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我们如何测试屏幕质量

鉴于触控显示屏是人们与智能手机进行交流的方式(从查看照片、观看视频到拨号、发短讯), 因此,DXOMARK迟早有一天会关注到屏幕的质量性能,而现在,时候到了。DXOMARK已经装置了一座专用且最先进的全新评测实验室,同时聘请了一组专家团队,从春末开始就全力测试屏幕的性能。

尽管我们DXOMARK Display 基准含括了其他网站也有的同类型评测(也就是使用设备的图库应用程序对文本和单个图像进行处理),不过,我们的新基准有两项非常重要且独特的要素,这也是与一般制造商的质量检测程序以及其他屏幕质量测试网站有所不同之处。首先,DXOMARK是在真实情境的条件下测试屏幕;而一般制造商将智能手机屏幕的校准当作测试的最后一步骤,在黑暗的房间(没有环境光)中将测试设备紧贴着屏幕进行测试。

当然,在现实生活中,用户不会将屏幕直接紧贴在眼睛上,而是会保持着几厘米/英寸的距离,这也意味着环境光线会影响到人们查看屏幕时的难易度。此外,人们也会在各种光源条件下(黑夜中、室内、阴影里、阳光下)观看屏幕。因此,DXOMARK工程师在不同的环境光照条件下,对屏幕执行客观与感知的测试,以评估屏幕的亮度、对比度与色彩。

DXOMARK基准的第二项独特要素是,它是第一种针对智能手机触控屏幕的动态属性进行测试的基准。DXOMARK基准的第二项独特要素是,它是第一种针对智能手机触控屏幕的动态属性进行测试的基准。这代表了两件事:首先,DXOMARK会评测屏幕呈现视频和游戏等动态内容的效果,换句话说,设备的默认视频(或浏览)应用程序会以不同的算法来处理内容的亮度、 颜色等等。我们的工程师还会检查影像掉帧和画面窒格、帧与帧之间图像质量的问题、动态模糊以及色彩与其他渲染的问题。其次,DXOMARK会评测屏幕的触控功能,测试其响应度、触控精准度和滑顺度。

(请注意,尽管我们将这项首次发布的新基准应用到智能手机上,但我们计划将来也会测试其他类型的屏幕,例如平板计算机、电脑显示屏、电视等。)

全新的屏幕测试实验室

为了准备这项新的基准,DXOMARK在巴黎总部设置了一座专门且最先进的全新实验室,并配备最新的测试仪器,包括光谱辐射仪、成像色度计、锥光镜、高端数码单反相机、专业的参考屏幕,以及其它的工具。除此之外,DXOMARK还招募了一支由科学专家与工程师组成的团队来进行此完善的测试基准。

不只如此,Display团队设计且装置了一个称为Display Bench的全新测试箱,让测试能自动化并确保所有设备能在完全相同的条件下进行测试。Display Bench包括可调节的安装架(用于架设测试工具及受测的智能手机屏幕)、能够模拟各种光源及各级亮度的LED照明数组,以及照度计。

在受测的设备和测试的工具各自安装到支架上后,Display Bench 就会密封起来,以防泄入任何外部光源,接着,我们的专家会使用测试箱外的计算机控制面板进行所有的测试拍摄,同时运用控制伺服电机来改变拍摄距离,还会控制照明阵列,以重现几近漆黑到明亮日光(30,000勒克斯以上)之间的照明条件。

使用 DXOMARK Display Bench

你真的了解智能手机屏幕吗?

在进一步介绍之前,简要的描述一般屏幕是如何构成,应该会更有帮助。尽管LCD(液晶显示器)智能手机仍然很普遍,不过,许多较新的高端智能手机都配置了OLED(有机发光二极管)屏幕,而OLED屏幕是由多层不同的材料所组成,包括底下带有像素阵列的玻璃、驱动每个次像素的薄膜晶体管(TFT)、能触摸控制的触控面板,还有可减少反射和其他问题的专用涂层。LCD和OLED屏幕当然都与智能手机的处理器和电池有所连结。

此图表显示 LCD和 OLED 智能手机的屏幕是由不同铺层所组成的(图片由GearBox.com提供)。

智能手机的屏幕会消耗大部分电池的电量:一般智能手机的屏幕会消耗掉大约40%的电量。要让屏幕即使在最具挑战性的条件下仍可观看,同时又要确保手机不会在很短的时段内将电量用完,两者之间必须找到一个良好的平衡点,这对制造商来说是一大挑战。

真实情境用例

现在,让我们回到DXOMARK基准。不过,在详细介绍我们要评测的属性之前,必须重申所有DXOMARK测试都是基于最终用户的体验。因此,当DXOMARK工程师在设计此新基准时,他们将人们在现实生活中通常会使用屏幕的所有状况全都一并考虑进去。根据最终得到的研究结果,设计出一系列在八个特定用户场景(大部份都不需再多加说明)下进行测试的准则。

    • 网页浏览
    • 夜间阅读
    • 行车导航
    • 拍照
    • 查看照片
    • 玩游戏
    • 看电影
    • 光线变化(即屏幕的自动亮度功能在光照条件变化时的响应度和顺畅度)
DXOMARK Display 基准结合了既科学又严谨的客观评测与可重复的感知测试,……
……由经过培训的专家来评测屏幕的质量。

屏幕属性

是什么因素让最终用户在使用屏幕时能有最佳的体验? 首先且很重要的是可否轻松的查看,不论是文字、照片还是视频,能不能轻易的观看到内容,亮度、对比度和色彩逼真度都是关键。当您在亮光处查看屏幕时,可以清楚的看到内容,还是很可怜的只看到一面镜子? 色彩是否准确 — 换句话说,您的屏幕所呈现出红色和黄色花朵的色彩和阴影是否符合您在现实生活中看到的花朵色彩?是否有明显的闪烁问题?当您以手机观看视频或玩游戏时,您所看到的动作是卡顿的还是流畅的?

