Какая технология лучше: AMOLED или IPS? Подробный гайд по экранам. Сравнение текста и графики
После выпуска Galaxy S4, к его экрану есть много вопросов. В большинстве, они касаются технологии PenTile, четкости изображения. Появились даже слухи, что плотность пикселей не соответствует заявленной. В этой статье мы постараемся развеять все мифы AMOLED экранов.
Samsung Galaxy S стал одним из первым смартфоном с экраном, выполненным по технологии AMOLED. Наверное нет более обсуждаемого элемента в смартфонах Samsung, чем эти дисплеи.
Если взять в общем, то главное отличие между OLED (AMOLED) и LCD в том, что в дисплеях выполненных по технологии OLED подсвечиваются отдельные пиксели а не вся матрица, что позволяет добиться очень высокой контрастности изображения. Кроме того, есть возможность выключить отдельные пиксели и получить максимально близкий к идеальному черный цвет, на который не способна ни одна LCD матрица (В LCD дисплеях, черным цветом выступает самый темный оттенок серого, это очень видно на дешевых смартфонах, мониторах).
Тем не менее, AMOLED экраны также имеют и свои недостатки. Белый цвет в них частично искажен, на отображения светлых тонов нужно больше энергии чем тратят аналоги на LCD, “старение” изображения (хотя обычно, чтоб хоть немного это заметить потребуются года, к тому времени вы, скорее всего, уже поменяете смартфон), светодиоды могут гореть самостоятельно.
Более того, яркость экрана у них существенно меньше, чем в большинства традиционных LCD3 дисплеев: экран Galaxy S4 выдает около 258 люкс, а у большинства других топовых устройств этот показатель находится на отметке в 350-400 люкс.
Но самая большая критика приходится на структуру построения пикселей AMOLED экранов. Проблема в том, что зеленые светодиоды отличаются размером от красных и синих. По этой причине Samsung использует на большинстве своих устройств с AMOLED экранами технологию PenTIle. В ней каждый пиксель не имеет трех классических суб-пикселей (красный-зеленый-синий, модель RGB), а матрица построена таким образом, что из четырех суб-пикселей (красный-зеленый-синий-зеленый) образуется 2 пикселя.
Из этого следует, что PenTile матрицы имеют на 1\3 меньше суб-пикселей чем классические LCD. Как результат, они выдают менее резкое изображение при других одинаковых параметрах, что иногда даже замечали особо зоркие пользователи Galaxy S3, при сравнении с другими смартфонами.
Но есть и такие устройства как Galaxy S2 или Galaxy Tab 7.7, в которых установлены экраны Super AMOLED Plus. В нем на пиксель образуется из 3-х суб-пикселей, как и в обычных LCD матрицах. Это наиболее качественные AMOLED дисплеи.
В Galaxy Note 2 еще раз изменили структуру полосы RGB, и стали использовать уже 5 суб-пикселей на 2 пикселя.
5-ти дюймовый дисплей Samsung Galaxy S4 с разрешением 1920 × 1080 пикселей дает плотность 441 пикселей на дюйм. Но благодаря PenTile суб-пикселей будет на 1\3 меньше чем в аналогичных экранах LCD. То есть, в экране с классическим RGB такое разрешение и диагональ дадут 6220800 суб-пикселей, а экран Galaxy S4 будет отображать “всего” 4147200 суб-пиксела.
Поэтому статьи, где говорится, что в (а это около 294 пикселей на дюйм) не соответствуют реальности. На самом деле экран нового флагмана имеет все 441 PPI, но они по качеству уступают аналогичным экранам, выполненным без PenTile.
Я утверждаю, что различия в суб-структуре пикселей вас не должна волновать, ведь даже на экране Galaxy S3 с плотностью 306 PPI человеческий глаз не способен заметить большой разницы между PenTIle и классическим RGB. В Galaxy S4 плотность пикселей на 50% выше, чем у S3, и их различить в обычных условиях невозможно.
Тем не менее: 441 пикселей на дюйм sAMOLED не равны 441 пикселей на дюйм SLCD. Так что в заявлениях Samsung все-таки есть немного подводных камней.
Но стоит ли это того, чтобы так много говорить про это? Большинство пользователей не замечает разницы между экранами Galaxy S3 и HTC One X. Но зато “замечают” конкуренты и ярые теоретики.
Для меня, как обычного человека, есть 2 типа экранов: “Хороший экран” и “Плохой экран”. И я отношу экраны как Galaxy S3, так и S4 к первому типу. Мне всегда нравились насыщенные цвета и контрастность AMOLED дисплеев, и работа с ними мне приносит удовольствие. Единственное, чего иногда не хватает, так это максимальной яркости с солнечный день. Тут конечно, LCD берут свое.
В этой статье, мы подробно разобрали аспекты AMOLED экранов, с точки зрения независимого лица. А выводы уже делать вам.
Samsung хитрая компания. Все самое лучшее она оставляет себе и не идет на поводу даже у самых близких и важных партнеров. Существует такая гипотеза, что целью является не попытка добиться справедливости, которой в IT-индустрии не много, и если бы не костыль в виде патентного института, то не было бы этой справедливости вообще. Основная задача - вынуждение Samsung предоставить свои новейшие технологии. Но компания остается верной выбранной позиции и лишь самостоятельно использует свои самые технологичные изобретения, не отдавая их партнерам .
Например, в новейшем «гуглофоне» , созданном для Google корейским электронным гигантом, и являющемся прямым конкурентом , установлен далеко не самый продвинутый дисплей Samsung, который по четкости и в подметки не годится Retina. Казалось бы, не может такого быть, ведь заявленная плотность пикселей на дюйм в 4,65-дюймовом экране Super AMOLED с разрешением 1280х720 точек составляет 315 ppi (некоторые источники указывали цифру 316 ppi, но это уже не столь суть важно). Парни из FlatPanelsHD изучили данный компонент чуть ли не под микроскопом и доказали, что Google и Samsung лишь хитро играют с цифрами, плюс последняя предоставляет партнеру не самую лучшую из своих технологий.
