转载的文章.原文不可考,如有冒犯请直言. (虽然感觉像是枪文,但是有不少科普的东西吧)

MX2应该算是魅族第一个正式的大规模发布会,所披露的信息量自然就会比以往只是在主页公开要多得多,因此也产生了很多疑问。这几天也在不同渠道看到了不少这样的疑问,于是觉得来论坛发个帖子,把一些个人看法都写下来,方便和各位的交流。

当然这些只是个人的分析,并不代表一定真实,所以如果有什么错误的地方,希望有料的人指正,感谢。

会写比较多,所以顶楼先占着,写一些更新一些,各位不要着急,如果有什么其他有疑问的地方,如果可以的话我再补充。

(审核通过了,开始写)

1、New Mode 2

New Mode 2是一个从来都没听说过的名词,这次MX2用的屏幕是这个技术,但是这个技术到底是什么?从官方幻灯片上提到的一些特性,比如三倍电子迁移率、更高的开口率,基本可以确定这个New Mode 2里的一部分技术就是这半年来一直听说过的IGZO。

IGZO是什么?就是铟镓锡氧化物的缩写。主动式液晶屏幕从本质上来说,和集成电路是一样的,只不过集成电路是制作在一个硅片上的,而主动液晶屏是制作在 玻璃基板上。在集成电路中,构成电路的核心元件是CMOS管,而在主动液晶屏上构成电路的核心元件叫薄膜晶体管,英文缩写为TFT。

一直以来都有一种说法,某某屏幕“比较差,因为它是TFT屏,远不如IPS屏”,这种说法是完全错误的,因为TFT是所有主动式液晶屏的基础元件,你所看 到的几乎所有的液晶显示屏(电子表和计算器除外),都是主动屏,所以它们都是“TFT液晶”。那IPS是什么呢?IPS只是驱动液晶分子实现通光度调节功 能的具体设计。让我们用交通工具做类比,交通工具里有汽车和自行车,恰如液晶屏有主动屏和被动屏;汽车又有前驱、后驱、四驱,恰如TFT液晶屏有TN、 IPS和MVA等等类型。

回到之前的问题上来,IGZO是什么?任何晶体管都是基于半导体的,而玻璃并不是半导体,所以实际上在目前的屏幕生产工艺中,都需要在制作面板之前先在玻 璃基板上用各种方式去沉积一层硅,并以这个为基础去制作TFT,用这个TFT去控制由ITO制造的储能电容。沉积上去的硅是处于非晶体的状态,这就叫非晶 硅。非晶硅的载流子迁移率很低,以此制造的TFT,不论是用来给蓄能电容充电还是放电,速度都会很慢,如果需要得到足够的性能,要么需要有较大的面积,要 么就需要较高的驱动电压。这在以前并不是问题,但是现在手机的屏幕像素密度越来越高、分辨率越来越高,如果TFT的尺寸过大,就会导致开口率(开口率就是 一个像素里透光的部分与整个面积的比值,因为TFT是不透光的的,所以自然开口率是小于1的)降低。开口率降低就意味着面板的透光性下降,为了得到足够的 亮度,就需要更亮的背光,也就是会消耗更多的电量。如果提高驱动电压,可以减低TFT的尺寸,但是会带来动态功耗的增加,同时过小的TFT也会影响漏电, 导致图像显示效果变差。

所以归根到底,核心问题就是:目前用于制造TFT的材料,非晶硅,载流子迁移率不够高。那么有什么办法来解决这个问题?有一个技术应该大家都听说过,那就 是低温多晶硅,英文缩写叫LTPS,这种技术是用激光照射沉积上的硅,将其从非晶状态转化成多晶状态(就是说由很多细小的晶体构成,实际上非晶也不是真的 没有晶体,只是非晶的晶体尺度远小于TFT的大小而已),这可以带来几乎100倍的载流子迁移率提升,自然就可以提升开口率、减低功耗。可能很多人不知 道,M8的屏幕就采用了LTPS技术。但是LTPS有一个很致命的问题,看介绍也知道,激光照射,这导致LTPS的屏幕成本较高,而且也无法制作大面积的 基板。

这就是为什么LTPS一直以来都不是很普及的原因,也是IGZO诞生的意义所在。IGZO作为一种复合氧化物半导体材料,如果用它来取代硅,将其沉积在玻 璃基板上,也可以用来制作TFT,而IGZO有着几个很大的优势:首先,它的载流子迁移率比非晶硅高,虽然远不如多晶硅,但是实际上也可以做到非晶硅 3~15倍的性能,这样的提升已经很大了。其次,IGZO不需要复杂的激光退火工艺,利于生产大尺寸面板。最后,IGZO是透明的,这意味着用IGZO做 的TFT也是透明的,这可以进一步提升液晶屏的开口率。

