Samsung Galaxy S21 Ultra Display Review: Ett tekniskt steg framåt

Lanseringen av nya Galaxy-enheter är alltid en spännande tid för displayteknikentusiaster. Med Samsung Display som fortfarande leder branschens framsteg inom mobilskärmar, visar den nya Samsung Galaxy S21 Ultra upp blödande försprång inom mobil displayteknik och ge oss tips om vad vi kan förvänta dig av displayer på telefoner som släpps inom en snar framtid framtida.

De senaste panelerna är inte alltid de bäst paneler dock. Medan tekniken kan förbättras måste företagen se till att de håller sin kalibreringskvalitet i schack. Ibland har tekniska förbättringar infört nya problem: Till exempel har paneler med hög uppdateringsfrekvens introducerats färgskiftning när telefonen bytte uppdateringsfrekvens och mjukvarulösningar måste skapas för att lösa detta problem. Nytt sändarmaterial och drivrutinsjusteringar kan också påverka bildkvaliteten. Medan Galaxy S21 Ultra visar upp Samsungs nyare OLED-teknik, låt oss se om den också lyckas förbättra sin bildkvalitet.

Snapdragon Samsung Galaxy S21 Ultra-enheten i denna recension köptes personligen. Samsung kompenserade inte för denna recension på något sätt.

Vad har förändrats?

Jämfört med Galaxy Note20 Ultra har Samsung inte nämnt några stora förändringar. På pappret verkar panelerna extremt lika: Båda är stora QHD-paneler med stöd för upp till 120 Hz uppdateringsfrekvenser, och båda annonserar en nästa generations LTPO-panel med VRR (variabel uppdateringsfrekvens) Stöd. När det gäller ljusstyrka har båda också en topp på 1 500 nits. En stor skillnad med den nya Galaxy S21 Ultra är dock att den äntligen tillåter sin uppdateringsfrekvens på 120 Hz vid skärmens ursprungliga QHD upplösning — tidigare Galaxy-flaggskepp fastnade med FHD (1080p) renderingsupplösningen om de ville använda den höga uppdateringsfrekvensen på 120 Hz läge. Tyvärr har jag ingen Galaxy Note20 Ultra för att undersöka andra potentiella skillnader, men Andrei från Anandtech fann panelen i Galaxy S21 Ultra vara ännu mer strömsnål än den i Note20 Ultra.

"Variabel" uppdateringsfrekvens

Medan Samsung Galaxy S21 Ultra annonseras för att ha en "sann" lösning med variabel uppdateringsfrekvens, växlar den fortfarande mellan diskreta uppdateringsfrekvenslägen. Men med LTPO "VRR"-panelerna på Galaxy S21 Ultra och Note20 Ultra finns det fler uppdateringsfrekvenslägen i bildskärmsdrivrutinen än de som är exponerade för Android OS. Andrei från Anandtech också täcker bildskärmsdrivmekanismen som är ansvarig för panelens finjusterade byte av uppdateringsfrekvens.

Färgprofiler

Samsung Galaxy S21 Ultra (tillsammans med de flesta andra Android-enheter) bibehåller samma skärmfärgslägeskonfigurationer som de senaste två generationerna, med sin Vivid och Natural profil. Vivid-läget var inställt som standard på min Snapdragon-enhet.

De Naturlig profil är telefonens färgexakta profil, och den riktar sig till sRGB-färgrymden med färghantering upp till Display P3-färgrymden. Profilens vita punkt riktar sig mot D65/6500 K (med mina mätningar ungefär ~6300 K), och dess tonmappning riktar sig mot ett standardgamma på 2,20.

De Levande profil är en färgförstärkt profil som ökar färgmättnaden på skärmen. Profilens målfärgrymd är cirka 36 % större än sRGB och liknar Display P3 men med ändrade blåtoner. Röda är förstärkta med cirka 24 % och tonas till orange; Gröna förstärks med cirka 35 % och tonas mot cyan; blues förstärks med cirka 18% och tonas kraftigt mot cyan. De resulterande färgerna är övermättade och något skeva i nyansen, men många användare kanske föredrar detta för dess kraftfullhet. Den vita punkten är lite kallare och riktar in sig på ungefär 6700 K i standardinställningen. För denna profil finns ett alternativ för att justera profilens färgtemperatur. Individuella RGB-kanaljusteringar (polynomfärgkorrigeringar) tillhandahålls också under Avancerade inställningar. Profilens tonmappning är också inriktad på ett standardgamma på 2,20, men det avviker till ett högre värde vid högre ljusstyrka eftersom profilen inte normaliserar displayens luminans som svar på innehåll APL.

