基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析

基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析

                                                              黃宇

0 引言

手機顯示屏從手機誕生開始就是不可或缺，只是從以前的顯示數字，短信文字到現在將書籍，音樂，視頻，游戲等等呈現給用戶，特別是隨著現在大型的手機游戲的流行，用戶對手機屏幕的要求也越來越高了。因此手機屏幕材質從當初了UFB、STN進化到現在的TFT、SLCD等等。

不過畢竟屏幕材質實在夠多，而消費者對它們的優缺點也不能一一了解，本文先通過對目前九大手機屏幕材質的解析，讓消費者有一個明明白白的消費觀。這九大手機屏幕材質及技術中，除了傳統的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及技術，下表總結了這九大類手機屏幕代表機型及優缺點。從表1可知，不同屏幕材質均有其優點及不足之處，關鍵在于消費者的抉擇。

    從表1可知，IPS和LCD屏幕的優點均為色彩還原度高，但是究竟是哪一個屏幕的色彩還原度更高？為解決這個問題，本研究以目前主流手機華為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三顏色的高光譜相應變化；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三顏色的高光譜特征變化；同時分析華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus這三款手機在顯微放大5倍、10倍條件下，其在紅綠藍三顏色的高光譜特征變化。

1 基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析試驗部分

1.1 儀器及參數

   本試驗利用四川雙利合譜科技有限公司自主研發的GaiaMicro顯微高光譜成像系統，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如圖1所示。

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

1.2 樣品來源

    此次試驗用到的華為mate7、華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus這四款手機，均是公司同事在手機生產廠家購買，為自用產品。

1.3 基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析試驗方法

    在同樣的外界條件下，利用GaiaMicro顯微高光譜成像系統獲取華為mate7在顯微放大5倍下脫膜前后的紅綠藍三顏色的高光譜影像數據；iphone 6 plus在顯微下放大10倍下開目鏡前后紅綠藍三顏色的高光譜影像數據；華為p8、iphone 5S、iphone 6 plus三款手機在顯微放大5倍、10倍條件下，紅綠藍三顏色的高光譜影像數據。利用ENVI的 ROI Tools工具統計同樣像元數下紅綠藍三顏色在400-100nm的光譜變化。

2 基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析結果與討論

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，表面覆蓋康寧大猩猩第3代玻璃。從圖2可知，當華為Mate7脫膜時，其藍色顯示的峰值會上升，但位置保持不變；綠色顯示的峰值與藍色一樣，會有所上升，但是峰值的位置發生了“紅移”；而紅色顯示的峰值下降，且峰值的位置發生了“藍移”。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三顏色的光譜變化

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，內置了1920×1080的分辨率，PPI高達400。從圖3可知，當ihpone6 plus開目鏡時，與未開目鏡前相比，其藍色和綠色顯示的峰值會上升；紅色顯示的峰值下降；但紅綠藍三顏色峰值位置均保持不變。結合圖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，其在紅綠藍三顏色的光譜變化

   華為P8采用5.2英寸 IPS-Neo負向液晶屏，內置了1920×1080的分辨率 PPI高達423。從圖4可知，顯微鏡放大不同的倍數，其紅綠藍三顏色的峰值及峰值位置均發生了較大的變化，放大5倍時其紅綠藍的峰值均大于放大10倍的峰值；不同的是當顯微放大10倍時，與顯微放大5倍相比，其藍色的峰值位置保持不變，綠色的峰值發生了“藍移”，而紅色的峰值發生了“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，iphone5S紅綠藍三顏色的峰值及峰值位置也發生了較大的變化。顯微放大5倍時，其藍色的峰值小于10倍的峰值，但峰值位置不變；顯微放大5倍和10倍時，綠色的峰值無明顯變化，但是顯微放大10倍時峰值的峰值發生了“紅移”；顯微放大5倍時，其紅色的峰值高于顯微放大10倍，綠色的峰值發生了“紅移”，但顯微放大10倍時，其峰值位置發生了“藍移”。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顯微放大不同倍數其顏色顯示差異

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，內置了1920×1080的分辨率，PPI高達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顯微放大不同倍數其顏色顯示差異

3 基于高光譜技術不同手機屏幕的色彩還原度分析結論

   從圖3和圖6可知，iphone 6 plus在開目鏡前后、顯微放大不同倍數兩種不同條件下，其紅綠藍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，仔細分析可知，這三款手機搭載的都是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。