说到这里应该也是明白了,所谓的IGZO,是液晶屏基础材料上的革新,它的意义就像是改用铝合金而不是铸铁去制作汽车发动机的汽缸体。不论是铝合金发动机 还是铸铁发动机,汽车都可以是前驱、后驱或者四驱,同样的,不论是非晶硅、多晶体硅还是IGZO,都可以用各种方式去控制液晶分子的工作状态——可以有 IPS的IGZO屏,也可以有MVA的IGZO屏,自然也可以有TN的IGZO屏——因此IGZO无法直接的带来更好的显示效果(事实上IGZO的直接意 义是省电,这点一直以来都是被误解最多的)。所以IGZO只是New Mode 2的一部分,远远不是全部。

那么还有什么?

通过视频和照片可以看到,MX2的屏幕可视角很好,远超MX。现阶段能达到这样效果的,几乎可以说只有IPS,而且还不是一般的IPS。可能很多人不知 道,普通IPS的可视角只有在两个轴向很大,而在对焦线方向会有严重的黄/蓝飘移,甚至会反色(这点在LG的Optimus 4X HD和Nexus 4上看的很明显)。可以规避这个问题的是S-IPS、H-IPS和AH-IPS,其中做的最好的是HTC ONE X,那片屏幕的可视角几乎无可挑剔,任何角度都没有变色,这就是AH-IPS的功劳。从视频和照片来看,MX2的屏幕也没有明显的对角线色偏,因此使用的 技术应当是S-IPS/H-IPS/AH-IPS之中的一种,至于具体是哪种,需要看屏幕的显微照片才能确定,但基本可以确认是IPS。

至于MX用的ASV技术,从本质上说是属于MVA的,这个技术可以在一个方向上改善可视角,所以MX的屏幕在长轴方向的可视角要好过短轴,就是因为MX的MVA屏,划分象限的方向是沿长轴的。

至此,New Mode 2的两个组成部分基本可以确认为IGZO和X-IPS。但这依然不是全部。

根据MZ公开的资料,MX2的屏幕有一个叫自适应背光的技术,可以根据需要动态调节所需要的背光强度,可以达到省电的效果。这种技术没什么好说的,比较有意思的是另外一个技术,这个技术MZ并没有提到,但这是IGZO面板所特有的一种功能,那就是延迟刷新。

TFT显示屏作为一种储能式的显示屏,每个像素的状态是靠对应TFT所控制的储能电容所决定的。电容可以充电,自然就可以放电,而放电除了TFT泄放以 外,还会因为漏电而消失,所以不论显示的是静态图像还是动态图像,TFT显示屏都需要不断的重复往屏幕里写入数据,以保证显示的图像是稳定的。这个写入的 频率绝大多数都是60Hz,因为如果写入速度太慢,在两次写入之间,由于储能电容的漏电,画面就会产生变化,最终会导致图片出现色彩失真甚至抖动。 IGZO屏幕的一大特点是低漏电,这可以让IGZO屏在外部驱动关闭的情况下维持更长时间的图像稳定,因此夏普在IGZO的驱动电路中增加了一个功能,那 就是动态刷新率:如果屏幕显示的是静态图像,那么屏幕的刷新率可以降低到比如说10Hz,对应功耗可以降低到正常屏幕的1/10。这些技术结合起来,最终 得到的就是IGZO屏幕在同样背光功率下亮度可以增加大约40%,同时面板的驱动功率可以降低到原先的1/5左右,这是MX2的标称续航远超过MX的原因 之一。

至此,New Mode 2所包含的内容,应当就是这样四个部分:IGZO材料、X-IPS工作模式、动态亮度调整和动态刷新率控制。当然肯定还有一些其他的技术,但是就我个人来 看,这四点已经足够好了。在M8的惊艳、M9的遗憾、MX的平淡之后,我们有希望再一次感受到最先进的屏幕技术带来的愉悦。

2、TOL触摸屏

在这次发布会上MZ也着重介绍了所谓的单玻璃TOL触摸屏。根据我的猜测,TOL应该是“Touch On Lens”的缩写,这是什么技术?如果要直接搞清楚这个问题,其实这还挺不好解释的,实际上不仅仅是TOL,现在还有很多其他稀奇古怪的触屏名词,比如什 么InCell之类的,要一并解释清楚,最好干脆直接从触屏的类型和组成讲起好了(先写,图后面再配)。

