基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析

基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析

                                                              黄宇

0 引言

手机显示屏从手机诞生开始就是不可或缺，只是从以前的显示数字，短信文字到现在将书籍，音乐，视频，游戏等等呈现给用户，特别是随着现在大型的手机游戏的流行，用户对手机屏幕的要求也越来越高了。因此手机屏幕材质从当初了UFB、STN进化到现在的TFT、SLCD等等。

不过毕竟屏幕材质实在够多，而消费者对它们的优缺点也不能一一了解，本文先通过对目前九大手机屏幕材质的解析，让消费者有一个明明白白的消费观。这九大手机屏幕材质及技术中，除了传统的TFT、OLED等屏幕之外，还有NOVA、AMOLED、Suoer AMOLED、Super AMOLED Plus、IPS、SLCD、ASV等这几年十分流行的屏幕材质及技术，下表总结了这九大类手机屏幕代表机型及优缺点。从表1可知，不同屏幕材质均有其优点及不足之处，关键在于消费者的抉择。

    从表1可知，IPS和LCD屏幕的优点均为色彩还原度高，但是究竟是哪一个屏幕的色彩还原度更高？为解决这个问题，本研究以目前主流手机华为mate7、华为p8、iphone 5S、iphone 6 plus为例，分析华为mate7在显微下放大5倍，观察其屏幕在脱膜前后获取红绿蓝三颜色的高光谱相应变化；分析iphone 6 plus在显微下放大10倍观察其开目镜前后获取红绿蓝三颜色的高光谱特征变化；同时分析华为p8、iphone 5S、iphone 6 plus这三款手机在显微放大5倍、10倍条件下，其在红绿蓝三颜色的高光谱特征变化。

1 基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析试验部分

1.1 仪器及参数

   本试验利用四川双利合谱科技有限公司自主研发的GaiaMicro显微高光谱成像系统，光谱范围为400-1000nm，光谱分辨率为2.8 nm，图像分辨率为1392*1040。显微高光谱成像系统如图1所示。

                图1 400-1000nm系列显微高光谱成像系统

1.2 样品来源

    此次试验用到的华为mate7、华为p8、iphone 5S、iphone 6 plus这四款手机，均是公司同事在手机生产厂家购买，为自用产品。

1.3 基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析试验方法

    在同样的外界条件下，利用GaiaMicro显微高光谱成像系统获取华为mate7在显微放大5倍下脱膜前后的红绿蓝三颜色的高光谱影像数据；iphone 6 plus在显微下放大10倍下开目镜前后红绿蓝三颜色的高光谱影像数据；华为p8、iphone 5S、iphone 6 plus三款手机在显微放大5倍、10倍条件下，红绿蓝三颜色的高光谱影像数据。利用ENVI的 ROI Tools工具统计同样像元数下红绿蓝三颜色在400-100nm的光谱变化。

2 基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析结果与讨论

2.1 华为mate7显微下放大5倍其在脱膜前后红绿蓝三颜色的光谱变化

    华为Mate7配备6英寸显示屏，拥有FHD 1080p(1920x1080)像素分辨率，368PPI，IPS/LTPS (低温多晶硅)技术，表面覆盖康宁大猩猩第3代玻璃。从图2可知，当华为Mate7脱膜时，其蓝色显示的峰值会上升，但位置保持不变；绿色显示的峰值与蓝色一样，会有所上升，但是峰值的位置发生了“红移”；而红色显示的峰值下降，且峰值的位置发生了“蓝移”。从而可以判断华为mate7的显示屏色彩还原度一般。

图2 华为Mate7手机屏幕脱膜前后颜色显示差异(显微放大5倍）

2.2 iphone 6 plus显微下放大10倍其在开目镜前后红绿蓝三颜色的光谱变化

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，内置了1920×1080的分辨率，PPI高达400。从图3可知，当ihpone6 plus开目镜时，与未开目镜前相比，其蓝色和绿色显示的峰值会上升；红色显示的峰值下降；但红绿蓝三颜色峰值位置均保持不变。结合图2和图3可知，与华为mate7相比，iPhone6 Plus的显示屏的色彩还原度较高。

图3 ihpone6 plus开目镜前后颜色显示差异(显微放大10倍）

2.3华为p8、iphone 5S、iphone 6 plus在显微放大5倍、10倍条件下，其在红绿蓝三颜色的光谱变化

   华为P8采用5.2英寸 IPS-Neo负向液晶屏，内置了1920×1080的分辨率 PPI高达423。从图4可知，显微镜放大不同的倍数，其红绿蓝三颜色的峰值及峰值位置均发生了较大的变化，放大5倍时其红绿蓝的峰值均大于放大10倍的峰值；不同的是当显微放大10倍时，与显微放大5倍相比，其蓝色的峰值位置保持不变，绿色的峰值发生了“蓝移”，而红色的峰值发生了“红移”。综合判断可知，华为P8的显示屏色彩还原度较差。

 图 4 华为p8显微放大不同倍数其颜色显示差异

    iPhone5S配备了4英寸屏幕，1136x640分辨率的Super HD(超高清)IPS电容触摸屏，PPI为326。从图5可知，显微镜放大不同的倍数，iphone5S红绿蓝三颜色的峰值及峰值位置也发生了较大的变化。显微放大5倍时，其蓝色的峰值小于10倍的峰值，但峰值位置不变；显微放大5倍和10倍时，绿色的峰值无明显变化，但是显微放大10倍时峰值的峰值发生了“红移”；显微放大5倍时，其红色的峰值高于显微放大10倍，绿色的峰值发生了“红移”，但显微放大10倍时，其峰值位置发生了“蓝移”。综合判断可知，与华为P8一样，iphone 5S的显示屏色彩还原度也较为一般。

            图 5 iphone 5S显微放大不同倍数其颜色显示差异

    iPhone6 Plus采用5.5英寸LCD屏幕，内置了1920×1080的分辨率，PPI高达400。从图6可知，无论iPhone6 Plus的显示屏在显微条件下放大5倍还是10倍，其红绿蓝三颜色的峰值位置均保持不变，且峰值的大小并无显著变化。因此，与华为P8、iphone 5S相比，iphone 6 plus的色彩还原度更高。

            图6 iphone 6 Plus显微放大不同倍数其颜色显示差异

3 基于高光谱技术不同手机屏幕的色彩还原度分析结论

   从图3和图6可知，iphone 6 plus在开目镜前后、显微放大不同倍数两种不同条件下，其红绿蓝三颜色的光谱值均无显著变化，这充分说明iphone 6 plus搭载的LCD屏幕色彩还原度较高；从图2、图4、图5可知，而无论是华为mate7、华为P8或者iphone 5S，其搭载的显示屏色彩还原度都较为一般，仔细分析可知，这三款手机搭载的都是IPS屏幕。综合分析可知，LCD屏幕的色彩还原度高于IPS屏幕的色彩还原度。