Análise do Samsung Galaxy S21 Ultra Display: um avanço técnico

O lançamento de novos dispositivos Galaxy é sempre um momento emocionante para os entusiastas da tecnologia de exibição. Com o Samsung Display ainda liderando o progresso da indústria em telas móveis, o novo Samsung Galaxy S21 Ultra apresenta o o que há de mais moderno em tecnologia de exibição móvel e nos dá dicas sobre o que esperar das telas em telefones lançados no próximo futuro.

Os painéis mais recentes nem sempre são os melhor painéis, no entanto. Embora a tecnologia possa estar melhorando, as empresas precisam garantir que mantêm a qualidade da calibração sob controle. Às vezes, as melhorias tecnológicas introduziram novos problemas: por exemplo, painéis com alta taxa de atualização introduzidos mudança de cor quando o telefone mudava as taxas de atualização, e soluções de software tiveram que ser criadas para resolver isso problema. Novos ajustes no material do emissor e no driver também podem afetar a qualidade da imagem. Embora o Galaxy S21 Ultra exiba a tecnologia OLED mais recente da Samsung, vamos ver se ele também consegue melhorar a qualidade de imagem.

A unidade Snapdragon Samsung Galaxy S21 Ultra nesta análise foi comprada pessoalmente. A Samsung não compensou esta análise de forma alguma.

O que mudou?

Quando comparado ao Galaxy Note20 Ultra, a Samsung não mencionou grandes mudanças. No papel, os painéis parecem extremamente semelhantes: ambos são grandes painéis QHD com suporte para até 120 Hz taxas de atualização e ambos anunciam um painel LTPO de próxima geração com VRR (taxa de atualização variável) apoiar. Em termos de brilho, ambos também apresentam pico de 1.500 nits. No entanto, uma grande diferença com o novo Galaxy S21 Ultra é que ele finalmente permite sua taxa de atualização de 120 Hz no QHD nativo da tela. resolução – os carros-chefe anteriores do Galaxy ficavam presos à resolução de renderização FHD (1080p) se quisessem usar a alta taxa de atualização de 120 Hz modo. Infelizmente não tenho um Galaxy Note20 Ultra para investigar outras possíveis diferenças, mas Andrei da Anandtech descobri que o painel do Galaxy S21 Ultra é ainda mais eficiente em termos de energia do que o do Note20 Ultra.

Taxa de atualização "variável"

Embora o Samsung Galaxy S21 Ultra seja anunciado como tendo uma solução “verdadeira” de taxa de atualização variável, ele ainda alterna entre modos de taxa de atualização discreta. No entanto, com os painéis LTPO “VRR” do Galaxy S21 Ultra e do Note20 Ultra, há mais modos de taxa de atualização no driver de vídeo do que aqueles expostos ao sistema operacional Android. Andrey de Anandtech também cobre o mecanismo do driver de vídeo que é responsável pela comutação mais precisa da taxa de atualização do painel.

Perfis de cores

O Samsung Galaxy S21 Ultra (junto com a maioria dos outros dispositivos Android) mantém as mesmas configurações de modo de cor da tela das duas últimas gerações, com seu perfil Vívido e Natural. O modo Vívido foi definido como padrão na minha unidade Snapdragon.

O Natural profile é o perfil de cores precisas do telefone e tem como alvo o espaço de cores sRGB com gerenciamento de cores até o espaço de cores Display P3. O ponto branco do perfil tem como alvo D65/6500 K (com minhas medições lendo cerca de ~6300 K), e seu mapeamento de tom tem como alvo uma gama padrão de 2,20.

O Vívido profile é um perfil com reforço de cores, que aumenta a saturação das cores na tela. O espaço de cores alvo do perfil é cerca de 36% maior que o sRGB e é semelhante ao Display P3, mas com azuis alterados. Os vermelhos são aumentados em cerca de 24% e tingidos de laranja; Os verdes são aumentados em cerca de 35% e tingidos em ciano; os azuis são aumentados em cerca de 18% e fortemente tingidos de ciano. As cores resultantes são supersaturadas e ligeiramente distorcidas, mas muitos usuários podem preferir isso por sua intensidade. O ponto branco é um pouco mais frio, visando aproximadamente 6700 K em sua configuração padrão. Para este perfil, é fornecida uma opção para ajustar a temperatura da cor do perfil. Ajustes individuais de canais RGB (correções de cores polinomiais) também são fornecidos em Configurações avançadas. O mapeamento de tons do perfil também visa uma gama padrão de 2,20, mas diverge para um valor mais alto com brilho mais alto, pois o perfil não normaliza a luminância da tela em resposta ao conteúdo APL.

