ASUS VivoBook OLED螢幕測評

本篇文章除了分享華碩VivoBook Pro 14 OLED這台筆電的規格、外觀外,詳細分析了這台筆點螢幕的各種顯示性能特性;包含原廠標示的Pantone Validated ™認證是什麼,出廠時與校正後的色彩準,漸層灰階的問題等等。

另外也討論OLED有別於一般LCD顯示器要留意的部分,包含OLED特殊的可視角色偏的問題,以及多螢幕使用時,校正後視覺上白色不匹配/同色異譜理論失效的狀況與改進方式。

我想你應該沒看過這麼詳細的筆記型電腦螢幕介紹過,測試與撰寫花了超過一周,
寫完覺得自己真的是有點Geek ;)

前言

最近我出售了使用五年的MacBook Pro(2016年款式,帶有touch bar的機型)

倒也不是說壞了,單純是目前螢幕校正工作軟體多數是以Windows 為主,過去一直以BootCamp執行,也是有點小不方便,年初某個突發事件下動了換機念頭。使用MAC後已經有好幾年沒留意Windows筆電的市場,稍作功課才發現,原來現在不用花到四五萬也能買到性能跟功能、設計都相當不錯的機子。

精挑細選後看中了ASUS Vivobook Pro 14 OLED 筆電。在某天光華商場打烊前二十分鐘,直接隨便選了一家有展示的店家購入。花費不到三萬元,原廠提供24個月保固外某連鎖賣場還加贈一年。另外這台筆電竟然有送不算單薄的筆電包,真的滿令人意外的,真心推薦預算在三萬上下的朋友可以考慮這一台。

當然如果你還在考慮,不妨參考一下這篇的介紹,尤其對於螢幕顯示性能比較要求的朋友,那我想應該會有很多幫助。


目錄/快速連結

  1. 筆電型號與規格
  2. 螢幕第一印象
  3. 解析度與文字清晰度
  4. 色域與色準
  5. 原廠色彩描述檔
  6. 原廠色彩描述檔性能測試
  7. 校正後的色準
  8. 灰階與亮度
  9. 面板均勻度
  10. 可視角度與色彩偏移
  11. 白點的視覺匹配
  12. 總結

[ 提 醒 ]
測量使用的儀器與測量環境都非實驗室標準,因使數值本身就存在一定誤差
本文所公布的測試結果應該謹慎參考,建議將重點放在測試項目中不同模式的相對比較上。
本文的測試僅在同一台顯示器上完成,並不一定能夠反映其他同型號顯示器的性能。

1.筆電型號與規格

關於型號規格的部分,雖然不是本文重點,但我還是根據我的使用經驗跟主觀感受分享一些心得。整體的使用體驗我認為是非常不錯的。

型號:ASUS Vivobook Pro 14 OLED M3401
處理器:AMD Ryzen™ 5 5600H Mobile Processor
顯示卡:AMD Radeon™
記憶體 :16GB DDR4 (on board)
儲存空間:512GB M.2 NVMe™ PCIe® 3.0 SSD
重量:1.4KG

螢幕的部分:
尺寸:14.0 吋, WQXGA+ (2880 x 1800) 16:10,
反應時間:0.2ms
最高刷新率:90Hz
亮度:400 尼特, 600nits peak brightness
色域:100%DCI-P3
另外還通過 PANTONE 認證, 霧面防眩光螢幕, 螢幕佔比:84 %

接口

筆電的定位應該算是商務/工作機,各種接口十分充足。大部分接口集中在右側:一個USB 3.2 Gen 1 Type-A,一個USB 3.2 Gen 1 Type-C,兩個USB 2.0 Type-A(左側唯二的接口),一個全尺寸HDMI 1.4,一個3.5mm 複合式音源線插孔,甚至還有MicroSD 讀卡機。

如果要接一些高速裝置例如硬碟等等,就請留意要接在右側USB 3.2 Gen 1 Type-C或Type-A的位置,才能發揮最大效用。

這台型號M3401的VivoBook AMD版本沒有Thunderbolt的,需要加五千塊左右購買Intel 版本的Vivobook Pro 14 OLED (K3400, 11th Gen Intel)。使用TB4的好處是可以用單條線材連接顯示器,同時傳輸資料,還能同時給筆電反向充電。

鍵盤

整體的鍵盤與觸控板尺寸配置,對我來說很完美

我的手掌算是偏大的,使用這台14吋的筆電打字時,兩隻手的掌根部分可以完整且舒適的靠在觸控板左右兩側,不會有懸空的部分,手指的位置下落處剛好是鍵盤上,對我而言這個尺寸與配置上是非常完美。
我這篇測試文都是在這台筆電上完成,經過長時間使用下是沒問題的。

鍵盤開啟背光後,在環境光線比較暗的地方還是能輕鬆辨識

鍵盤有79鍵,大小是正常的全尺寸帶三段背光,實用加分。鍵程部分官方標示為1.35mm,實際打字的感受算是穩固且有明顯下壓的按鍵感,體驗還算可以。

稍微要挑剔的話,就是正常使用筆電的視角觀看,鍵帽下緣會明顯露出背光機構的燈珠位置,不能說是很美觀。

按鍵表面的觸感是平整的硬質塑膠,透光的字符印刷清晰,文字部分用指尖來回觸摸會感受到非常輕微的立體感,是由於白色透光字符與黑色不透光部分的差異,感覺是蠻厚的塗料耐用度應該是沒問題。

螢幕上緣有一個720p HD 的攝影機,我在開線上會議時使用過,清晰度堪用,不過低照度下拍攝還是會比較糊,還是建議大家在光線充足的地方使用。

有物理的防窺鏡頭蓋,實用加分。蓋上時會露出亮橘色的警告,打開時則是黑色鏡頭。這一點其實先不討論機構的製作因素,個人覺得應該反過來設計更好;打開時顯示橘色表示警告,關閉時則與邊框依樣保持黑色。

