Prefacio
Me gustaría compartir con ustedes algunos de los mejores efectos de visualización de los productos de Apple: por ejemplo, la gestión del color, que puede renderizar en el espacio de color correcto según el archivo de configuración de imagen o vídeo; y el HDR local, que puede aprovechar las características de alto brillo de OLED o miniLED para permitir que las imágenes o los vídeos restauren el brillo de la escena en la mayor medida posible.
Pero no sé si habrás notado un problema: estas dos funciones, en esencia, hacen lo mismo: crear un contenedor con el brillo y el color adecuados, transferir todo el contenido y convertirlo a un formato de datos compatible con la pantalla. Los píxeles de la pantalla solo aceptan un formato de datos: la señal RGB y el brillo actual. Esta parte se realiza en el sistema sin la intervención del hardware. Me gustaría llamarlo el arte de manipular píxeles.
Pero el tema que vamos a tratar hoy es más básico. Como todos sabemos, cada píxel del contenido requiere la mezcla de varios píxeles RGB para su visualización en pantalla. Esto se conoce como subpíxel o subpíxel de la pantalla.
¿Cómo se controla el subpíxel en la pantalla? ¿Cuál es la diferencia entre OLED y LCD? ¿Qué avances ha logrado Apple en este sentido? A continuación, lo explicaré en detalle.
Renderizado de subpíxeles
Primero, permítanme explicarles algunos conceptos básicos. Los píxeles OLED no son RGB 1:1:1. Al igual que en la disposición de diamante convencional, los píxeles rojos y azules tienen una proporción reducida a la mitad. Por lo tanto, si se desea mostrar un punto blanco, es posible que no baste con iluminar solo los tres píxeles RGB. Es necesario tomar prestados píxeles de los lados para garantizar que el color y la forma se reproduzcan lo mejor posible. Este es el algoritmo de renderizado de subpíxeles.
Si se implementa correctamente, no se notará la desventaja inherente de la falta de píxeles rojos y azules en las pantallas OLED. Si no se implementa correctamente, la imagen se verá borrosa o con bordes dentados, y no tendrá la nitidez suficiente. Por lo tanto, esta función es una de esas que, cuanto mejor se implemente, menos se notará su efecto.
Pero lo que quizás no sepas es que, aunque la tecnología LCD utiliza una disposición RGB estándar, también necesita emplear medios similares para suavizar curvas o esquinas redondeadas, como ClearType y el escalado de enteros en Windows, y HIDPI en Mac, todos los cuales resuelven problemas similares.
Estas funciones se pueden personalizar mediante software para adaptarse a diferentes pantallas, pero debido a las estrictas restricciones de consumo de energía en los terminales móviles, es necesario implementar algoritmos similares en el hardware. Este hardware es el chip de la pantalla, también llamado DDIC. No es muy llamativo y está oculto tras la pantalla, pero suele aparecer en el vídeo de desmontaje del jefe Lou Bin.
Esta es también la última parte que se puede controlar mediante software. El sistema de software no puede iluminar un subpíxel individualmente mediante comandos. Solo el DDIC posee esta función. Por lo tanto, independientemente del contenido o algoritmo que se utilice, es posible que este chip sea inevitable. Hoy lo presentaré brevemente y quizás lo mencionemos nuevamente en futuros videos. Tras esta introducción, vayamos al grano.
Para demostrar el efecto de la renderización de subpíxeles, retomé el desarrollo HTML, que había abandonado hacía años, y creé una página web para probarla. También quiero agradecer al Sr. Navis su creatividad. La razón por la que utilicé una página web en lugar de una imagen es que la resolución de pantalla de cada dispositivo es diferente. Algunos dispositivos tienen 1080p, otros 2K y otros resoluciones no estándar, como los de Apple. Para asegurar que el tamaño del patrón de prueba mostrado en cada dispositivo sea similar, que se utilice la misma fuente y que no se vea afectado por la compresión de imagen, lo más fiable es dibujarlo mediante código. Aunque esta imagen parezca relativamente simple, el efecto se ha logrado.
La implementación es bastante básica, así que espero que los desarrolladores sean comprensivos. Pueden probar el efecto de visualización en sus propios teléfonos móviles. Me gustaría recordarles que el algoritmo de renderizado de subpíxeles lo desarrollan la fábrica de chips DDIC y la fábrica de pantallas, por lo que la diferencia radica principalmente en las pantallas Samsung y las nacionales, las LCD y las OLED, y las distintas resoluciones.
