有何魔力能夠俘獲全球主流智慧手機廠商?有了AMOLED,智慧手機螢幕顯示就會真的很好麼?

2K解析度其實沒那麼「清晰」

AMOLED,顧名思義,是OLED螢幕的一大的分支,其根據背後的像素尋址技術(驅動方式)區別於PMOLED,有源驅動即為AM,無源驅動即為PM。

相比AMOLED,PMOLED結構簡單,技術門檻低,可以有效降低製造成本,曾經應用於功能機時代雙螢幕手機外面的小螢幕。但由於驅動電壓高,PMOLED不適合研發大尺寸、高解析度面板,也正因如此,在大尺寸全螢幕流行的當下,我們很難在主流智慧手機中看到PMOLED的身影。

而反觀AMOLED,其擁有驅動電壓低、發光元件壽命長等特點。同時,由於AMOLED反應速度較快,AMOLED更適合顯示動態影像,成為短影片時代的「奠基者」,當然這也令AMOLED相對耗電,成為AMOLED的吐槽點之一。

儘管相比「先輩」LCD,「後浪」OLED在現實效能上擁有反應速度更快、亮度更高、對比度更高、和視角更廣等絕對優勢,但是奈何受藍色OLED發光材料壽命影響OLED螢幕整體壽命等因素影響,AMOLED的發展仍然受到很多挑戰。

早期AMOLED的烙印現象。

如果你曾經使用過四五年前搭載AMOLED的智慧手機,你一定對彼時的烙印問題深有體會,AMOLED烙印最直觀的表現便是螢幕發黃,上端狀態欄與主螢幕幕之間有明顯的烙印分界線。而如今,隨著AMOLED技術的「成熟」,烙印問題已經基本得到解決,最關鍵的手段便是更改螢幕內的像素排列方式。

眾所皆知,傳統LCD螢幕像素排列為顯示業界經典的紅綠藍RGB三色模型:由於人眼對紅綠藍這三種顏色最為敏感,因此通過調整這三種顏色亮度我們便可以得到不同的其他顏色。然而,由於綠色位於可見光譜的中間位置,為人眼最敏感的顏色,而處於光譜邊緣的紅色和藍色便不那麼敏感了,這便解釋了為什麼一些AMOLED泛綠會容易被發現。

人眼對於紅綠藍三色的敏感程度。

然而綠色像素並不是導致OLED螢幕壽命短的罪魁禍首,而是藍色。由於藍色像素的發光效率遠低於紅色和綠色,因此想讓藍色達到紅綠一樣的亮度便需要增大電流,這便令藍色像素衰減速度更快,從而直接影響螢幕壽命色準。為此,各大螢幕製造商紛紛通過增大藍色像素發光面積的全新像素排列方式以降低藍色像素電流提升螢幕壽命,其最初的方案便是三星的RGB PenTile子像素排列方式。

不同於傳統RGB,PenTil出於色彩平衡和校準等因素,在增大藍色像素面積的同時,也將人眼同樣不太敏感的紅色像素擴大相同的像素面積。儘管PenTile最終明顯改善了螢幕壽命短問題,然而又帶來了「副作用」:有效像素降低約1/3,等效標準RGB PPI值(該值越大,螢幕越清晰)大降,顯示效果相當於LCD的720P,這也成為很多使用者吐槽1080P不夠清晰、有顆粒感的重要成因。

即使三星隨後為了解析度降低問題而升級至了全新的鑽石排列方式,但是仍然無法令OLED螢幕解析度與LCD螢幕等效,其實際解析度僅為標準RGB的80%左右,因此為了確保顯示效果有效,當下大多數旗艦手機毅然選擇標配2K解析度AMOLED(相當於LCD 1080P)。

