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[杜比]一块屏幕为啥需要三次校准?一加 16 屏幕深度解析
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图文全文
一加 16 屏幕解析:从 165Hz 高刷到三次校准
AI OVERVIEW 摘要
一加 16 把高刷新率推到全局 165Hz、最高 185Hz,并带来新的超级显示芯片 Display P4;为守住每一帧的显示质量,一加与京东方定制了 X4 发光材料,色准达到 P3 覆盖 99.4%、标准模式色彩偏离 0.68。为了让 1 尼特低亮度下也没有 mura 和偏色,屏幕出厂前要做「一拍、一算、一写」三次校准:1.5 亿像素工业传感器逐像素扫描、云端计算补偿数据、写入芯片并云载入骁龙 SoC。
一块手机屏幕,出厂前为什么要校准三次?
看到一加 16 在预热时的这个说法,我想你可能最感到好奇的是:它究竟在校准什么?如果只是把颜色调准,一次不够吗?

答案要从这块屏幕的刷新率说起。欢迎收看这期两颗皮蛋,我是初号。
快起来,画面还得站得住
每一次刷新率的提升,都会改变屏幕定义的一切
流畅和性能一直是一加的基因,而一块高刷新率的屏幕是流畅体验的重要支撑,从 7 Pro 的 90Hz,8 Pro 的 120Hz,再到 15 的 165Hz,一加一直是高刷屏幕的引领者。我曾经也在这里做了些微小的贡献。

而一加 16,从上代只有部分游戏和应用可以激活 165Hz,到了这一代得益于软硬件全面升级,尤其是优化了电路设计,以及新的超级显示芯片 Display P4 之后,一加 16 现在支持了全局打开 165Hz,而游戏场景甚至支持最高 185Hz,再一次引领了行业突破。

在日常使用当中流畅度的提升是非常明显的,不管是刷微博,还是打游戏,乃至于最基础的滑动返回,回到桌面这些手势操作,165、185 对比常规的 120 屏幕,对我这种比较敏感的人群来说,差异是立刻可感知的。

同时根据高速相机拍摄的画面来看,不管是游戏的瞄准、开枪还是应用内列表滑动,运动画面的清晰度都有明显提升,尤其是竞技游戏,可能高手之间差距就是这一瞬间的事儿。

一加 16 的这个部分提升,对游戏玩家来说应该是非常有吸引力的,尤其是今年高通第六代骁龙 8 超级至尊版,整体芯片性能,还有能耗比都有提升的大前提下,我觉得所谓的游戏手机的竞争力正在逐步减弱,而一台能兼顾日用和游戏都流畅好用的手机,应该是绝大多数用户的选择。

但这个体验的进步,对于屏幕研发来说,就是一个巨大的挑战了,每一次刷新率的提升,都会改变屏幕定义的一切。因为从原理上讲,120Hz 屏幕,每隔约 8.33 毫秒就要刷新一次;到了 165 时代,时间缩短到约 6.06 毫秒;而一块刷新率 185Hz 的屏幕,留给每一帧的时间,只有短短 5.41 毫秒。

留给帧刷新的时间越来越短,像素还没稳定到目标亮度,这一帧可能就结束了,这就会直接演变成偏色或者不均,尤其是在低亮度的时候,电流被压缩到极低,发光材料的缺陷会暴露无遗。

所以怎么能保证每一帧的显示效果不会因为 165 185 而出现质量的降低,甚至还要比上一代做的更好,这是留给一加软硬件研发同事们的重要课题。所以我们能看到,一加从发光材料、超高刷电路、以及显示芯片多路出击,尤其是自研的显示科学产线,完成三次校准,才得以让这么一块超高刷的屏幕成为可能。

好颜色,也要经得住关灯
真正让它一枝独秀的,是他在低亮度下的表现
那先说发光材料,这一次一加与京东方联手,为这块屏幕定制了全新的 X4 发光材料。在功耗、色彩、亮度、寿命等等多个方面,都有进一步的升级。