Ljusstyrka

Nya Samsung Galaxy-flaggskepp kommer vanligtvis med nya toppljusrekord för mobila OLED. Dock, med Samsung Galaxy S21 Ultra ser vi ljusstyrka som liknar Note20 Ultra. Det vill säga, vi ser cirka 900 nits vid helskärmsvit (100 % APL), ner till 1 500 nits vid en liten 1 % APL. De flesta appar med ljustema har cirka 75-85 % APL, där Galaxy S21 Ultra kan mata ut cirka 1 000 nits. Det behöver inte sägas att det fortfarande är extremt imponerande ljusstyrka. Observera att Samsung Galaxy S21 Ultra (och de flesta andra Android-enheter) endast kan nå denna högsta ljusstyrka i hög omgivningsbelysning, som i solljus. Annars är den maximala ljusstyrkan för det manuella ljusstyrkeintervallet bara cirka 400 nits för helskärmsvit.

När den är på topp är en varning med skärmens ljusstyrka att den offrar bildkontrasten för maximal vit luminans. Galaxy S21 Ultras maximala ljusstyrka varierar avsevärt med innehållets APL; telefonen kan pumpa mer ström till ljusa delar av skärmen när resten av skärmen inte avger mycket ljus. Även om detta har fördelen att låta små ljusa områden sticka ut mer, kan det störa renderingen av färgtoner, vilket gör detaljer i bilder svårare att se. Av denna anledning inaktiverar vissa OLED: er denna ljusstyrkehöjande (eller ljusstyrkereducerande, beroende på vilket sätt du vill se på det) genom att begränsa strömmen till panelen och normalisera ljusstyrkan till den för helskärmsvita (max strömförbrukning), oavsett innehåll APL. Detta beteende är nu implementerat i den naturliga (eller liknande) profilen för de flesta telefoner nu för förbättrad färgtonsnoggrannhet. Vissa telefoner, som Samsung Galaxy S21 Ultra, fortsätter dock att låta ljusstyrkan variera vid maximal ljusstyrka, troligen för Specifikationsblad — Jag har upptäckt att skärmar som styr ljusstyrkans svar på APL vid toppljusstyrka för att vara överlag mer läsbara under solljus. OnePlus 8 Pro, som normaliserar sin maximala ljusstyrka (till endast cirka ~720 nits) och sedan ökar dess mellantoner är stilla bland de bästa telefonskärmar jag har sett för visning av solljus; Google Pixel 5 fungerar på liknande sätt.

Vid sin lägsta ljusstyrkeinställning märkte jag att jag fick två separata avläsningar. Om adaptiv ljusstyrka var inaktiverad kan skärmen bli så mörk som 1,6 nits för helskärmsvit, vilket är utmärkt - de flesta andra OLED: er går bara ner till cirka 1,8–2,0 nits. Men när Adaptive Brightness är aktiverat och ljusstyrkereglaget är inställt på sitt minimum, kan Galaxy S21 Ultras skärm bli så låg som 1,2 nits för helskärmsvit, vilket är imponerande. De flesta andra skärmar kan inte bli så mörka utan hjälp av något slags mörkt filter som är överlagrat i programvaran. Samsung Galaxy S21 Ultra gör också detta utan nämnvärd skada på bildkvaliteten. Kudos till Samsung här.

Energiförbrukning

Jämfört med den två år gamla Galaxy S10 ser vi att Galaxy S21 Ultra är det anmärkningsvärt mer strömsnål med avseende på ljuseffektivitet. Med Galaxy S10:s högsta ljusstyrka på helskärm, som är cirka 750 nits, förbrukar Galaxy S21 Ultra nästan en hela watt mindre än S10 — cirka 25 % mindre effekt — även när Galaxy S21 Ultra har en ~20 % större skärm område. När Galaxy S10:s kraftsiffror skalas upp för att matcha skärmytan på Galaxy S21 Ultra är skillnaden ännu mer häpnadsväckande; i det här scenariot förbrukar Galaxy S21 Ultra cirka 37 % mindre ström och kan mata ut cirka 1 000 nits för samma effekt som den skalade S10:s maximala ljusstyrka på 750 nits.