對於當下的手機OEM廠商而言,既要延長AMOLED的使用壽命,還要確保解析度更高的顯示效果,仍然是一件不太容易的事情。

豔不等於「好看」

如果說AMOLED等效(LCD)解析度不高是手機OEM廠商不願被提及的「傷心事」,那麼廣色域、HDR與DC調光則恰恰相反,手機OEM廠商動不動就想拿出來「說嘴」,比如一加8 Pro便搭載了一塊支援10.7億色彩精度(10bit色彩)、HDR 10+D的廣色域螢幕。

什麼是廣色域?簡單來說,就是能夠覆蓋更多的色彩範圍,以更接近人眼可見的真實色彩,然而截至目前沒有任何一個領域的色域標準能夠真正囊括人眼可見的所有色彩,因此每個領域不得不設定自己的色域標準,常見的有三個:NTSC、sRGB、以及AdobeRGB,這也是目前電視和PC界慣用的螢幕色域衡量標準。

其中,NTSC為美國國家電視系統委員會為了規範彩色電視機而制定的,一直沿用至今;而sRGB是專門針對PC彩色顯示器制定的,其色彩範圍約為NTSC標準的72%,這令100% sRGB、72% NTSC色域一直以來都是衡量筆記本螢幕品質優良的重要參數之一;而Adobe RGB顧名思義是由Adobe公司制定的標準,其色域範圍遠高出sRGB,逐漸被攝影、印刷、和顯示等專業領域認可。

三星S20系列。

當然,這些色域衡量標準同樣適用於當今的AMOLED手機上:DisplayMate數據顯示,三星Galaxy S20 Ultra螢幕色域表現為110% DCI-P3、139% sRGB,其中DCI-P3為數位電影院的顯示標準,也是目前手機OEM廠商常拿來說嘴的色域標準。

看到這,或許很多讀者已經注意到了,DCI-P3與sRGB標準都超過了100%,這便是所謂的廣色域。不過,這卻直接導致了一個關鍵BUG,即色域放大,導致的直觀結果便是圖片色彩飽和度會相對提高,這便是當下安卓AMOLED廣色域智慧手機拍照普遍看起來豔的關鍵原因。

「手機談色域其實挺不準確,一它是民用產品,沒啥意義;二是你安卓做不到所有應用程式統一色彩管理標準,這一點遠不如蘋果生態」,一位專業攝影師這樣表示。

目前手機OEM廠商大談廣色域是沒有毛病的,越廣越「豔」越好。高飽和度滿足當下絕大多數使用者審美,真正欣賞低飽和美的少之又少。很多濾鏡軟體之所以熱門,也是因為它們都會一定程度增加照片飽和度,讓天空更藍、花更豔。

而這便引出了當下手機AMOLED的一個關鍵問題,色準普遍較差。如果你將Android手機拍攝的照片傳到電腦中,你便會發現,它並沒有在手機上看起來那麼「好看」(豔)。「安卓現在的問題在於,內建的相簿看著還行,到別的應用程式一打開就不一樣了」「其中關鍵的原因是大多數Android手機缺乏色彩管理。」

什麼是色彩管理?簡單來說就是確保圖片等內容的色彩表現在各個設備上保持一致,這便需要設備在顯示不同色域標準的內容時進行精準的色彩換算。舉一個最簡單的例子,單眼相機色域標準是Adobe RGB,電腦顯示器色域標準為sRGB,而照片印刷的標準又是CMYK色域,如何確保這三個標準下顯示的色彩儘可能一致便是色彩管理的終極目的。

缺乏色彩關鍵直接呈現的結果便是在廣色域螢幕下看普通照片會很豔:假設sRGB標準紅色飽和度為1,廣色域下紅色飽和度為1.5,那麼當紅色飽和度為1的普通圖片放在廣色域螢幕下,其紅色飽和度便會被自動拉至1.5,看起來自然會豔。

