硬件参数只是噱头 手机内部优化技术解析

　　现在的手机市场同质化十分严重，为了提高差异化，各大手机厂商纷纷展开了硬件大战，各种硬件参数记录不断被刷新。参数升高了就一定能带来品质的提升吗？实际使用过程中我们经常发现，有些采用双核处理器的手机运算速度还比不上其他品牌采用单核处理器的手机，千万级像素的摄像头拍出的照片还不如其他500万像素的摄像头拍出的好，相同的屏幕分辨率，显示效果却差距很大。这是为什么呢？

　　实际上，很多商家宣传的硬件参数只是噱头而已，而且并不是把所有的顶级硬件堆到一起，就能成就一款具有顶级性能的手机。这其中，手机厂商对手机内部所做的优化设计起到很重要的作用。也是体现各大手机厂商真正实力的地方。今天笔者针对手机中比较常见的优化技术给大家做一下介绍，以便大家对手机有更为深入的认识。

　　在索尼爱立信LT18i发布之初，很多人对它的显示效果并不看好，从它的配置参数来看，480×854像素的分辨率并不是最高的，而且屏幕材质也为并不先进的TFT材质，然而在实际使用过程中，LT18i的显示效果令我们十分惊喜。这是因为它采用了MOBILE BRAVIA ENGINE（移动图像处理引擎）。

　　索尼爱立信LT18i采用了MOBILE BRAVIA ENGINE

　　要想了解MOBILE BRAVIA ENGINE，我们先了解一下BRAVIA。BRAVIA是日本索尼的一个电视品牌。BRAVIA是“Best Resolution Audio Visual Integrated Architecture”的缩写，代表“最高品质的影音整合架构”。BRAVIA拥有索尼独创的BRAVIA ENGINE（图像处理引擎），能够改良屏幕的显示效果。现在这项技术被应用在索尼爱立信的手机上，就是我们今天要说的MOBILE BRAVIA ENGINE（移动图像处理引擎）。

　　索尼第三代BRAVIA ENGINE图像处理引擎

　　在这里我们需要提一下，手机的屏幕是不能直接显示手机内存储的图像数据的，它需要一个图像处理器，将数据文件转换成图像文件，然后才能在屏幕中显示出我们能够看到的图像。而MOBILE BRAVIA ENGINE实际上就是一个图像处理器，它具备Digital Reality Creation（画质精细高倍密技术），能将不良的影像讯号，转换成精细而层次分明的画质，同时过滤噪声，加倍提升锐利度，呈现出高分辨率、丰富的立体层次。

　　MOBILE BRAVIA ENGINE开启和关闭时的显示效果对比

　　MOBILE BRAVIA ENGINE开启和关闭时的显示效果对比

　　MOBILE BRAVIA ENGINE实际上对屏幕本身的好坏并没有什么影响，它是在将数据转换成图像的过程中，对原本比较粗糙的视频和图片文件进行一系列的优化，提高对比度和锐度、增加色彩饱和度、降低噪点、对图像边缘和细节进行修复等，然后再通过屏幕呈现出来。所以，图像通过LT18i的屏幕显示出来的效果比原图像看起来更加鲜艳、锐利，细致、层次感更强。

　　第3页：DNIe数码自然影像技术

　　去年三星推出了高端智能机I9100，其艳丽细腻的屏幕得到了众多用户的好评，这不仅得益于其搭载的SUPER AMOLED Plus魔丽屏，和它采用的DNIe（数码自然影像技术）也是分不开的。

　　DNIe数码自然影像技术

　　DNIe和索尼MOBILE BRAVIA ENGINE有些类似，不过DNIe是三星电子耗时6年，重金打造的一项专利技术。这项技术主要用于改善源图像的品质，为用户呈现最佳的显示效果。

　　DNIe的主要作用是，分析输入的所有信号，通过“6倍精密显像、3D动态最优化、对比度加强、细节放大、色彩最优化及多功能影像最优化”六个处理程序，将输入信号转换成最佳的输出信号，来保证栩栩如生的最佳画质。

　　三星I9100采用DNIe技术

　　这项曾获得85个专利的技术应用尖端影像处理芯片，在动态画面中可以从任何角度成像，修补画面边缘，完美配合数字信号的播放效果，并可以运用独特的处理过程分析输入的任何信号（包括DVD）等。DNIe芯片可以将输入的信号进行滤波检测，对信号进行优化，去除影像中的托尾现象和细小的噪波，还原出真实的画面，尤其是3D画面的输出。不仅能够大幅提高对比度，而且在噪波被消除的同时，保证图像的整体色彩和平均亮度。通过芯片的对比调整，可以在保持信号亮度水平均衡不变的同时，将图像色彩调整至设定的状态，并对数字信号进行筛选，针对性地消除图像锯齿边缘，从而打造出锐利生动的画面。