Чем-то это напоминает громкие заявления производителей ЖК-телевизоров и компьютерных мониторов об уровне контрастности в 10000:1, 100000:1, а то и миллионы единиц к одному в их продуктах, а ведь это указывается динамический показатель, не имеющий никакого отношения к реальности. В зависимости от световой насыщенности картинки автоматически меняется яркость: больше белых и других светлых тонов на изображении - уровень яркости увеличивается, меньше - уменьшается. Все эти действия электроники заметны на глаз и далеко не самым лучшим образом влияют на изображение, все чаще его портят. В реальности же статический показатель контрастности у таких мониторов может составлять 600-800:1, в лучшем случае, при использовании IPS или VA матриц, - 1000:1.
Вернемся к герою этого материала и сравнению его дисплея с Retina в iPhone 4/4S, а также с экраном в Samsung Galaxy SII , который на данный момент является технологическим эталоном Samsung в области AMOLED. Как выяснили специалисты из FlatPanelsHD, для создания экрана в Galaxy Nexus используется технология PenTile , когда каждый пиксель матрицы состоит из двух субпикселей (красный-зеленый, синий-зеленый и ряды смещены друг относительно друга, создавая своего рода сетку из субпикселей). Samsung называет такие матрицы собственного производства Super AMOLED. В Galaxy SII используется немного другая технология с коммерческим названием Super AMOLED Plus . Каждый пиксель в этой матрице состоит из трех субпикселей (красный, синий, зеленый). Аналогичным образом строятся пиксели и в ЖК-дисплеях, включая Retina.
Матрица RGB в Galaxy SII слева и дешевая PenTile-матрица в Galaxy Nexus справа
PenTile - это удешевленная технология для создания AMOLED-матрицы, которая приводит к снижению четкости картинки. Особенно сей факт заметен на белом фоне (он не совсем белый, а как бы сероватый, в мелкую-мелкую черную точечку - данный эффект хорошо виден в первом Galaxy S) и на текстах (края смазаны, есть цветной ореол).
Обратите внимание на зеленый ореол на правой стороне цифры и на синий - на левой. Кликабельно.
Кстати, точно такая же удешевленная матрица используется и в необычном гаджете Samsung Galaxy Note (смартфон с 5,3-дюймовым Дисплеем Super AMOLED HD). Теперь давайте подсчитаем количество субпикселей в дисплеях разных устройств:
● Galaxy Note: 1280x800x2 = 2048000 субпикселей
● Galaxy S II: 800x480x3 = 1152000 субпикселей
● Galaxy Nexus: 1280x720x2 = 1843200 субпикселей
● iPhone 4/4S: 960x640x3 = 1843200 субпикселей
Если подсчитать плотность пикселей в Galaxy Nexus с учетом упрощенной структуры матрицы, то получится цифра около 200 ppi , что немногим больше, чем у Galaxy SII с его слабеньким разрешением 480х800 точек, но более качественной матрицей с RGB-структурой субпикселей. Естественно, до Retina с его 326 ppi такому экрану по четкости картинки далеко. Не будем сбрасывать со счетов глубокий, практически бесконечно черный цвет, выдаваемый AMOLED-матрицей, яркую и сочную картинку, но чтобы добиться в ней аналогичной с Retina четкости, плотность пикселов должна находиться на уровне 420 ppi . Есть еще один неприятный эффект у таких экранов - под разными углами обзора изображение становится зеленоватым или синеватым, как показано на фото ниже:
Galaxy Note: зеленоватый оттенок изображения слева, нормальный в центре, синеватый - справа. Кликабельно.
Действительно серьезный конкурент в плане четкости картинки у iPhone 4/4S появится лишь весной следующего года, когда на рынок выйдет Samsung Galaxy SIII . В нем компания планирует установить 4,65-дюймовый дисплей с разрешением 1280х720 точек, выполненный по технологии Super AMOLED Plus, то есть с RGB-структурой субпикселей в матрице.
К сожалению, я лично пока не имел удовольствия поработать с Galaxy Note или Galaxy Nexus, чтобы увидеть, насколько критично использование PenTile в экране с настолько высоким разрешением. Может быть, журналисты лишь раздули из мухи слона и в реальных условиях эксплуатации все будет хорошо. Тем не менее, по четкости картинки Retina пока остается вне конкуренции. Хотя, если судить по личному опыту использования Galaxy SII в течение нескольких месяцев, его преемник в этом вопросе сможет предложить действительно качественную альтернативу, с намного более приятной для того же веб-серфинга или просмотра видео диагональю.
[ FlatPanelsHD ]
Телевизоры, планшеты, мониторы, экраны GPS-приёмников, смартфоны - кажется, что жидкокристаллические дисплеи окружают нас повсюду. C момента их появления было разработано огромное количество подвидов технологии представления информации. Апогеем к сегодняшнему дню стали органические светодиоды OLED (organic light emission diode) и LCD-IPS (in-plane switching, дословно - «переключение в одной плоскости»). Но давайте обо всём по порядку.
Часть теоретическая. Как работает LCD?
В этом разделе в определенной степени я повторю теоретический материал статьи, опубликованной на сайте «ХабраХабр» и посвящённой глубокому и доскональному исследованию устройства LCD- и E-Ink-дисплеев.
Итак, представим, что на дворе 1888 год, один австрийский ботаник по фамилии Рейнитцер заметил, что некоторые вещества имеют две точки плавления, при этом образуется сначала мутный, а затем прозрачный расплав. Спустя 16 лет, в 1904 году, немецкий физик Отто Леманн смог предложить объяснение данному феномену. Он высказал предположение, что кристаллическая и жидкая фаза сосуществуют при одной и той же температуре и, соответственно, это новое агрегатное состояние вещества, пограничное между твердым и жидким, - . Однако мировому научному сообществу потребовалось более 60 лет, чтобы принять идеи учёного и признать их.