防窺鏡頭蓋蓋上時會露出橘色的標示

在鍵盤第一排Fn功能鍵中,除了基本的音量調整,亮度調整、觸控板鎖定、鍵盤背光以外,還加入了左圖中正在發光,功能被啟動的「麥克風關閉」「相機關閉」兩個功能,在商務使用資訊安全控管上加分。
這邊的開啟/關閉時,顯示警告色彩的邏輯跟上面討論到相機防窺鏡頭蓋是一致的,關閉功能時顯示都是橘色標示,加分。

F12的位置是ASUS專用程式MyASUS的快速啟動鍵,有許多OLED螢幕相關的設定必須由此控制。

MyASUS程式中部份與OLED螢幕相關的控制選項,強烈建議使用者詳細閱讀並使用。

觸控板

觸控板大小我覺得高度正常寬度偏寬,表面質感非常順滑。

最上緣是沒有按壓功能的。越接近上方,回饋力道越大需要用力壓才會觸發,下緣就不用那麼大力。實際使用時因為通常是以大拇指或食指按壓邊緣,中間則多半做滑鼠鼠標移動,設計合理。

點一下右上角的計算機符號後,觸控板的背光燈會亮起,華碩稱之為NumberPad 虛擬數字觸控板 ,非常實用,加分。


2.螢幕第一印象

OLED螢幕帶給人的第一印象,絕對是由暗部極致的黑帶來非常強烈的影像立體感與色彩艷麗的感覺。

另外螢幕通常十分輕薄,OLED螢幕像素皆為自發光,無須使用背光來產生色光,自然厚度能做到更薄。

根據個人的經驗,還未上儀器測量前初看到這塊螢幕,影像顯示品質肯定是中上水準;對比自然是OLED的強項,灰階階調銜接還算順,但略有些許斷階的產生,這點後續的儀器測試內容會驗證。

黑色部分得益於OLED面板特性,不發光讓對比度接近無限大,視覺感受上非常強烈

厚度

筆電上蓋/螢幕大概只有5mm厚

筆電上蓋/螢幕大概只有5mm厚,但整體結構鋼性是夠的不用擔心;測試用單手開合、兩手抓住邊緣用點力氣前後扭轉,基本上都不會有形變產生。

材質上跟機身相同都是某種強化塑膠的質感,觸感上自然不如使用金屬材質的MacBook,不過重量肯定也因此減輕不少;整機重量非常理想,只有1.4公斤

上蓋與本體的轉軸結構,這邊沒有特別拍特寫,傳統設計中規中矩,使用起來感覺是堅固可靠的。


我買到的這一台,出廠色溫第一印象感覺是稍微偏暖的,另外白色與我身邊經過校正的一般LCD螢幕相比,略帶黃綠色調(OLED螢幕上常見的視感)。色溫白點的問題後面「白點的視覺匹配」小節會做更深入討論。

任何色彩相關的認真討論,切忌不要用肉眼來判斷,肉眼不是可靠的觀察工具。

使用OLED螢幕觀看彩色圖片,不僅對比高色彩感覺也很鮮豔,整體觀看體驗是讓人滿意的。


霧面/鏡面

這邊出現一點小問題:官網產品規格上雖然標示為「霧面防眩光螢幕」,但實際上是比較偏向鏡面的質感,這點跟規格有點出入,網路上的資料顯示似乎是同型號下還有不同的版本,應該是登載到其他的規格了。

似乎是誤植到別的型號,顯示器應該是鏡面而非霧面。

燈光照射下,閃光燈這類的點狀強光源,容易產生比較明顯的彩虹光班。面積大一點的光源,則會反射出螢幕表面淡藍綠色的鍍膜。對於影像工作者來說,霧面螢幕自然是最好的選擇,鏡面螢幕雖然視覺感受上比較鮮豔且較銳利,但那無助於影像編輯工作。

鏡面螢幕使用時,請留意不要有光線照射到螢幕上。環境最好是較暗且燈光受控制的室內,使用時建議穿著暗色、素面的上衣,免的在螢幕上一直看到衣服的顏色或被燈光照亮的臉。

至於一般使用瀏覽網頁、文書作業與觀看影片,鏡面的效果的確是討喜一點沒錯;感覺會比較銳利,對比更高,色彩更鮮豔一點。

拿一隻日本Luci出品的「TeSOLA 攜帶式看樣LED燈」做照明,可以看到螢幕反射出燈管的樣子與鍍膜的顏色

3.解析度與文字清晰度

ASUS Vivobook 14吋這台的解析度是2880 x 1800,其實存在更大的15吋版本,但規格上解析度反而只有FullHD也就是1920×1080。因為沒有看過實體,所以不知道兩種不同型號面板性能上孰優孰劣。我選擇了14吋版本,如果你也入手這尺寸版本那Windows作業系統下建議將顯示器設定150~200%的放大比例,否則字體會變的非常小。


文字渲染

文字閱讀起來的視覺效果不算非常好,有可能是Windows本身的渲染問題,又或是面板像素排列的問題;近距離觀看字體時,可以留意到邊緣略為帶著彩色邊線的感覺,雖然不嚴重但久看小字,視覺上還是略為受到干擾。讀者如果想要比較的話可以拿出iPhone或是MacBook,小字的清晰度比較之下應該能體會到差異。

翻拍照片中不太能顯示出細節邊緣的色感問題,但實際與iPhone等高PPI設備比較,的確問題是存在的

OLED子像素特殊排列

上網GOOGLE了一下,這台筆電螢幕面板是來自韓國 Samsung製造,型號為 ATNA40YK04-0 (SDC4154。網路圖片顯示,這塊面板每個像素裡的R、G、B子像素中,R、G與B的面積上不相等,子像素排列位置也略有錯位。