說到這,我們不得不提的便是蘋果的色彩管理。相比安卓,蘋果不但擁有完善的色彩管理系統,一些設備在出廠時還做過校色,這使得蘋果設備的色彩還原度更加精準,這也令蘋果設備幾乎成為專業攝影師的標配。

iPhone 11系列。

事實上,Android手機(尤其是旗艦智慧手機)AMOLED顯示效果普遍偏豔是一個老生常談的問題,該問題一直沒有被完全改進,不過為了滿足一部分使用者對於螢幕色準的要求,手機OEM廠商紛紛為螢幕設置了不同的顯示模式,比如三星的鮮明、自然等模式。

PWM調光傷眼問題

除了以上兩大問題,傷眼問題也是AMOLED的一大詬病,而導致該問題的罪魁禍首是AMOLED的調光模式。

目前,市面上常見的手機螢幕調光模式包含兩種:PWM調光和DC調光。不同於DC調光透過改變功率調節螢幕亮度的方式,PWM調光模式是靠螢幕的亮滅交替做到的。簡單來說,PWM調光下,螢幕並非一直亮,而是不停地點亮和熄滅螢幕。在此過程中,螢幕暗的時間長,肉眼便會感到螢幕亮度更低,反之則會更亮。

這種調光模式便導致了一個關鍵問題——螢幕閃爍,但受限於人眼影格率,螢幕閃爍正常情況下不會被人眼察覺,越高頻率的螢幕閃爍人眼越不易察覺,也就對人眼影響越小,這與高更新率手機螢幕護眼的原理是完全一樣的。目前,AMOLED PWM調光頻率一般為240Hz,更高頻率為360Hz或480Hz,螢幕閃爍頻率越低,對人眼的傷害則越大,這便是AMOLED傷眼的「原罪」。

至於螢幕閃爍為什麼會造成人眼疲勞,簡單來說就是即使人眼無法感受螢幕閃爍,但視覺神經習慣仍然能夠感知,並驅動肌肉調節,頻繁的調節就會刺激神經,造成眼睛疲勞、甚至引發頭暈。而更具PWM調光原理,亮度越低,螢幕閃爍越慢,對人眼影響越大,這也是為什麼家長總是提醒你晚上不要關燈看手機的重要原因。

那麼,PWM調光就真的除了傷眼一無是處嗎?事實上,早期三星的AMOLED螢幕是採用DC調光的,但是由於OLED螢幕沒有背光面板,每個像素獨立發光,若直接利用DC調光進行調節螢幕亮度,會導致低亮度低電流下螢幕色彩顯示不均、不準等問題,而PWM調光則很好地解決了這一問題。

因此,目前幾乎所有的AMOLED都採用PWM調光模式,這是三星等螢幕提供商螢幕出廠自動綁定的,無法更改。目前手機OEM廠商宣稱的DC調光,其實是在PWM調光基礎上加持的,本質上都不是DC調光,手機螢幕市場分析師表示「目前,一些手機廠商會單獨放置DC調光按鈕,開啟後無論怎麼調節螢幕亮度,實測螢幕閃爍頻率都不會降低。」

目前,許多中國手機廠商都在透過加入「全域DC調光」或者「類DC調光」模式以改善PWM調光下的螢幕閃爍傷眼問題,但卻無法從根本上解決,且可能會帶來色準偏差等問題,不過這的確能夠在一定程度上改善傷眼問題。

 

參考文獻:

1、解析度越高越清晰?揭秘華為P40螢幕像素「周冬雨排列」:http://www.58display.com/article/zixun/1670.html

2、廣色域手機螢幕科普解析,所見不一定為實:https://www.ithome.com/html/android/203692.htm

3、你買的貴價螢幕只是半成品?談談色彩管理那點事:https://tech.sina.com.cn/mobile/n/n/2018-12-03/doc-ihmutuec5646997.shtml

4、別傻了,你真的以為有了DC調光就能護眼了麼:http://m.it168.com/article_5192868.html 

https://www.pingwest.com/a/214237

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