Лишь в начале 1960-х годов учёные вернулись к детальному изучению жидких кристаллов, а в 1968 году было предложено первое устройство для отображения информации, использовавшее жидкие кристаллы - нематики, и 1970-е стали временем общедоступности ЖК и широкого распространения технологий отображения информации на их основе. Несмотря на столь грандиозный успех ЖК-технологии в наши дни, ни Рейнитцер, ни Леманн не удостоились Нобелевской премии, лишь французу Пьеру Жиль де Жену в 1991 году была вручена награда с формулировкой «За обнаружение возможности переноса методов изучения явлений упорядоченности в простых системах на жидкие кристаллы и полимеры ».
Каким образом работает жидкий кристалл внутри дисплея? Технология LCD имеет несколько основных модификаций: Super LCD, IPS и его разновидности (к этому типу относится эппловский Retina Display). Любой LCD-монитор состоит из нескольких основных частей: активной матрицы - сетки тонкоплёночных транзисторов (пресловутая аббревиатура TFT - thin film transistors), с помощью которых формируется изображение; слоя жидких кристаллов, которые либо пропускают свет от ламп подсветки, либо нет, и светофильтров, формирующих R-, G-, B-субпиксели; и в-третьих, системы подсветки.
Рассмотрим работу отдельного субпикселя. Свет, поступая от источника (белого светодиода или лампы) через специальную прозрачную пластину-волновод, рассеивается таким образом, чтобы вся матрица имела равную освещённость по всей своей площади. Далее фотоны проходят поляризационный фильтр, который пропускает только волны с определённой поляризацией . Проникнув через стеклянную подложку, на которой находится активная матрица из тонкоплёночных транзисторов, свет попадает на тончайший слой жидкого кристалла. Молекулы ЖК получают «команду» от нижележащего транзистора, на какой угол повернуть поляризацию световой волны, чтобы она, пройдя сквозь ещё один поляризационный фильтр, развёрнутый под углом 90 градусов к первому, задала интенсивность свечения отдельного субпикселя. Окраску же субпикселю дают светофильтры (красный, зелёный или синий), нанесённые на поверхность второй стеклянной подложки. Смешиваясь, волны от трёх невидимых глазу человека субпикселей формируют пиксель изображения заданного цвета и интенсивности.
а) Схематическое устройство LCD-дисплея (у каждого субпикселя свой собственный мини-слой с ЖК), б) устройство жидкокристаллической плёнки в деталях
На вышеприведённом рисунке представлена так называемая TN (Twisted Nematic)-технология, когда электроды управления ЖК располагаются сверху и снизу, однако сегодня всё большую популярность набирает технология IPS (in-plane switching, дословно - «переключение в одной плоскости»). Суть её такова, что оба электрода управления находятся в одной плоскости, при этом уменьшаются световые потери и экран выглядит ярче, чем обычный LCD.
Схема работы ЖК-дисплеев, выполненных по технологии IPS
Различие в строении ячеек TFT-матриц сверху вниз: TN (Twisted Nematics); IPS (In Plane Switching); PVA (Patterned Vertical Alignment)
Также, помимо хорошо зарекомендовавшей себя технологии LCD + TFT, существует активно продвигаемая технология органических светодиодов OLED + TFT = AMOLED — active matrix OLED. Основное отличие последней заключается в том, что роль поляризатора, слоя ЖК и светофильтров играют органические светодиоды трёх цветов. По сути это молекулы, способные при протекании электрического тока испускать свет, а в зависимости от количества протекшего тока менять интенсивность окраски, подобно тому, как это происходит в обычных LED. Убрав поляризаторы и ЖК из панели, мы потенциально можем сделать её значительно тоньше (вплоть до долей миллиметра), а самое главное — гибкой! Как известно, за всё надо платить, и ниже я наглядно покажу, к чему приводит «гибель» части OLED-пикселей.
Лабораторные работы
Теория - это одно, а посмотреть на все собственными глазами - совсем другое. Под микроскопом полежали следующие наиболее популярные на сегодняшний день модели смартфонов и планшетов: Apple iPad 2, iPad 3, iPhone 4, HTC Desire HD, Evo 3D, Nokia Lumia 800 , Samsung Galaxy Note , Galaxy Nexus , Galaxy S II , Galaxy S+, Galaxy S c покалеченным жизнью дисплеем и Sony Xperia S.
IPS . Начало
Начнём, пожалуй, с планшетов, а именно iPad. Как второй, так и третий iPad выполнены, по всей видимости, по одной из самых продвинутых технологий - IPS-Pro.
Микрофотографии дисплея Apple iPad 2
Apple iPad 2: слева — все пиксели работают, справа — экран выключен
Обратите внимание, что при выключенном экране продолжают светиться «уши» красного и синего пикселей, во время съёмки эти области мерцали, поэтому есть ненулевая вероятность того, что даже в выключенном состоянии на дисплеи подаётся пусть и совершенно небольшое, не влияющие на продолжительность жизни батарейки питание.
Размеры одного субпикселя (точнее, светящегося субпикселя) у iPad 2 составляют приблизительно 72 на 218 микрометров, а размер одного пикселя, соответственно, около 258 на 258 мкм, что вполне различимо человеческим глазом. Свет испускается примерно с 70% площади дисплея. Здесь и далее все цифры пригодны для расчёта плотности «упаковки» пикселей, а также для оценки доли светящейся площади поверхности экрана.