根据我们的测试,一加 16 的这块超高刷屏幕,色准上 P3 色域覆盖 99.4%,标准模式色彩偏离 0.68,从基础素质上整体来看,在这一波旗舰机里面,一加 16 依然具备第一梯队的显示效果,准确、自然。

而真正让它一枝独秀的,是他在低亮度下的表现。我们用二维亮度计测试了这块屏幕在 1 尼特最低亮度下,255、191、150 三个灰阶下的均匀度表现,我们可以看到不管是亮度的标准差,还是离散程度,都保持了极佳的水准,尤其是 150 灰阶下的表现,此时屏幕的实际亮度已经只有 0.28 尼特,他的标准差只有 0.003 尼特,离散只有 10% 左右。

而且要知道,这其实已经接近这台二维亮度计量程的极限,其中还混入了他自身传感器带来的噪声,实际肉眼看表现,他非常非常均匀,只有仔细看,才能看到很细微的高频噪声,完全没有一块一块的 mura。在超高刷屏幕上做到这个水平,在我们测过的屏幕里,一加是独一份的。

而且这是在不牺牲护眼,不牺牲色彩表现下做到的,这里除了 X4 发光材料在极低电流下依然保持了很好一致性之外,最重要的其实就是三次校准带来的收益。

一拍、一算、一写,各有各的任务
没有测量,就不知道这块屏幕具体差在哪里
因为 OLED 在制造过程中,发光材料和驱动晶体管总会存在细小差异。如果是整体偏色,那统一加一点红、减一点绿,这是比较容易的,但如果是左边偏亮、右边偏暗,要把这种差异压下去,就得知道具体哪个位置偏了、偏了多少,再做有针对性的补偿。

这套三次校准可以用三个动作理解:一拍、一算、一写。先是“一拍”。首先一加的自然显示科学产线,会用 1.5 亿像素定制工业传感器,进行逐颗子像素的 AOI 光学扫描。他们的设备要比我们用的二维亮度计精密得多,不仅是在低亮度时信噪比要足够优秀,而且他必须足够清楚,清楚到分清楚每一颗子像素的亮度。

同时这个测试不仅是逐像素的,应该还是逐亮度,逐灰阶的,相当于给屏幕做一次精细的光学体检,在这一步,屏幕在生产过程中带来的误差,不均匀的问题,就会被充分的暴露出来。

接下来是“一算”。因为前面拍下来的数据量实在是太过于庞大了,我们假设啊,亮度从最低到最高,分段采集 3 个亮度,加上每个亮度点采集 3 个灰阶的数据,这就是 9 个采集点,再叠加上 700 多万颗子像素,这就是 6300 多万个数据,然后每个数据,都要跟目标值做比对,生成出一个补偿数据,所以这一步的计算,会放到云端来完成,而且也只能放到云端来完成。

最后是“一写”。经过云端计算出来的数据,会写入到一加自研的超级显示芯片 P4 当中,并通过云端载入骁龙 SoC。云端计算出来的补偿数据,最终还会在手机上做线性拟合。叠加常规的色准、色域限缩、白点校准,进入手机系统的显示链路,才算是真正发挥作用。

流程这样设计,每一步都承接上一步:没有测量,就不知道这块屏幕具体差在哪里;没有计算,测量结果还只是记录;没有写入,算好的修正就无法落到最终画面上。


总结
一加 16 的屏幕毫无疑问是当下手机国产屏幕的巅峰水准
回到开头,一加 16 为什么需要三次校准?因为把刷新率推高,只完成了好屏幕的一部分。剩下的工作,就藏在大量的细节优化里,让无数的子像素平稳发光,并且在更紧的时序、更低的亮度下,保证他们步调一致。

一加在背后付出大量的工作,自研显示科学产线,超级显示芯片,以及软硬配套的三次校准,每一项拿出来都是行业领先,一加 16 的屏幕毫无疑问是当下的手机国产屏幕的巅峰水准,所有的一切,都是为的是让用户感受不到这块屏幕的存在,用户不必记住产线上经历了几道工序。那些工序的价值,最后应该体现在每一次信息流的流畅滑动、每一个游戏的精彩操作,以及夜里使用手机时,依然干净的那一片亮光里。

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