На что влияет разрешение дисплея смартфона

Чем различаются экраны смартфонов? Всё, что нужно знать о типах, разрешениях и частоте

Когда речь идёт об экранах смартфонов, есть множество параметров, которые описывают их. Но разобраться в таком количестве аббревиатур и цифр не так просто. Эта статья поможет вам сориентироваться при выборе смартфона, если параметры его экрана действительно важны для вас. Full HD или 2K, LCD или AMOLED? Что такое 300 ppi и 2160p? Ответы на эти и другие вопросы вы найдёте ниже.

Разрешение

Если вы знаете размер дисплея, вы можете определить, сколько пикселей попадает в один квадратный дюйм: это и есть плотность пикселей (ppi). При желании вы можете легко рассчитать ppi своего телефона, вооружившись калькулятором.

Итак, основные разрешения экранов современных смартфонов:

HD означает high definition или высокое разрешение. Если говорить о количестве пикселей, то HD-экран содержит 1280 x 720 пикселей независимо от своего размера.

Естественно, чем меньше экран, тем выше плотность пикселей и, теоретически, тем лучше изображение. Поэтому само наличие HD-дисплея не имеет большого значения, так как на 5-дюймовом экране качество картинки будет отличаться от такой же на 10-дюймовом.

К примеру, 4.3-дюймовый экран имеет плотность пикселей 342 ppi. На 4.7-дюймовом экране плотность пикселей упадёт до 312 ppi, но оба они останутся HD-дисплеями. Согласно Apple, 300 точек на дюйм – оптимальный вариант, так как это примерно тот рубеж, на котором человеческий глаз перестаёт различать отдельные пиксели на определённом расстоянии просмотра (и на экране определённого размера).

Full HD

Разрешение Full HD стало следующим шагом в ходе совершенствования дисплеев смартфонов и в настоящее время является стандартом, хотя 2K (QHD) набирает популярность на high end устройствах со времён Oppo Find 7 и LG G3, первых коммерчески доступных устройств с экранами QHD.

QHD, Quad HD или 2K

QHD означает Quad HD, что в четыре раза больше, чем стандартное HD-разрешение, или 2560 x 1440 пикселей. 5.5-дюймовый QHD-дисплей имеет плотность 538 ppi.

Многие телефоны от Samsung, Motorola, Huawei и других известных брендов сейчас оснащены 2K-дисплеями в качестве стандарта.

4K или Ultra HD

Sony назвала этот дисплей 4K, хотя, на самом деле его реальное разрешение немного меньше. Тем не менее, Z5 Premium имеет плотность пикселей 806 ppi – а это гораздо больше, чем предлагают многие смартфоны, и даже сверх того, что пользователи считают необходимым.

Тенденции

В то время как экраны смартфонов продолжают увеличиваться, устройства с дисплеями 4K встречаются не так часто. Поэтому Sony по-прежнему лидирует в этой области с моделями Xperia Z5 Premium и XZ Premium.

В результате нормой для телефонов стали экраны 2K. Вполне вероятно, что это имеет непосредственное отношение к вопросу о времени автономной работы устройства, поскольку большие дисплеи с высоким разрешением потребляют гораздо больше энергии. Так как время работы без подзарядки стало больной темой для многих смартфонов, производители, похоже, неохотно переходят в сторону 4K.

Типы панелей

В смартфонах используются различные типы дисплеев: LCD, OLED, AMOLED, Super AMOLED, TFT, IPS и более редкие TFT-LCD. В последнее время панели IPS-LCD являются одними из наиболее распространенных. Но что означают все эти аббревиатуры?

LCD или Liquid Crystal Display означает жидкокристаллический дисплей, матрица которого создана с использованием жидких кристаллов с подсветкой. Относительно низкая стоимость таких дисплеев делает их популярными у производителей телефонов и другой техники.

Основным преимуществом TFT является его относительно низкая себестоимость и повышенная контрастность по сравнению с традиционными ЖК-дисплеями. Недостатками TFT LCD являются более высокое энергопотребление, чем у других типов LCD-экранов, менее впечатляющие углы обзора и не слишком точная цветопередача. Именно по этим причинам TFT-дисплеи всё реже используются в смартфонах.

