一加高帧屏的「野心」

90Hz 这个关键词在 2019 年智能手机行业的兴起,多少有点儿出人意料的意思。

无耳机孔,双扬声器,四摄像头,再到 5G 等等其实都算有迹可循,不过在一加 7 Pro 推出之前,高刷新率屏幕还是一个只属于游戏手机的小众特性。而在它之后,高刷新率屏幕才开始从小众游戏手机,走向大众型手机。

对于一加来说,引进 90Hz 屏幕是一件高投入高风险的事情。他们需要投入巨资向三星显示定制屏幕,需要研发人员从零开始做软硬件适配,也需要花大量精力向大众科普什么是好屏幕,而他们也收获了回报:据京东平台数据显示,2019 年全年搭载 90Hz 屏幕的手机线上销量中,每卖出 4 台 90Hz 的手机,就有 3 部是一加。

高素质屏幕俨然成为一加手机的名片,正如用上了 4G 网络的人不会再想要回到 3G 时代,屏幕素质的进化,一加亦是不会止步。

90Hz 屏幕当红,120Hz 屏幕已来

新年伊始,一加在屏幕技术沟通会发布了全新的 120Hz OLED 屏幕,这块手机屏幕除了继承一加 7 Pro 的 2K+ 高分辨率外,还拥有 240Hz 的屏幕采样率,在流畅度和屏幕素质上都是绝对领先于行业。而在色彩上,一加同样宣称这块 120Hz 的屏幕不会让消费者失望。

 

回顾一加整场沟通会的过程,一加都在陈述一件事:

一加 = 流畅且显示效果最佳的屏幕体验。

一加真的能代表流畅和极致屏幕体验么?一加和其他高帧率屏幕手机有什么差别?在深入了解一加这块 120Hz 屏幕前,我们需要明白 120Hz 刷新率代表什么。

刷新率是屏幕上的图像每秒更新的次数,传统的 60Hz 屏幕,每秒钟能显示 60 张不同的画面。如果是 120Hz 就是每秒钟显示 120 张画面。有人可能会问,当我使用 60Hz 屏幕的时候,我也没感觉有卡顿啊?人眼的刷新率是不是只有 60Hz ?

我们要知道,人眼是没有最高识别的帧率上限的,相对 60Hz 而言,120Hz 屏幕给人的感觉会更流畅。就如同上面的 gif 示意图,能让屏幕前的你清晰地感知到不同帧率之间的差距。

在手机高帧率时代来临前,大部分厂家提高手机流畅性的方法,都是从大众最容易感知的过渡动画入手,刚开始一加也是这样想的。

但在不断打磨系统流畅性的过程中,一加发现系统的流畅性不仅和 SoC 性能与画面渲染有关。在性能足以满足画面满帧渲染的情况下,屏幕作为用户日常接触最多的人机界面,改善屏幕的动态画面表现,才是「极致流畅」理念的突破口。一加认为之前被忽视的「屏幕刷新率」,才是让手机更加流畅的关键。

可当时市面上并没有成熟的高刷新率手机屏幕方案,要知道那时候 PC 显示器打出「电竞显示器」的概念还没多久。

少数厂家的 90Hz LCD 手机屏幕也面临无法解决的拖影问题,只是空有参数,没有体验。好在像素自发光的 OLED 并不存在 LCD 的拖影问题。

在三星和 LG 的推动下, 当时市面上已经出现了 2K 分辨率的 OLED ,出色的色彩表现让 OLED 屏幕成为旗舰手机的首选 。

对于想打造完美旗舰并且把 Fast&Smooth 写进产品座右铭的一加来说,高素质的高刷新率屏幕更像是追寻 Fast&Smooth 真理过程中的一步:他们一开始就将难度定在了 2K+ 分辨率 90Hz 刷新率的档位。「要么不做,要么一步到位」,一加拿出了近一亿元的预算投入这块屏幕的定制研发中。

在初试这块屏幕的时候,一加遇到了屏幕耗电超高、掉帧、黑屏、发热等问题,为了解决这些 BUG ,一加联合三星,在这块屏幕上耗费了大量时间进行调校,最终才将观感流畅的屏幕装上了一加 7 Pro。

「高帧屏幕确实旦用难回」,一加的高刷新率屏幕明显提高了所有用户对旗舰级手机屏幕的心理预期,也带动了一大批装配有高刷新率屏幕的手机出现,并且往后,在旗舰机上,60Hz 屏幕会越来越少,90Hz 乃至 120Hz 屏幕将会成为旗舰标配。

正如在一加 7 Pro 发布会上一加敢把自己的屏幕与三星苹果旗舰机比较,不仅仅是因为高刷新率,还有亮度、色彩,支持 HDR10 以及低蓝光等等特性在撑腰。

高刷新率说到底,更像是美味蛋糕上的樱桃,蛋糕的其他部分,依旧重要。

120Hz 的流畅究竟是怎么一回事?