Apple iPad 3: в сравнении с iPad 2 чувствуется существенный прогресс в уменьшении размера пикселей и увеличении разрешения
Форма субпикселей у нового iPad практически ничем не отличается от оной в iPad 2, что свидетельствует об однотипной технологии исполнения. Впрочем, в матрице планшета третьего поколения ряды пикселей разнесены друг относительно друга. Размер субпикселя равен приблизительно 30 на 74 мкм, а всего пикселя - 132 на 132 мкм. Это в понятии «разрешение экрана» примерно соответствует его увеличению в четыре раза по сравнению с тем, что было в iPad 2. Собственно, более плотную упаковку тех же самых пикселей, выполненных по технологии IPS, маркетологи Apple и называют Retina Display. При этом важно помнить, что в iPad 3 около 35% матрицы вообще не излучает ни одного фотона. Кстати, если верить Интернету, то дисплеи для планшетов Apple поставляет корейская LG.
IPS . Продолжение
Если мы взглянем на дисплей Samsung Galaxy S+, то пиксели в данном устройстве расположены похожим на AS-IPS (см. иллюстрацию в первой части статьи) образом (при желании можно различить отдельные «полосочки» в субпикселе). Размер субпикселя составляет около 40 на 110 мкм, а всего пикселя - 143 на 143 мкм. Этот показатель почти такой же, как у iPad 3, при этом всего лишь пятая часть дисплея не используется по назначению.
Samsung Galaxy S+: вполне достойный конкурент iPad 3
Экран Retina iPhone 4
С выходом iPhone 4, а затем и iPad 3 только и слышно об экранах Retina, которые обладают необычайно маленьким размером субпикселя (около 30 на 72 мкм) и, соответственно, пикселя (около 108 на 108 мкм), что позволяет пользователям данных смартфонов наслаждаться сверхчётким и очень ярким (излучающая площадь занимает до 75% дисплея) изображением.
Apple iPhone 4: один из лучших по размеру пикселя
PenTile и AMOLED - жизнь и смерть органических светодиодов
Как ни странно, но в этом разделе действительно пойдёт разговор о жизни и смерти. Сначала о жизни. Samsung разработала и теперь активно продвигает в массы две технологии, зачастую совмещая их: AMOLED и PenTile. PenTile - это технология расположения субпикселей «оптимальным образом», которая, если не вдаваться в подробности восприятия, вкупе с системой рендеринга изображения позволяет получать яркие и чёткие картинки с хорошим сглаживанием и при этом экономить заряд батареи.
По всей видимости, основным поставщиком дисплеев для смартфонов Nokia является именно Samsung. Пример тому - недавно вышедший Nokia Lumia 800 с AMOLED дисплеем, выполненным по технологии PenTile. Размеры субпикселей сильно отличаются, так, красный - 64 на 46 мкм, зелёный - 95 на 15 мкм, синий - 95 на 49 мкм. Весь же пиксель имеет размер 268 на 138 мкм (или 2 пикселя на площадке 268 на 268 мкм), таким образом, формально пиксель имеет не квадратную, как во всех остальных технологиях, а прямоугольную форму (но система рендеринга это учитывает!). Общая излучающая поверхность составляет около 30%, чего, по мнению инженеров, при высокой яркости OLED должно хватить с лихвой.
Nokia Lumia 800: видимо, экраны закупаются у Samsung
Теперь немного о смерти OLED. OLED - это такая вещь в себе, что сложно представить себе, как она умирает и почему это происходит. Причин может быть много, но результат один - искажённая, причём очень сильно, цветопередача дисплея. Представьте себе, что все пиксели влияют друг на друга, так как от силы тока и напряжения зависит светимость субпикселей (для LCD-технологии светимость зависит исключительно от подсветки и рассеивающих элементов). Если выходит из строя один органический светодиод, то через остальные начинают протекать другие, непредусмотренные при разработке токи. Так, к примеру, зелёный и красный будут светить ярче при смерти синего, при этом на микроуровне не будет ровным счётом ничего необычного. Видимо, где-то в центре (от удара или перепада температуры, например) умер один или несколько пикселей и образовался неработающий ряд, который у краёв дисплея светит, но не в полную силу. В случае обычного LCD это привело бы к чёрной точке, в случае же OLED - к изменению цветопередачи всего дисплея.
Samsung Galaxy S: в центре целый ряд пикселей не работает
Samsung Galaxy S: пример смерти субпикселей, края ещё сопротивляются
Если сравнивать Samsung Galaxy S и Nokia Lumia, можно заметить, что в пределах погрешности размеры субпикселей (красный - 68 на 54 мкм, зелёный - 105 на 14 мкм, синий - 106 на 54 мкм) и пикселя (288 на 142 мкм) сходны. Излучающая площадь - около 30% от площади всей матрицы.
Для сравнения — ещё два дисплея, выполненные по технологии PenTile: Samsung Galaxy Note и Nexus S. В первом случае размеры субпикселей: красный 37 на 52 мкм, зелёный 12 на 85 мкм, синий 37 на 77 мкм, общий размер пикселя 123 на 240 мкм, при доле светоизлучающей поверхности всего лишь в 20%.
Samsung Galaxy Note — по идее, самый высокотехнологичный среди всех представленных AMOLED
Размеры субпикселей в случае Nexus S: красный — 30 на 45 мкм, зелёный 13 на 71 мкм, синий 30 на 70 мкм, общий размер пикселя 105 на 215 мкм, при доле светоизлучающей поверхности ~23%.
Nexus S: Samsung всё уменьшает и уменьшает размеры субпикселей в PenTile
В рассмотренном выше Galaxy S была применена технология PenTile, затем инженеры компании решили поэкспериментировать и установили в Galaxy S II дисплей, выполненный по технологии Real Stripe (аналогичный дисплей установлен, например, в смартфоне Optimus True HD LTE от LG). В результате качество картинки получилось отменным! Тонкие полоски субпикселей (ширина красного и зелёного около 14 мкм, а синего - 28 мкм) при длине в 135 мкм и излучающей площади в 30-35 процентов делают из этой матрицы достойного конкурента всяким PenTile и, в каком-то смысле, даже экранам Retina.
Samsung Galaxy S II: достойный конкурент технологии PenTile
Однако в новом Galaxy S III компания опять вернулась к PenTile-дисплеям , но с приставкой HD. Когда же именно маркетологи свернут мегаакцию «два по цене трех», покажет время.
