新 iPad 显示屏深度技术测试

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2012-03-20 18:26

2048×1536 超高分屏幕是新 iPad 最吸引眼球的地方,但分辨率不是唯一,这块屏幕其它方面的表现如何呢?显示屏测试软件开放商 Displaymate 通过专业设备对包括色域、屏幕反光、可视角度、亮度、对比度、屏幕功耗等参数进行了测试。其中有些很有意思的结果,比如新 iPad 屏幕功耗比 iPhone 4 高了两倍多(已换算为同尺寸)。

Displaymate 对比测试了 iPad 2、新 iPad 和 iPhone 4。该公司总裁 Soneira 博士表示之所以没有选择更新的 iPhone 4S 是因为上一代 iPhone 的屏幕表现稍好。我把 Displaymate 先前几次测试的平板数据也加入对比(Galaxy Tab 10.1、Acer Iconia A500、Kindle Fire 和 Nook Tablet)。这几次测试所用标准并无变化。

亮度和对比度

New iPad Screen Test 1

峰值亮度是显示屏所能提供的最高亮度,也被称为白色峰值亮度,直接关系着显示屏在环境光较亮时的显示效果。

黑位是显示屏所能产生的最接近纯黑的颜色。几乎所有显示屏显示的都是可见的深灰色而不是纯黑。这是液晶屏的一个主要问题,降低了图像对比度和屏幕可读性,让图像显得泛白,在黑暗环境下很恼人。不过从上面的对比可以看出目前流行的平板都已经将黑位控制在1 d/m2 以下,远远好过 3.1 d/m2 的 3GS。

对比度(Contrast Ratio,低环境光)用来衡量显示屏能够生成的全域亮度,从峰值亮度到黑位亮度的比例。对比度越高越好,但这仅在低环境光条件下有意义,因为屏幕在高环境亮度下的反光会影响黑位。但对于移动设备来说这种情况不是主流。

对比度(Contrast Rating,高环境光)对移动设备更有实际意义,它显示出移动设备在环境光较强时亮度全开后的对比度,此时还受到屏幕反射影响。

屏幕反光

New iPad Screen Test 2

屏幕反光程度直接影响着屏幕在环境光下的显示效果,当平均屏幕反射高达 10%-15% 的时候哪怕只是在较明亮的房间里也难以取得好的效果。此时需要提升屏幕亮度减小反光影响——更耗电。

镜面反射同样对显示效果有很大影响,因为它会在屏幕上清晰显示出所反射物体。而且人眼还会自动将焦距锁定在所反射物体上,时间长了眼睛很累。

测试中的平板全都采用玻璃表层的 LCD 电容触屏,厚玻璃加上玻璃与显示屏之间的间隔加重了反射。而 Nook Tablet 和 iPhone 4 都直接将玻璃压在 LCD 显示屏上,去掉间隔,反射情况得以改善。未来 In-Cell LCD 成熟后可以再去掉触摸层,进一步降低反射问题。

其中 Nook Tablet 的反射程度在 DisplayMate 所测平板中最好,甚至超过 iPhone 4。新 iPad 相比上一代也有不少改进。以下是镜面测试照片,3mm 光束直射屏幕后产生的反光,可以看出 Nook Tablet 和 iPhone 4 明显胜出:

New iPad Screen Test Reflectance_1

New iPad Screen Test Reflectance_2

可视角度

New iPad Screen Test 3

非垂直角度下的亮度、对比度、色彩变化对平板来说非常重要。因为它们尺寸很大而且有时候需要多人一起用。尽管厂商经常宣传说自己的 LCD 屏可视角度能达到 176 度甚至更高。但 DisplayMate 指出这些都是废话,此时对比度已经低得难以接受。所以 DisplayMate 选择 30 度进行测试。

表中 JNCD 单位是(Just Noticeable Color Difference),用来反映色彩偏移程度。测试中除了 Acer Iconia A500 差距明显以外,其它平板表现都差不多——亮度衰减严重,但对比度、色彩偏移都不错。

色温和烈度

New iPad Screen Test 4

白色色温:屏幕上的白色由三原色组成,为了准确还原照片、图片和网页内容中的色彩,屏幕色温应该尽可能接近 D65 标准(6500K)。(关于 D65 标准的问题,前几年的《数码家居》杂志曾经刊登过一篇不错的普及型文章。全文链接

