【進階】當評價一款產品時,我們關注的是什麼?(一)我們需要什麼樣的顯示器(屏幕)

看完這一篇文章,相信你能弄明白所有關於電子產品屏幕的問題。

*全文約 8800 字,已盡量避免過於晦澀的術語和表達,只關心結論可以拉到最後,快速瀏覽可以只看加粗部分。

在回答關於 MacBook 屏幕究竟是不是好屏幕的問題之後,陸續收到很多問題。與此同時,近年來隨著屏幕技術的發展與產業升級,消費者們對於屏幕的要求也越來越高,隨之而來的問題是,大部分廠商並不會在產品宣傳頁上標出詳細的屏幕素質,一般只給出了解析度和屏幕面板技術(IPS, PLS 等)

在本專欄往期的文章中,我們一般都給出了一些主流屏幕測試項目的結果,同時也收到了一些疑問:屏幕色域是覆蓋越大越好嗎?如果對於普通家用需要覆蓋多少色域?我的屏幕是否需要校色?除了色域之外還有什麼其他值得關注的屏幕素質?

在本篇文章中,將會針對上述常見問題做出回答,同時也會以用戶體驗的角度來解釋:「我們需要什麼樣的顯示器」。

對於大眾用戶來說,影響他們對屏幕好壞判斷的因素有哪些?

在用戶體驗實驗室中,隨機從長期面對電腦工作的用戶中選擇用戶,請他們參與一項對比測試,在測試中被測者被要求根據自己的主觀感受來對面前的屏幕顯示效果來打分。

測試採用不同素質屏幕,輪流播放著風景延時攝影視頻與標準色卡圖像,讓被測者對比觀察。

最後的結果表明,非專業的影像處理工作者對於屏幕優劣的感知程度由大到小約為:可視角度>偏色程度>亮度>像素密度>色域覆蓋>對比度。

在具體項目中:

  • 左右可視角度一旦低於 60° 就很容易被觀察者察覺,在高於約 120° 之後大部分被測者表示均可以接受。上下可視角度低於 45° 同理,高於 90 °為佳。

  • 色溫,很多人都會把色溫與偏色混淆,色溫越低給人感覺越偏黃,色溫越高則越偏藍。如果當前只有這一個色溫的顯示器,那麼在長時間習慣過後你的眼睛會自動適應它,不再覺得偏藍或者偏黃,而偏色則是看多久都不會習慣的。對於影像處理來說,6500k 是標準色溫,不僅因為這是正午太陽的色溫,也是因為這代表了標準的 D65 光源,所以影像處理用途的顯示器經常被設置為 6500K, 儘管這個色溫在普通人看來會顯得較黃。
  • 偏色,程度採用 ΔE 衡量,平均 ΔE 超過 6 之後就能輕易被感知,若平均 ΔE 低於 3 那麼未經訓練的用戶無法直接分辨。

  • 亮度,在黑暗環境(周圍光線水平低於 150 lux)下屏幕亮度不能低於 80 cd/m2, 否則會導致人眼不舒適與視力損傷,在室外且非陽光直射環境中(周圍光線水平 2000~ 2500 lux)屏幕亮度需高於 300 cd/m2, 否則無法清楚地看到屏幕內容。
  • 像素密度,在 iPhone 上的 Retina 屏幕推出之後廣為人知,與屏幕不同距離時對像素密度的需求也不同,手機一般為 300 PPI, 筆記本電腦上至少需要 150 PPI 才能避免直接看到像素點,而 200 PPI 以上才能算得上優秀。
  • 色域覆蓋,在多屏對比測試中,有經驗的影像行業工作者可以較為輕鬆分辨出色域覆蓋 67% sRGB 和 92% sRGB 的屏幕,而若是不顯示標準色卡只是播放視頻與圖片,上述人群面對兩款覆蓋都超過了 85% sRGB 的屏幕就無能為力了。對於普通用戶,他們無法直接區分出屏幕色域覆蓋的多少,在經過初步的知識普及之後,能比較出 60% sRGB 與 90% sRGB 的區別。
  • 對比度,這是一個近年來容易被忽略的參數,對比度越高,說明黑白對比越分明,也就是說在閱讀時文字更加清晰銳利,看查看圖片視頻時可以減少黑色亮度過高的情況發生。