有網站將這種排列歸類,命名叫做Shift BRBGSubpixel Zoo A Catalog of Subpixel Geometry)。特殊的RGB子像素設計在OLED上並不少見,例如廣為人知的PenTilediamond排列。設計的出發點除了模擬人眼LMS視細胞不等量的生理結構,也就是視覺上RGB對亮度的感知影響並不相等,另外特殊條件下也能減輕摩爾紋的狀況。基於材料學也希望延長OLED的壽命。理論上有機發光二極體的藍色子像素,因為材質的關係老化最快,亮度衰減最快,因此研發人員想出各種方式,例如增大藍色像素面積來延緩衰退帶來的負面影響。純屬個人猜測,也許這些特殊的排列也與文字邊緣略有顏色溢出的不良視覺感覺有關。

4.色域與色準

Pantone Validated ™認證

關於筆電螢幕的色彩準確度,華碩官方規格與宣傳上並沒有明確的標示與保證,取而代之的說明是「通過 PANTONE® 驗證,提供您專業級色彩準確度

關於Pantone Validated ™認證是什麼,可以參考本站之前分享的文章
關於Pantone Validated ™認證」。

Pantone Validated ™認證代表的是綜合性的評估,官方沒有透漏實質驗證的標準以及色差相關數據,因此沒辦法比對該認證與手上這台螢幕的品質,比對色差值ΔE或其他相關參數。

只能籠統地說,通過 PANTONE® 驗證的螢幕具備「某種品質保證」表現不會太差(怎麼有說跟沒說一樣)。那我們就實際上儀器來測試色準。


DCI-P3廣色域

在華碩的官方網站上,螢幕規格標示「DCI-P3:100% 廣色域」,猜測意思是顯示器的色域能夠覆蓋DCI-P3色域,但並沒有說明究竟是剛好覆蓋,或是大於DCI-P3

這邊先提前劇透一下,這台筆電實際上是面板原生色域超越DCI-P3的狀況。在非標準DCI-P3色域下,自然不適合套用標準P3的ICC Profile色彩描述檔,對於色準上有要求時,勢必需要更多一點處理,下一段會繼續討論。

再者,假設是「剛好100%完全吻合P3」的色域範圍,也要留意並不能直接連結到DCI-P3標準,因為多半使用的標準是Display P3而非DCI-P3。


關於P3色域的變體

一般常見廠商或消費者認知的DCI-P3,通常是叫做Display P3P3D65的色彩空間標準。

Display P3是由Apple蘋果電腦推動的色彩標準,借用了原本DCI-P3色彩空間的色域,Gamma/EOTF則捨棄劇院標準2.6,改用sRGB的曲線(數值近似2.2),最後白點(定義使用的標準白色)不用原始DCI-P3略帶黃綠的標準(CCT色溫大約6300K),使用更常見的D65/6500K標準白(與sRGB/Rec.709、AdobeRGB等標準相同)。

White xWhite yCCTRxRyGxGyBxBy
P3-D65 (Display)0.31270.32906504k0.6800.3200.2650.6900.1500.060
P3-DCI (Theater)0.3140.3516300k0.6800.3200.2650.6900.1500.060
P3-D60 (ACES Cinema)0.321680.337676000k0.6800.3200.2650.6900.1500.060
三種都被稱為"P3″的色彩空間,實際的技術資訊,關於RGB三原色與白點繪製於CIE1931上的座標位置。

如果你的螢幕有DCI-P3模式,要判斷是哪一種的話,可以留意相比其他模式下,螢幕的白色會不會略顯黃綠;會的話就是標準的DCI-P3,否則是Display P3/P3D65。

那這台筆電使用的是什麼標準呢?基本上沒有消費級顯示器預設配備DCI-P3標準色域,都是使用Display P3。到此我們可以知道,這台筆電擁有一塊色域超過P3的OLED顯示器,在這個基礎上色準未知,但擁有Pantone Validated ™認證,表示顯色能力有一定的水準,That’s All.


實測螢幕色域大小

使用DisplayCAL的測量並計算,這塊OLED螢幕的色域能夠100%完全覆蓋sRGB與DCI-P3色域,就連AdobeRGB也能覆蓋96.7%。

改以ColourSpace測量並計算,這塊OLED螢幕的色域能夠99%覆蓋sRGB,98%覆蓋DCI-P3色域,95%覆蓋AdobeRGB,與DisplayCAL計算相去不遠。


OLED RGB光譜

顯示器決定顯色色域大小的關鍵,在於其光譜長相。以OLED為例,R、G、B三基色,如果各自的單一光譜峰值形狀越窄,人眼觀看時越能感受到鮮豔的色彩。這部分是可以透過color matching function,CMF色彩匹配函數來預測計算的。這邊提供我用i1 Pro3繪製VivoBook Pro的OLED螢幕的光譜圖,以及其他品牌的OLED光譜圖比較。

過去OLED顯示器,一直是高品質與高價格的印象,現在由於製程與產量上的進步,在實售不到3萬塊的筆記型電腦居然也能享受到如此優異的技術產品。當然光是傳聞不能盡信,雖然素聞OLED面板應該都不算太差,但以專業色彩管理/顯示器校正工作者自居的我,
認為還是需要透過測量,才能更明確了解螢幕性能。


5.原廠色彩描述檔

這個段落會深入研究原廠配置的色彩描述檔內容以及品質;只有在描述檔正確配置且符合螢幕特性下,螢幕的色彩才會準確。這邊主要發現幾個可以改善的問題,包含原廠描述檔製作時設定的亮度,以及描述檔的格式種類。經過實際實驗量測數據,並透過修正問題重新製作描述檔後,的確在色準上得更更好的表現。

