手机中屏幕色彩还原度检测方案(高光谱)

四川双利合谱科技有限公司，技术服务热线13636641274， E-mail： yu.huang@dualix.com.cn 基于高光谱技术不同手机屏幕色彩还原度分析 四川双利合谱科技有限公司-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。 表1九大类手机屏幕代表机型及其优缺点 TFT OLED NOVA AMOLED SuperAMOLED SuperAMOLEDPlus IPS LCD ASV 代表机型 摩托罗拉XT702 红米Pro LG P970 联想乐phone 三星I9000 三星 I9100 Iphone5S Iphone6plus 夏普7218U 屏幕优点 对比度较高 可视角度大、省电 亮度高、省电 色彩丰富、反应快、可视角度大 色彩丰富、可视角度大、省电 画质细腻、色彩丰富、可视角度大、省电 色彩还原度高、色彩好 可视角度大、色彩还原度高 可视角度大、反应速度快 屏幕不足 耗电、灵敏度差 色彩还原度差、使用寿命短 可视度较差 色彩还原度差 颗粒度高 色彩还原度差 功耗较高 亮度一般 色彩丰富度较差 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1400-1000nm 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、iphone5S、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 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。 Wavelength (nm) 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。 Wavelength (nm) 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。 Wavelength (nm) 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，1，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。 Wavelength (nm) 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。 Wavelength (nm) 图6 iphone 6 Plus 显微放大不同其数其颜色显示差异 3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 基于高光谱技术不同手机屏幕色彩还原度分析                                      黄宇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。 表1 九大类手机屏幕代表机型及其优缺点 TFTOLEDNOVAAMOLEDSuper AMOLEDSuper AMOLED PlusIPSLCDASV代表机型摩托罗拉XT702红米ProLG P970联想乐phone三星I9000三星I9100Iphone 5SIphone 6 plus夏普7218U屏幕优点对比度较高可视角度大、省电亮度高、省电色彩丰富、反应快、可视角度大色彩丰富、可视角度大、省电画质细腻、色彩丰富、可视角度大、省电色彩还原度高、色彩好可视角度大、色彩还原度高可视角度大、反应速度快屏幕不足耗电、灵敏度差色彩还原度差、使用寿命短可视度较差色彩还原度差颗粒度高色彩还原度差功耗较高亮度一般色彩丰富度较差    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 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 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 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 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。