　　接下来对DNIe对输入信号的六个处理程序分别经行一下介绍。

　　1、6倍精密显像

　　DNIe的一个核心技术为6倍精密显像。通过运用非线性滤波器大幅提高信号的像素密度，增加象素输入，使画面细腻逼真。普通的显像技术一般都在3倍左右，在一个单位面积内部，有2×1.3个像素单位。而三星的第三代DNIe技术利用滤波器，将单位面积中的像素水平提高到2×3个。众所周知，在面积一定的情况下，像素越多，所表现出来的图像越逼真，色彩越锐丽。所以通过DNIe技术处理过的图像，就能够逼真的还原到屏幕。

　　2、3D动态最优化

　　动态优化处理可对视频数据进行读取，并自动拆分成图像和声音，在不损害原数据的前提下，可消除噪声和模糊背景。这可使图片具有惊人的清晰度，无论是动态的还是静态的。

　　3、对比度加强

　　传统的色彩反差功能会产生一些噪声并引发屏幕闪动。三星公司做出革命性的创举，解决了以上问题。他们的对比增大器包含百万条以上的对比标准，并可在一个框架内对逾七万个局部图像进行分析，即使再微小的细节也可产生丰富的色彩对比。

　　4、细节放大

　　细节放大器可对选定放大部分进行自动分析，找出干扰因素并对比进行清除，使图片锐利逼真。

　　5、色彩最优化

　　色彩优化通过对不同场景模式下输入信号的红色、绿色和蓝色饱和度进行统计和调节，使图片富有人眼能接受的最自然色彩。

　　第4页：标准RGB排列与RGB PenTile排列

　　现在的手机，屏幕越来越大，分辨率也越来越高，很多人在购买手机时，往往认为，分辨率越高，屏幕显示效果越清晰。实际上，这种想法是不全面的。屏幕的材质以及子像素的排列方式也是影响屏幕显示效果的重要因素。屏幕子像素的排列方式一般分为两种，一种是标准RGB排列方式，另一种是RGB PenTile排列方式，那么它们都是什么意思呢？采用哪种子像素排列方式的屏幕更好呢？接下来笔者为大家详细的解答。

　　我们知道白色的光线是由红到紫的连续光谱组成的，而在计算机图形学里，则采用红绿蓝也就是RGB三种颜色的视觉等亮度混合（注意，不是光学等强度）来调和出白色光。我们知道显示屏是由许许多多的像素构成的，而为了让每一个单独的像素可以显示出各种颜色，就需要把它分解为红绿蓝三个比像素更低一级的子像素。也就是说，3个子像素构成一个整体，即彩色像素。当需要显示不同颜色的时候，三个子像素分别以不同的亮度发光，由于子像素的尺寸非常小，在视觉上就会混合成所需要的颜色。

　　知道了子像素，那么我们就可以进入下一个问题，那就是子像素的排列。

　　RGB排列

　　RGB排列是最标准的排列方式，它把一个方块形的像素，平均分成三等分，每一块赋予不同的颜色，这样就可以构成一个彩色像素。这也是绝大多数液晶显示器所采用的子像素排列方法（当然，三个像素的顺序是随意的，不国一般都是“红绿蓝”或者“蓝绿红”）。

　　标准RGB排列单个像素点

　　这样，只要我们把足够多这样构造的像素排列到一起，就可以显示出我们所需要的图案了。

　　标准RGB排列显示原理

　　事实上，绝大多数的液晶显示器，采用的都是标准RGB子像素排列。它的好处是像素独立性高，每一个像素都可以自己显示所有的颜色。但缺点是要制作m*n的显示器，总共需要制作3m*n个像素（在制造过程中，子像素是最基本的制造单位，它们本身没有颜色，颜色是靠滤光片而产生的）。这在液晶上是没什么问题的，因为液晶采用的是印刷工艺，制作多少个像素对成本的影响并不高。

　　RGB PenTile排列

　　RGB PenTile排列是现在一些采用OLED材质的手机RGB子像素的排列方式。它与标准RGB排列单个像素点是不一样的，标准RGB排列的像素点是由红绿蓝三个子像素组成的，而PenTile的单个像素点只有“红绿”或者“蓝绿”两个子像素点组成。图中左边就是RGB PenTile排列的子像素排列方法。可以看到，同样显示3x3个像素，RGB PenTile在水平方向只做了6个子像素，而标准RGB做了9个，子像素数量减少了1/3。我们知道只有三基色才能构成所有的颜色，而两种颜色是不可以构成所有颜色的，所以在实际显示图像时，RGB PenTile的一个像素点会“借”用与其相邻的像素点的另一种颜色来构成三基色。水平方向，每个像素和相邻的像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素，共同达到白色显示。