Así que no se preocupen por el modelo de teléfono móvil que estoy usando, ya que es irrelevante para esta prueba. Veamos ahora el rendimiento de la pantalla LCD 1080p.
Primero, observemos la parte superior del patrón de prueba. A primera vista, el efecto de visualización es muy bueno, el texto es claro y no borroso, y las líneas rectas y diagonales con un intervalo de 2 unidades permiten distinguir el contorno.
Al fin y al cabo, es una pantalla LCD, así que el efecto básico no supone ningún problema, pero si nos fijamos en el efecto de visualización de los iconos, por ejemplo, el icono de la nueva nota tiene anchos inconsistentes a la izquierda y a la derecha, y arriba y abajo, y si nos fijamos en la diadema del icono de los auriculares, también hay bordes dentados evidentes.
Utilizamos un microscopio para ampliar la imagen y observar la representación de los subpíxeles. Esos píxeles parcialmente brillantes son los que se toman prestados de los laterales para lograr una visualización fluida. Sin embargo, las pantallas LCD toman prestados píxeles RGB completos y no subpíxeles individuales. En el icono de la nota adhesiva, este se muestra completamente sin necesidad de tomar prestados píxeles. Tras tomar prestados píxeles, el ancho de los cuatro lados es desigual. En el icono de los auriculares, se aprecia que el procesamiento no es lo suficientemente preciso, especialmente en el borde superior de la diadema, que no se ha procesado, lo que provoca que la curva no se vea lo suficientemente suave.
A continuación, compararemos el rendimiento de la pantalla OLED 1080p con estos dos iconos y colocaremos la pantalla nacional y la de Samsung juntas para observar la diferencia. En primer lugar, el icono de la nota adhesiva parece presentar el mismo problema de anchura desigual en las direcciones vertical, horizontal y horizontal. En este caso, el rendimiento de la pantalla OLED nacional parece ser superior, pero la curva del icono de los auriculares se ve más suave en la pantalla OLED de Samsung y ofrece un mejor rendimiento que la pantalla LCD.
Comparamos el rendimiento bajo un microscopio. Cuando las pantallas domésticas tomaban prestados subpíxeles, la curva en el borde superior tomaba prestados varios grupos más de píxeles hacia abajo, y los píxeles rojos eran muy brillantes y llamativos, invadiendo demasiado el área negra e interrumpiendo así la continuidad de la curva.
Y si volvemos a la imagen de prueba y observamos los iconos grandes de la fila inferior, la pantalla de Samsung sigue teniendo ventaja, pero la pantalla nacional se recupera al mostrar texto, se ve más nítida y hay menos aberración cromática en los bordes causada por el préstamo de píxeles, por lo que se puede decir que tiene sus pros y sus contras.
También se puede observar que, siempre que el algoritmo de renderizado de subpíxeles esté bien implementado, la diferencia entre OLED y LCD no es evidente. En algunas escenas, gracias a un control más preciso de los subpíxeles para rellenar los bordes, OLED ofrece incluso mayor suavidad que LCD. OLED ya no es lo que era antes, al igual que CMOS no era tan bueno como CCD en términos de calidad, pero acabó por reemplazarlo. Sin duda, los tiempos han cambiado.
Analicemos ahora la comparación entre las pantallas de 1.5K y 2K. Siguiendo la recomendación de Redmi, consideraremos el iPhone como de 1.5K. En primer lugar, la nitidez de estas tres pantallas es muy superior a la de la pantalla 1080p, especialmente en la definición de líneas rectas. Gracias a la mayor densidad de píxeles, el algoritmo de renderizado de subpíxeles tiene mayor margen de mejora, e incluso la visualización de un punto unitario es más nítida que en 1080p.
Al observar los píxeles de varias pantallas con un microscopio, podemos comprobar que 1.5K es, en efecto, un umbral de separación, y que los puntos mostrados se aproximan más a un cuadrado. Analicemos las líneas verdes con un intervalo de 1 unidad. Las líneas divisorias entre ellas también son más nítidas que las de la pantalla 1080p.
Si resulta difícil distinguir entre las tres pantallas, al observar los efectos de los iconos a continuación, el iPhone tiene una enorme ventaja. El icono de la nota adhesiva tiene el mismo ancho en sus cuatro lados, y el icono de los auriculares es extremadamente nítido, superando incluso a la pantalla 2K con mayor resolución.