要求色準的筆記型電腦螢幕

廠商規劃生產一台筆電的時候,螢幕面板部分常見的色準控制有兩種作法:

第一種使用特定標準色域的面板,例如最常見是sRGB或DisplayP3。實作上是在系統之前硬體層次就已經控制了面板的顯色能力。例如早期MacBook筆電、iMac桌機使用的是sRGB標準螢幕,2016年後至今則使用Display P3標準。

實際上更常見的是供應商提供性能大致符合sRGB的面板,不特別設定、安裝顯示器色彩描述檔下,作業系統一般是默認sRGB顯示環境。

第二種根據特定批號的螢幕面板,進行顯示特性測量,製作色彩描述檔ICC Profile,並於出廠時安裝在系統內。這種作法是最有彈性的,但缺點是並不是所有軟體環境都能支援ICC Profile的色彩管理方式。

作業系統內名為「AsusICM」的資料夾中八個ICC Profile

ASUS VivoBook的作法是第二種,作業系統內包含一個名為「AsusICM」的資料夾,其中有八個ICC Profile,估計是針對筆電M3401不同的四種子型號,以及兩種模式(有無後墜CMDEF字樣)準備的描述檔。

我的這台筆電出廠預設Windows系統中安裝使用「M3401QA_1002_834C4154.icm」,實際打開確認四組Profile的確都是不同的內容。其中可以留意到標示「Calibrate by ACMP(V2.3.0)」的項目,可能是委託製作公司/單位。網路上搜尋ACMP似乎找不到相關的資料,唯一有點相關聯的資料是澳洲某個攝影師協會的縮寫,但很可能只是同名。

華碩原廠內建的描述檔M3401QA_1002_834C4154.icm

利用DisplayCAL軟體,開啟這份ASUS提供的出廠預設ICC Profile,可以看出這塊顯示器的原生色域略大於DCI-P3。實線部分是工廠測量這台顯示器的顯色色域範圍,虛線則是DCI-P3

綠色與藍色兩基色略微超出P3的標準(更鮮豔),但實際上沒有差異很大(請留意本圖使用CIE 1931繪製,圖像上色差距離的比例,與人眼視覺感受並不相等)

果然螢幕的這塊OLED面板符合前面的猜測,是「色域能夠覆蓋DCI-P3色域」但非P3,意思就是必須要搭配正確的ICC Profile (標準的罐頭ICC不適合),才能讓支援色彩管理的程式例如Photoshop正確處理色彩管理。

這邊將ASUS ICM資料夾中所有ICC Profile都一起貼出來比較,彼此的數值略有出入,應該對應到不同型號/批次面板。

關於ICC Profile色彩描述檔是什麼,以及與螢幕是什麼關係,該如何正確使用
詳情請參考本站的文章「螢幕色彩描述檔ICC Profile

泛用性討論:描述檔的亮度與TRC數值

關於ASUS原廠附上的ICC Profile,內容看起來儲存的是真實的測量數據
描述檔是基本的矩陣Matrix+曲線Curves形式,Curves的部分,也就是色調重現曲線Tone Reproduction Curve,TRC中,RGB三通道都各記錄了256點測量數值。亮度紀錄為396.04cd/m2,白點與黑點也都紀錄了XYZ數值。(黑點部分換算亮度大約是0.03cd/m2;這部分有點奇怪,OLED應該暗部亮度值更低?)

使用ICC Profile Inspector程式開啟原廠的描述檔,檢查Curve Tag/TRC

TRC內記錄了非零點起點且RGB三通道不等的數值。通常非零點起點的TRC描述檔有兩種可能性;第一種是為了修正極暗部色偏(LCD背光汙染)問題,但這種Profile內TRC之RGB曲線,起始點會是從左側RGB Out的縱軸開始而非L* In的橫軸開始的。ASUS原廠附上的描述檔不是這種狀況。

含有非零起點的TRC數值

我們在原廠這份描述檔看到是從L* In橫軸開始的紀錄值。這表示當電腦輸出訊號,在極暗部一定區段,螢幕是不反映/沒有影像的。造成的原因未知,也許是顯示器面板/驅動設計上的缺陷,導致起始電壓驅動不足以產生反應。這點在後續的測試「灰階與亮度」小節中有更多討論跟驗證。

關於原廠使用「這麼真實」的數據做為出場預設ICC Profile是比較少見的狀況,較常見的TRC曲線Curves會使用parametricCurveType而非測量數據。非零起點形式的描述檔實質上是較進階/先進的種類,軟體相容性是比較差的,因此比較少使用。

描述檔製作時,亮度部分也不甚理想。根據檔案內紀錄亮度為396.04cd/m2,相信是使用螢幕最高亮度來測量,但真實使用場景,較常見的亮度值通常是介於80~250cd/m2之間。OLED螢幕使用最高亮度製作描述檔,肯定偏差會比較大,這點也在後續「灰階與亮度」小節中的測試可以驗證。

關於色彩描述檔的更多格式、內容,有興趣的朋友可以參考本網站之前的文章「螢幕色彩描述檔 深入探討」,有關於Matrix、Curve的詳細說明。

對於一般消費者,自然不會有校色器的儀器來自行產出ICC Profile,所以出廠內建的Profile至否能夠盡量符合顯示器的特性就變得很重要。接下來測試使用出廠預設配置的色彩描述檔,對於於色準校正/螢幕描述的表現如何。

6.原廠色彩描述檔性能測試

實驗透過X-Rite i1 Pro3與i1 DisplayPro Plus來進行

測試環境

測試條件內容
螢幕ASUS VivoBook Pro 14吋 OLED螢幕
描述檔1.原廠描述檔
2.參考原廠檔案內容,使用合成方式建構的描述檔
3.執行校正軟體製作出的描述檔
軟體DisplayCAL 3.8.9.3/ArgyllCMS 2.1.2,ArgyllCMS 2.3.0
儀器i1 DisplayPro Plus,i1 Pro3
TestchartISO 14831標準使用318個RGB色塊

