像素排列 p(Pentile)排列 RGB 排列

看到有不少兄弟纠结于i9000屏幕的“颗粒感”的，在这里我先说明一下，因为我原来是M8的用户，所以对屏幕显示效果比较敏感，i9000的颗粒感在我看来是很明显的——虽然绝大多数时候并不影响使用。但为什么i9000以及其他用大部分AMOLED的手机屏幕会显现出颗粒感，下面我们就来分析一下这其中的根源。

        首先要说明的是，颗粒感和AMOLED材质本身无关，而它完全和屏幕本身的子像素排列有关系。让我们来看看什么是子像素。

        我们知道白色的光线是由红到紫的连续光谱组成的，而在计算机图形学里，则采用红绿蓝也就是RGB三种颜色的视觉等亮度混合（注意，不是光学等强度）来调和出白色光。我们知道显示屏是由许许多多的像素构成的，而为了让每一个单独的像素可以显示出各种颜色，就需要把它分解为红绿蓝三个比像素更低一级的子像素。也就是说，3个子像素构成一个整体，即彩色像素。当需要显示不同颜色的时候，三个子像素分别以不同的亮度发光，由于子像素的尺寸非常小，在视觉上就会混合成所需要的颜色。

        知道了子像素，那么我们就可以进入下一个问题，那就是子像素的排列。

        首先是最简单的情况，也就是把一个方块形的像素，平均分成三等分，每一块赋予不同的颜色，这样就可以构成一个彩色像素。这也是绝大多数液晶显示器所采用的子像素排列方法（当然，三个像素的顺序是随意的，不国一般都是【红绿蓝】或者【蓝绿红】）。

         这样，只要我们把足够多这样构造的像素排列到一起，就可以显示出我们所需要的图案了。

         事实上，绝大多数的液晶显示器，采用的都是这种子像素排列。它的好处是像素独立性高，每一个像素都可以自己显示所有的颜色。但缺点是要制作m*n的显示器，总共需要制作3m*n个像素（在制造过程中，子像素是最基本的制造单位，它们本身没有颜色，颜色是靠滤光片而产生的）。这在液晶上是没什么问题的，因为液晶采用的是印刷工艺，制作多少个像素对成本的影响并不高。

        但是这个问题到了AMOLED时代就不一样了，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，有许多变种，我们来看一下i9000、Nexus One、Desire等手机采用的那种排列方法。

        图中左边就是i9000所采用的Pentile RGB排列子像素的子像素排列方法。可以看到，同样显示3x3个像素，Pentile在水平方向只做了6个子像素，而标准RGB做了9个，子像素数量减少了1/3。也就是说，Pentile技术下一个像素只包含两个子像素，要么是绿+红，要么是绿+蓝。大家可能要奇怪了，Pentile为什么可以缩减1/3的子像素而保持总像素不变呢？既然缺少一种子像素，那它又是怎么达到依然显示3x3全彩色像素的结果的呢？这里面的关键在于相邻像素之间的“共用子像素”。我们来看一下Pentile在工作时的子像素点亮情况就知道了。

        首先是显示水平间隔的白色线条。

        可以看到，水平方向，每个像素和相邻的像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素，共同达到白色显示。

        然后是现实垂直间隔的白色线条。

公用情况也是一样的。

下面来显示黑白点阵。

        注意，问题来了：应该有的蓝色像素不见了！这是因为每一个像素都失去了邻居，无法公用，所以Pentile屏幕无法精确显示这样的图案。这个问题非常麻烦，为了让显示的结果仍然为白色，就需要把原本应该熄灭的蓝色像素重新点亮，结果就是显示白色点阵失败。

        现在我们知道了，Pentile技术的精髓就是要做到相邻像素的子像素公用。这要求屏幕上显示的任何像素都需要有相邻像素的存在，但实际情况中，并不是时时刻刻都可以满足这点的，比如下面我们可以在实际中可能遇到的情况就是。这些情况下会出现什么问题呢？

        首先，是显示垂直方向的黑白交界线。可能出现的位置：文字边缘。

        我们可以看到，在最左边一条，出现了红蓝红蓝像素的垂直交替排列。这在视觉上会导致明显的“彩边”现象。

        然后，是45度倾斜的黑白分界线。可能出现位置：文字边缘。

        可以看到，边缘期待的白色变成了红色。

        更多的情况就不一一分析了，在这些情况下，会出现的问题都是屏幕上会出现非白色的边缘，这和我们要求的想去甚远，毕竟谁都不希望把黑白照片显示的花花绿绿吧？所以Pentile技术会对这些情况作出一定的修正，那就是把一些本该熄灭的子像素点亮，人为的制造一些相邻像素，来实现颜色的正常显示。但这就带来了一个问题，那就是本来平整的边缘变得不再平整，成为了锯齿状。这也是Pentile之所以会出现边缘毛刺的原因。具体的图我就不画了。

        上述的讨论都是在显示黑色和白色的基础上进行的，实际显示彩色画面的时候Pentile还会遇到一些更奇怪的问题。举例来说，当我们需要显示纯黄色的时候，就需要把屏幕上所有蓝色的像素都关闭。但由于红色像素是间隔排列，而不是紧密排列的，所以导致肉眼可以轻易看出其间夹杂的黑色斑点，它们之间的距离是两倍于像素距离的，导致出现“网纹”。而当显示淡橙色的时候，红色和绿色像素会100%发光，而蓝色像素则以50%亮度发光，此时这些不发光的蓝色像素会构成暗点，导致本来应该是纯净的颜色表面出现两倍于像素距离程斜向分布的“颗粒感”。

        追其根本，Pentile是一种通过相邻像素公用子像素的方式，减少子像素个数，从而达到以低分辨率去模拟高分辨率的效果。优点是同样亮度下视觉亮度更高，以及成本更低，但缺点也不言而喻——模拟的自然比不过真货。一旦需要显示精细内容的时候，Pentile的本质就会显露无遗，清晰度会大幅下降，导致小号字体无法清晰显示；而为了弥补色彩问题，所以在Pentile技术下显示色彩分割区的时候，分割线会产生两倍于实际像素点距的锯齿状纹路，也就是会产生锯齿状边缘。最后一点就是只要显示的内容不是白色，就会出现两倍于点距的网格状斑点。所以说，Pentile技术的显示屏必须需要拥有足够高的分辨率，才可以弥补由于会产生两倍点距纹理带来的视觉效果下降。因此在i9000这样的4寸显示屏上使用Pentile技术的AMOLED显示屏，这样的问题还是蛮明显的，虽然不会导致明显的问题，但对屏幕颗粒感有要求的同学，最好还是先看真机再决定。

        最后补两张屏幕实际照片，分别是HTC Legend和Desire。

Legend：

标准RGB

 

 

Desire：

 Pentile RGB

Google Nexus One VS Apple iPhone 3GS

Nexus One: NASA 照片 – 火星日出

 Nexus One: Intensity Scale Ramps

 不平滑，白色不純