早期的电容触摸屏分为两种,自感和互感,因为技术的问题,现在基本互感屏已经淘汰了,我们看到的都是自感屏。自感屏(当然互感屏也一样)需要两层透明电极,一层用来驱动,另一层用于读取,这两层电极需要正交排列,构成一个类似于被动液晶显示器一样的网状栅格。

那么,这两层电极层要怎么放呢?这牵涉到机身结构设计问题。从最简单的开始说。最简单的触屏手机设计,外面一层保护玻璃是逃不掉的,在这之后,会用光学胶 贴上一个单独触屏感应层,然后把这两个一并安装到液晶屏的外面,这种设计就叫独立触摸屏。当然,独立触摸屏也有很多种构成方式,比如最早期的独立触摸屏实 际上只有一层玻璃,在这个上面制作了横竖交叉的电极,一个方向连通,另一个方向用微小的导电颗粒跨接连通(记得M8触屏的反光点吗?那就是电桥),然后一 起贴到外玻璃上。当时因为限于技术问题,这种电桥是不透明的,而且体积比较大,因此在强光照射下显得很明显,基本上只有第一代电容触摸机(M8、HD2、 G7这一批)使用,很快就被淘汰了(后来小米手机第一代为了节约成本又一次翻出了这种屏幕,是一个特例)。在这之后,独立触摸屏开始采用PET薄膜而不是 玻璃制作,结构上也从单层变成了三层,两层横竖交叠的透明电极就夹在这三层PET薄膜之间,再一并贴到面板玻璃上。后期的M8SE、M9和两代 MX(M030和M031/2)都采用了这样的设计,好处是没有了电桥、触屏的可靠性增加(注意,这个可靠性和电桥没有关系),代价是透明度降低了一些, 毕竟原来是一层ITO+一层玻璃,现在是2层ITO+3层PET。

独立触屏的进化到此并没有结束。因为触屏和液晶屏中间的间隙,导致这样设计的机器反光比较严重,所以有一些手机干脆把液晶屏也和触屏粘在了一起,因此保护 玻璃、触屏层、液晶屏变成了一个整体。需要注意的是,这样的设计,依然属于独立触屏,只是去掉了空气间隙而已,代表是iPhone 4/4S与三星的Super AMOLED系列。可以注意到虽然这些机器的触屏反光度很低,但是显示的画面和外玻璃有一定的距离感,这就是因为触摸屏厚度的存在。

那么有没有办法把这一层独立的触摸屏去掉呢?当然是有的,这些技术通过种种方式把触屏电极层安排到了不同的组件之中。去掉了独立电容传感层的手机显示模 块,从外到内的分层,依次是外保护玻璃、液晶屏偏振片、液晶屏滤色片、液晶屏上层玻璃、液晶层、液晶屏下层玻璃、偏振片、背光模块。这里面有很多可以放置 电容触摸层的界面,而根据放置位置的不同,形成了三种不同的技术:InCell、OnCell和OGS(也叫SOL/TOL)。先说OnCell。

什么是OnCell?所谓OnCell,就是把触屏电极层做在液晶显示屏的外表面。因为LCD显示屏的外表面只有一层,所以电极也只能用一层的方式排列,因此也必须像最早期的独立电容屏一样,在一个方向上打断电极,用电桥连接。

而InCell,则是把触屏电极的发射层和接受层,分别做在液晶显示屏的偏光膜/滤色片的两面,并集成在显示屏中。因为有两层的空间,所以无需电桥。

至于TOL/SOL(Sensor On Lens)/OGS(On Glass Sensor),就是把触摸电容层做在外保护玻璃的内表面上。可以看出,TOL/SOL/OGS,从消费者的角度看,本质上和OnCell没什么区别,尤 其是在大家都把液晶屏和保护玻璃贴合以后,它们之间就更加没有任何区别了,但是从供应链的角度而言,它们之间有很大的不同,因为OGS/TOL/SOL的 触屏是和外玻璃捆绑的,而OnCell则是和LCD捆绑。如果选择OnCell,很显然会影响到对于触屏的选择——厂家不可能提供所有类型所有规格产品的 OnCell版本。而OGS/TOL/SOL则灵活得多,所以目前很多厂家选择的都是这个方案,包括MX2在内。