Brilho

Os novos carros-chefe do Samsung Galaxy normalmente vêm com novos recordes de pico de brilho para OLEDs móveis. No entanto, com o Samsung Galaxy S21 Ultra, vemos números de brilho semelhantes aos do Note20 Ultra. Ou seja, estamos vendo cerca de 900 nits em tela cheia branca (100% APL), até 1.500 nits com um minúsculo 1% APL. A maioria dos aplicativos com tema leve fica em torno de 75-85% APL, no qual o Galaxy S21 Ultra pode produzir cerca de 1.000 nits. Escusado será dizer que estes ainda são números de brilho extremamente impressionantes. Observe que o Samsung Galaxy S21 Ultra (e a maioria dos outros dispositivos Android) só pode atingir esse brilho máximo com muita iluminação ambiente, como sob a luz solar. Caso contrário, o brilho máximo para a faixa de brilho manual é de apenas cerca de 400 nits para branco em tela inteira.

Quando está no auge, uma ressalva com o brilho da tela é que ele sacrifica o contraste da imagem para obter o máximo de luminância branca. O brilho máximo do Galaxy S21 Ultra varia significativamente com o conteúdo APL; o telefone pode bombear mais corrente para regiões brilhantes da tela quando o resto da tela não está emitindo muita luz. Embora isso tenha a vantagem de permitir que pequenas regiões brilhantes se destaquem mais, pode atrapalhar completamente a renderização dos tons de cores, dificultando a visualização dos detalhes nas imagens. Por esse motivo, alguns OLEDs desativam esse mecanismo de aumento de brilho (ou redução de brilho, da maneira que você quiser) ao limitar a corrente para o painel e normalizar o brilho para o branco da tela inteira (consumo máximo de energia), independentemente do conteúdo APL. Este comportamento agora é implementado no perfil Natural (ou similar) da maioria dos telefones para melhorar a precisão do tom de cor. No entanto, alguns telefones, como o Samsung Galaxy S21 Ultra, continuam a permitir que o brilho varie no brilho máximo, provavelmente para o folha de especificações - descobri que os monitores que controlam a resposta de brilho ao APL no brilho máximo são mais legíveis em geral luz solar. O OnePlus 8 Pro, que normaliza seu brilho máximo (para apenas cerca de ~720 nits) e então aumenta seus meios-tons, ainda é entre as melhores telas de telefone que já vi para visualização da luz solar; o Google Pixel 5 tem desempenho semelhante.

Na configuração de brilho mais baixa, percebi que estava obtendo duas leituras separadas. Se o brilho adaptável fosse desativado, a tela poderia ficar tão escura quanto 1,6 nits para tela cheia de branco, o que é excelente – a maioria dos outros OLEDs só cai para cerca de 1,8–2,0 nits. No entanto, quando o brilho adaptável está ativado e o controle deslizante de brilho está definido para o mínimo, a tela do Galaxy S21 Ultra pode chegar a 1,2 nits para branco em tela inteira, o que é impressionante. A maioria dos outros monitores não consegue escurecer sem a ajuda de algum tipo de filtro escuro sobreposto no software. O Samsung Galaxy S21 Ultra também faz isso sem prejuízo significativo à qualidade da imagem. Parabéns à Samsung aqui.

Consumo de energia

Comparado com o Galaxy S10 de dois anos, vemos que o Galaxy S21 Ultra é notavelmente mais energeticamente eficiente em relação à eficácia luminosa. No pico de brilho de tela cheia do Galaxy S10, que é de cerca de 750 nits, o Galaxy S21 Ultra consome quase um watt total menor que o S10 – cerca de 25% menos energia – mesmo quando o Galaxy S21 Ultra tem uma tela ~ 20% maior área. Quando os números de potência do Galaxy S10 são aumentados para corresponder à área da tela do Galaxy S21 Ultra, a diferença é ainda mais impressionante; neste cenário, o Galaxy S21 Ultra consome cerca de 37% menos energia e pode produzir cerca de 1.000 nits com a mesma potência que o brilho máximo de 750 nits do S10 dimensionado.