IPS означает In-Plane Switching, и это улучшенная версия TFT LCD. Такой дисплей обеспечивает лучшую цветопередачу и, что особенно важно, более широкий угол обзора. Это достигается за счет использования двух транзисторов для каждого пикселя в сочетании с более мощной подсветкой. Недостатком является высокое энергопотребление. Но, как правило, IPS-экраны всё же потребляют меньше энергии, чем TFT.

Есть и другие типы сокращений, которые можно встретить в сочетании с IPS, к примеру, IPS-NEO. В данном случае это фирменное название технологии, созданной компанией JDI, но она работает так же, как и в любом другом IPS-LCD дисплее.

AMOLED

Это означает, что OLED-дисплеи имеют намного более чистый чёрный цвет и потребляют меньше энергии, когда чёрные или более тёмные оттенки отображаются на экране. Однако более светлые темы на экранах AMOLED потребляют значительно больше энергии, чем в ЖК-дисплеях. OLED-экраны также более дороги в производстве.

С другой стороны, технология AMOLED позволяет сделать экраны более тонкими, чем жидкокристаллические (поскольку они не требуют слоя с подсветкой), а также сделать их гибкими.

В чём разница между OLED, AMOLED и Super AMOLED?

OLED означает органический светоизлучающий диод. Дисплей OLED состоит из тонких листов электролюминесцентного материала, основное преимущество которого заключается в том, что он производит свой собственный свет и поэтому не требует подсветки, что снижает энергопотребление. Как упоминалось выше, AM в AMOLED означает Active Matrix, которая отличается от пассивной OLED-матрицы, которая в экранах смартфонов встречается реже.

Retina

Учитывая, что 5.5-дюймовые QHD-экраны уже широко распространены в Android-смартфонах верхней линейки, а некоторые устройства демонстрирую плотность 534 ppi, Apple пришлось в конечном итоге капитулировать с теорией, что 300 ppi вполне достаточно. В итоге последние модели iPhone, XS и XS Max, имеют дисплеи с плотностью 458 ppi.

Частота обновления: что означают 60, 90 и 120 Гц?

Недостатком экранов 90 Гц (и 120 Гц, в том числе) является то, что время автономной работы устройства значительно снижается.

Экраны будущего

Micro-LED

Подсветка для микро-светодиодов не нужна, также не требуется и поляризационного фильтра. Слой стекла над панелью можно сделать ещё более тонким. Уровень яркости micro-LED на ватт выше, чем у OLED-панелей, и значительно превосходит LCD. При той же яркости микро-светодиодный дисплей потребляет вдвое меньше энергии, чем OLED-экран. Чрезвычайно маленькие диоды также допускают более высокие разрешения – к примеру, смарт-часы с разрешением экрана 4K были бы вполне возможны в случае использования технологии micro-LED. И последнее, но не менее важное: микро-светодиодные экраны не так подвержены выгоранию пикселей, как OLED-дисплеи.

Основным недостатком этой технологии на данный момент является её стоимость. Производство micro-LED довольно сложное, производственных линий для этого крайне мало, а уровень брака пока высокий. Всё это увеличивает расходы. Однако многие из этих проблем могут быть решены с помощью массового производства, когда оно сможет стать таковым.

Какой экран лучше?

Как видите, разница в производителях породила и разницу в терминологии, хотя, в последнее время эти грани стираются. AMOLED-экраны уже не всегда только Samsung, а Retina не всегда используется Apple. ЖК-дисплеи для iPhone в настоящее время производятся компанией LG, тогда как Samsung выпускает экраны для iPad.

В целом, при сравнении экранов необходимо учитывать не только цифры и технологии изготовления, о которых мы говорили выше. Выбирая смартфон с лучшим экраном, вам нужно увидеть его в реальной жизни, чтобы понять, не слишком ли холодной или тёплой является его цветопередача, нравятся ли вам его насыщенность, яркость или контрастность, каковы его углы обзора, и так далее.

Если вы вынуждены экономить заряд батареи или просто помешаны на сногсшибательных цветах и ​​контрастах, взгляните на AMOLED-дисплеи. Одним словом, выбор за вами.

