為什麼HTC A9的AMOLED螢幕50%亮度只有110 nits是合理的設計?

HTC最新推出的智慧型手機A9在市場上引起了廣大的討論（正反兩面皆有），撇開造型設計的爭議，其中一個經常被網友拿來質疑的點在於手機的續航力，因為A9配置的電池容量只有2,150 mAh，在近期推出的Android系統手機中算是偏低的容量。

而在手機正式上市後，著名的手機評鑑網站GSMArena也針對A9作了評測，當然也測試了手機的續航力表現。

(圖片來源：GSMArena）

46h小時的評分代表如果每天使用1小時通話、1小時上網以及1小時觀賞影片，手機在46小時後會只剩下10%的電力，故約為兩天的使用時間。

如果和A9設定的對手iPhone 6s來比較(62hr)，約莫輸了半天多(16hr)的續航力，而其中的差距應是來自待機時的功耗以及手機上網瀏覽時的電力消耗差距，而後者可能和網頁畫面多為白色背景，對以AMOLED為螢幕的A9來說較為不利有關。

 (圖片來源：GSMArena）

我們對照另一支螢幕尺寸和解析度相近的AMOLED手機－Samsung Galaxy S5（A9:5" 1080p pentile AMOLED ; S5 : 5.1" 1080P Pentile AMOLED)，即可觀察到類似的現象（上網比看影片更耗電）：

(圖片來源：GSMArena）

不過在測試電力表現時，由於測試中手機的螢幕亮度都設定在最大亮度的50%（模擬正常使用條件），意外發現了HTC A9的50%螢幕亮度只有110 nits，或許這是它能跑出還不壞的續航表現的原因（考慮到它只有2,150 mAh）。

我們把A9的假想敵iPhone 6/6s，以及HTC自己使用LCD螢幕的旗艦機（？）M9來一起比較。可以觀察到A9的亮度是最低的，雖然這可能是考慮電力後的刻意設定，但事實上，由於A9採用的是AMOLED螢幕，這樣的亮度設定其實不算不合理，也預期不會造成使用者體驗上任何的問題。

相比於LCD螢幕，同樣亮度的AMOLED螢幕事實上看起來是“更亮“的，換句話說，要讓使用者體驗到相同的螢幕亮度，AMOLED螢幕的亮度設定可以設的比LCD低。這是AMOLED螢幕相較於LCD螢幕的一項優勢－不僅有機會在同亮度下達到功耗較低，更可以用較低的亮度達到同樣的效果，等於雙重省電。（同亮度下較省電＆較低亮度可達同樣效果）

根據統計，同樣規格的AMOLED螢幕，人眼感受到的亮度約比LCD螢幕多100-150 nits (cd/m2) 的亮度；而根據Samsung曾提出的估算， 相對於符合sRGB色域（72% NTSC）的LCD，超過100% NTSC色域的AMOLED會讓使用者感覺到約1.5倍的亮度提升。

所以如果考慮到這點，HTC A9的AMOLED即使50%螢幕亮度只有110 nits，使用者實際操作時應該可以得到和其他採用LCD螢幕的手機，點亮在150-200 nits左右時相同的體驗，故使用上並不會有任何的問題。

那麼為什麼AMOLED可以讓使用者感覺到比實際上亮的亮度呢？主要原因有兩個：一個是因為更飽和的顏色，另一個則是更好的對比度（更深的黑底）。

人眼雖然成像原理和相機類似，但其和大腦協同運作的機制事實上非常複雜。以一張圖片來說，除了其實際的物理數值（色座標，強度等可用儀器量測的資料）外，還有很多因素會影響人眼解讀出的結果。

例如有研究發現，對人眼來說，顏色的飽和度和感知亮度是會互相影響的。飽和度對亮度的影響稱為Helmholtz–Kohlrausch Effect，指的是越飽和的顏色會讓人眼覺得較為明亮；相反的現象則被稱為Hunt Effect，用以描述人眼會因為更高的亮度而覺得顏色更為飽和。

以下圖為例說明Helmholtz–Kohlrausch Effect：上方的五個方塊被設定為相同亮度，但由於飽和度不同，故人眼會覺得他們的亮度並不相同。

（圖片來源，Wikipedia）

而AMOLED一般都能顯示遠較LCD更飽和的顏色，所以即使是設定同樣亮度的螢幕，AMOLED會因為更飽和的顏色而讓觀察者覺得更為明亮。

另一個原因則是因為AMOLED有著更好的對比度。LCD是透過一個全時點亮的背光源，再加上液晶操作的光柵來顯示亮或暗，自發光的AMOLED理論上可顯示完美的黑色，故對比度可達到無限大。而人眼感知影像的亮度，其實同時會受到背景亮度的影響：背景越暗，圖像會顯得較亮；而背景越亮，圖像則會顯得較暗，這個現象被稱為Simultaneous (Brightness) Contrast。

以下圖說明，圖中的二個方塊事實上是同一個，但隨著背景亮度的不同，人眼會覺得兩個方塊有著不同的明亮程度。

（圖片來源：Lecture Notes from Professor David Heeger of NYU）

另一個有趣的例子是Koffka Ring Illusion，一開始是一個相同亮度的灰色圓環，在隨著不同背景切割開後，就會覺得左半和右半的環變成不同亮度，再交錯合併後就會形成一個特殊的圖案（但一開始明明是同樣的一個圓環）。建議可以到這裡看看動畫版，會更有感覺。

（圖片來源：Lecture Notes from Professor David Heeger of NYU）

總結以上二點，由於AMOLED有著更好的顏色飽和度以及更黑的背景，人眼會感受到更高的亮度，故使用AMOLED螢幕的手機，事實上不需要設定到和使用LCD螢幕的手機相等的亮度。

因此，HTC A9偏低的螢幕亮度（110 nits@50%），在實際使用上並不會有任何問題，在使用者感知亮度上也不會比iPhone差。（iPhone 6/6s 207/148 nits@50%）

再回過頭來看看A9的這塊AMOLED面板，雖然HTC並未公佈面板的供應商，但應仍以Samsung Display的可能性最大（A9的次像素排列也和S5/6相同）。

 (圖片來源：GSMArena）

而雖然我們前面討論了A9使用了AMOLED的螢幕，50%螢幕亮度設定在110 nits便足以和其他LCD螢幕有相同的視覺效果，但如果比較S5,S6以及A9的螢幕，可以發現即使同樣都是AMOLED，Samsung手機的螢幕亮度硬是高出許多。除了電池容量較大外，如果不是Samsung Display提供的AMOLED面板等級不同，那可能就是HTC自行設計上的考量了。