再打个比方,屏幕刷新率与流畅性的关系相当于「轮胎」之于汽车速度的关系:轮胎性能直接影响了汽车的速度,与此同时,汽车的「发动机」也对速度起了关键作用。对于手机来说,它的「发动机」,也就是 SoC + 系统的调教。

到了 120Hz 屏幕,也意味着「轮胎」换了,那么与之适配的「发动机」也需要改弦更张。

对于手机来说,屏幕的每一次响应,都遵循着「用户输入 → CPU 计算 → GPU 绘图 → 屏幕显示」这个完整的流程,如果流程中间出现任何掉链子的情况,就会出现卡顿现象,流畅体验也就荡然无存。

为了打造更流畅的体验,一加为这块 120Hz 的屏幕搭载了最好的 TPIC(触控驱动 IC)和最好的 DDIC(屏幕驱动 IC),用 240Hz 的屏幕采样率保障用户操作的跟手性。

驱动屏幕显示内容的 DDIC  图片来自:synaptics

对 120Hz 屏幕来说,只有单帧画面运算时间低于 8.3ms ,SoC 才不会拖了屏幕的后腿。一加通过顶级的硬件性能和系统层级的资源优化,最大程度上压缩 SoC 对画面的运算时间,牢牢将单帧运算时间控制在 8.3ms 之内。

在计算速度过关后,我们就能保证画面不能卡顿,但还远称不上是「流畅」。想要让人感到流畅,还需要符合人类直觉的动画效果。在使用 60Hz 屏幕的年代,一加就用上了「Fast & Smooth」的 UI 设计理念。通过对滑动等手势进行了优化,比如下面的菜单滑动优化。

同样的刷新率,优化后却给人更流畅的感觉。这就是一加一直追求的「跟手感」。在 120Hz 的加持下,这种跟手感有了进一步的提升。根据一加自己的测试,目前一加的 120Hz 屏幕跟手感是市面上同刷新率最好的。

至此,用户输入到屏幕显示的所有环节都已经被打通,理论上已经能获得了最好的 120Hz 体验。但实际上有些应用并不支持 120Hz 刷新率,在运行这类应用时,一加索性让屏幕刷新率匹配软件能达到的最高帧率,不浪费一丝电能,让整块屏幕效率最大化。

除了一些应用无法支持超过 60 以上的高帧率外,手机上观看视频也是一个低帧率场景。通常情况下,我们在手机上看到的视频内容都是 30 帧。这远远低于一加这块 120 Hz 屏幕的刷新率,在没有 120 帧片源的情况下,想要提高视频流畅度,只有补帧这条路可走,也就是在高端电视上能经常碰到的 MEMC(Motion Estimate and Motion Compensation)技术。

MEMC 的原理是,通过像素级运动矢量计算来补充中间帧画面,将原本低帧的内容提升成为高帧内容,让运动画面更加连贯顺畅。

MEMC 在电视行业应用广泛,是高端电视的必备特性之一。

一加选择了电视上的 MEMC 技术,这个技术可以用运动矢量计算补充中间帧画面,如果视频原本是 30 帧,就在两个相邻静态帧中间插入两个过渡帧。插帧后的视频帧率与屏幕刷新率相同,让屏幕流畅性能够 100% 发挥。

▲MEMC 的效果

而在手机上,SoC 在 MEMC 计算上效能并不高。相比于庞大的电视机,一加需要在体积小得多的手机里,引入一颗 20.25mm² 尺寸的独立的 MEMC 芯片专门负责计算,这颗芯片有着更高的能效比,能显着提高手机播放 MEMC 视频的续航水平。

通过 MEMC,一加目前最高能够将手机上的视频画面插帧至 120 帧,这是目前手机上能达到的最高帧的插帧效果。

上面谈到的所有技术,都是为了「极致流畅」这一目标打造。对于用户来说,流畅是屏幕「动态」下的直观感受,「静态」下大家对色彩、分辨率和亮度更加感兴趣。

这也是手机屏幕发展的主流趋势,随着手机屏幕的发展,几乎所有手机屏幕都朝着高色域,高分辨率的目标前进。一加认为一块顶级的屏幕不仅要「流畅」,在色彩和显示效果上也要有出色的表现。