HTC и Sony : особое мнение
Есть на свете такие компании, которые не распыляются на разработку и внедрение новых технологий, а пытаются по максимуму выжать последние соки из старых и хорошо себя зарекомендовавших. Например, HTC, которая гнёт линию в сторону экранов SuperLCD, и Sony, которая даже во флагманские модели устанавливает пусть и несколько модернизированные, но всё же обычные LCD-матрицы. Обе технологии - это классика LCD: один электрод внизу, другой сверху, а между ними жидкий кристалл…
HTC Desire HD: просто и со вкусом SuperLCD
Размеры субпикселя составляют 40 на 120 мкм, а всего пикселя 153 на 153 мкм, при этом светоизлучающая поверхность занимает 60-65% всей матрицы.
Что же касается Sony, то размеры субпикселей у Xperia S составляют: для красного и зелёного 25 на 100 мкм, для синего 40 на 100 мкм. Общий размер пикселя - 100 на 100 мкм, что на четверть меньше, чем у iPad 3 и даже iPhone 4! При этом свет испускается с 65% поверхности пикселя. Что-то не припоминаем, чтобы Sony восхваляла свою версию Retina как верх чёткости.
Sony Xperia S — по всей видимости, лидер гонки за чёткость!
Так ли хорош 3D?
Говорят, что HTC EVO 3D, выполненный по приевшейся SuperLCD-технологии, не имеет линз для создания 3D-изображения. Так как же это происходит? Очень просто - за счет дополнительного слоя поляризатора, который представляет собой ещё один «аквариум» жидких кристаллов, при этом размер «полосок» соответствует ширине пикселей. При включении 3D-режима этот слой позволяет одному глазу видеть одну картинку, а другому - другую (с чередованием через строку), а за счёт повышения яркости экрана нам кажется, что ничего не изменилось, кроме появления трёхмерности. Недостатком дисплея является то, что у него есть «слепые» зоны, то есть смартфон можно наклонить так по отношению к наблюдателю, что эффекта 3D последний не заметит. Данная модель, насколько известно, большой популярностью не пользуется, однако и Nokia, и Samsung разрабатывают свои планы по .
Возвращаясь к цифрам: размеры субпикселя данного дисплея сопоставимы с оными в Desire HD — 35 против 40 и 106 против 120 мкм.
HTC Evo 3D: трёхмерность-трёхмерность, не видим мы никакой трёхмерности, нас и 2D устраивает!
На создание данной статьи меня сподвигли две вещи: многочисленные спекуляции маркетологов и профильных журналистов на тему экранов; и куча абсолютно одинаковых веток комментариев под обзорами смартфонов с абсолютно одинаковыми дискуссиями о том, какие матрицы лучше. Обычно, самая жара происходит под обзорами китайских телефонов с OLED экранами. Я устал вести борьбу с ветряными мельницами, общаясь с каждым читателем в отдельности, в этом материале я решил расставить все точки над i и развеять многочисленные мифы о современных экранах, забегая вперед скажу, что упор будет сделан на противостояние IPS и AMOLED матриц. Скорее всего большинство из вас не увидит в написанном ничего нового, сакральных знаний вы здесь не получите, как и срыва покровов. Я расскажу об очевидных вещах, о которых не хотят говорить ни блогеры ни журналисты. Гайд рассчитан на адекватных думающих людей, убежденные фанатики могут отправляться по своим делам.
Определение термина “экран”
Прежде чем перейти к сути, нужно дать определение термину экран и прояснить его функциональное назначение. Википедия говорит нам, что экран или дисплей – это электронное устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Если попытаться дать менее лаконичное и более современное определение экрана с точки зрения функционального назначения и с упором на потребительские свойства, то получится как-то так: экран – это устройство задача которого максимально точно и подробно отображать всевозможный контент и пользовательский интерфейс операционных систем и приложений такими какими их задумали авторы . За “максимально подробно” отвечает физическое разрешение, иначе: количество наименьших элементов экрана (picture’s elements) или просто пикселей (pixels), чем выше разрешение тем лучше, в идеале оно должно быть бесконечно большим. За “максимально точно” отвечают такие параметры как: точность цветопередачи и контрастность или отношение самой светлой и самой темной точки на экране. К второстепенным параметрам, напрямую не влияющим ни на точность ни на подробность отображения информации, но влияющим на потребительские свойства экрана, относятся: максимальная яркость, искажение картинки при отклонении взгляда от перпендикулярного, коэффициент отражения, частота обновления картинки, время отклика, энергоэффективность и некоторые другие. Особняком стоит такой параметр как цветовой охват – важнейший параметр для профессиональных мониторов и практически ничего не значащий для устройств предназначенных для потребления контента. Но именно цветовой охват в последние годы является предметом множества спекуляций со стороны производителей мобильных гаджетов. Давайте проясним эту мутную тему, прежде чем двигаться дальше.
Что такое цветовой охват и почему он является предметом множества спекуляций
Начать нужно с того, что любое изображение при захвате и сохранении в память фото- или видеокамеры кодируется. Искусственно созданные картинки и клипы, а также части графического пользовательского интерфейса операционных систем и приложений закодированы схожим образом изначально. В обоих случаях информация о цвете представляется с помощью цветовой модели – специального математического инструмента для описания цвета с помощью чисел или, если быть точными, координат. Самой распространенной является трехмерная RGB модель, в ней каждый цвет описан набором из трех координат отвечающих за один из цветов: красный, зеленый и синий, от отношения яркости каждой из компонент зависит отображаемый оттенок. Современные экраны способны отображать лишь часть спектра цветов и оттенков видимых человеком, цветовой охват буквально означает насколько велика эта “часть”. В силу такой ограниченности человек вынужден создавать стандарты представления цветового спектра отталкиваясь от возможностей существующих экранов. Так в 1996 году для унификации использования модели RGB в мониторах и печати, HP и Microsoft разработали стандарт sRGB , который использовал основные цвета описанные распространенным в то время на телевидении стандартом BT.709 и гамма-коррекцию рассчитанную на мониторы с электронно-лучевой трубкой. Важно понимать, что такая унификация позволяет, хоть и с некоторыми оговорками, гарантировать то, что создатель и потребитель контента на своих экранах будут видеть примерно одно и то же. Впоследствии стандарт sRGB получил широкое распространение во всех областях производства контента, в том числе в сфере создания интернет-сайтов. Конечно, существуют и другие стандарты представления цветового спектра, например Adobe RGB, цветовой охват которого намного шире , но на сегодняшний день подавляющая часть контента закодирована в соответствии с sRGB.