Источник

Разрешение экрана смартфона для «чайников». А вы видите свыше 300 ppi?

Нужно ли при выборе смартфона ориентироваться на разрешение экрана? Есть ли смысл в покупке 4K или 8K телевизора? Является ли Retina-дисплей iPhone (с плотностью пикселей

300 ppi) оптимальным выбором, если это уже предел человеческого зрения, как утверждает компания Apple?

На все эти вопросы вы получите исчерпывающие ответы в этой статье!

Однако следует помнить, что разрешение (как и ppi или плотность пикселей) — это далеко не единственный параметр, на который нужно обращать внимание при выборе любого экрана. Цветопередача, яркость, контрастность, цветовой охват, энергоэффективность — всё это не менее важно.

Кроме того, чем выше разрешение экрана, тем больше требуется вычислительных ресурсов, что, в свою очередь, влияет на время автономной работы устройства.

Но все эти нюансы не относятся к теме нашего разговора. Моя цель — дать однозначный и исчерпывающий ответ на вопрос о том, есть ли ощутимая разница в четкости картинки и до какого предела можно увеличивать количество пикселей, повышая воспринимаемую детализацию.

Минуты, секунды, углы…

Перед тем, как говорить о гаджетах, вначале нужно определиться в понятиях, чтобы не возникало никаких недоразумений. И для этого рассмотрим простой пример.

Представьте, что вы смотрите на две точки определенного размера с какого-то расстояния:

Сможете ли вы с точностью сказать, что перед вами две точки, а не одна? Судя по картинке, ответ очевиден. Мы можем в этом легко убедиться и проследить за тем, как свет от этих точек попадает на сетчатку — «матрицу» нашего глаза:

Каждая точка оставила четкий «след» на сетчатке и мы их легко различаем. Но когда эти точки начнут сближаться, в какой-то момент их «следы» на сетчатке начнут сливаться в одно пятно:

Если мы приблизим картинку, то увидим примерно следующее:

Так происходит по той причине, что свет имеет двойную природу. Это и маленькие «шарики» энергии, которые сталкиваются с предметами и отлетают от них в разные стороны, словно шары для бильярда. И в то же время это волны — как те, что мы привыкли видеть на воде.

Когда свет проходит через маленькое круглое отверстие (зрачок глаза или диафрагму объектива), он проявляет свойства волны и оставляет на сетчатке размытые следы от этих волн. Чем меньше отверстие, тем более размытыми будут точки. Это явление называется дифракцией.

Если расстояние между точками будет небольшим, в какой-то момент их образы просто сольются в одно пятно и глаз уже не будет их различать. Наступление этого момента хорошо описал британский физик Рэлей еще в 1879 году (так называемый критерий Рэлея).

А теперь давайте еще раз посмотрим на два предыдущих рисунка и обратим внимание на углы, под которыми сходятся лучи света в каждом случае:

Мы видим простую закономерность — чем ближе точки друг к другу, тем меньше угол между лучами, исходящими от них. На картинке слева лучи от двух точек сходятся под бóльшим углом (a), чем на примере справа (угол b).

Логично предположить, что существует такой угол между лучами, при котором на сетчатке уже не будет двух отдельных точек — они сольются в одно пятно. Другими словами, если угол между точками будет слишком маленьким, мы уже не сможем их различать.

Соответственно, сколько бы еще точек или объектов ни находилось между этими двумя точками — для нашего глаза они будут незаметными или неразличимыми.

Получается, мы можем оценивать расстояние между точками не только миллиметрами, но и углами, под которыми пересекаются лучи света. Таким же образом можно определять даже размеры самих объектов, а не только расстояние между ними.

Собственно, именно это мы и делаем постоянно в астрономии — измеряем углами размеры небесных тел. И здесь принцип точно такой же — лучи света, исходящие от краев наблюдаемого объекта будут пересекаться под разными углами в зависимости от размера объекта:

А если мы знаем расстояние до этого объекта, то можем легко высчитать и его реальный размер. Ведь это простой треугольник с одним известным углом (под которым пересекаются лучи света) и одной известной стороной (расстояние до объекта), а другая сторона (она и будет размером объекта) высчитывается по элементарной школьной формуле.