互动性是另一项很重要的因素(不仅仅对游戏玩家而言)。触控屏的响应度如何?当您滑动及想要缩小或放大内容时,屏幕是否跟得上您的指令?您始终能滚动到您想要的画面吗?还是您必须不停地在文字上或网页上滑动,才能点到正确的位置或达到正确的放大倍数?

DXOMARK为相机客户和组件制造商提供高端技术与深度报告,其中包含原始数据以及屏幕质量特有的分析。不过,我们所公开发表的评论和文章中,我们几乎只关注在会影响到最终用户体验的性能表现,而这些性能包括以下六个不同的子类别:可读性、色彩、视频,运动、触控和伪像(瑕疵),其中部份或全部的属性与上述的每个真实用例息息相关(如下图所示)。

屏幕质量属性及其所应用的实际用例。

易读性

必须重申的是,对于最终用户而言,在现实生活中的不同条件下,要如何能轻松、舒适地浏览自己的屏幕,才是最重要的考虑因素。必须重申的是,对于最终用户而言,在现实生活中的不同条件下,要如何能轻松、舒适地浏览自己的屏幕,才是最重要的考虑因素。 智能手机的屏幕需要亮到1000尼特(或每平方米烛光,cd / m2)以上,才能舒适的观看到内容,但这种输出会很快耗尽电池电量。在明亮的光线条件下,许多智能手机的平均高亮度通常在500到700 cd / m2之间。

……也就是说,无论是(或差不多都是如此)何种智能手机的品牌和型号,几乎所有的用户最后都会到阴暗处或用手遮文件屏幕来避开直射的阳光。而另一方面,有些手机的屏幕在夜间的最低亮度设置下,无法阅览,或相反地,它们在黑暗的环境中显得太亮(这表示当用户打开手机的屏幕时,他们会立刻用亮光下的滑块,将屏幕调暗到更为舒适的观看亮度)。

组成此属性的特性(以及DXOMARK所测试的特性)包括:

    • 亮度 / 对比度与环境光线
    • 亮度与平均像素级别(APL)
    • 亮度与时间
    • 均匀度
    • 伽玛值与环境光:图像文件中的像素数值与在屏幕上查看时的像素亮度之间的关系。
    • 蓝光滤镜的影响

色彩

从最终用户的角度来看,关于色彩最重要的考虑因素是现实生活中所看到的色相,在屏幕上能呈现出的真实度有多少。除了制造商的设计打造和调整之外,不同的照明条件、反射率和视角也会明显影响到用户对屏幕色彩呈现的感觉。DXOMARK以sRGB(标准红色、蓝色、绿色)和较新的DCI-P3(数字电影色彩标准-基准3)色彩空间(也称为色域)测试下列的特性:

    • 白色与环境光线
    • 色偏与视角
    • 色彩逼真度与环境光线
    • 均匀度
    • 蓝光滤镜的影响 — 屏幕的蓝光滤镜效果不该过于强烈,以致于明显地改变了屏幕的色彩特性文件。

视频

智能手机的默认图库应用程序一次只处理一张图像,而智能手机的视频或浏览器应用程序必须每秒处理许多图像或帧,因此会面临各式各样的挑战。和静态图像一样,Display 基准也会评测视频内容的某些图像质量属性,像是亮度、对比度、色彩和伽玛值。

运动

屏幕处理移动内容的效果如何?也就是说,DXOMARK 会针对影像掉帧、画面窒格、动态模糊以及视频播放的反应度进行测试。

触控

不只有游戏玩家,所有的最终用户都在乎触控屏的响应度、准确性和平滑度。 除了其他的考虑因素外,我们也测定触控屏在缩放时是否能避免于不够灵敏或太过灵敏,以及能否快速流畅地滑动,换句话说,DXOMARK基准评测屏幕的准确性和平滑度。

伪像

伪像只是其他属性类别以外的瑕疵或问题的别称。DXOMARK已经确认并设计了评测屏幕中最常见伪像的方法:

    • 凹口:制造商必须找一个能装设前置组件(例如摄像头和扬声器)的位置。现在,许多手机都直接将这些前置组件放置在屏幕上,而不是装在屏幕以外的区域来缩小整个屏幕的尺寸。DXOMARK 不仅量测凹口占用了屏幕多少的区域,也评测在查看内容或与内容进行交流时,受凹口干扰的程度有多少。
    • 反射率:在环境光源明亮的条件下反射率越低,越容易看清楚屏幕上的内容。
    • 闪烁:大多数用户的眼睛对闪烁的状况不是很敏感,不过,相当于或接近30Hz (或其任何最初的倍数)的闪烁都看得出来。
    • 混迭:这种现象被视为是边缘弯曲,会呈现出“阶梯状”的画面。
    • 幽灵触控:当您握住手机时,您的手机是否会不恰当的对您放在屏幕外围的手有所反应?(有时这代表着屏幕无法感知到您的“真实”碰触。)
    • 抖动:播放过程中出现抖动或动作不均匀的状况;24 fps的视频尤其明显。

结论

大致上,我们的评测会遵循我们其他基准(传感器、镜头、智能手机后置摄像头、自拍摄像头、扬声器、音频)的格式:简介、基本规格、测试摘要、每个属性的深入分析(偶尔深入了解子属性)、结论,还有优点和不足的要点整理。我们也会发布一篇或多篇的文章,这些文章将提供关于Display基准各个方面更多的详细信息,包括和我们的测试装置以及用于评测特定属性的设备等相关的更多信息。敬请关注!