Что же произойдет если sRGB контент просматривать на экране с более широким цветовым охватом без адаптации? Координаты пространства sRGB будут перенесены в систему координат цветового пространства такого экрана, вследствие чего цвета будут казаться более насыщенными, чем есть на самом деле, в некоторых случаях оттенки исказятся настолько, что оранжевый цвет станет красным, салатовый зеленым, а голубой синим. И наоборот, если контент имеющий более широкий цветовой охват просматривать на экране с sRGB, перенос координат приведет к тому, что цвета будут казаться менее насыщенными, чем должны быть.
Мы все знаем, что экраны большинства современных флагманских смартфонов обладают расширенным относительно sRGB цветовым охватом, как же это сказывается на их потребительских свойствах? Если это смартфон или планшет на android, то возможны три варианта. В лучшем случае в настройках оболочки будут присутствовать предустановленные цветовые профили, среди которых есть тот, что приводит пространство к стандарту sRGB, примером могут служить MIUI или оболочка от Samsung. Но, даже в этом случае применение профилей “на лету” невозможно, и пользователю придется выбирать между расширенным цветовым охватом и правильной цветопередачей. Второй вариант, это когда в системе нет встроенных профилей, но в настройках разработчика можно активировать режим sRGB, например это можно сделать на смартфонах Google Pixel и OnePlus 3T. К сожалению, графический интерфейс операционной системы при активации режима sRGB становится блеклым, так как закодирован в соответствии с цветовым охватом их экранов. В третьем худшем варианте никаких профилей в системе пользователь не найдет и никакого выбора соответственно не получит, ему останется наслаждаться перенасыщенными цветами. А вот в персональных компьютерах на Windows и MacOS такой проблемы нет, так как обе системы не только поддерживают цветовые профили , но и могут “на лету” преобразовывать цвета из одного пространства в другое, то есть вне зависимости от того какой контент и на каком экране будет отображаться, пользователь с некоторыми оговорками будет видеть цвета такими какими их задумал автор. Схожая система менеджмента цветовых профилей есть и в iOS. Производители, то ли ради красивых циферок на странице спецификаций, то ли просто чтобы было, продолжают устанавливать во флагманские модели IPS и OLED экраны с расширенным цветовым охватом не смотря на то, что в этом нет никакой необходимости, так как 99% контента соответствует стандарту sRGB и вряд ли ситуация в ближайшее время коренным образом поменяется. Задач, которые могут выполнять такие экраны в устройствах созданных для потребления контента, просто нет. Во всем этом был бы хоть какой-то смысл, если бы Google добавил в Android менеджмент цветовых профилей, как это сделал Apple, но как минимум в 2017 году мы этого не увидим. Ирония заключается в том, что проблема создана на пустом месте, и решать ее никто не торопится.
Жидкокристаллический экран: принцип работы; преимущества и недостатки
Еще двадцать лет назад в большинство мониторов и телевизоров устанавливались экраны на основе электронно-лучевой трубки , вскоре им на смену пришли жидкокристаллические экраны или LCD (liquid crystal display) , которые со временем получили несколько веток развития и на сегодняшний день существует три технологии производства матриц жидкокристаллических экранов: TN, MVA и IPS, последняя в силу удачного сочетания преимуществ и недостатков стала доминирующей в сегменте мобильной техники. Принцип работы LCD несложен, в зависимости от технологии производства некоторые детали могут различаться, но типичная матрица включает в себя лампу подсветки и шесть других слоев. Первым за лампой располагается вертикальный фильтр который поляризует свет соответствующим образом. За ним идут два слоя электродов с расположенным между ними слоем жидких кристаллов, поданное на электроды напряжение ориентируют кристаллы и те преломляют свет таким образом, чтобы он проходил или не проходил через следующий слой – горизонтальный поляризационный фильтр. Последним идет цветовой фильтр – красный, зеленый или синий. Жидкокристаллические экраны легче, компактнее и энергоэффективнее своих предшественников, но они имеют и ряд серьезных недостатков, в частности малую контрастность и глубину черного цвета, ограниченный даже в потенциале цветовой охват, который зависит от несовершенства ламп подсветки. Кроме того показатели яркости и контрастности могут ухудшаться если смотреть на экран не под прямым углом.
Экран на органических светодиодах: преимущества, недостатки, ШИМ, Pentile
Относительно недавно у LCD появился серьезный конкурент – это экраны с активной матрицей на органических светодиодах или AMOLED . Такие экраны принципиально отличаются от LCD тем, что в них источником света является не лампа подсветки, а каждый субпиксель в отдельности, что наделяет AMOLED множеством преимуществ перед жидкокристаллическими экранами, главными из которых являются: практически бесконечная контрастность; меньшее энергопотребление при показе изображений с преобладанием темных тонов; потенциально более широкий цветовой охват; и меньшие габариты. Первые AMOLED экраны кроме преимуществ имели и значимые недостатки, в числе которых: неточная цветопередача; быстрое выгорание светодиодов; высокое энергопотребление при показе изображений с преобладанием светлых тонов; мерцание из-за широтно-импульсной модуляции; и главное высокая стоимость производства. Со временем большинство недостатков смогли побороть или свести их к минимуму, кроме ШИМ, который по сей день является ахиллесовой пятой технологии. Широтно-импульсная модуляция или ШИМ – это один из способов регулировать яркость светодиодов, побочным эффектом которого является мерцание экрана с некоторой частотой. Большинство людей не восприимчивы к такого рода мерцанию, но у некоторых пользователей ШИМ может вызывать быстрое утомление глаз и даже головную боль. Важно отметить, что эффект мерцания полностью отсутствует на значениях яркости близких к максимальным и начинает проявляться при уровне яркости 80% и ниже.