Al ampliar la imagen para apreciar los detalles, se observa que el iPhone utiliza más subpíxeles para rellenar las zonas negras, siendo la zona no luminosa la más pequeña. Sin embargo, a diferencia de las pantallas 1080p convencionales, el brillo de los subpíxeles rellenos es muy bajo y está mejor equilibrado, por lo que la curva se verá más suave a simple vista.
De hecho, podemos hacer un resumen después de ver esto. Con una resolución de 1080p, las pantallas LCD y las OLED de Samsung tienen sus propias ventajas y desventajas, pero ambas superan ligeramente a las pantallas OLED nacionales. Esto se refleja principalmente en que las fuentes LCD son más nítidas, mientras que el procesamiento de curvas de las OLED de Samsung es más fluido. En la resolución 1.5K, el rendimiento de las pantallas nacionales 1.5K, iPhone y Samsung 2K es prácticamente el mismo, pero en cuanto a la fluidez de la visualización de iconos, iPhone muestra una ventaja relativamente clara.
Por supuesto, los gráficos de prueba aquí se realizaron en condiciones extremas y están diseñados específicamente para detectar problemas. De hecho, al usar un teléfono móvil, la diferencia en la nitidez del contenido en sí puede ser mucho mayor que las ventajas y desventajas del algoritmo.
Sin embargo, cabe destacar que el rápido desarrollo de las pantallas nacionales en los últimos dos años ha dado como resultado una calidad de imagen excepcional. En sus inicios, la pantalla Diamond de Samsung ofrecía una imagen nítida, pero las ventajas de una buena calidad de imagen se fueron reduciendo gradualmente. En concreto, en el vídeo del K50U mencioné que las pantallas 1.5K debían sustituir a las 1080p en los productos de gama media. Los resultados de las pruebas actuales también lo confirman. Además, una alta resolución no implica necesariamente nitidez. El algoritmo de renderizado de subpíxeles puede anular la ventaja de la nitidez o incluso superarla.
Aquí debemos hacer una analogía con una cámara. Un buen sensor CMOS solo puede determinar el límite inferior. Solo con buenos algoritmos y efectos de depuración se puede aumentar el límite superior general. Supongo que algunos dirán que esto es demasiado extremo. Yo creo que 1.5K está bien. De todos modos, en el uso real no hay diferencia. Creo que la mayoría de la gente pensará lo mismo.
De hecho, como se ve en el vídeo de la primera fase del foso, si solo se excava esta capa, la ventaja de Apple no parece lo suficientemente obvia, pero uno se pregunta: Apple gasta tanto dinero cada año en encontrar una fábrica de pantallas para personalizarlas exclusivamente, ¿cuál es su fortaleza? ¿Hay algún detalle que no hayamos descubierto?
Demostración de habilidades
Ahora veamos más de cerca la pantalla de Apple. Ya sea que la compares con una pantalla doméstica de 1.5K o con una pantalla Samsung de 2K, ¿has notado que los píxeles de Apple parecen ser más grandes, más densos y más pequeños? De hecho, independientemente de la pantalla OLED que compares, la del iPhone tiene los píxeles más grandes. El término científico para esto es la "relación de apertura" del píxel.
Aumentar la relación de apertura ofrece numerosas ventajas. Por ejemplo, con el mismo voltaje, el brillo de los píxeles con una mayor relación de apertura será superior. A la inversa, lograr el mismo brillo permitirá ahorrar energía y prolongar la vida útil de la pantalla.
Me pregunto si algunos amigos preguntarán en este momento, ¿por qué hay tanta ventaja en aumentar la relación de apertura, si ni siquiera la propia pantalla 2K de Samsung la ha implementado, siendo Apple la única?
Sinceramente, la respuesta es muy sencilla: el rendimiento y el coste. La producción de pantallas OLED se realiza mediante evaporación. Los tres tipos de píxeles RGB requieren tres procesos de evaporación. Cada evaporación utiliza una máscara. El píxel se fija correctamente al depositarse sobre el sustrato a través de la máscara. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento y reducir los píxeles defectuosos, la abertura de la máscara debe ser ligeramente mayor que el tamaño del píxel.
