亮一点,再亮一点

印象中,从 Realme GT 5 Pro 开始,手机屏幕的峰值亮度开始变得越来越“浮夸”。

屏幕亮度遥遥领先,突破行业新纪录。全新发光材料搭配狂暴调教算法,不惧耀眼日光,真实还原明暗。——真我 GT 5 Pro

其峰值亮度已经达到 4500 nits 这样惊人的数值,但这是“局部峰值激发亮度”,只有在很苛刻的条件下(HDR 内容,强光激发,小窗口)才能做到,也几乎没有任何实用价值。很坏的是,这种没有价值的高亮度成为了宣传上的重点和各家竞争的关键,甚至可以在产品参数页里只写这一个亮度(峰值亮度 6000 nits 的真我 Neo 7 表示甚至可以不写亮度)。

之后,亮度战争蔓延到全屏激发、全屏手动亮度,比如一加和小米都提供了额外的阳光模式,允许用户把手动亮度调的更高。各家的宣传口径把高亮度不约而同的叫做“阳光屏”,认为高亮度在手机上最实用的场景是提升高亮环境下的可读性。

亮度对抗照度

屏幕在高亮度下的可读性是很复杂的,和显示的内容、电光传递函数都有关系,而且是一个主观的心理物理量。一个最简单的量化方法是对比度,即屏幕不显示内容时的亮度和显示一个白色时的亮度,此处的亮度是考虑了屏幕反射环境光的综合亮度。

$$ \text{luminance}=\frac{\text{illuminance}*\text{reflectance}}{\pi}+\text{display luminance} $$

上式中的反射率是 SCI 反射率(包含镜面反射成分),假设屏幕处于一个无限大且均匀的穹顶光照下(比如户外),所以可以用除以 $\pi$ 的方式估算反射光的亮度。

随着照度的提高,对比度会很快的下降(注意下图的 y 轴是对数坐标的),使得室外的屏幕可读性不好,表现为看不清,或者觉得屏幕不够“通透”。

常见的晴天户外照度约为 50000 lx,无镀膜的玻璃包含镜面反射的反射率约为 5%,这种情况下,对比度仅有 2 左右,且增加屏幕亮度的效果有限。

另辟蹊径:降低屏幕反射率

从上面的计算方法可以看出,提高对比度不仅有提高亮度一种方法,还可以降低屏幕的反射率,可以通过镀膜实现。实际上,iPad 很早就有抗反射涂层技术,也经常出现在各种对比测试里,它的反射图案呈现一种较暗淡的紫红色,但 iPhone 上是没有的(也许是出于耐用性或是微晶玻璃不容易做镀膜的原因)。三星在手机上已经应用,vivo 在 X100 Ultra 上进行了一次尝试,向用户提供一种带有抗反射涂层的手机膜。

通过这种技术,屏幕的反射率可以降低到低于 2%(按照 DxO 的测试)。降低屏幕反射率对提高对比度是相对高效的,其效果相当于把屏幕亮度提高到 4000 nits 以上。

值得注意的是,现在手机几乎所有传感器都在屏幕或保护膜以下,vivo 提到了由于更低的反射率,贴了抗反射膜的手机需要刷特别的固件来重新标定传感器。

一点发现和猜测

用积分球测量的包含镜面反射的反射率,结果和 DxO 是接近的。刚好有一台崭新出厂的 iPhone 16 Pro,其反射率显著的高于久经沙场的裸奔 Find X6 Pro,猜测是微晶玻璃(也就是超瓷晶面板)的特性所致。

还有一些手机出厂就搭配了磨砂表面,比如一些类纸的手机,他们的不包含镜面反射的反射率自然会显著的更高,而包含镜面反射的反射率和正常手机差不多。

另外,以上测量都是把屏幕擦的干干净净之后测量的,如果屏幕沾染上指纹、油污,反射率都会显著增高,尤其是带来一些不理想的纹理和各向异的杂散光。一些实体店里的手机被很多人把玩过,或者是没有清理屏幕的习惯,屏幕的显示质感都会变得糟糕。

一台久经沙场和被邦邦摩擦过的 iPad Pro 2021 配备有抗反射涂层,反射率约在 2%,但在 400 nm 以下反射率会飙升到 20% 左右。相较 Find X6 Pro,反光更暗,更蓝。