那么,这三种技术对于用户而言,到底有什么不同?答案是几乎没有。三种技术都去掉了独立传感器层,都可以降低厚度,可能唯一的区别就是,OnCell和 TOL/SOL/OGS,需要用额外的电桥来实现触屏的电气完整,InCell不用。但是因为技术的进步,现在的电桥已经可以用透明材料制作,在平时使用 中对用户带来的困扰几乎是不存在的,只有在对着强光的请款下才能勉强看到,相信这也不是正常使用的状况。因此虽然有评测声称MX2的触屏能看到MX和M9 所没有的反光点,但是考虑到MX2触屏的优势——更薄、透明度更高、更灵敏,这么一点点微乎其微的牺牲也就算不上损失了,何况如果不提,可能很多人一辈子 都不会发现这样的触屏网格——试问用SONY LT26/29/30手机的用户,有几个人发现自己手机的触屏上有网格点?

3、"最好的摄像头"

在发布会上,MZ公开宣称MX2采用了“最好的800万像素摄像头”,这个说法准确吗?又应该如何区判断摄像头的好坏?

一个拍摄系统,主要由五个部分组成,分别是镜头、对焦组件、滤光片、传感器、后期数字处理。

首先来看镜头。包括在镜头内的部分,除了镜片本身以外,还有光圈和防抖等。MX2的镜头是5组5片,这个在目前已经没有什么特别的了,因为高端摄像头都是 这个结构。至于防抖,目前为止搭配光学防抖的手机摄像头凤毛麟角(Lumia 920是最有名的一个),MX2没有这个技术也不是很奇怪。那么目光就聚集在了光圈上,MX的光圈是f/2.2,而MX2的光圈是f/2.4。参考一下一 些其他的手机:HTC One X是f/2.0,小米2代是f/2.0,三星Galaxy S III是f/2.4,苹果iPhone 4/4S/5也是f/2.4。可以看到,基本上集中在f/2.0到f/2.4之间。这个f是什么意思?它意味着光圈直径和镜头焦距的比值,f就是焦距,f /2.0意味着光圈的直径是焦距的一半(f除以2.0)。因为通光量是光圈和焦距的函数,因此f/2.4的通光量要小于f/2.0,具体小多少呢?大约 15%——不是很大的数字,而和f/2.2比那就更少了,这点通光量的区别在实际使用中几乎感受不到。既然如此,那为什么MX2要从f/2.2改为f /2.4呢?答案是光学素质。

大光圈的镜头虽然可以获得更大的通光量(在手机上,不论光圈多大,景深效果在一般拍摄中都体现不出来),但是由于光学性能的限制,其成像的素质也必然的会 有所下降,有过单反相机经验的人都应该知道,同样一颗镜头,缩小光圈都能带来画质的提升(当然不能太小),而一颗大光圈的镜头售价都十分高昂,大光圈又有 上佳成像的镜头价格更是在5万以上。由于光圈越大,整个光学系统所能允许的误差就越小,因此对于一般都以手工组装摄像头的厂家而言,低于f/2.4的镜头 模块,组装成成品后的良品率都会比较低,比如f/2.2的成品,一致性很难保证,而f/2.0的产品则根本无法保证,必须要一枚一枚的测试挑选(有挑的自 然就有挑剩的,所以有些厂家在新产品中选择这类看起来参数很高的配件,实际上是因为这类配件有大量的次品,可以低价收购,因此可以达到看起来参数很高,实 际上价格很便宜的效果,很适合忽悠不知情的用户)。也正是因此,MX2才选择了一颗f/2.4的摄像头,并且采用了全自动机器组装的工艺,保证了摄像头光 学素质的一致性。

所以,iPhone系列作为手机拍照比较好的代表,一直以来都选择f/2.4的镜头组,并不是没有道理的。而NOKIA因为多年来在摄像头上精耕细作,有 着超出所有厂家的技术实力,所以可以在更大的光圈下做出足够好的画质,这样的能力其他厂家是难以望其项背的,MX2自然也在这之中。

之后是所谓的蓝玻璃。蓝玻璃是什么?准确来说,蓝玻璃是滤光片,它的作用是过滤掉入射光中不可见的红外成分,避免摄像头不正确的曝光。应用了蓝玻璃的手机 摄像头并不多,目前为止比较出名的是iPhone 4S/5、OPPO X905,当然还有MX2(BOVO那个手机也用了,不过那个机器目前还在PPT状态),其他的产品用的都是传统的红外滤镜,包括MX在内。红外滤镜和蓝 玻璃的区别在于,红外滤镜的工作方式是反射红外线,而蓝玻璃的工作方式是吸收红外线。配备了红外滤镜的摄像头,由于红外线在滤光片和镜头组之间的多次反 射,会对最终的画质产生一定的影响,具体来说就是画面会偏焦黄或者干脆偏绿,色彩不自然,而蓝玻璃镜头就会好很多。所以说,蓝玻璃是顶级手机摄像头的必备 配置,MX2做到了这一点(当然这不代表有蓝玻璃就一定顶级)。