在此專欄之前的文章中,對於屏幕部分的測試,我們都會給出一些結果,下邊我們就會以之前 X1 Carbon/Yoga 中的數據為例來解釋一下它們代表著什麼。

屏幕色准與色域覆蓋

(上圖上部分為 X1 Yoga, 下部分為 X1 Carbon)

ΔE 平均: 0.19, 最大: 0.90. ΔE 代表屏幕顯示顏色是否準確, ΔE 越大偏色越嚴重,一般來說平均 ΔE 在 3 以下人眼就很難分辨出差別,如果在 1 以內,那麼可以說這是一塊相當準確的屏幕。所以 X1 Yoga 上的 2K 屏幕在經過校準之後已經足以進行專業使用,相對而言,X1 Carbon 的 1080P 屏幕則要稍微差一點。

(上圖左為 X1 Yoga, 上圖右為 X1 Carbon)

色域覆蓋:X1 Yoga 98.8% sRGB, 71.7% Adobe RGB. X1 Carbon 85.6% sRGB, 62.6% Adobe RGB, 其中 sRGB 與 AdobeRGB 都指的是色彩空間。

在知道了覆蓋大小之後,配合上圖我們能看出,如果單算能顯示顏色多少(色域容積),其實兩款屏幕是差不多的,但 X1 Yoga 更精準的覆蓋了 sRGB, 使得能顯示的顏色沒有多餘。而 X1 Carbon 在青綠色和粉色兩個部分的覆蓋並不全面,而在顯示深藍色,黃綠色,黃色和橙色時已經超過了 sRGB 所定製的範圍(超過的部分並不是一件好事,我將會在下面的色彩管理部分詳細說明)。

對於 PC, Mac 或是 iOS Android 來說,最為適合描述屏幕色域的就是 sRGB 和 Adobe RGB:

  • sRGB 是由 Microsoft 在 1997 年主導的標準,由於 Windows 強大的用戶基礎,所以從 PC, Mac 再到相機、掃描儀、印表機、投影儀都支持 sRGB, 幾乎互聯網上的所有的內容也都是以 sRGB 為準的,大約能覆蓋 35% 的 CIE(人眼可見顏色)。

  • Adobe RGB 全稱應為 Adobe RGB 1998, 由 Adobe 定製,在 sRGB 的基礎上增加了 CMYK 色域,相對於 sRGB 主要改善了青綠色的覆蓋,被更廣泛的應用於印刷行業。大約能覆蓋 50% 的 CIE(人眼可見顏色)。

  • NTSC 由美國國家電視標準委員會在 1953 年訂製,目的是為了給當時剛出現不久的 CRT 彩色電視定製一套標準,由於實在是太過於古老(Apple DOS 3.1 誕生於 1978 年, MS-DOS 誕生於 1980 年)早已不適用於現代顯示器,更最重要的是對於 PC(廣義的)和移動設備來說,幾乎沒有內容創作者是以 NTSC 為工作空間的,它保留下來最多的用途還是用於比較其他的色彩空間。

對於 TV 或者家庭影院,最為適合描述屏幕色域的應該是 DCI - P3 和 Rec.2020:

  • REC-709 是 sRGB 的影視行業名稱,屬於早期彩色電視所用的色域標準,也是目前最為廣泛的色域標準,我國影視行業至今仍在使用此標準。

  • DCI - P3 是一個近幾年開始用於數字電影的色域,在 2017 年,你看到的美國數字電影都必須覆蓋 DCI-P3.