Это и есть основные понятия, которые нужны нам для дальнейшего разговора!

Давайте еще раз подытожим:

Теперь нужно разобраться с тем, какой же этот минимальный угол, определяющий границы наших физических возможностей.

Нормальное зрение

Помните школьную проверку зрения? Когда врач просил закрыть один глаз и назвать букву, которую он показывает на вот такой табличке:

Это так называемая таблица Сивцева для проверки зрения. Сами буквы и их размер здесь подобраны неслучайно.

К примеру, обратите внимание на букву Ш. Главное в этой букве — 3 вертикальных палочки определенной толщины. Если взять 10-й ряд сверху (очень мелкий шрифт), то ширина каждой палочки этой буквы и расстояние между палочками равняются 1.45 мм:

Если вы правильно назовете букву в 10-м ряду с 5 метров, тогда у вас нормальное зрение. Не лучшее, не идеальное, а просто нормальное. Получается, любой человек с обычным зрением способен увидеть с пяти метров две контрастные палочки толщиной 1.45 мм, которые находятся на расстоянии 1.45 мм друг от друга.

Если бы мы провели лучи света от двух палочек буквы Ш из 10-го ряда, то угол пересечения этих лучей с расстояния 5 метров был бы настолько маленьким, что изобразить его на экране просто не представляется возможным. Но для наглядности приведу грубый пример:

И теперь возникает вопрос — под каким же углом пересекаются эти лучи? Думаете это 1°? На самом деле — в 60 раз меньше!

То есть, мы способны различить два объекта, лучи от которых пересекаются под углом всего 0.0166° (1/60). И это не идеальное зрение и даже не выше среднего. Это просто нормальный показатель.

Конечно, пользоваться числом 1/60 градуса не очень удобно, поэтому для него придумали название — 1 угловая минута или просто 1′. Хотите нарисовать угловую минуту — нарисуйте транспортиром 1°, а затем разделите его на 60 ровных отрезков и вы получите нужный угол. В свою очередь, 1 угловая минута также состоит из 60 отрезков — угловых секунд.

Так вот, идеальное зрение — это способность различать две точки, если угловое расстояние между ними всего 28 угловых секунд или 0.47 угловых минут! Возвращаясь к примеру с буквой Ш, можно посчитать, что с 5 метров такой «идеальный глаз» способен различить 2 черточки, толщиной 0.68 мм каждая, на расстоянии 0.68 мм друг от друга!

Это и есть предел человеческого зрения. А дальше в игру вступают законы физики (дифракция света, критерий Рэлея) и наша физиология (диаметр одной колбочки на сетчатке и плотность их расположения).

Но в среднем, конечно, таким зрением могут похвастаться единицы. Для остальных людей более реальная граница — это что-то ближе к 0.8 угловым минутам.

И здесь важно упомянуть еще одну деталь. Думаю, вы обратили внимание на то, что я постоянно указываю расстояние до объекта. Делаю я это неспроста.

С какого расстояния будем разглядывать пиксели?

Очевидно, что различить 2 точки на расстоянии 1 мм друг от друга гораздо проще с двадцати сантиметров, чем с пяти метров. Почему тогда зрение проверяется с пяти метров? И почему 1 угловая минута равна толщине или расстоянию в 1.45 мм? Как интерпретировать угловые размеры, если мы смотрим в экран смартфона с 25 сантиметров?

На самом деле, все эти вопросы — бессмысленны. В этом и заключается прелесть угловых размеров — они учитывают расстояние до предмета.

Если острота зрения человека составляет 1 угловую минуту, то с 25 см он сможет разглядеть точку диаметром 0.07 мм, с 5 метров — точку 1.5 мм, а со 100 метров — точку 3 см:

Получается, нет никакой разницы, будет ли человек с пяти метров разглядывать картину, состоящую из точек диаметром 1.5 мм, или со ста метров — картину из точек диаметром 3 см, никакой разницы в детализации он физически не способен заметить.

