RGB标准排列与RGB PenTile排列详细解析

LouisLaw

来源：手机中国 【原创】 作者：徐磊  责任编辑：白沫飞

　　现在的手机，屏幕越来越大，分辨率也越来越高，很多人在购买手机时，往往认为，分辨率越高，屏幕显示效果越清晰。实际上，这种想法是不全面的。屏幕的材质以及子像素的排列方式也是影响屏幕显示效果的重要因素。屏幕子像素的排列方式一般分为两种，一种是标准RGB排列方式，另一种是RGB PenTile排列方式，那么它们都是什么意思呢？采用哪种子像素排列方式的屏幕更好呢？接下来笔者为大家详细的解答。

　　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。

RGB排列
    RGB排列是最标准的排列方式，它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”）。




标准RGB排列单个像素点
　　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。




标准RGB排列显示原理

　　事实上，绝大多数的液晶显示器，采用的都是标准RGB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。

RGB PenTile排列
　　RGB PenTile排列是现在一些采用OLED材质的手机RGB子像素的排列方式。它与标准RGB排列单个像素点是不一样的，标准RGB排列的像素点是由红绿蓝三个子像素组成的，而PenTile的单个像素点只有“红绿”或者“蓝绿”两个子像素点组成。图中左边就是RGB PenTile排列的子像素排列方法。可以看到，同样显示3x3个像素，RGB 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。我们知道只有三基色才能构成所有的颜色，而两种颜色是不可以构成所有颜色的，所以在实际显示图像时，RGB PenTile的一个像素点会“借”用与其相邻的像素点的另一种颜色来构成三基色。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。




RGB PenTile与标准RGB子像素排布对比 
　　RGB 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RGB PenTile在工作时的子像素点亮情况就知道了。首先我们模拟一下RGB PenTile显示水平间隔的白色线条。




RGB PenTile显示水平间隔的白色线条
　　从上图可以看到，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。
　　然后我们模拟一下RGB PenTile显示垂直间隔的白色线条。公用情况也是一样的。




RGB PenTile显示垂直间隔的白色线条
　　接下来我们再模拟一下RGB PenTile显示黑白点阵。




RGB PenTile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RGB 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，RGB 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，我们看一下当RGB PenTile显示垂直方向的黑白交界线时，会发生怎样的情况？这种情况通常发生在文字边缘的位置。




RGB PenTile显示垂直方向的黑白交界线
　　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，我们看一下当RGB PenTile显示45度倾斜的黑白分界线。这种情况也经常出现在文字边缘的位置。




RGB PenTile显示45度倾斜的黑白分界线
　　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RGB 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RGB PenTile之所以会出现边缘毛刺的原因。

　　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RGB 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，RGB 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PRGB 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，RGB 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。

　　目前采用RGB PenTile排列的屏幕主要为三星的AMOLED屏幕以及Super AMOLED屏幕等衍生品。直到三星推出I9100后，其搭载的Super AMOLED Plus屏幕才改为标准RGB排列方式。大家在购买时需要注意。

潇潇:暮雨

据说860刊图片会模糊  不知道是真大还是假的

LouisLaw

潇潇:暮雨 发表于 2012-5-16 21:15
据说860刊图片会模糊  不知道是真大还是假的

会。特别是绿色

潇潇:暮雨

额。。真的。。哎。。本来挺看好的 4.3屏幕太大了

jthoney

刀锋也是RGB PenTile的吧