這邊做的色準測試,本質上是在驗證「原廠提供色彩描述檔」與實際螢幕的匹配程度;當描述檔所記錄、描述的內容愈貼近螢幕的實際顯示表現,那我們透過軟體搭配檔案,就應該要能測量越精準的色彩,越小的色差。

過程先用i1 Pro3製作針對這塊OLED螢幕的色度計校正檔(製作方式可以參考本站的文章ArgyllCMS 2.3.0支援X-rite i1 PRo3),然後使用i1 DisplayPro Plus來進行測量。校正與驗證ICC Profile都使用DisplayCAL軟體來進行。

驗證的方式引用ISO 14831,Graphic technology — Requirements for colour soft proofing systems軟打樣系統的色彩評價方式來測試。測量Testchart中預設的318個RGB色塊,換算。平均色差ΔE00需要小於2.5,99%色差ΔE00需要小於4.5。


亮度問題

預設的描述檔M3401QA_1002_834C4154.icm,內邊標示亮度396cd/m2,可以猜想是將螢幕亮度開到最亮來製作Profile。一般人使用螢幕常見的亮度大約是80~200cd/m2,測試環境偏離常規太多,這樣描述檔內的數據會不準確,校正的效果會變差。

因此我們做兩種測試,一種符合出廠描述檔測試環境,將螢幕開到最亮。另一種則是使用100cd/m2左右的亮度。


全開亮度 VS 一般工作亮度

我的筆電一般模式下螢幕全開,測得亮度為379.8cd/m2,白點相關色溫CCT為6400K左右。
而原廠Profile內紀錄的亮度值為396cd/m2,白點相關色溫CCT為6734K,與實測有落差。

程式換算後的色差值,平均色差(ΔE 1.04)與最大色差(ΔE 2.98)都在標準內算是OK的表現。

接下來看調暗螢幕,一般工作亮度的狀況。

將螢幕亮度調暗到亮度為104cd/m2左右,白點相關色溫CCT為6400K左右,平均色差(ΔE 1.11)與最大色差(ΔE 4.44),可以發現色差變大了。螢幕在不同亮度下色彩會有偏移,尤其是100到400cd/m2相差快四倍的狀況下。


TRC問題

前半段有討論到原廠描述檔紀錄了精確的RGB三通道Tone Reproduction Curve,TRC數值。一般單機狀況下,越精確的數值的確能越精準的描述顯示器的性能,提供更好的校正效果;但這點在大量製作、應用的螢幕上就顯得可能不那麼適當,因為每台顯示器都具有自身獨特的偏差數值。

這邊我們要做一個測試來驗證前面的論點:使用合成工具製作替換掉原廠描述檔TRC部分,然後進行測量驗證色差值,比較兩者在我的筆電上的效果差異。

這邊我使用DisplayCAL軟體安裝時附上的子程式「Synthetic Profile Creator」,參考原廠描述的參數製作模擬的描述檔;不同之處在於Tone Curve的項目不使用具有真正測量數據的curveType TRC,改用parametricCurveType參數型,這邊選用接近面板原生特性的Gamma 2.2數值帶入。

螢幕原生的Gamma實測是2.18,非常接近2.2;這邊測試製作合成描述檔的時候採用一般標準2.2

產生的描述檔與原廠附上的檔案,兩者比較請參考下圖。

原始的描述檔與模仿合成的描述檔,基本上參數是相同/相似的
原廠描述檔 VS 合成描述檔

在我們確認原廠描述檔可能優化修正的方向後,動手製作了自製的合成類型描述檔。不透過儀器測量的前提下,參考原廠檔案提供的三原色xy座標資訊,白點xy座標,加上修改後的TRC內容生成合成描述檔。亮度部分先配合原廠的條件,保持螢幕全亮時的標準環境。

接著在系統內套用兩者,測量校正的效果/色差值的大小。以下是使用DisplayCAL測量計算後的驗證報告。

原廠描述檔我們使用螢幕亮度全開的狀況測試,平均色差(ΔE 1.04)與最大色差(ΔE 2.98)

接下來我看看替換TRC後的自製合成描述檔的表現。

使用Gamma 2.2的合成描述檔,平均色差(ΔE 0.85)與最大色差(ΔE 2.76)

泛用性測試色差比較原廠描述檔合成描述檔
Profile nameASUS_M3401QA_1002_834C4154VIVO_CUS_ICC
TRC tag256 point
curveType
2.2
parametricCurveType
File Size2.98 KB676 byte
Measured vs. assumed
target whitepoint ΔE*00
1.591.51
Average ΔE*001.040.85
99% percentile ΔE*002.982.76
雖然差異不大,但合成描述檔提供更好的校正品質,完全可以取代原廠的描述檔

小結

兩者雖然差異不大但色差值比原廠更低。這表示我前面討論與猜測的內容是正確的;大量販售的顯示器機種,並不需要配置太過精準的色彩描述檔,尤其是TRC這一項目,不同台顯示器多少都會有差異。

原廠M3401QA_1002_834C4154.icm這個檔案大小為2.98 KB,說實在體積也不大,但自行合成的描述檔,大小則是676 個位元組,連1KB都不到就能完成更好的校正效果。

7.校正後的色準

如果對原廠附上的色彩描述檔不滿意,希望得到更精準的色準,那自行使用校色器對螢幕進行測量並產生專用的描述檔,肯定效果會更好。

這邊我使用DisplayCAL軟體進行螢幕的測量並製作色彩描述檔,分別測試兩種不同形式:
一是基礎的Matrix+Single Curve,另一則是XYZ LUT+Matrix
至於為何要做兩種不同形式的呢?單純驗證一下這兩種DisplayCAL最多人使用(Windows上預設為XYZ LUT+Matrix,Mac則預設Matrix+Single Curve)的描述檔有沒有顯著的差異。當然測試前我就已經知道答案,對於一般人的要求,兩者不會有差異,甚至描述檔驗證結果也會是非常相似的。