色域:显示屏的色域是指它能生成的色彩范围。显示屏要想提供好的色彩和灰阶准确性就必须根据业界标准进行校准,对于电脑、数码相机、高清电视而言,标准是 sRGB/Rec. 709。如果显示屏色域小于标准,图像色彩就会显得太弱,饱和度不足。但显示屏色域超出标准也不是好事,图像色彩会显得太重,过度饱和。更广的色域不会显示原始图像里不存在的颜色或内容,因为绝大多数图像的色彩都遵照 sRGB/Rec.709 标准。除了少数特殊应用以外,过广的色域只会降低色彩准确性,应当避免。

从下图可以看出新 iPad 的色域基本与 sRGB/Rec.709 重合,相比 iPad 2 和 iPhone 4 提升显著。

New iPad Screen Test Gamut

烈度(Intensity Scale)和 Gamma :显示屏的烈度有时也被称为灰阶,它不仅决定着图像的对比度还决定着红、绿、蓝三原色如何合成屏幕中的色彩。如果烈度不符合工业标准,就会产生偏差,因为基本上所有的专业内容和数码相机都采用 sRGB/Rec.709 标准。衡量标准是 Gamma 值,应当为 2.2,呈一条直线。值得注意的是 Kindle Fire 屏幕本身的烈度和 Gamma 值表现与 Nook Tablet 相当,但预置相册应用算法有问题,就像早期的 Nexus One 一样。

New iPad Screen Test Gamma

屏幕背光功耗

在 421cd/m2 亮度下,iPad 2、新 iPad 与 iPhone 4 的背光功耗分别为 2.8w、7.0w 和 2.6w。iPhone 4 的功耗是换算为 9.7 英寸面积后的结果。iPhone 4 能在高像素密度下维持低功耗靠的是先进但昂贵的 LTPS(低温多晶硅)技术。

早些时候曾有传言说苹果公司会在新 iPad 的屏幕上采用夏普的 IGZO 技术,在确保高像素密度下性能表现的同时提供低于 LTPS 的成本。不过遗憾的是新 iPad 的屏幕依然沿用 iPad 2 的非晶硅(Amorphous Silicon),降低了开口率(光线能通过区域的比例),不得不靠 2.5 倍的背光功耗来维持与 iPad 2 相同的亮度。

iPad_iPhone_Comparison

上图是 Lukas Mathis 在显微镜下拍摄的新 iPad 和 iPhone 4S 屏幕,缩放比例相同。可以看出 iPhone 4S 开口率明显高于新 iPad。

DisplayMate 还针对新屏幕对续航能力的影响进行了测试。为尽可能减小处理器所带来影响,测试中所有设备开启飞行模式、关闭所有应用、关闭背光自动调节,空等着把设备从满电状态耗到自动关机。结果在最高背光下新 iPad 只坚持了 5.8 小时,而 iPad 2 和 iPhone 4 则持续显示 7.2 和 7.8 小时。手动设置为中等背光后差距缩小,新 iPad、iPad 2、iPhone 4 分别为 11.6 小时、11.8 小时和 12.2 小时。遗憾的是 DisplayMate 并未测量中等亮度下两代 iPad 背光亮度的差距。

结论

DisplayMate 的测试总结对新 iPad 的屏幕评价甚高,称其综合表现远远超过之前测试过的所有平板设备和笔记本电脑。DisplayMate 公布过测试结果的平板包括:iPad 2、三星 Galaxy Tab 10.1、摩托罗拉 Xoom、华硕 Eee Pad Transformer、Kindle Fire 和 Nook Tablet。

Soneira 博士对苹果公司解决 iOS 设备诟病已久的灰阶和色彩饱和度问题颇感高兴。他认为新 iPad 屏幕很可能是你所拥有的色彩还原最准确的显示器——除非你有专业级显示器。这对专业摄影、医疗应用来说意义重大。而在显示效果脱胎换骨的情况下维持 499 美元的价格说明苹果也会打价格战。

不过新 iPad 的显示屏并非完美,除了上文提及的背光功耗翻倍和反光偏高问题以外,DisplayMate 还认为苹果公司有必要改进环境光传感器和自动亮度调节功能。因为目前 iPad(也包括其它平板)前置传感器感知到的所谓环境光更多是人脸反光,而自动调节所设定的亮度也不尽如人意。

文章还针对“视网膜显示屏”的称号提出质疑。一方面,苹果公司的人眼分辨极限标准基于 1.0(20/20)视力 15 英寸距离,而现实中很多人视力好于 1.0。比如对于 2.0 视力(20/10)的人来说,像素密度应该达到 458 PPI 才算得上视网膜屏幕。另一方面,根据苹果公司的标准,两米外观看的 46 英寸 1080p 电视也算得上视网膜屏幕。所以纠结于“视网膜屏幕”这个概念并无意义。

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