Sin embargo, si la relación de apertura de píxeles es grande y los píxeles son densos, el tamaño de la abertura de la máscara es muy contradictorio. Si es demasiado pequeña, el píxel no se fija al sustrato y se convierte en un píxel defectuoso. Si es demasiado grande, se superpone al píxel adyacente y el color es incorrecto. En resumen, este es un problema de la industria. Desconozco cuánto tiempo y dinero invirtió Apple para resolver este problema, pero el resultado final es que la pantalla de Apple tiene una línea de producción completamente independiente en Samsung, el brillo de la pantalla del iPhone se ha convertido en un referente de la industria y el consumo de energía también es muy bueno. Esto puede deberse al poder del dinero.
Después de todo, el Sr. Cook es un experto en gestión de la cadena de suministro. No puede permitir que el costo de la pantalla aumente indefinidamente. Seguramente ideó alguna forma de reducirlo. ¿Qué se le ocurrió? Podemos encontrar la respuesta a partir de un parámetro: el índice de precios por producto (IPP) de la pantalla.
De hecho, Apple es una compañía muy diferente. Sus productos se definen por el tamaño de la pantalla, no por la resolución como en otros casos. Las resoluciones de los productos de Apple son bastante peculiares, pero si se observan detenidamente los parámetros, se verá que sus PPI son iguales o muy similares. Si repasamos todos los teléfonos móviles lanzados por Apple en la última década, tras la actualización a la pantalla Retina, la tecnología LCD solo aparece en los números 326 y 401. Si no recuerdo mal, la tecnología OLED solo tiene tres números: 458, 460 y 476. No voy a enumerar el iPad y el Mac uno por uno.
Desde la perspectiva del usuario, al elegir un producto, el tamaño de la pantalla es un factor importante. Las pantallas de diferentes tamaños ofrecen una claridad y una calidad de imagen similares, y la percepción de la buena calidad de las pantallas de Apple está muy arraigada en la mente de los usuarios. Desde la perspectiva del control de costos, siempre que la densidad de píxeles (PPI) de la pantalla sea la misma, se puede considerar como una sola pantalla, ya que se obtiene a partir de un panel grande durante la producción.
Incluso pantallas de distintas generaciones, como la 14 Plus de este año y la 13 Pro Max del año pasado. Aunque las frecuencias de actualización son diferentes, los tamaños y la densidad de píxeles son exactamente los mismos. Seguramente existen muchos procesos que se pueden reutilizar por completo en la producción, lo que permite ahorrar aún más costes.
Y aquí hay un coste oculto: el de la investigación y el desarrollo del renderizado de subpíxeles. Este algoritmo está estrechamente relacionado con el PPI (porcentaje de píxeles por pulgada), ya que las pantallas de Apple se personalizan exclusivamente y el algoritmo de renderizado de subpíxeles también se desarrolla internamente. Las pantallas con el mismo PPI utilizan el mismo algoritmo, por lo que no es necesario reinventar la rueda y se logran efectos de optimización más específicos, matando así dos pájaros de un tiro.
Lo más importante es que si tienes la capacidad de controlar los subpíxeles, es como abrir la puerta a un mundo nuevo. Porque también puedes hacer otra cosa: la "compensación de quemado de pantalla". Este año, todos han visto que la pantalla siempre activa (AOD) del iPhone es muy diferente a la de Android. La pantalla no se apaga y muestra directamente la página de bloqueo sin moverse. En teoría, esto, por supuesto, tiene más probabilidades de causar quemado de pantalla que la AOD de Android. Pero, por un lado, la tasa de apertura de píxeles es mayor, lo que aumenta la vida útil de la pantalla. Por otro lado, Apple tiene su propio algoritmo de compensación.
En este punto, quisiera recordarles que la compensación del efecto de quemado en las pantallas OLED es un tema muy delicado. Solo puedo compartir algunos resultados experimentales y conjeturas. Por favor, ténganlo en cuenta. Quienes tengan investigaciones más profundas sobre este tema pueden comunicarse conmigo en la sección de comentarios o por mensaje privado.
Hace tres años, realizamos numerosos experimentos de envejecimiento con el XS Max y descubrimos que la vida útil de las pantallas de Apple era mucho mayor que la de los teléfonos Android de la época. Era muy difícil que mostraran signos de quemado de pantalla. Esto despertó nuestra gran curiosidad. Tras colaborar con fabricantes nacionales de pantallas para realizar un análisis técnico, descubrimos que el chip de memoria flash que Apple integró en la pantalla OLED podría ser la clave.