校正時螢幕開至全亮,目標白點為D65,Gamma 2.2。


Matrix+Single Curve

第一種Matrix+Single Curve,得到的校正結果請參考下圖:

自行校正生成Matrix+Single Curve形式描述檔,進行驗證的結果

色差的部分在目標318個RGB色塊測量下,目標白點平均色差都非常小數值來到ΔE2000 0.67與0.5。

最大色差ΔE2000 4.86,數值明顯高於平均,實際上測量的是一個極暗色的色塊。這部分後面一起討論,相信是這塊面板本身的問題。

節錄驗證報告的一部分,可以看到色差值出問題最大的那個色塊

實際使用上影響不大;根據ISO 14861的標準是可以高分PASS的(Average ΔE2000為0.5,99% percentileΔE2000為1.55)

根據ISO 14861標準的測試 是能過關的

XYZ LUT+Matrix

第二種XYZ LUT+Matrix,得到的校正結果請參考下圖:

自行校正生成XYZ LUT+Matrix形式描述檔,進行驗證的結果

目標318個RGB色塊測量下,與Curve一樣的目標白點與平均色差都非常小,ΔE2000來到0.35與0.22,但最大色差ΔE2000來到了3.06。同樣的是一個暗色色塊,色差值明顯較高,後面會討論這部分。
根據ISO 14861的標準,也可以高分PASS的(Average ΔE2000為0.22,99% percentileΔE2000為0.74),明顯XYZ LUT形式的描述檔,對於校正色差的效果更好。

根據ISO 14861標準的測試 是能過關的,得分更高

一般螢幕在沒有損壞的狀況下,經過正常的校正程序,通常都能得到令人滿意甚至數據上近乎完美的色準測量值,尤其是在使用同一套校正程式與教色器搭配的狀況下。

實際上,驗證描述檔品質的報告,即便測量再多數據(以這邊參考ISO 14861為例測量了318個色塊),實際上在螢幕時技能顯色的範圍內還是非常離散的、不足代表真正的品質;更者,顯示器上有許多特性是在色準以外的部分,例如可視角度、對比度好壞的視覺效果、反光/抗反光等等。

下一段就來討論一種上述色準驗證中看不出來的部分,就是螢幕的灰階好壞,包含階調是否平滑,是否斷階/色帶產生等等。

8.灰階與亮度

前一段關於色準/色差值的測量,發現到部分暗色的色差值明顯不合理的偏大;過去在OLED電視螢幕上,有聽過極暗部影像因為面板電壓控制不容易的關係,容易在影像上造成雜訊閃爍等的問題。

常見的LCD螢幕色階明暗的變化僅是透過液晶層的控制,阻擋不同程度的背光穿過來達成明暗的階調。不同的是OLED螢幕因為每個像素都是獨立自發光,因此明暗的變化,完全是透過電壓控制每一個像素(包含RGB子像素)來達成,控制難度是更高於LCD螢幕的。

接下來將透過目視觀測灰階圖,以及用儀器測量256個灰階色塊,針對螢幕全亮與半亮進行測試色階穩定性。


視覺檢查

目視漸層圖其實是最直接也非常準確的一種評價方式,正常狀況下,所有人都應該能快速的看出一塊顯示器對於明暗漸層的表現好壞(尤其是在暗部)。缺點在於難以做不同時間、空間與不同人主觀評價的交互比較,所以只適合當成最初步的判斷步驟。

好的螢幕,漸層應該是平順,中性色彩,沒有斷階或是色帶的產生。現實上要能做到以上的要求是不容易的,多半螢幕都會在漸層圖的暗部稍有不平順,有時也會有色帶。有時候原本螢幕沒有上述問題,但使用ICC色彩描述檔校正過後,可能反而會產生色帶/斷階。

該如何檢查呢?

最簡單的方式就是打開你的繪圖軟體例如Photoshop,使用漸層工具填入黑色到中灰色;不填到白色的原因,是因為人眼對於暗部的階調變化是比較敏感的,又一般螢幕在暗部的控制是相對較差,因此我們重點放在暗部就好,這樣階調變化在螢幕上的跨度也比較大,比較明顯。

請留意接下來所張貼的圖片,理論上是沒辦法還原我這邊肉眼看到的顯示問題。首先觀看的時候,就會受到你使用螢幕本身性能的影響 (如果你螢幕本身顯示就會斷階了,那即便圖片再完美你看到的也是有問題的)。
再者無法透過螢幕截圖來複製各種斷階/色帶問題,因為問題是在顯示鏈最末端產生的;只能盡可能透過翻拍螢幕的方式來呈現。

我們來看一下使用原廠色彩描述檔下,使用相機翻拍上圖的結果。
左側是將螢幕開到最亮,大約370cd/m2時的畫面,右側則是螢幕調暗到約100cd/m2亮度的畫面。

無論是左或右,肉眼觀看都能看到些許斷階與色帶產生。左側亮度全開時,大致上來說階調變化還算平順。右側可以看出極暗部會產生一個明顯的斷階;階調由深灰直接轉黑。實際上暗部截斷這個問題,是隨著螢幕亮度逐漸調暗到某一程度時突然快速浮現。

以我的個人經驗,一般螢幕在做這種漸層測試時,難免會有斷階/色帶產生,而越好的螢幕對漸層的表現能力會越好。ASUS VivoBook OLED螢幕在這邊表現並不算差,漸層表現力個人評價是中上的。只是螢幕調低亮度時的斷階問題有點明顯,所以接下來我們透過儀器測量來驗證。