Kontrast- och tonmappning

Uppmätt till 40 % APL (~27 % Target ADL)

Som tidigare diskuterats normaliserade den naturliga profilen för Samsung Galaxy S21 Ultra skärmens ljusstyrkasvar på innehållets APL. Detta är ett avgörande steg för att producera en tight överföringsfunktion (tonkarta) kalibrering; utan det kommer bildkontrasten att variera beroende på innehållets genomsnittliga ljusstyrka, vilket kan observeras i våra kontrast- och tonkartadiagram för Vivid-profilen nedan. Natural-profilen producerar utmärkt tonprecision mot standardeffekten på 2,20 för sitt manuella ljusstyrkeområde, tack vare ljusstyrkans normalisering. Men när ljusstyrkan är som högst, när läget för hög ljusstyrka är aktiverat, inaktiverar Samsung normaliseringen av ljusstyrkan så att panelen kan mata ut de ljusaste vita färgerna som den kan. Detta har nackdelen att det påverkar tonernas noggrannhet, och våra mätningar visar att vid maximal ljusstyrka, Galaxy S21 Ultra gör färgtoner mycket mörkare än tänkt och detaljer i bilder kan bli förlorat.

Vid låg ljusstyrka behåller Natural-profilen sin spårning av 2,20 gammaeffekten. Även om detta verkar korrekt på papper, är det vanligtvis inte önskvärt vid låga ljusstyrkanivåer. Skillnaderna mellan de mörkaste nyanserna av färger blir riktigt små vid dessa ljusstyrkanivåer, orsakar en förlust av detaljer och "black crush" även för en skärm som perfekt spårar en gammastyrka på 2.20. Således bör displaykalibratorerna istället använda en lägre, ljusare gammastyrka för de första tonstegen för förbättrad bildskärmsläsbarhet vid låg ljusstyrka. Telefoner som Google Pixel 5 och Apples iPhones är bra exempel på skärmar med utmärkt skuggläsbarhet vid låg ljusstyrka på grund av deras tonmappningsbeteende.

Uppmätt till 40 % APL (~27 % Target ADL)

Vivid-profilen använder inte normalisering av ljusstyrkan, så dess bildkontrast varierar med skärmens ljusstyrka och innehållets APL. Den spårar korrekt en 2,20 gammaeffekt för låga till medelhöga ljusstyrkanivåer men börjar märkbart spåra högre över cirka 400 nits. Detta blir bara ett problem vid maximal ljusstyrka (hög ljusstyrka-läge), men jag önskar att Samsung bara skulle hålla den statisk för att bibehålla bildkontrasten över hela ljusstyrkan. För Vivid-läget kunde Samsung spåra en statisk 2,40 gammaeffekt istället så att den har ökat kontrasten över hela linjen, istället för bara vid höga ljusstyrkanivåer.

Gradientband för Natural-profilen

Gradientbanding har alltid varit ett klagomål från mig för Samsung-enheter. Även med den helt nya Galaxy S21 Ultra, fortsätter bitdjupskvantisering att vara subtilitet närvarande för displayen i Natural-profilen. Även för 10-bitars innehåll, vars enda existens i visningsvärlden är att ta itu med kvantiseringsartefakter, uppvisar Galaxy S21 Ultra fortfarande vissa banding. Huvudförbrytaren verkar vara en remsa i mellantonerna som är rödtonad vid medelhög till hög ljusstyrka. Det är inte lika stort problem som det var i S10-skärmen, men det finns fortfarande där när det inte har varit ett klagomål från mig för någon annan större OEM på senare tid.

Vitbalans och gråskalefärgprecision

Gråskalediagram för naturlig profil, 120 Hz

Gråskalefärgen på Samsung Galaxy S21 Ultra är hyfsat tät och välkontrollerad i Natural-profilen. Det finns en lucka som mina plotter saknas, vilket kan ses från den röda remsan i mina foton med gradientband i föregående avsnitt, men i allmänhet finns det ingen skakande nyans på skärmen. Jag är glad att se att Samsung har förbättrats i detta avseende: Den senaste Galaxy-skärmen som jag recenserade, Note10, presterade inte alltför bra i sin gråskala färgprecision. Men som med alla Samsung Galaxy-skärmar som jag har recenserat, är de kalibrerade något för varma i deras naturliga läge, och vår Galaxy S21 Ultra mätte till cirka 6300 K i sin gråskala och vit punkt.

