基于高光譜技術(shù)不同手機(jī)屏幕的色彩還原度分析

                                                              黃宇

0 引言

手機(jī)顯示屏從手機(jī)誕生開始就是不可或缺，只是從以前的顯示數(shù)字，短信文字到現(xiàn)在將書籍，音樂，視頻，游戲等等呈現(xiàn)給用戶，特別是隨著現(xiàn)在大型的手機(jī)游戲的流行，用戶對手機(jī)屏幕的要求也越來越高了。因此手機(jī)屏幕材質(zhì)從當(dāng)初了UFB、STN進(jìn)化到現(xiàn)在的TFT、SLCD等等。

不過畢竟屏幕材質(zhì)實(shí)在夠多，而消費(fèi)者對它們的優(yōu)缺點(diǎn)也不能一一了解，本文先通過對目前九大手機(jī)屏幕材質(zhì)的解析，讓消費(fèi)者有一個(gè)明明白白的消費(fèi)觀。這九大手機(jī)屏幕材質(zhì)及技術(shù)中，除了傳統(tǒng)的TFT、OLED等屏幕之外，還有NOVA、AMOLED、Suoer AMOLED、Super AMOLED Plus、IPS、SLCD、ASV等這幾年十分流行的屏幕材質(zhì)及技術(shù)，下表總結(jié)了這九大類手機(jī)屏幕代表機(jī)型及優(yōu)缺點(diǎn)。從表1可知，不同屏幕材質(zhì)均有其優(yōu)點(diǎn)及不足之處，關(guān)鍵在于消費(fèi)者的抉擇。

    從表1可知，IPS和LCD屏幕的優(yōu)點(diǎn)均為色彩還原度高，但是究竟是哪一個(gè)屏幕的色彩還原度更高？為解決這個(gè)問題，本研究以目前主流手機(jī)華為mate7、華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus為例，分析華為mate7在顯微下放大5倍，觀察其屏幕在脫膜前后獲取紅綠藍(lán)三顏色的高光譜相應(yīng)變化；分析iphone 6 plus在顯微下放大10倍觀察其開目鏡前后獲取紅綠藍(lán)三顏色的高光譜特征變化；同時(shí)分析華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus這三款手機(jī)在顯微放大5倍、10倍條件下，其在紅綠藍(lán)三顏色的高光譜特征變化。

1 基于高光譜技術(shù)不同手機(jī)屏幕的色彩還原度分析試驗(yàn)部分

1.1 儀器及參數(shù)

   本試驗(yàn)利用四川雙利合譜科技有限公司自主研發(fā)的GaiaMicro顯微高光譜成像系統(tǒng)，光譜范圍為400-1000nm，光譜分辨率為2.8 nm，圖像分辨率為1392*1040。顯微高光譜成像系統(tǒng)如圖1所示。

                圖1 400-1000nm系列顯微高光譜成像系統(tǒng)

1.2 樣品來源

    此次試驗(yàn)用到的華為mate7、華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus這四款手機(jī)，均是公司同事在手機(jī)生產(chǎn)廠家購買，為自用產(chǎn)品。

1.3 基于高光譜技術(shù)不同手機(jī)屏幕的色彩還原度分析試驗(yàn)方法

    在同樣的外界條件下，利用GaiaMicro顯微高光譜成像系統(tǒng)獲取華為mate7在顯微放大5倍下脫膜前后的紅綠藍(lán)三顏色的高光譜影像數(shù)據(jù)；iphone 6 plus在顯微下放大10倍下開目鏡前后紅綠藍(lán)三顏色的高光譜影像數(shù)據(jù)；華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus三款手機(jī)在顯微放大5倍、10倍條件下，紅綠藍(lán)三顏色的高光譜影像數(shù)據(jù)。利用ENVI的 ROI Tools工具統(tǒng)計(jì)同樣像元數(shù)下紅綠藍(lán)三顏色在400-100nm的光譜變化。

2 基于高光譜技術(shù)不同手機(jī)屏幕的色彩還原度分析結(jié)果與討論

2.1 華為mate7顯微下放大5倍其在脫膜前后紅綠藍(lán)三顏色的光譜變化

    華為Mate7配備6英寸顯示屏，擁有FHD 1080p(1920x1080)像素分辨率，368PPI，IPS/LTPS (低溫多晶硅)技術(shù)，表面覆蓋康寧大猩猩第3代玻璃。從圖2可知，當(dāng)華為Mate7脫膜時(shí)，其藍(lán)色顯示的峰值會(huì)上升，但位置保持不變；綠色顯示的峰值與藍(lán)色一樣，會(huì)有所上升，但是峰值的位置發(fā)生了“紅移”；而紅色顯示的峰值下降，且峰值的位置發(fā)生了“藍(lán)移”。從而可以判斷華為mate7的顯示屏色彩還原度一般。