　　RGB PenTile与标准RGB子像素排布对比

　　RGB PenTile为什么可以缩减1/3的子像素而保持总像素不变呢？既然缺少一种子像素，那它又是怎么达到依然显示3x3全彩色像素的结果的呢？这里面的关键在于相邻像素之间的“共用子像素”。我们来看一下RGB PenTile在工作时的子像素点亮情况就知道了。首先我们模拟一下RGB PenTile显示水平间隔的白色线条。

　　RGB PenTile显示水平间隔的白色线条

　　从上图可以看到，水平方向，每个像素和相邻的像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素，共同达到白色显示。

　　然后我们模拟一下RGB PenTile显示垂直间隔的白色线条。公用情况也是一样的。

　　RGB PenTile显示垂直间隔的白色线条

　　接下来我们再模拟一下RGB PenTile显示黑白点阵。

　　RGB PenTile显示黑白点阵

　　注意，问题来了：应该有的蓝色像素不见了！这是因为每一个像素都失去了邻居，无法公用，所以RGB PenTile屏幕无法精确显示这样的图案。这个问题非常麻烦，为了让显示的结果仍然为白色，就需要把原本应该熄灭的蓝色像素重新点亮，结果就是显示白色点阵失败。

　　现在我们知道了，RGB PenTile技术的精髓就是要做到相邻像素的子像素公用。这要求屏幕上显示的任何像素都需要有相邻像素的存在，但实际情况中，并不是时时刻刻都可以满足这点的，比如下面我们可以在实际中可能遇到的情况就是。这些情况下会出现什么问题呢？

　　首先，我们看一下当RGB PenTile显示垂直方向的黑白交界线时，会发生怎样的情况？这种情况通常发生在文字边缘的位置。

　　RGB PenTile显示垂直方向的黑白交界线

　　我们可以看到，在最左边一条，出现了红蓝红蓝像素的垂直交替排列。这在视觉上会导致明显的“彩边”现象。

　　然后，我们看一下当RGB PenTile显示45度倾斜的黑白分界线。这种情况也经常出现在文字边缘的位置。

　　RGB PenTile显示45度倾斜的黑白分界线

　　在这些情况下，会出现的问题都是屏幕上会出现非白色的边缘，这和我们要求的想去甚远，毕竟谁都不希望把黑白照片显示的花花绿绿吧？所以RGB PenTile技术会对这些情况作出一定的修正，那就是把一些本该熄灭的子像素点亮，人为的制造一些相邻像素，来实现颜色的正常显示。但这就带来了一个问题，那就是本来平整的边缘变得不再平整，成为了锯齿状。这也是RGB PenTile之所以会出现边缘毛刺的原因。

　　上述的讨论都是在显示黑色和白色的基础上进行的，实际显示彩色画面的时候RGB PenTile还会遇到一些更奇怪的问题。举例来说，当我们需要显示纯黄色的时候，就需要把屏幕上所有蓝色的像素都关闭。但由于红色像素是间隔排列，而不是紧密排列的，所以导致肉眼可以轻易看出其间夹杂的黑色斑点，它们之间的距离是两倍于像素距离的，导致出现“网纹”。而当显示淡橙色的时候，红色和绿色像素会100%发光，而蓝色像素则以50%亮度发光，此时这些不发光的蓝色像素会构成暗点，导致本来应该是纯净的颜色表面出现两倍于像素距离程斜向分布的“颗粒感”。

　　追其根本，RGB PenTile是一种通过相邻像素公用子像素的方式，减少子像素个数，从而达到以低分辨率去模拟高分辨率的效果。优点是同样亮度下视觉亮度更高，以及成本更低，但缺点也不言而喻——模拟的自然比不过真货。一旦需要显示精细内容的时候，Pentile的本质就会显露无遗，清晰度会大幅下降，导致小号字体无法清晰显示；而为了弥补色彩问题，所以在PRGB PenTile技术下显示色彩分割区的时候，分割线会产生两倍于实际像素点距的锯齿状纹路，也就是会产生锯齿状边缘。最后一点就是只要显示的内容不是白色，就会出现两倍于点距的网格状斑点。所以说，RGB PenTile技术的显示屏必须需要拥有足够高的分辨率，才可以弥补由于会产生两倍点距纹理带来的视觉效果下降。