Especulamos que una de las funciones de este chip es almacenar el tiempo de luminosidad de cada subpíxel y compensar el brillo según la curva de vida útil del propio píxel. Cabe destacar que esto se aplica a cada subpíxel, lo que representa aproximadamente 8 millones de datos. Como resultado, a menos que la pantalla esté muy deteriorada, apenas se apreciarán signos de quemado. Sin embargo, a medida que aumenta el tiempo de uso, el brillo máximo de la pantalla disminuirá para ajustarse al brillo de los píxeles más envejecidos.
Esta podría ser también la razón por la que Apple comenzó a certificar sus pantallas en 2019. Solo con pantallas oficiales se puede reconocer esta información y activar la función de compensación de quemado de pantalla correctamente.
Francamente, este enfoque es muy inteligente y está muy bien pensado. No solo garantiza el control de las reparaciones oficiales, sino que también permite vincular el tiempo de luminosidad a la pantalla. Para la misma pantalla, independientemente del tiempo de uso o del teléfono con el que se reemplace, su efecto de visualización no cambiará.
La razón por la que especulamos que Apple hará esto es que el iPhone tiene un rendimiento excelente en las pruebas de envejecimiento, y también porque Apple es realmente capaz de hacerlo, algo difícil de aprender para otros: los chips de memoria flash y los DDIC deben personalizarse, los algoritmos de renderizado de subpíxeles y compensación de quemado están altamente interrelacionados y deben considerarse de forma integral, y la curva de envejecimiento de cada píxel debe medirse con antelación. Cada uno de estos puntos puede ser un gran desafío para otros productos, pero Apple los domina por completo y, finalmente, los transforma en una función única: la pantalla siempre activa (AOD) del iPhone y el Apple Watch.
Este es el poder de la integración vertical de Apple.
Sin embargo, debo agregar que los propios teléfonos móviles de Samsung tienen la oportunidad de hacerlo, pero a juzgar por los resultados de nuestra prueba de envejecimiento de ese año, su rendimiento es muy mediocre, y la pantalla siempre activa actual no es más completa que la de otros teléfonos Android, por lo que supongo que todavía hay dificultades que no se han resuelto.
Resumir
Es hora de resumir de nuevo. De hecho, tras analizar los productos de Apple, a menudo tengo la sensación de que ser gerente de producto en Apple puede ser un trabajo muy fácil, porque no hay muchas restricciones, solo necesitas centrarte en lo correcto y el equipo técnico es lo suficientemente fuerte como para implementar tus ideas.
¿Acaso no es la parte más difícil del puesto de gerente de producto centrarse en lo importante y considerar las soluciones de forma exhaustiva y detallada? Sin las restricciones de las condiciones externas, se pone a prueba aún más la capacidad de los gerentes de producto, ya que no hay interfaces con las que interactuar.
Al igual que con la renderización de subpíxeles y otras funciones relacionadas que analizamos hoy, debería poder pensar en la renderización de subpíxeles y la protección contra el quemado de pantalla, pero es probable que se ignore la certificación oficial de la pantalla. Si lo piensas bien, los principios subyacentes de la renderización de subpíxeles y la atenuación por zonas en miniLED son exactamente los mismos. ¿Acaso no sirven todos para garantizar bordes suaves? ¿Cuánto se inspira en el algoritmo de atenuación por zonas?
Siempre he sentido que cuanto más estudio a Apple, más me doy cuenta de que Apple es el maestro de todos. A menudo ofrece la mejor solución, lo que te obliga a imitarla. A veces, incluso resulta difícil imitarla. ¿Cómo puedes ridiculizar a los demás por no innovar?
Tomemos como ejemplo la pantalla anti-quemado. Actualmente, todos investigan soluciones, pero el problema radica en que los algoritmos de renderizado de subpíxeles, la personalización de la función DDIC y la investigación sobre el envejecimiento de los píxeles son aspectos complejos. A veces, incluso con una buena idea, uno se encuentra con limitaciones impuestas por otros y no puede abarcarlo todo.
Sin embargo, el fuerte auge de las pantallas nacionales ha traído consigo cambios en la industria. Como mencioné anteriormente en el video sobre la K50U, los proveedores nacionales son muy abiertos y el intercambio técnico durante la colaboración es muy sincero. Están dispuestos a trabajar juntos para mejorar la calidad de imagen de la pantalla.