Невозможно пройти мимо темы с организацией субпикселей в экранах на органических светодиодах, дело в том, что у большинства AMOLED матриц субпиксели выстроены по схеме RGBG , когда пиксель состоит не из трех субпикселей как у типичного LCD экрана, а из четырех: красного, синего и двух зеленых, такую схему еще называют Pentile. Производитель (Samsung) считает физическое разрешение таких экранов по количеству зеленых субпикселей, красных и синих субпикселей в матрице ровно в два раза меньше. Очевидно, что для получения оттенка нужно как минимум три полноценных субпикселя. Таким образом, эффективное разрешение таких экранов не равно номинальному разрешению указанному в официальной спецификации. К примеру для QHD-экрана номинальное разрешение равно 2560*1440 пикселей, разрешение исходя из количества красных и синих субпикселей будет равно примерно 1811*1018:
Эффективное разрешение такой матрицы с учетом хитрых алгоритмов интерполяции заложенных в контроллер экрана находится где-то между 1811*1018 и 2560*1440, можно считать, что оно соотносится с FullHD разрешением в RGB-матрицах. Очень может быть, что именно для такого соответствия Samsung выбирает QHD разрешение для своих флагманских смартфонов уже много лет подряд.
Подробное сравнение IPS и AMOLED на примере экранов смартфонов iPhone 7 и Galaxy S8
Теперь после того как мы узнали все о характеристиках экранов и о особенностях разных типов матриц можно перейти к главному вопросу: какая технология лучше? Уверен, корректно пытаться ответить на этот вопрос сравнивая лучшие AMOLED и IPS матрицы имеющиеся на сегодняшний день, а именно экраны смартфонов Samsung Galaxy S8 и Apple iPhone 7 . Так как тестовым оборудованием я пока не обзавелся, проанализирую результаты тестов взятые с авторитетного ресурса . Начнем с разрешения, у экрана Galaxy S8 оно составляет 2960*1440 пикселей, гарантированное эффективное разрешение будет равно 2094*1018, гарантированная эффективная плотность пикселей равна 403 на дюйм. У iPhone 7 Plus номинальное оно же эффективное разрешение меньше: 1920*1080, а эффективная плотность пикселей 401 на дюйм. Очевиден перевес в пользу экрана от корейского вендора. Разрешения обоих экранов хватает для повседневного использования и недостаточно для комфортной эксплуатации со шлемами виртуальной реальности. Далее перейдем к точности, показатель контрастности у Galaxy S8 практически бесконечный. У iPhone 7 заявленная контрастность 1400:1, фактическая чуть выше – 1700:1, такой контрастности более чем достаточно для комфортного просмотра контента. Получается, что и по этому параметру экран Galaxy S8 оказался впереди. Что касается точности цветопередачи, то оба смартфона показали фактически одинаковые результаты, ошибками цветопередачи в Galaxy S8 и iPhone 7 можно смело пренебречь. Наиболее важные на мой взгляд второстепенные характеристики вы можете видеть ниже:
| Параметр | Samsung Galaxy S8 | Apple iPhone 7 |
| Эффективное разрешение, больше лучше | 2094*1018 | 1920*1080 (iPhone 7 Plus) |
| Эффективная плотность пикселей на кв.дюйм, больше лучше | 403 | 401 (iPhone 7 Plus) |
| Контрастность, больше лучше | бесконечная | 1400:1 |
| Средняя погрешность цветопередачи sRGB / Rec.709 JNCD, очень хорошо если меньше чем 3,5 | 2,3 | 1,1 |
| Максимальная яркость, больше лучше | 1020 нит | 705 нит |
| Минимальная яркость, меньше лучше | 2 нит | 3 нит |
| Коэффициент отражения внешнего освещения, меньше лучше | 4,5% | 4,4% |
| Точка белого D65, стандарт 6500 К | 6520 К | 6806 К (холоднее) |
| Падение яркости при отклонении взгляда на 30°, лучше когда меньше 50% | 29% | 54% портретный режим; 55% альбомный режим. |
| Контрастность при отклонении взгляда на 30°, больше лучше | бесконечная | 980:1 портретный режим; 956:1 альбомный режим. |
| Максимальное энергопотребление, меньше лучше | 1,75 ватт при 420 нит, на 13,1 дюйм² заливка белым | 1,08 ватт при 602 нит, на 9,4 дюйм² |
Что касается цветового охвата, то тут впереди iPhone 7, так как он может отображать цвета пространства DCI-P3 или 126% поля sRGB, при этом пользователю не нужно жертвовать цветопередачей, контент отображается исходя из заложенного в него цветового профиля. Экран Galaxy S8 имеет еще более широкий цветовой охват – примерно 142% от поля sRGB, но не имеет менеджмента цветовых профилей, загоняя пользователя в угол, то есть в Основной режим, который соответствует 100% поля sRGB.
Так что в итоге? Если рассматривать технологии экранов в отрыве от конечного продукта, то AMOLED на сегодняшний день практически во всем превосходит IPS, правда до сих пор имеет проблемы с ШИМ и высоким энергопотреблением. Без всякого сомнения за матрицами на органических светодиодах будущее. К сожалению, из-за ограничений Android их потенциал пока не раскрыт полностью. При сравнении готовых решений в лице Galaxy S8 и iPhone 7, очевидно небольшое превосходство последнего за счет честного DCI-P3 и эталонных остальных параметров. Хочу предостеречь вас от того, чтобы проецировать результаты вышеописанного сравнения на абсолютно все IPS и AMOLED экраны. На рынке очень много хороших, средних и плохих матриц, и в каждом случае нужно разбираться отдельно. В этом нам помогут интернет-издания ориентированные на техническую подробность и достоверность, к таким изданиям я бы отнес уже упомянутый , anandtech.com и некоторые другие сайты, из русскоязычных сайтов – ixbt.com .