接下来是CMOS,关于CMOS,可能大家都会觉得,MX2既然这么看重摄像头,为什么不用1300万像素的传感器?这也是有原因的,主要是两方面:光学的和电气的。

光学方面的原因是,作为传感器,噪点和宽容度是最重要的指标,而这两个指标都和一个参数密切相关,那就是像素尺寸。虽然背照技术的引入让小尺寸的像素性能 得到了明显的提升,但是有一条定律是不会边的,那就是同样技术条件下,像素大的画质一定比像素小的好。而像素的大小,取决于分辨率和传感器面积:面积越 大、分辨率越低,像素面积就越大,画质也就越好。目前手机所采用的CMOS传感器,面积大多数都是type 1/4和type 1/3.2两种,除了NOKIA的少数变态手机以外。而type 1/4主要用来做800万像素的传感器,而type 1/3.2则用来做1300万像素的传感器,它们的像素尺寸都是1.12微米。由于传感器尺寸越小,整个光学系统就可以设计的越小、越薄,这对于现代手机 追求轻薄的需求是不谋而合的,所以目前传感器厂家都倾向于1.12微米的像素尺寸。而MX2所采用的传感器,是一枚规格为type 1/3.2,800万像素的传感器,它对应的像素尺寸是1.4微米,因此画质要明显好过同样规格、像素尺寸为1.12微米的1300万像素产品,从这点上 说,这枚800万像素的传感器,画质要比1300万像素的好,而且好不少。其实如果有厂家愿意做type 1/3.2 500万甚至320万像素的传感器,那么画质一定会继续提升,但是迫于市场压力(你看,800万像素都有人嫌少,我手头的全幅单反也只有1200万像素而 已),这样的产品几乎不可能出现,所以目前来说,1.4微米、800万像素规格的背照传感器,就是手机中画质最好的型号了。当然,不同厂家之间的产品画质 也有高下之分,SONY的自然是最好的,OMNIVISION的比较一般,其他的就不用看了。

电气方面的原因,则是读取速度。我们都知道,MX2的拍摄成像速度并不快,但是很少有人知道为什么,这其中的原因就在于:MX所采用的SONY IMX105传感器在800万像素的模式下,读取速度只有15FPS,因此在预览取景的时候,必须要切换到960x640的模式,否则将无法保证取景的流 畅。这带来的副作用就是拍照的时候需要多两次模式切换,自然就会影响成像速度。MX2和目前绝大多数高端手机所采用的传感器,都支持800万像素下 30FPS的连续读取,因此在MX2上,可以直接提取800万像素的原图用于预览,拍照的时候就无需模式切换,因此整个拍照过程就可以在0.2秒内完成, 这就是魅族在发布会上说的“2x传输速度”的由来。但是,目前阶段,1300万像素的传感器全尺寸读取的速度,都无法达到30FPS,最多只能做到 20FPS左右,因此就会面临拍摄速度和取景流畅度的取舍,这两方面不论放弃哪个,都会影响用户体验(当然也不是没有厂家愿意放弃取景流畅度,OPPO X905就用MX一样的CMOS硬实现了0延迟快门,代价就是取景的时候预览画面卡顿无比,用过这台手机的应该都知道)。

最后就是后期影像处理,这个就不用多说了,MX2内置了富士通的独立ISP,目前有独立ISP的手机,市场上不超过15款,而数字处理是数字影像系统中最重要的一环,如果这一环没有强大的运算能力和复杂的算法,再好的传感器也无法发挥性能。

到这里,大概就能得到结论了。魅族所说的“最好的800万像素摄像头”,就算最终证明并不是真正最好的,也足以成为最好的之一,在这点上,可以认为魅族并 没有吹牛,但是好硬件和好架构并不代表一定会有好效果,对于后期影像风格的调整,比如何种色彩风格更加讨用户的喜欢,这可能还需要更多的调试。顺便一 提,MX2的摄像头保护玻璃也不一般,那一小片玻璃用的是和iPhone 5一样的蓝宝石镜片,至于连供应商都是同一家这种事情,我会乱说么。