Из этого следует один очень важный вывод: с определенного расстояния плотность пикселей (и разрешение экрана) не играют никакой роли. То есть, человек с хорошим зрением не сможет отличить 8K экран от FullHD или даже HD (720p), если смотреть на такие экраны с разного расстояния.

Связано это именно с угловым разрешением глаз. Если брать пример выше, то вместо одной точки диаметром 3 см на расстоянии в 100 метров может быть 3 точки диаметром 1 см каждая, но для нашего глаза это не будет играть никакой роли:

Мы все равно увидим одно зеленое пятно без каких-либо деталей. Так как всё, что не выходит за пределы минимального угла, не различимо для глаза.

Теперь, когда мы разобрались со всем этим, давайте перейдем к экранам.

Разрешение экрана и плотность пикселей (ppi)

Разрешение экрана — это количество светящихся точек (пикселей) по горизонтали и вертикали. К примеру, разрешение экрана iPhone 8 составляет 750 x 1334 пикселя:

Зная это число, а также зная физический размер экрана в дюймах, мы можем легко посчитать плотность пикселей или ppi (количество пикселей на один дюйм). Для этого делим количество пикселей по горизонтали на ширину экрана в дюймах: 750/2.3 (ширина экрана — 2.3 дюйма). Получаем 326 ppi или 326 пикселей на дюйм.

Можно поступить еще проще, ведь обычно мы знаем только разрешение экрана и его диагональ в дюймах, а не ширину и высоту. Поэтому для определения ppi нужно диагональ экрана в пикселях разделить на диагональ в дюймах. А чтобы узнать диагональ в пикселях достаточно представить вот такой треугольник:

Если бы мы взяли тонкую полосочку толщиной в 1 пиксель и длиной в 1 дюйм (2.54 см), то эта полоска состояла бы ровно из 326 светящихся точек. Это и есть ppi.

Из этого следует, что размер одной точки (одного пикселя) составляет примерно 0.078 мм или 78 мкм (25.4 мм делим на 326 точек). Можем ли мы заметить на таком экране отдельные точки? Способен ли наш глаз различить пиксели размером примерно 0.08 мм?

Как вы уже понимаете, вопрос поставлен не совсем корректно. Ведь угловое разрешение глаза учитывает расстояние до предмета. Если мы берем нормальное зрение (1 угловую минуту), тогда с расстояния 50 см глаз способен различить точку диаметром 145 мкм (0.145 мм), что почти вдвое превышает размер пикселя iPhone.

Даже если брать человека с очень хорошим зрением (0.8 угловых минут), то его глаз способен различить на таком расстоянии точку в 116 мкм (0.116 мм), что снова гораздо больше точки на экране iPhone (78 мкм).

Однако многие люди смотрят в экран с расстояния 20-25 см (например, когда мы читаем книгу на смартфоне). И вот здесь всё становится гораздо интереснее.

Знаменитые 300 ppi

На презентации первого смартфона с экраном высокой четкости, Стив Джобс дословно сказал, что 300 точек на дюйм (300 ppi) — это предел сетчатки человека, если смотреть в экран с расстояния 25-30 см.

Давайте проверим это заявление. К слову, если кому-то интересно, как именно я определяю угловые размеры, то в двух словах объясню. Вначале нужно на калькуляторе посчитать тангенс нужного угла, а затем умножить его на расстояние до объекта.

Действительно, человек с обычным зрением с расстояния 30 см тоже не сможет различить отдельные точки на экране с плотностью пикселей 326 ppi, где каждая точка имеет размер 78 мкм.

Но уже с 25 см глаз среднестатистического человека различает предметы 72 мкм. А если брать хорошее зрение (0.8 угловых минут), то такой человек способен с 25 см увидеть отдельные точки размером 58 мкм, что значительно меньше точек iPhone.

Говорить об идеальном зрении (0.47 угловых минут) и вовсе неуместно. Такой «эталонный глаз» теоретически способен различить точку 34 мкм с расстояния в 25 см! Естественно, для обладателя такого глаза пикселизация Retina-экрана будет ужасающей.

Рассчитываем лучшее разрешение

Итак, мы убедились, что с расстояния в 25 см даже самый обычный глаз с разрешением в 1 угловую минуту способен различить пиксели на экране с плотностью 326 ppi. А человек с хорошим зрением (0.8′) — и подавно!