Возможно не стоит относится к потребительским свойствам экранов слишком серьезно, ведь на объективную информацию почти всегда накладывается фактор субъективного восприятия. Например, в юго-восточной Азии есть очень много людей, которым нравятся неестественные перенасыщенные цвета, в нашей стране таких людей тоже не мало. С другой стороны транслировать налитую в уши маркетологами информацию в многочисленных дискуссиях под обзорами на YouTube как минимум странно. Напоследок побуду Кэпом и дам пару банальных советов: не переставайте думать и относитесь критически к любой информации получаемой от представителей брендов и из СМИ, умейте анализировать данные и проверять факты или просто читайте ресурсы и смотрите блогеров, которым можно доверять.
PenTile матрица – это одна из разновидностей жидкокристаллического экрана, или дисплея, построенного по технологии AMOLED. Права на это наименование принадлежат компании Samsung, являющейся держателем патента на технологию. Слово образовано от греческого «пента» (что значит «пять») и английского «tile» (плитка). Данным термином обозначают технологию устройства экранов, в которых за формирование пикселя ответственны сразу пять субпикселей.
Традиционная технология изготовления экранов подразумевает задействование трех активных точек для формирования цвета каждого пикселя на матрице. Стандарт RGB предусматривает использование комбинации из красной, зеленой и синей точки, за счет регулировки каждой из которых достигается конечный оттенок активного элемента. В PenTile данное число расширено до пяти. Таким образом производители стараются сделать экран однороднее, ярче, красочнее и экономичнее.
Схема PenTile предусматривает расположение в шахматном порядке точек, ответственных за формирование пикселя. На данный момент существует две схемы, по которым создаются такие экраны. Отличаются они количеством и расположением субпикселей.
Согласно официальной информации, разработка стандарта PenTile была предпринята для улучшения качества экранов без увеличения энергопотребления. Все упрощения сделаны с учетом физиологических особенностей глаз человека (которые не все цвета воспринимают одинаково). Но, несмотря на благие намерения, не лишена технология и минусов. Каких именно – рассмотрим ниже.
PenTile RGBW
Перед тем, как перейти к описанию наиболее распространенной реализации PenTile (внедряемой Samsung), следует рассмотреть альтернативную ее реализацию. RGBW расшифровывается как «красный-зеленый-синий-белый». То есть, к трем стандартным элементам добавлен еще один, белого цвета. Такой подход позволяет увеличить яркость экрана, не повышая потребления энергии, сделать картинку более однородной и бесшовной.
Учитывая особенности, можно сказать, что у такого типа матрицы минусов практически нет. Но подобная технология как-то не прижилась среди смартфонов, так как обходятся подобные дисплеи дороже, а таких уж явных преимуществ (заметных невооруженным глазом «с ходу») для пользователей они не несут.
PenTile RGBG
Наиболее распространенной и актуальной версией реализации PenTile является компоновка RGBG (Red-Green-Blue-Green). То есть, в довесок к красному и синему цвету – прилагается не один, а два зеленых субпикселя. Согласно исследованиям физиологов, именно зеленый цвет лучше всего воспринимается человеческим глазом, поэтому решение удвоить количество таких элементов выглядит научно обоснованным.
Плюсы PenTile-матриц
- Более равномерная заливка поля зеленым цветом . Наличие двух точек зеленого цвета позволяет более равномерно заполнить матрицу светом, скрыть границы между субпикселями. Ведь на восприятие яркости нашими глазами больше всего влияет именно волна излучения, соответствующая зеленому цвету.
- Увеличение срока службы . По словам представителей Samsung, сильнее всего в экранах деградируют синие субпиксели матрицы. Уменьшение их числа приводит к повышению срока службы экрана.
- Снижение энергопотеребления . Использование двух (а не трех) субпикселей на пиксель в PenTile матрицах позволяет снизить расход электроэнергии, и увеличить автономность смартфона.
Но уже при прочтении этих преимуществ закрадываются подозрения о том, что недостатков технология PenTile тоже не лишена. И минусы у нее действительно есть.
Недостатки PenTile-матриц
При использовании матриц PenTile RGBG логично предположить, что разрешение вычисляется по принципу суммирования квартетов субпикселей (красный, синий и два зеленых). Но в Samsung решили иначе: рассчитывать разрешение по зеленым точкам. Таким образом, в расчет принималось, что в составе пикселя находится два субпикселя: зеленый и синий или красный. Благодаря такой маркетинговой уловке разрешение увеличивается вдвое.
Фактически соседние двухточечные пиксели связанны между собой попарно, и раздельно не могут функционировать. С учетом, что синие и красные точки ярче зеленых – визуальный эффект не столь выражен, но на ранних версиях матриц PenTile был заметен. К примеру, дисплей Galaxy S2 с разрешением 800х480 на вид был менее четким, чем экраны конкурентов. С внедрением сверхвысоких резолюций 2560х1440 разница стала незаметной невооруженным глазом, но фактически подобный экран находится на уровне IPS экрана с FullHD.
Сниженная четкость – это единственный существенный недостаток PenTile. Но с появлением матриц 2560х1440 его можно считать неактуальным, так как при традиционном использовании смартфонов даже при 300 PPI, невооруженный глаз не в силах отличить отдельные точки. Проблема может быть актуальной при использовании бюджетных технологий виртуальной реальности, вроде Google CardBoard. В подобных условиях только анонсированный HTC 10, матрица которого построена по технологии IPS, может выигрывать у Samsung S6 или S7 с AMOLED по четкости картинки.