Mapeamento de contraste e tons

Medido em 40% APL (~27% ADL alvo)

Conforme discutido anteriormente, o perfil Natural do Samsung Galaxy S21 Ultra normalizou a resposta do brilho da tela ao conteúdo APL. Este é um passo crucial na produção de uma calibração rigorosa da função de transferência (mapa de tons); sem ele, o contraste da imagem irá variar dependendo do brilho médio do conteúdo, que pode ser observado em nossos gráficos de contraste e mapa de tons para o perfil Vívido abaixo. O perfil Natural produz excelente precisão tonal em relação à gama de potência padrão 2,20 para sua faixa de brilho manual, graças à normalização de brilho. Mas no pico de brilho, quando o modo de alto brilho está ativado, a Samsung desativa a normalização de brilho para que o painel possa produzir os brancos mais brilhantes possíveis. Isto tem a desvantagem de afetar a precisão tonal, e nossas medições mostram que, no brilho máximo, o Galaxy S21 Ultra torna os tons de cores muito mais escuros do que o pretendido e os detalhes nas imagens podem ficar perdido.

Com baixo brilho, o perfil Natural mantém o rastreamento da potência gama de 2,20. Embora isso pareça preciso no papel, normalmente não é desejável em baixos níveis de brilho. As diferenças entre os tons mais escuros das cores tornam-se muito pequenas nesses níveis de brilho, causando perda de detalhes e "preto esmagamento" mesmo para uma tela que rastreia perfeitamente uma potência gama de 2.20. Assim, os calibradores de exibição devem, em vez disso, usar uma potência gama mais baixa e mais brilhante para as primeiras etapas de tom, para melhorar a legibilidade da exibição com brilho baixo. Telefones como o Google Pixel 5 e os iPhones da Apple são bons exemplos de telas com excelente legibilidade de sombras com baixo brilho devido ao seu comportamento de mapeamento de tons.

Medido em 40% APL (~27% ADL alvo)

O perfil Vívido não emprega normalização de brilho, portanto o contraste da imagem varia de acordo com o brilho da tela e o APL do conteúdo. Ele rastreia adequadamente uma potência gama de 2,20 para níveis de brilho baixo a médio, mas começa a rastrear visivelmente acima de cerca de 400 nits. Isso só se torna um problema no brilho máximo (modo de alto brilho), mas eu gostaria que a Samsung apenas o mantivesse estático para manter o contraste da imagem em toda a faixa de brilho. Para o modo Vívido, a Samsung poderia rastrear uma potência gama estática de 2,40, para aumentar o contraste em toda a linha, em vez de apenas em altos níveis de brilho.

Bandas gradientes para o perfil Natural

As faixas gradientes sempre foram uma reclamação minha nos dispositivos Samsung. Mesmo com o novíssimo Galaxy S21 Ultra, a quantização de profundidade de bits continua presente com sutileza na tela no perfil Natural. Mesmo para conteúdo de 10 bits, cuja única existência no mundo da exibição é lidar com artefatos de quantização, o Galaxy S21 Ultra ainda exibe algumas faixas. O principal agressor parece ser uma faixa nos tons médios que fica vermelha em níveis de brilho médio a alto. Não é um problema tão grande quanto na tela do S10, mas ainda está lá quando não houve uma reclamação minha para nenhum outro grande OEM nos últimos tempos.

Balanço de branco e precisão de cores em tons de cinza

Gráficos em escala de cinza para perfil natural, 120 Hz

A distribuição de cores em tons de cinza no Samsung Galaxy S21 Ultra é decentemente precisa e bem controlada no perfil Natural. Há uma lacuna que está faltando em meus gráficos, que pode ser vista na faixa vermelha em minhas fotos de faixas gradientes na seção anterior, mas, em geral, não há nenhuma tonalidade chocante na tela. Estou feliz em ver que a Samsung melhorou nesse aspecto: o último display Galaxy que analisei, o Note10, não teve um desempenho muito bom em sua precisão de cores em tons de cinza. No entanto, como acontece com todos os monitores Samsung Galaxy que analisei, eles são calibrados um pouco quentes demais em seu modo Natural, e nosso Galaxy S21 Ultra mediu cerca de 6300 K em tons de cinza e branco apontar.

Gráficos em escala de cinza para perfil Vívido, 120 Hz

A distribuição de cores em tons de cinza do perfil Vivid é um pouco mais estreita, o que pode ser esperado de um perfil de cores com menos compactação de gama. Também há menos faixas de cores neste perfil, e o ponto branco e a escala de cinza medem cerca de 6700 K por padrão.

