OLED顯示器文字渲染不佳-特殊的子像素排列

本文同步發表於FaceBook公開社團「色彩管理交流」上

不知道大家有沒有留意,最近無論筆電或電腦螢幕,很多產品都用上OLED面板。這篇討論一下目前多半使用在OLED顯示器上的特殊子像素排列,以及它帶來文字、畫面細節渲染問題

📺OLED顯示器大爆發

先參考一下家用電視市場。研調機構Omdia預估今年2022年OLED電視出貨量上看八百萬台年增65%,市場占比來到12.7%,TrendForce則預估整體電視出貨量減少3.2%但OLED增加73%。

💻回到電腦螢幕上,OLED面板供貨廠商目前以Samsung和JOLED為主,相信很快還會看到使用LGD、京東方等廠商的OLED筆電產品。目前實際有量產可以買到的OLED螢幕有LG UltraFine® OLED Pro 32EP950、27EP950 (JOLED面板)與最新上市的Dell Alienware AW3423DW (三星 QD-OLED面板)

雖然OLED螢幕產品越來越多,卻很少人留意或是在討論OLED面板的排列問題,但這個問題卻會實際反映、影響觀看體驗。

😨三星AMOLED的黑歷史

早在三星2010年推出的智慧型手機Galaxy S,就使用了RGBG-Matrix (Pentile)特殊子像素排列的四吋AMOLED螢幕,而蘋果第一支OLED螢幕手機iPhone X,其實也具備PenTile特殊排列。

有印象的朋友應該都知道,當初三星手機PenTile一詞常是跟負面的影像效果連結:代表文字、圖片細節渲染不佳、溢色等等的問題。但到了後期例如iPhoneX就幾乎沒有聽到這些問題了。

🔮關於PenTile Matrix

一般傳統顯示器的R、G、B子像素是像切豆腐、棋盤式的組成,不僅排列整齊,面積也相等。而Pentile則是透過子像素特殊的排列、不相等的面積甚至不相等的數量等方式,期待能獲得某些特殊的好處-包含製程上更省錢,顯示器更省電,壽命更長,特定畫面顯示不容易出現莫爾紋等。

Google Nexus One 使用三星OLED面板,具有特殊的RGBG排列

Wikipedia上有關於PenTile的條目詳細解釋這個技術的設計來由,有興趣的朋友可以參考
https://en.wikipedia.org/wiki/PenTile_matrix_family

過去使用PenTile技術的顯示器,渲染不佳的時會帶來畫面色彩顆粒或雜點效果,主要是由於空間或數量上子像素不平均,造成影像渲染時限制了不同數量的子像素參。這種問題尤其在文字這類具有高對比、黑白邊界的影像上容易出現。

實際上只要螢幕的像素密度提高到人眼難以察覺的程度,PenTile的負面問題就能減輕(密度高到看不出子像素,也就是蘋果當初使用”Retina Display”行銷用詞的背後意思)。另外藉由更好的演算法(例如MacOS/iOS的雙倍像素渲染與Windows的ClearType功能)來處理影像邊界渲染,應該也能改善PenTile帶來顯示的負面效果。

😱顆粒狀、像素化、斑點狀的問題又會來了?

隨著現在市面上OLED筆電或電腦螢幕越來越多,不難發現邊界渲染不佳的影像問題又悄悄回來了。

根據我今年購買的ASUS筆電Vivobook Pro 14 OLED M3401實際測試,確認使用三星生產,帶有Shift BRBG特殊排列的OLED面板。的確發現文字渲染效果相對MaBook/iPhone等設備是比較差的,細線邊緣會看的出來略帶有色彩感。實際使用影響不大,但細看是可以感覺出差異。

ASUS Vivobook Pro 14 OLED M3401 面板的特殊子像素排列

完整測試請參考:https://colorgeek.co/2022/03/21/asus-vivobook-oled/#010

最近隨著新機上市,看到了用上三星面板QD-OLED的 Alienware AW3423DW測試中,因為QD-OLED引入新的特殊設計-RGB子像素呈現三角形排列,導致小字邊緣也會有色彩溢出的問題產生。

使用三星最新的QD-OLED,Alienware AW3423DW具有特殊三角形排列的子像素

實際上會影響溢色的因素除了面積或空間分布不平均的RGB子像素排列外,空間的填充比率也是影響因素之一: iPhone X雖然使用了與Samsung Galaxy類似的Diamond鑽石排列,但空間填充率略高一些,多少能增進一點顯示效果。

PPI計算

回到前段討論的理論:只要顯示器像素密度PPI夠高,就能夠有效降低特殊排列帶來的渲染效果不佳問題。

Vivobook Pro 14解析度為2800×1400,螢幕對角線為14英寸,換算後得到242 PPI/ 0.1047mm點距的數值。
Alienware AW3423DW解析度為3440×1440,對角線為34英吋,換算後得到109 PPI/ 0.2316mm點距的數值。

這邊提供比較iPhone4 (標準RGB排列): 326 PPI
iPhone X (PenTile Diamond排列): 458 PPI
Macbook Pro 15吋 (標準RGB排列): 220 PPI

https://www.calculatorsoup.com/calculators/technology/ppi-calculator.php

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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