斷階/色帶問題

DisplayCAL測量

首先我們看一下螢幕亮度全開375 cd/m2的測量數據:使用DisplayCAL根據100/400cd/m2左右的兩種亮度,分別製作ICC Profile然後進行256階灰階測試,以下是報表與數據。

數值部分並沒有出現特殊異常,接著看Gamma與RGB灰平衡的圖表。

無論是Gamma或是RGB灰平衡的部分,可以觀察到有部分階梯/斷層或上下跳動的起伏。這些不平順的地方,通常正是對應到目視斷階或色帶產生的部分;當Gamma值明顯變化時,代表前後階調不平順,會產生斷階現象,當RGB灰平衡的RGB三色有明顯差異時,會產生非中性灰的色帶區域。

螢幕亮度全開時雖暗部稍有起伏,但大致上還算平穩,這點應該也是OLED面板天生的長處,亮度表現上是相對比較線性的;如果換成LCD顯示器通常沒有辦法保持這麼平穩的Gamma曲線。不過測試數據顯示也並不是說非常頂尖,個人覺得大概是七八十分的水準。

再來看一下螢幕亮度為100 cd/m2左右時的測量數據:

這部分在數據中,可以發現最暗的3~6階理論上是要有影像輸出/亮度的,但卻是呈現全黑的狀態,應證了與前面低亮度時黑階截斷的問題。接著我們看Gamma與RGB灰平衡圖表。

對照上面螢幕全亮時的圖表,可以觀察到左側Gamma部分有巨大的差異;低亮度時極暗部亮度銳減甚至影像全黑。RGB灰平衡也在極暗部表現非常不穩定。(留意Gamma圖表左側起始點不是從零點開始繪圖,因為最暗處幾階實際不輸出因此無法計算Gamma值)

但使用DisplayCAL測量得到的數值終究不夠原始,所以我們改用ColourSpace軟體直接讀取未經校正前的螢幕影像。


ColourSpace測量

以下的測量使用ColourSpace軟體,擬和的Gamma/EOTF曲線是2.2的數值;以下圖表切換為與2.2的差值絕對值顯示,完美的貼合下會呈現斜率為1的斜線。

將上面的圖表放到到最暗的前1/10部分,兩者依舊看起來很相似,但可以察覺到極暗處的Gamma值偏大,代表亮度變化會比預期更快,對比更大。至一定的亮度以後,曲線會慢慢貼合到標準Gamma 2.2附近。

再將上面的圖表放到到最暗的前1/100部分,兩者就可以看出明顯的差異;

下圖中100nits低亮度時,最暗的幾階的確是崩壞的狀況,亮度變化太小/對比低,看起來會幾乎是全黑的。400nits高亮度時就沒有這種狀況。

這邊算是完美的驗證了視覺上灰階斷階問題,也和DisplayCAL套用色彩描述檔後的計算數值相符合。

小節

這邊算是發現OLED螢幕一個比較少被討論到的特性,也可以猜想為何原廠的色彩描述檔,要在螢幕全亮時作測量,因為全亮時的影像暗部階調特性是相對好一些的,改善了螢幕關暗下,最黑的幾階階調不輸出的問題。


9.面板均勻度

所謂面板的均勻度,包含亮度均勻度與色度均勻度,一直是顯示器品質好壞的判定重點之一,卻時常被大家忽略;這邊使用DisplayCAL的面板均勻度Uniformity測試,根據ISO 14861標準,均勻度測試需要將螢幕分為5×5=25區域作計算進行評價。以下圖片是根據此標準的結果:

不同區域亮度的均勻度,大致上算是不錯的,左側上下稍微再最亮的階調偏移大一點,但大致上是符合標準的。ISO 14861標準下,白色的色差值ΔE2000應該要小於或等於4,另外75%、50%與25%灰階的色差值ΔE2000應該要小於或等於2。(以高階顯示起來說,這標準其實不算嚴格)


10.可視角度與色彩偏移

過去LCD螢幕討論的可視角度,多半重點會放在液晶螢幕在大角度下觀看時,亮度會下降,色彩飽和也降低,對比也會變差的印象。OLED螢幕得益於結構簡化,相對於LCD螢幕的上述狀況都大幅度改善,可視角度非常寬廣。

但這並非表示OLED在非正視下觀看影像不會有負面的問題;實際上OLED在小角度時就有一些可察覺的視覺變化。

OLED螢幕因為像素結構上的問題,在視角增加時會產生色偏的狀況產生。一種是空腔效應,導致隨著視角增加整體光譜會往短波長(藍色調)移動。這個現象可以由下面的影片看出。另一種則是由於R、G、B子像素結構的差異,導致R、G、B光線發射角度分布不均勻,也會導致色偏。

「If your Xperia mobile device has an OLED screen, you might see the display shift to a more blueish tone when looking at it from an angle. This is normal in OLED screens.
Organic pixels emit light in OLED (organic light-emitting diode). In order to extract light efficiently, light interference is used. As a result, when viewed from an angle, the film thickness of the organic layer changes. That’s why the balance of each color is always out of balance.」https://www.sony.co.uk/electronics/support/articles/SX674701

OLED視角不同帶來的色偏問題沒有辦法透過事後的校正或使用上的改變來糾正,只能期待更好的製程設計帶來更好的性能與效果;實際上目前手機、筆電使用的RGB OLED對於角度上的色偏問題已經比數年前的產品改良非常多。


11.白點的視覺匹配

使用不同技術的顯示器時,經常會發生校正完後看起來有明顯的差距的狀況。

種類差異越大,例如傳統CRT螢幕、使用冷陰極燈管CCFL作為背光的LCD螢幕,目前主流的白光LED背光的LCD螢幕、使用Quantum Dot技術的LCD螢幕,乃至於今天這篇討論的OLED螢幕,這種白色不相符的狀況會越嚴重。