　　目前采用RGB PenTile排列的屏幕主要为三星的AMOLED屏幕以及Super AMOLED屏幕等衍生品。直到三星推出I9100后，其搭载的Super AMOLED Plus屏幕才改为标准RGB排列方式。大家在购买时需要注意。

　　第5页：Exmor R CMOS 背照式影响传感器

　　现在手机摄像头的像素越来越高，动辄上千万像素，然而越来越高的像素真的能带来更好的画质吗？答案必然是否定的。影响拍照质量的因素有很多种，唯独不包括像素数量。回首目前市面上拍照最好的手机，要么采用了大尺寸的感光元件，例如诺基亚N8；要么采用了Exmor R CMOS（背照式影响传感器），例如苹果iPhone 4S和索尼爱立信LT18i。可见，感光元件是影响拍照质量的最关键因素。在小巧的手机中采用大尺寸感光元件，必然会大幅度增加手机的体积和成本，实用性不高。而Exmor R CMOS是则是最佳的选择。

　　Exmor R CMOS背照式影响传感器

　　Exmor R CMOS是一项全新的影像传感器技术，主要用于改善小尺寸影像传感器在弱光环境下感光能力不足的问题。传统的小尺寸传感器在夜晚或光线昏暗的室内排出的照片，往往曝光不足，噪点严重，细节和色彩损失也比较大，大大的影响了视觉感受。而采用了Exmor R CMOS的摄像头，感光能力提升了2倍，并且有效地减少了噪点，即使拍夜景时，也能得到画质出色的照片。

　　为什么采用Exmor R CMOS的摄像头能够拍出优秀的照片呢？与传统的CMOS传感器有什么区别呢？接下来笔者为大家介绍一下Exmor R CMOS的感光原理。

　　传统的CMOS传感器每个像素点都要搭配一个对应的A/D转换器以及对应的放大电路，而这些电路线是放在感光层上面的（如下图左侧所示），当光线入射到感光层的时候，覆盖在上面的电路线必然会遮挡一部分光线，造成了传感器感光能力下降。影响了拍照质量。

　　Exmor R CMOS感光原理

　　而Exmor R CMOS的感光原理恰恰相反，将感光层放在了电路线上面（如上图右侧所示），这样一来，感光层就能充分接收到入射进来的光线。大大提高了传感器的感光能力。

　　第6页：Retina 视网膜技术

　　Retina屏幕显示技术也称视网膜屏幕显示技术。是应用在部分苹果移动设备中的一项屏幕显示技术。最早应用在苹果iPhone 4的屏幕上，这项技术为iPhone 4的屏幕带来极清晰的显示效果。

　　iPhone 4采用Retina显示屏

　　Retina屏幕是一种具备超高像素密度的液晶屏，它可以将960×640的分辨率压缩到一个3.5英寸的显示屏内。。也就是说，该屏幕的像素密度达到326像素/英寸。对现实分辨率熟悉的用户会知道，通常我们电脑显示屏幕的分辨率为72像素/英寸。iPhone 4的分辨率为电脑的4倍多，甚至超过了人眼能分辨的范围。所以显示会非常细腻。电子书、网页和电子邮件中的文字以任何大小显示都清晰明锐，影片和照片中的图像从任何角度观看都令人惊艳，所见一切都更清晰。

　　iPhone 4显示效果极为细腻

　　大家都知道，手机屏幕的细腻程度与屏幕的尺寸和分辨率有直接的关系，而评判屏幕细腻程度有一个专业的量词——PPI，PPI数值越高，代表屏幕越细腻。而iPhone 4达到了惊人的326PPI（326像素/英寸），超过了人言可识别的范围。屏幕PPI值是通过一个公式进行计算出来的，下面就是屏幕PPI计算公式，我们以iPhone 4为例。

　　PPI计算公式

　　Retina显示屏采用板内切换 (IPS) 技术，以实现较标准液晶显示器更宽阔的视角。这意味着你几乎可以用任何方式握持 iPhone ，都能获得绚丽的画面效果。非常适合与朋友分享照片，或在玩驾驶类以及飞行类游戏时操控 iPhone。不仅如此，Retina 显示屏呈现的对比度是以往显示屏的4倍，浅色更明亮、深色更沉稳，一切都显得更加动人。

　　结束语：

　　由于时间关系，只能为大家简单介绍以上几种手机优化技术，相信大家此时已经对手机有了更为深入的了解，在以后选购手机的时候可以更加理智的判断，避免被奸商拿各种噱头所忽悠。