  • REC-2020 是 Rec. 709(sRGB)的升級版,是由 International Telecommunication Union-國際電信聯盟於 2012 年 8 月提出的(UHD 4K)高清電視色域標準。

色域標準發展時間線(圖片來自 Color IQ)

綜上:NTSC 實際是一個根本沒有人遵守的色域標準,然而還有很多不專業的評測機構和廠商喜歡採用 NTSC 來標明自己的色域覆蓋,即便消費者通過這個數值並不能直觀的了解這塊屏幕到底表現怎麼樣。

專業的評測機構如 Rtings.com 和 HDTV test 早已放棄了 NTSC, 只使用 DCI-P3 和 Rec.2020 來評價顯示器的色域覆蓋表現。

所以如果你現在還看到有人用 NTSC 來描述電子產品的屏幕還振振有詞,趕緊拉黑他吧,十有八九是個不懂裝懂半瓶子晃蕩的。

(各類色彩空間標準對比圖)

為什麼對於大部分人來說色域覆蓋高過 sRGB 並不是什麼好事

這就必須要引出一個概念:色彩管理

1.你的操作系統並不會支持超過 sRGB 的顏色,如果沒有校色的話,那將會是一場災難,你看到的所有東西顏色都是不準確的。

繼續拿上邊 X1 Yoga / Carbon 來舉例:

因為 X1 Carbon 能顯示的深藍色,黃綠色,黃色和橙色時已經超過了 sRGB 所定製的範圍,所以當系統告訴屏幕:你給我顯示最藍的藍時,未經過色彩管理的屏幕會直接顯示它能顯示最藍的藍而不是 sRGB 中最藍的藍。

如果你還沒懂,我再舉個簡單的例子:

假設你是一個北京人,現在你在一家湘菜館吃飯,點了一道剁椒魚頭,現在你有五個選項,不辣、微辣、中辣、特辣、變態辣。我們都知道北京說的辣和湖南說的辣肯定是不一樣的。比如:

北京不辣=湖南不辣;

北京微辣=湖南有那麼一丟丟辣;

北京中辣=湖南微辣;

北京特辣=湖南中辣;

北京變態辣=湖南特辣;

北京忍受不了的辣=湖南變態辣。

那麼作為一個北京人沒有經過大腦思考(沒有色彩管理),本來想要的是北京變態辣(sRGB 中的最藍)但是湘菜廚師直接做成了湖南變態辣,也就是北京忍受不了的辣(屏幕里最藍的藍)。

結果是什麼?自然是太辣了受不了(太藍了過飽和)。如下圖本來左邊是正常的顏色,結果顯示出來成了右邊的效果:白人膚色開始發黃,右邊的姑娘臉都成了蠟黃。(僅為示意)

同理,如果你要玩遊戲,幾乎所有的界面設計都是針對 sRGB 來的,這時你如果在用未經過色彩管理的屏幕,那麼你看到的畫面也都是不真實的。

2.Chrome 並不支持除了 sRGB 之外的顏色,並且完全沒有色彩管理功能。

比如下邊網頁里的圖片是以 AdobeRGB 拍攝並且存儲的:

WIDE GAMUT ADOBE RGB LCD Monitors Screens Troubleshooting Over Saturated sRGB Color Reviews on the Web Tutorial

當你把滑鼠放到圖片上,如果你現在用的是 Chrome 你就會發現整體都偏綠(上圖左),這就是因為上文中說過的 Adobe RGB 相對於 sRGB 主要增加了青綠色覆蓋的緣故。

如果你用 Safari 這樣具有完整色彩管理支持的瀏覽器,那麼你就能看到和題圖一樣正常的白色。想進一步了解 ICC V4, 可以訪問:Is your system ICC Version 4 ready?

