超能课堂(95)：PenTile屏幕真的那么“辣眼睛”吗？
从去年的一加手机3开始，关于其屏幕表现已经引出一个其实非常古老但是经常被忽视的话题：PenTile。相信你从名字就可以看出，“PenTile”一词的后缀“Tile”有瓷砖之意，联想到Windows Phone著名的标志性磁贴设计“Live Tile”，你应该很快可以想到PenTile和排列、铺设有关。是的，PenTile其实就是在AMOLED面板领域最有发言权的三星所获得专利的一系列特有的子像素排列方案。
典型的三星PenTile排列，也可以称为钻石PenTile排列，图片来自于ChipWorks
PenTile到底是什么？
之所以说是“一系列”而不是“一种”，是因为PenTile的排列方式是灵活的，子像素的形状，以及彼此之间的面积和相对位置都不尽相同（虽然总的来说也算是大同小异），具体取决于三星的设计，因此从早期的Galaxy S III，到现在的一加手机5、Galaxy S8，同样采取PenTile排列可能在细节上有差异，但最重要的是红（R）-绿（G）-蓝（B）子像素的排列方式和传统的RGB排列有着非常大的不同。值得注意的是，即使是三星自家旗舰Galaxy S系列也会使用被称为钻石PenTile的排列方式。
简单来说，传统的RGB像素排列要求所有的子像素在面积、形状、排列完全一致，除颜色不同之外（但排列也有明显的规律），所有的子像素看上去就像是彼此复制的。所以我们平时见到的除方向不同之外，都显得非常整齐、规则。但是PenTile排列下的屏幕则因为排列的不同而很容易分辨，最常见的情况是三种颜色的子像素不仅彼此之间拥有不同的面积，形状、排列位置也都不相同，因此整块面板看山去像是整个由RGB子像素组成的像素单元的复制，而且在某些特殊的排列下，某种颜色的子像素可能是圆形，而其他的两种子像素则一个宽大、一个窄小。
更加具体的来说，PenTile排列无论如何变换子像素的形状，视觉上的基本规律都可以看成四个子像素将其他两种颜色的子像素包围在其中。虽然分辨一个像素单元的起点因人而异，我们不能为PenTile排列下的像素单元呈现的形状下一个准确的定义，但现实中你很容易看成一个个菱形，这种情况下便统称为PenTile RGBG。
典型的PenTile排列
传统的RGB子像素排列
PenTile排列的原理与优劣
PenTile排列技术最关键的地方就是利用不规则的子像素排列，以更少的子像素点代替更多的子像素点。按照设计这项技术的初衷，相较于一般的RGB排列，PenTile RGBG排列所需要的面板子像素点更少——小编查询到的资料是可以精简三分之一——便可达到理论上相同的显示效果，因此同样是理论上，所需子像素更少的PenTile RGBG作为一种取巧的手段能供拥有更理想的功耗和续航表现，成本也会在一定范围内更低一些，这对于厂家来说当然是好消息。
但虽然有理论上可能可以实现的好处，PenTile RGBG的缺点同样明显：由于同样分辨率下三种子像素面积并不是完全一致，而是差三分之一，排列的也具有不规则性，因此最关键的问题就是 可能出现颗粒感重、锯齿明显，从解决方案上说易转嫁对于分辨率的高需求，或者是对于细腻程度的负面效果。原因很简单，由于永远有一种原色的子像素更少， 并且子像素的面积可能也不尽相同。所以PenTile RGBG排列先天自带颗粒感强、毛边突出、锯齿感严重等问题，这是很容易从原理上想象的。
另外一个PenTile现象的缺点就是共用子像素的问题， 这部分特性解决的或许是AMOLED屏幕的三色光损耗不一致的问题，但是这样对于色彩表现力来说则是一记重拳。
而解决这种问题的方案很简单粗暴，就是堆砌分辨率，如果标准的1920*1080不能满足的话，就需要更加精细的2560*1440加以中和不规律排列的PenTile RGBG带来的颗粒感。我们非常熟悉的Galaxy S6、Galaxy S7，都通过高分辨率来消除颗粒感和字体边缘的锯齿。
PenTile一定很糟糕吗？不尽然，发挥好其实很容易
但是大家又不能有懒惰思维，认为PenTile RGBG是解决一切屏幕表现的理由。正如我们上面所讲到的，PenTile RGBG的问题关键是利用更少的子像素来代替更多的子像素，至于用什么颜色代替什么颜色、以及彼此之间的面积、排列如何都可以灵活应对，所以就色彩表现来说，使用PenTile RGBG并不一定会带来糟糕的表现，依然是上面的例子，Galaxy S6、S7、S8清一色使用的是PenTile RGBG排列，但他们的表现都很优秀，因为PenTile RGBG排列最大的问题是颗粒感，或者是需要额外的高分辨率才能抵消损失的三分之一子像素。
所以回到开篇的问题，或许在一加手机5上市后有过对于屏幕的争议，但是通过一系列的调教，这部分其实是可以追赶的，但是分辨率可就是无法改变的，所以真正需要一加手机5用户认真观察的锯齿，如果你并不认为有太大问题的话，这说明PenTile RGBG对于你并不是大问题，毕竟2K屏幕对于续航是有很大影响的，对于大部分厂商来说，对于续航和功耗表现的考虑优先级都要远远优于提高分辨率而降低颗粒感。
从理论到实拍，iPhone 7、Galaxy S7、OnePlus 5屏幕微距特写
前面已经说太多理论，让我们来看看现实中的例子。我们选用使用RGB排列、LCD屏幕的iPhone 7，以及使用PenTile排列、AMOLED屏幕的一加手机5和三星Galaxy S7看看微距上的子像素排列区别。一下的拍摄全部取自各设备最高亮度，以及默认的色彩配置方案。
屏幕尺寸：4.7 on iPhone 7、5.5 on One Plus 5、5.1 on Galaxy S7
大家可以看到使用RGB排列的iPhone 7因为分辨率并不高，但是在子像素还是有1334*720分辨率下并不奇怪的颗粒感，326 PPI的屏幕让整体颗粒感最强的就是它。而一加手机5的问题则在其他的方面，我们可以看到它的色彩上因为使用PenTile排列的问题，红色的子像素在文字的比划上非常明显，而因为PenTile本身需要较高的PPI，因此可以看到一加手机5的字体边缘显得有些模糊，有些雾朦朦的感觉。而最后的三星Galaxy S7则在最高亮度上显得有些吃力，显得有些暗淡，但是因为较高的分辨率，因而钻石PenTile排列并不显得颗粒感强，整体是最精细的。
另外依然有趣的是一加手机5当中的阅读模式，开启之后会变为类似与黑白屏（虽然这么说不严谨），那么开启与关闭阅读模式有多大区别呢？从照片上看，从文字本身的锐利程度来看是没有区别的，文字的比划边缘整体还是有些许模糊的感觉，但是从屏幕的颜色上已经没有过度偏向某种颜色的趋势，这也能解释为什么一些用户表示开启阅读模式之后看上去会更舒适。
作为开机默认色彩配置方案，右为阅读模式情景
最后，相信大家已经了解，作为一系列屏幕子像素排列方式的总称，PenTile通过以更少子像素模拟更多子像素的思想对于厂商来说有着巨大的实惠，比如成本，比如续航，因此也会对用户带来好处，但是在物理层面也有着自身固有的缺点，比如颗粒感、锯齿和色彩表现差强人意等等，不过要注意的是，相比色彩表现，在颗粒感方面是PenTile更难通过改变自己以外的途径而扭转的，所以提高分辨率是最有效的措施。