Diferença de cor na taxa de atualização

Pelas minhas observações depois de passar algum tempo com a tela, não notei alterações na qualidade da imagem quando a tela alterou os modos de taxa de atualização quando em uso. Isso não quer dizer que haja não são quaisquer diferenças entre os modos de taxa de atualização. Existem diferenças sutis na calibração de cores entre os modos de exibição de 60 Hz e 120 Hz, mas parece que o sistema operacional é inteligente o suficiente para não mudar quando a diferença pode ser perceptível. Ao rastrear a taxa de atualização atual do sistema operacional Android, descobri que o Galaxy S21 Ultra não alterna os modos sob um determinado brilho do sistema e brilho ambiente. Isso se aplica apenas aos modos de taxa de atualização expostos ao Android; os modos de taxa de atualização no nível do driver não exibiram nenhuma mudança de cor visível aos meus olhos, no entanto, é difícil avaliar isso corretamente sem saber quando a tela está na verdade alterando a taxa de atualização do driver, uma vez que não é aparente para o sistema operacional.

Precisão de cores

Gráficos de precisão de cores sRGB para perfil Natural

O Galaxy S21 Ultra da Samsung geralmente mostra excelente precisão de cores sRGB em seu perfil natural para sua faixa de brilho manual (ΔE_PT = 2.7). Como regra geral, ΔE_PT valores abaixo de 3,0 podem ser considerados qualidade de referência. No entanto, embora os erros médios de cores do perfil sejam muito baixos, há alguns erros de cores elevados em brilhos de tela médios a altos que são dignos de nota. Entre 60% e 80% de brilho PQ, os vermelhos de alta saturação em sRGB assumem uma tonalidade levemente laranja (ΔE_PT ≈ 10), e a gama é expandida para o laranja nesta região, enquanto o vermelho para o rosa é um tanto restrito. Na mesma faixa de brilho, uma região de azuis médio-altos tem uma tonalidade distorcida em direção ao roxo, o que é estranho, visto que o restante dos azuis parece fino.

No brilho máximo, vemos uma tendência de supersaturação em toda a gama. Na verdade, esse é um comportamento desejável, pois compensa parte da compressão da gama da tela devido à alta iluminação ambiente quando a tela está com brilho máximo. A maioria das cores mantém a mesma tonalidade, o que é excelente. Mas, assim como em sua faixa de brilho manual, os vermelhos são fortemente distorcidos em direção ao laranja (embora, como as laranjas parecem boas, isso significa que os tons de pele provavelmente não ficarão visivelmente distorcidos).

A calibração de cores de baixo brilho é excelente e melhor do que na maioria dos outros monitores móveis que já vi. A maioria dos telefones mostra uma gama compactada com baixo brilho, o que não é o caso do Galaxy S21 Ultra. No entanto, o Galaxy S21 Ultra ainda tem problemas de legibilidade de sombras com baixo brilho.

Exibir gráficos de precisão de cores P3 para perfil Natural

A calibração de cores do Display P3 do perfil Natural parece ser um pouco mais precisa do que a calibração de cores sRGB. Dentro da faixa de brilho manual do Galaxy S21 Ultra, o perfil produz um erro de cor médio ΔE_PT de 2,4 para Display P3, o que é excelente. A calibração do Display P3 não apresenta problemas com vermelhos presentes na calibração sRGB, mas o erro em azuis de saturação média a alta ainda existe. Isso deve fornecer uma boa proteção para o futuro quando o conteúdo do Display P3 inevitavelmente se tornar mais comum no ecossistema Android.

Reprodução HDR

Medido em 20% APL

Nível de luz médio de quadro de ~ 400 nits (HDR10 1000) / Nível de luz médio de quadro de ~ 900 nits (HDR10 4000))

O conteúdo HDR (na forma de HDR10 e Dolby Vision) está se tornando cada vez mais prolífico a cada dia. Agora existem muitos títulos HDR em todas as plataformas de streaming e só agora estamos vendo a ponta do iceberg. As câmeras da Samsung também permitem gravação de vídeo HDR10+, que pode ser reproduzido diretamente no Galaxy S21 Ultra e, com isso, os criadores de conteúdo devem esperar um certo grau de precisão em sua reprodução dispositivo. Ainda há muito potencial inexplorado em nossos padrões atuais, e espero muitas melhorias e revisões futuras, como uma forma padronizada de QI Dolby Vision. Para nossa análise de HDR, veremos a reprodução atual do padrão HDR10 de fato usando o ST. Função de transferência absoluta 2084 (também conhecida como Quantizador Perceptual ou PQ). A reprodução HDR nos perfis Natural e Vívido no Galaxy S21 Ultra é idêntica.