我左邊最新版本的 Chrome 依舊只支持 ICC version 2, 而 Edge 就沒有問題。那麼 Edge 就跟 Safari 一樣好了嗎?並沒有。

Safari 擁有的是完整色彩管理支持,Chrome 是完全不支持色彩管理,Edge 和 IE 支持 ICC V4 , 如果你手頭有兩塊屏幕,一塊是 100% Adobe RGB, 一塊是 100% sRGB, 這時候你要在 IE, Edge 上查看一個以 Adobe RGB 存儲的圖片,那麼你會發現,實際上你看到的圖片還是和真實的不一樣。

這是因為,IE, Edge 支持的只是不完整的色彩管理,它會把所有色彩空間都轉換為 sRGB, 那麼你圖片中超過 sRGB 的 Adobe RGB 那一部分就又沒用了。

順帶插一句:Android 上的 Chrome 就更慘了,根本不支持 ICC, 事實上整個 Android 的色彩管理都是一團糟,這個以後再細說吧。

3.其實我們常見的顏色並不是很多。

人眼可見的全部顏色(CIE)有幾種不同的表示方式,下圖是各個色彩空間在 50% 亮度下的 2D 截圖。

最左邊為 CIE xy(1931 年),中間為 CIE *b*, 最右為 CIE uv. 它們描述顏色都是相同的,CIE xy 的問題在於對綠色分配了過多空間,所以後兩者均為了修正它而生。

但是對於 sRGB 和 Adobe RGB 來說,CIE a*b* 則是最直觀的觀察方法。

儘管我們說過,sRGB 只覆蓋了 35% 人眼可見顏色,但是人眼可見顏色,並不代表人眼每天都常常看到的顏色。也就是說:色彩空間通常定義了很大一部分顏色,但是其中大部分顏色並不是我們能常看到的。

比如在左邊這張主要為藍色白色的圖片中,圖片本身並沒有包含太多顏色。所以對於顯示這張圖片的顯示器來說,可能 100% 覆蓋與 70% 覆蓋並沒有什麼區別。

所以我也做了一個小測試,記錄下了三部電影中出現的顏色,結果如下:

外圈為 sRGB, 中間的每一個點都代表一個顏色,這麼算下來似乎也只覆蓋了 70%~80% 的 sRGB. 當然這只是我自己做的一個小測試,樣本容量不夠大,不過我相信就算樣本容量足夠,85% 以上 sRGB 覆蓋的屏幕也足夠讓一般用戶無法分辨了。

舉一個實際的例子,現在我們有兩塊屏幕,它們的色域覆蓋分別為 66% sRGB 和 94% sRGB. 差距很大對不對,這都差了 30% 了。

但是顯示國產電視劇的時候基本沒有區別,兩個楊洋還不都是一樣好看。

光看上邊這幾張圖你能看出來哪塊是色域覆蓋高的屏幕嗎?我猜肯定沒人行。

色域覆蓋到底有什麼用呢?想要看到明顯的區別,還是需要顯示更艷麗的顏色:

這張對比圖中右邊的紅色已經到了極限,沒法還原真正的鮮紅色,為了保證準確性,所以採用 X-Rite 出品的 ColorPicker 驗證,結果如下:

同取夕陽下的部分,可以看出兩種顏色的差距已經很大了。

接下來對比夜晚的冷色調,原本天空的極紫藍偏紫,在右邊的屏幕里成了濃紫藍偏紫。

原本深邃的天空成了泛白的顏色,自然是有問題的。

再來一個更強烈的對比:

在大部分偏濃郁的紫色和紅色時,右邊色域覆蓋不足的缺點被明顯暴露出來,

雲的極紫藍偏紫成了濃藍,夕陽的濃紅成了亮橙。

放出兩塊屏幕色域覆蓋對比圖,可以看到左邊幾乎和 sRGB 重合,而右邊的屏幕在鮮綠,紫色,紅色均有相當大的未覆蓋面積。

這也就是為什麼在之前對比的時候如果沒有這些顏色時,兩塊屏幕並沒有什麼區別,而如果遇到了偏愛濃郁風格且正好有紫色,粉色,青綠色,橙色圖像時差距那麼大的原因。

從這裡我們又得到一條結論:

評價屏幕色域時如果只有色域覆蓋百分比,並不能很好的說明問題,因為有的屏幕是缺少藍色,有的是缺少紅色,有的是缺少黃色,如果要詳細了解具體缺什麼,還是需要看 CIE a*b* 下的 sRGB 對比覆蓋圖。所以說,100% sRGB = 72% NTSC ,60% NTSC = 45% sRGB 這種轉化的說法都只是理想情況下,實際上的差距可能比你想像的要大。

所以現在你應該已經知道,對於不打算自己校色的普通用戶來說,色域覆蓋並不是越高越好

特別是對於 Windows 上使用 Chrome 的用戶。如果你的顯示器覆蓋色域超過了 sRGB 並且未經校色,那麼你很可能看到的都是過飽和甚至完全不正確的顏色,雖然第一感覺是艷麗,但這都不是這些顏色原本應該有的樣子。

  • 如果你擁有一台覆蓋超過 sRGB(比如覆蓋 100% Adobe RGB)的 PC, 除非有印刷需求,那麼它對你可能並沒有什麼用,而且若是不經過校色,你看到的東西幾乎都是偏色的,在經過校色之後,你看到的網頁,視頻圖片,玩到的遊戲,依舊跟 100% sRGB 沒有什麼區別,因為製作這些內容的人都是以 sRGB 工作的。
  • 最理想的狀態就是正好覆蓋 100% sRGB, 這樣對於普通用戶來說,它基本不用經過校色就可以使用(當然對於專業需求還是要校色的)。其次就是色域覆蓋超過 85% sRGB 的屏幕。

  • 對於普通用戶來說,他們看到的圖片,視頻等幾乎不會包含不常見的顏色,所以 80% sRGB 或者是 100% sRGB 其實是沒有太大區別的,依舊可以體驗到和 100% sRGB 屏幕非常近似的效果。

  • 對於 55% ~ 80% sRGB 來說,超過 60% 就屬於及格範疇,如果你從來沒有見過更好的顯示,只要色准和可視角度都不錯至少也能看。不過跟上一檔 80%~100% 不同,覆蓋越高的情況下,提升就越難被感知,比如 85% 和 95% 基本看不出什麼區別,而 65% 和 75% 的差別又是比較大的。所以在這個階段里還是越高越好。
  • 很不幸,如果一塊屏幕只能覆蓋 55% sRGB 或者更少,那麼就有點可惜了... 除非特別便宜,或者這款產品的成本都花在了別的地方,要不然就是個坑。

回顧一下 15 寸 Macbook Pro With Retina 的屏幕:

和下圖 X1 Yoga 的 2K 版本屏幕一樣,基本都精準覆蓋了 sRGB.

所以這兩塊屏幕對於普通人來說只要色溫合適且沒有太大偏色,確實不需要校色也可以達到比較好的效果。

順帶插一句,手機上其實也是如此,比如 iPhone 6s 上開始使用 100% sRGB 屏幕,在 iPhone 7上不出意外應該也是和 iPad Pro 上一樣的 Display P3, 這個色彩空間是基於 DCI-P3 和 sRGB 基礎上的 Apple 定製版,可被理解為 sRGB(BT.709) 的升級,主要增加了橘色、綠色部分的色彩。

關於 Display P3 是什麼,它會怎樣影響 iPhone 7 的照片,詳見:iPhone 7 的照片是以 Display P3 為色彩空間描述的,這意味著什麼?

DCI-P3 被用於數字電影,預計 2020 年會被廣泛應用到電視系統與家庭影院當中,所以當 iPhone 7 已經採用了更大範圍色域屏幕的時候,開發者們也是需要升級到更高級別屏幕的。

關於開發者應該做什麼詳見:iPhone 7 給Apple的Display P3 廣色域生態補上最後一塊拼圖 - 峰兄s Sketch Book - 知乎專欄

最後,如果還有什麼疑問,歡迎評論留言,還是請盡量不要私信,我私信提醒已經關了很久,基本一兩周才會看一次。


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