RGB标准排列和PenTile排列

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。