既然要在色彩上有更出色的表现,最直接的办法就是增加屏幕能显示的色彩数量。相比目前手机常用的 8 bit 显示效果,一加将这块 120Hz 屏幕提升到了 10 bit 的水平,由于色阶从 256 级提升到了 1024 级,10 bit 颜色显示效果总共可以显示 10.7 亿种颜色,颜色数量是三星 Note 10+、iPhone 11 Pro Max、一加 7 Pro 屏幕的 64 倍。即使放在电脑屏幕中,也是专业级的色彩显示效果了。

有了 10 bit 色彩的屏幕,以往看电影会出现的灰色彩条再也不会出现在你面前,画面灰色的过渡也会更加细腻,这些都是很明显就能感受到的差别。

在色彩数量满足之后,色彩是否准确就应该提上了议程,就算你使用的是 10 bit 的屏幕,如果色彩不够准,那么这块屏幕仍然称不上专业。

这次一加在这块 120Hz 屏幕上更进一步,将 JNCD 控制在 0.8 以内。色准表现已经超过 iPhone 11 Pro Max ,同时还宣布为每一台手机做出厂色彩校准,这在 Android 厂家中还是头一个,之前只有苹果会为每一台手机做出厂校色。

准确的色彩配合 2K+ 的分辨率,一加在屏幕色彩体验上基本已经走到了头,如果想继续提升屏幕观感,就要在不同环境的屏幕体验上下功夫了。

比如说,像苹果一样加入原彩显示,根据环境光的色温改变屏幕的色温,让人眼有相对一致的视觉体验。

一加确实这么做了,一加为 120Hz 屏配上了最新的环境光 sensor ,可以根据环境光色温,自动调整屏幕色温,在不同的环境下都有接近印刷纸张的效果。

考虑到除了环境色温会对屏幕效果产生影响, 屏幕亮度对显示效果也有不小影响。一加换了更好的亮度传感器,并将调光等级从 1024 调整到 4096 ,整整提高了 4 倍。

屏幕是一加影响行业的杠杆

最终,一加为我们展现的是这样一块屏幕:120Hz 高刷新率,顶级 OLED、最快的屏幕响应速度、120 帧 MEMC 技术、2K+分辨率、手机行业最高的色准标准:JNCD<0.8、而且是全系手机出厂校准、1024 级色阶级数、10.7 亿种颜色、4096 级调光。

对于参数党和体验党两派来说,这一串数字列出来,基本上也没有再多挑剔的可能性。

更进一步的是,一加在这场技术沟通会上,创造了一个关于手机素质的模板:流畅,准确和舒适。

这三个层面也几乎涵盖了一块好的手机屏幕该有的技术特性。如果说去年一加是启示了行业重视屏幕素质的话,那么今年,一加其实是想给手机行业创造一个可参考的标准。

可以预见的是,在整个 2020 年,整个行业的旗舰机屏幕特性可能都会以此为展开,或许会有一两个突出的地方,但基本上不会跳脱出这个框架。

此外,高刷新率屏幕的杠杆作用,不仅仅限于手机产品的跟进,还在于对于软件生态的影响。

在主机和电脑游戏领域,高刷新率显示器和支持高刷新率屏幕的游戏相辅相成,一起为玩家提供了卓越的游戏体验。

这个道理在手机领域同样适用,对于一加来说,这块屏幕带来的影响还不止这些,在有了硬件的土壤后,高帧生态也已经开始萌芽。

在 90Hz 屏幕手机兴起的 2019 年,手机游戏领域就出现了一些支持高刷新率屏幕的游戏,其中有类似于一加联合 QQ 飞车发布的 90Hz 高帧手游版本。

当高刷新率屏幕手机更多了之后,相应的专属内容和游戏也会越来越多。而一加作为率先高刷新率屏幕品类厂商,必然会是其中最大的受益者。

刚刚过去的 2019 年,对于一加来说是个蜕变之年,这家出货量算不上巨头,产品线极其精简,奉行产品思维的手机厂商可以说是推动了行业的进步,也获得了行业里面的话语权。归根到底,不管是行业话语权也好,还是在竞争活下去也好,落到最后还是产品的胜利,和体验的胜利。

在残酷的手机市场竞争中,不会存在偶然,步履不停只是基本要求,唯有踏实前行才能活下去,一加的这块 120Hz 屏幕表明他们将会继续在高帧赛道上加速前进。回望过去十年,无数的手机品牌都消失了,但一加还在。对于未来,引领高帧屏风潮的一加,值得期待。

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資料來源:李浩然 @爱范儿

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