圖2 華為Mate7手機(jī)屏幕脫膜前后顏色顯示差異(顯微放大5倍）

2.2 iphone 6 plus顯微下放大10倍其在開目鏡前后紅綠藍(lán)三顏色的光譜變化

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，內(nèi)置了1920×1080的分辨率，PPI高達(dá)400。從圖3可知，當(dāng)ihpone6 plus開目鏡時(shí)，與未開目鏡前相比，其藍(lán)色和綠色顯示的峰值會(huì)上升；紅色顯示的峰值下降；但紅綠藍(lán)三顏色峰值位置均保持不變。結(jié)合圖2和圖3可知，與華為mate7相比，iPhone6 Plus的顯示屏的色彩還原度較高。

圖3 ihpone6 plus開目鏡前后顏色顯示差異(顯微放大10倍）

2.3華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus在顯微放大5倍、10倍條件下，其在紅綠藍(lán)三顏色的光譜變化

   華為P8采用5.2英寸 IPS-Neo負(fù)向液晶屏，內(nèi)置了1920×1080的分辨率 PPI高達(dá)423。從圖4可知，顯微鏡放大不同的倍數(shù)，其紅綠藍(lán)三顏色的峰值及峰值位置均發(fā)生了較大的變化，放大5倍時(shí)其紅綠藍(lán)的峰值均大于放大10倍的峰值；不同的是當(dāng)顯微放大10倍時(shí)，與顯微放大5倍相比，其藍(lán)色的峰值位置保持不變，綠色的峰值發(fā)生了“藍(lán)移”，而紅色的峰值發(fā)生了“紅移”。綜合判斷可知，華為P8的顯示屏色彩還原度較差。

 圖 4 華為p8顯微放大不同倍數(shù)其顏色顯示差異

    iPhone5S配備了4英寸屏幕，1136x640分辨率的Super HD(超高清)IPS電容觸摸屏，PPI為326。從圖5可知，顯微鏡放大不同的倍數(shù)，iphone5S紅綠藍(lán)三顏色的峰值及峰值位置也發(fā)生了較大的變化。顯微放大5倍時(shí)，其藍(lán)色的峰值小于10倍的峰值，但峰值位置不變；顯微放大5倍和10倍時(shí)，綠色的峰值無明顯變化，但是顯微放大10倍時(shí)峰值的峰值發(fā)生了“紅移”；顯微放大5倍時(shí)，其紅色的峰值高于顯微放大10倍，綠色的峰值發(fā)生了“紅移”，但顯微放大10倍時(shí)，其峰值位置發(fā)生了“藍(lán)移”。綜合判斷可知，與華為P8一樣，iphone 5S的顯示屏色彩還原度也較為一般。

            圖 5 iphone 5S顯微放大不同倍數(shù)其顏色顯示差異

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，內(nèi)置了1920×1080的分辨率，PPI高達(dá)400。從圖6可知，無論iPhone6 Plus的顯示屏在顯微條件下放大5倍還是10倍，其紅綠藍(lán)三顏色的峰值位置均保持不變，且峰值的大小并無顯著變化。因此，與華為P8、iphone 5S相比，iphone 6 plus的色彩還原度更高。

            圖6 iphone 6 Plus顯微放大不同倍數(shù)其顏色顯示差異

3 基于高光譜技術(shù)不同手機(jī)屏幕的色彩還原度分析結(jié)論

   從圖3和圖6可知，iphone 6 plus在開目鏡前后、顯微放大不同倍數(shù)兩種不同條件下，其紅綠藍(lán)三顏色的光譜值均無顯著變化，這充分說明iphone 6 plus搭載的LCD屏幕色彩還原度較高；從圖2、圖4、圖5可知，而無論是華為mate7、華為P8或者iphone 5S，其搭載的顯示屏色彩還原度都較為一般，仔細(xì)分析可知，這三款手機(jī)搭載的都是IPS屏幕。綜合分析可知，LCD屏幕的色彩還原度高于IPS屏幕的色彩還原度。