Em termos de brilho máximo, o Samsung Galaxy S21 Ultra anuncia pico de 1.500 nits, o que é suficiente para conteúdo HDR10-1000 (HDR10 com pico de 1.000 nits). Pelas minhas medições, descobri que o Galaxy S21 Ultra pode atingir 1.480 nits em um tamanho de janela de 20% (que também é o APL típico para HDR), então as afirmações da Samsung de 1.500 nits para HDR são genuínas. Também é bastante modesto: Com 10% APL, o Galaxy S21 Ultra pode atingir 1.580 nits e, com 1% APL, conseguiu produzir 1.680 nits. Esses números ainda não são viáveis ​​para conteúdo HDR masterizado em 4.000 nits, mas ainda assim é um progresso respeitável e permite espaço para destaques adequados de 1.000 nits em APLs mais altos.

Nosso gráfico de contraste mostra como o Galaxy S21 Ultra reproduz a curva PQ padrão ao reproduzir conteúdo HDR10. Podemos ver que o Galaxy S21 Ultra renderiza conteúdo HDR10 muito mais brilhante do que o padrão quando a tela está com brilho máximo (que é a configuração de brilho em que o conteúdo HDR10 deve ser reproduzido no). No entanto, suspeito que a Samsung pode simplesmente não estar seguindo as convenções e talvez ajustar manualmente o brilho da tela para um pico de 1.000 nits resultaria em uma curva PQ HDR10-1000 precisa. Observe que a renderização da curva PQ pela tela depende dos metadados de luminância de pico do conteúdo HDR10 (pico de 1.000 nits ou 4.000 nits); atualmente, os monitores de consumo não podem atingir 4.000 nits (e alguns não podem atingir 1.000 nits), então a tela rola suavemente em direção ao brilho máximo. O Samsung Galaxy S21 Ultra é o primeiro telefone Android que testei que realmente muda seu mapeamento de tom dependendo dos metadados do conteúdo HDR, que é excelente de ver (as gerações anteriores também podem ter visto, mas eu não testei isso) - é uma pena ver que não parece seguir a curva PQ apropriadamente. Além disso, descobri que os primeiros 10% da curva tornaram-se gradualmente mais brilhantes quanto mais tempo o Galaxy S21 Ultra exibia conteúdo HDR; o pico na parte inferior do gráfico mostra esse comportamento em um momento em que a tela renderizou os tons cerca de 0,3 nits mais brilhantes do que o pretendido, o que é uma enorme diferença nas sombras.

Na precisão das cores em tons de cinza, o Samsung Galaxy S21 Ultra tem um desempenho medíocre na reprodução de HDR. Suas sombras são tingidas em magenta e a temperatura da cor do restante dos pontos da escala de cinza é muito mais quente do que o padrão, com realces tingidos em amarelo. A distância padrão σ de 4,7 é notavelmente alta, superando o valor de uma diferença perceptível não crítica (ΔE_PT > 3,0) para a coleta de pontos em tons de cinza.

O Galaxy S21 Ultra também apresenta problemas de precisão de cores para conteúdo HDR. Nosso gráfico de precisão de cores mostra o Galaxy S21 Ultra supersaturando todas as cores da gama P3-BT.2100, e a tonalidade do ponto branco em direção ao amarelo também é visível. Essa supersaturação anda de mãos dadas com a renderização excessivamente brilhante da curva PQ.

No geral, o Samsung Galaxy S21 Ultra oferece uma experiência de visualização HDR extremamente vibrante – mais brilhante e colorida do que o padrão. Pode não fornecer a experiência mais fiel ao cinema, mas uma vantagem no brilho e no excesso de cores é que pode melhorar sua experiência de visualização HDR em condições mais claras e não limitá-la apenas a salas escuras.

Observações finais sobre a tela do Samsung Galaxy S21 Ultra

O Samsung Galaxy S21 Ultra é verdadeiramente um painel de última geração que aborda muitas das deficiências anteriores de OLEDs de alta taxa de atualização em smartphones. Em termos de calibração, o Galaxy S21 Ultra mantém a precisão de cores que se espera de um telefone do seu calibre. No entanto, gostaria de ver um ajuste mais preciso dos detalhes das sombras em configurações de brilho mais baixas, às quais estou vendo outros Androids prestando mais atenção. Por outro lado, também gostaria de ver a Samsung melhorar seu ajuste tonal com brilho máximo, em vez de apenas tentar competir pelo maior número possível de nits. Minha unidade Snapdragon Galaxy S21 Ultra também mostrou excelente uniformidade de painel com baixo brilho e muito pouco coloração em tons de cinza, que é o oposto da minha experiência com meu Note10 anterior, que foi terrível em ambos cumprimentos. E, finalmente, agora considero o estado da curva suportável: mesmo com conteúdo brilhante, a curva rendeu pouca ou nenhuma distorção perceptível nas bordas ao olhar para a tela de frente - eu não me importaria com essa curva diariamente motorista.