造成這樣的原因,背後因素是由於一種在色彩科學上稱為同色異譜失效metameric failure的技術緣由,要搞懂的話討論起來會是一整篇文章的篇幅,之後有空在分享到網站。有興趣的朋友可以先看一下之前我於Facebook社團「色彩管理交流」做的簡單分享

右邊這張圖,是使用DisplayCAL校正軟體,分別跟對ASUS VivoBook OLED以及DELL U2413螢幕使用相同的目標(D65白點、Gamma 2.2)做校正完,執行驗證的畫面。當然,兩台螢幕都通過驗證,在儀器/軟體的認定中,他們應該擁有相同的白色。實際上肉眼看起來是不同的。

上圖看起來上面DELL螢幕偏黃,實際上肉眼看起來是反過來的,反而下方OLED偏黃才對。為何圖片與人眼看起來不同呢?

這邊其實我們又遇到一次色彩科學的問題, 所謂的數位相機Maxwell-Ives criterion, MI準則,如果數位相機要能達到傳真的程度,「camera’s spectral sensitivities must be linear combinations of those for the eye 數位相機的光譜靈敏度必須是人眼光譜靈敏度的線性組合」;實際上數位相機自己本身的原色(通常是感光元件搭配濾色片RGB的組合),與人眼的視覺是不同的,因此得到的影像是和人眼看到的有差距。

上圖是一個簡單的小測試;當兩台螢幕調整到相機拍起來,白色相近的時候,使用儀器測量色差會是多少?在我的Dell U2413 (GB-r LED背光)與VivoBook OLED上的實驗結果,色差ΔE2000來到了13。

相機拍起來很接近,但肉眼看起來天差地別。

要解決白點視覺匹配不一致的問題,有兩個方式可以處理;第一個是引入比CIE 1931更新的colour-matching function, CMF公式來預測、判斷兩螢幕的白點是否"視覺上相同"。實作部分這邊先不討論,不然又是一大篇文章。

第二種方式,則是直接肉眼目視來配對,利用螢幕OSD或是軟體白點微調工具,將不同螢幕的白色對其後,再以新的白色作為校正目標值/不做白點調整的方式,進行螢幕校正/色彩描述檔製作。

左圖是先透過肉眼調整,將Dell U2413以RGB Gain為調的方式匹配ASUS OLED的白色。確認目視白色接近後,透過DisplayCAL選擇較新的CMF公式測量(CIE 2012 2°)測量,結果的確兩者的白色值讀數是滿接近的狀態(可以看到圖中顯示綠色代表已經滿足預設白點的座標值/R、G、B三通道是平衡的)。

當然因為透過相機拍攝,所以拍到的與看到的又不同了;實際上肉眼此時觀看兩者非常相似。

這邊我又多測了一個數據:當ASUS的OLED螢幕與Dell U2413的GB-r LED背光螢幕達到視覺匹配時,那以傳統的CIE 1931的公式計算,ΔE2000色差值會是多少?

這邊以ColourSpace與i1 Pro3測量,ΔE2000色差值為1.3871。這樣的差值如果在一般色彩的品質驗證上,通常算是不錯的成績(差距不大),但如果發生在螢幕預設白點/白色的色插上,那就不是太好的狀況,人眼可以馬上看出差別。不過這邊其實人眼看起來幾乎沒差。


12.總結

ASUS VivoBook Pro OLED 14吋筆電,整體的使用上個人是非常滿意的;無論是外型設計、重量、硬體規格、效能與價錢上,都符合對它的期待。螢幕的部分,得益於OLED面板天生的優良特性,影像觀看體驗自然是非常好,如果是從一般LCD螢幕換成OLED螢幕筆電的使用者,第一次使用肯定會覺得分常驚艷。

因為個人工作是與螢幕校正/色彩管理相關的原因,對於螢幕的要求或是研究內容自然會比較深入/嚴格。雖然本文討論了很多問題,像是原廠描述檔可以改善的部分,以及不同亮度時螢幕在暗部影像會有斷階發生的問題等,平心而論,實際上我相信一般使用者大多數都不會察覺到我所發現的問題,或是不理解、不在意。這台筆電的螢幕,對一般人來說不只夠用,肯定會認為表現非常出色,這點無庸置疑。

雖然文章討論螢幕是否全開亮度會影響表現,但實際上一般人使用下並不會有明顯的感受;無論是怎樣的亮度,正確配置描述檔下,色準表現都是足夠好的。

左圖是使用ColourSpace對100與400nits亮度測量VivoBook Pro OLED螢幕,顯示色差表現十分相近。

左圖是使用ColourSpace對100與400nits亮度測量VivoBook Pro OLED螢幕,顯示色差表現十分相近。

對於那些希望使用這ASUS VivoBook Pro OLED 14吋台筆電製作或修編影像的用戶,如果你對於色準有更高的要求,我會建議最好還是使用校色器執行客製化的校正,螢幕色準表現才會是最佳的狀態。

如果你希望校正,卻不懂如何執行,沒有器材與軟體與相關知識,那歡迎預約色管宅的螢幕校正服務。除了協助您的顯示器校正以外,還會教您如何正確的設定軟硬體,達到正確的顯示色彩與最佳性能。

由色管宅替您目前工作的螢幕影像作業環境進行色彩管理確認,依據您的需求行業標準提出色彩準確性報告與建議。

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發表者:Miles 林

色彩管理顧問 之前任職影像後期/DIT 剪輯 調光 美國 ISF影像標準協會 認證校正員 通過 經濟部IPAS色彩計畫/色彩工程鑑定 印刷色管顧問 T-Lab 東煦色研所 合作夥伴

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