Но здесь важен не только сам факт того, заметите ли вы сознательно отдельные пиксели или нет. Я прекрасно помню, с каким удовольствием в начале нулевых читал книги на своем КПК iPAQ 1940. Четкость его экрана с разрешением 240 на 320 точек казалась мне исключительной, хотя объективно размер этих точек был просто огромным.

И только переходя на новые устройства с более качественными экранами, я осознавал, насколько плохими и нечеткими были экраны предыдущих гаджетов.

Конечно, нельзя сравнивать старые 240p-экраны с новыми дисплеями даже бюджетных аппаратов. Но когда вы переходите с того же iPhone 8 (с экраном 326 ppi) на устройство с экраном 400 ppi, вы вполне можете ощутить разницу в четкости изображения (например при чтении текста), даже не обращая внимания на отдельные пиксели.

Если же брать верхнюю границу, за которой уже нет смысла повышать количество точек на дюйм (ppi), то мы можем составить такую таблицу (в первой колонке До экрана указано расстояние, с которого мы смотрим в экран):

Из этого следует, что если человек с отличным зрением смотрит в экран своего устройства с расстояния в 40 см, он не заметит никакой разницы между дисплеем с плотностью точек 552 ppi, 328 ppi или 273 ppi. Во всех этих случаях картинка будет идентичной по четкости и смысла в более высоком разрешении нет никакого.

Конечно, есть области применения экранов, где даже самой высокой плотности из таблицы будет недостаточно — это виртуальная реальность, когда экран находится на расстоянии в пару сантиметров от глаз. Здесь нужно говорить о другой детализации.

OLED против IPS

Кроме того, нужно учитывать еще один важный момент — всё, что было сказано выше, справедливо только для IPS-экранов, у которых «один пиксель» физически состоит из 3 субпикселей одинакового размера — красного, зеленого и синего:

Если мы говорим, что плотность пикселей IPS-экрана составляет 326 ppi, это значит, в 1 дюйме помещается 326 синих, 326 зеленых и 326 красных субпикселей.

Но когда речь идет об AMOLED-экранах, здесь ситуация сильно отличается, так как практически в любом AMOLED-экране количество красных и синих субпикселей в 2 раза меньше количества зеленых субпикселей:

Поэтому, когда вы видите, что экран iPhone 12 Pro имеет плотность пикселей 458 ppi, не обольщайтесь. Это значит, что в этом экране 458 зеленых субпикселей на 1 дюйм. Но когда мы посчитаем количество красных или синих субпикселей, то их окажется заметно меньше — 324 ppi.

Повторюсь, это касается практически любого AMOLED-экрана. И по этой причине приведенная выше таблица будет выглядеть несколько иначе для AMOLED-экранов. Так как иногда на контрастных границах изображения человек даже с обычным зрением (1′) сможет с 25 сантиметров заметить неровность шрифтов на AMOLED-экране с плотностью пикселей 450 ppi.

Что же касается телевизоров, то здесь работает тот же принцип. При выборе оптимального разрешения нужно учитывать физический размер экрана и расстояние, с которого вы будете на него смотреть.

Вместо выводов

Я еще раз хочу подчеркнуть основную мысль, которую пытался донести в этой статье. Вы можете выбирать любой экран, игнорируя его разрешение.

Многие люди предпочтут автономность небольшой разнице в четкости. Кому-то вообще безразлично, видны ли пиксели, если очень вглядываться и выискивать недостатки.

Эта статья отвечает лишь на один конкретный вопрос — есть ли смысл в увеличении разрешения экрана и до каких пределов можно увеличивать плотность пикселей, замечая (при желании) разницу в четкости картинки.

Как мы разобрались, для того, чтобы глаз спутал изображение на экране с реальностью, нужна достаточно высокая плотность пикселей, которая пока не встречается повсеместно даже на флагманских смартфонах.

Конечно, детализация — это лишь часть общей картины, но для многих она важна. И 300 ppi — это далеко не предел человеческого зрения.

Алексей, глав. редактор Deep-Review

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Источник