Gråskaleplotter för Vivid-profil, 120 Hz

Vivid-profilens gråskalafärgspridning är lite snävare, vilket kan förväntas från en färgprofil med mindre skalakompression. Det finns också mindre färgband i den här profilen, och vitpunkten och gråskalan mäter cirka 6700 K som standard.

Färgskillnad i uppdateringsfrekvens

Från mina observationer efter att ha tillbringat tid med skärmen, har jag inte märkt förändringar i bildkvaliteten när skärmen ändrade uppdateringsfrekvenslägen när i användning. Det är inte att säga där är det inte eventuella skillnader mellan uppdateringshastighetslägena. Det finns subtila färgkalibreringsskillnader mellan 60 Hz och 120 Hz visningslägen, men det verkar som om operativsystemet är smart nog att inte byta när skillnaden kan märkas. Genom att spåra den aktuella uppdateringsfrekvensen för Android OS upptäckte jag att Galaxy S21 Ultra inte växlar lägen under en viss systemljusstyrka och omgivande ljusstyrka. Detta är endast för uppdateringsfrekvenslägen som är exponerade för Android; uppdateringsfrekvenslägena på förarnivå uppvisade inga synliga färgskiftningar för mitt öga, men det är svårt att bedöma detta korrekt utan att veta när skärmen är faktiskt ändrar dess uppdateringsfrekvens för drivrutinen eftersom det inte är uppenbart för operativsystemet.

Färgnoggrannhet

sRGB färgnoggrannhetsdiagram för naturlig profil

Samsungs Galaxy S21 Ultra visar generellt utmärkt sRGB-färgnoggrannhet i sin naturliga profil för sitt manuella ljusstyrkeområde (ΔE_TP = 2.7). Som en tumregel, ΔE_TP värden under 3.0 kan betraktas som referenskvalitet. Men även om profilens genomsnittliga färgfel är mycket låga, finns det ett par höga färgfel vid medelhöga till höga skärmljusstyrkor som är anmärkningsvärda. Mellan 60%-80% PQ-ljusstyrka, högmättade röda färger i sRGB får en något orange ton (ΔE_TP ≈ 10), och omfånget utökas mot orange i denna region medan röd-till-rosa är något begränsad. Vid samma ljusstyrka är ett område med medelhöga blåtoner snedställda i nyansen mot lila, vilket är udda med tanke på att resten av blåtonerna ser bra ut.

Vid maximal ljusstyrka ser vi en trend av övermättnad över hela skalan. Detta är faktiskt ett önskvärt beteende eftersom det kompenserar en del av skärmomfångskompressionen från hög omgivningsbelysning när skärmen är på sin högsta ljusstyrka. De flesta av färgerna behåller samma nyans, vilket är utmärkt. Men precis som i dess manuella ljusstyrka är röda kraftigt snedställda mot orange (även om eftersom apelsiner verkar vara okej, betyder det att hudtoner sannolikt inte kommer att bli märkbart förvrängda).

Låg ljusstyrka färgkalibrering är utmärkt och bättre än på de flesta andra mobila skärmar som jag har sett. De flesta telefoner visar ett komprimerat spektrum vid låg ljusstyrka, vilket inte är fallet för Galaxy S21 Ultra. Galaxy S21 Ultra har dock fortfarande problem med skuggläsbarhet vid låg ljusstyrka.

Visa P3 färgnoggrannhetsdiagram för naturlig profil

Natural-profilens Display P3-färgkalibrering verkar vara något mer exakt än dess sRGB-färgkalibrering. Inom Galaxy S21 Ultras manuella ljusstyrkeområde ger profilen ett genomsnittligt färgfel ΔE_TP på 2,4 för Display P3, vilket är utmärkt. Display P3-kalibreringen har inte de problem med röda färger som finns i sRGB-kalibreringen, men felet i blått med medel till hög mättnad finns fortfarande kvar. Detta borde ge bra framtidssäkring när Display P3-innehåll oundvikligen blir vanligare inom Android-ekosystemet.

HDR-uppspelning

Uppmätt till 20% APL

~400 nit ramgenomsnittlig ljusnivå (HDR10 1000) / ~900 nit ramgenomsnittlig ljusnivå (HDR10 4000))

HDR-innehåll (i form av HDR10 och Dolby Vision) blir mer och mer produktivt för varje dag. Det finns nu gott om HDR-titlar på varje streamingplattform, och vi ser först nu toppen av isberget. Samsungs kameror tillåter även HDR10+ videoinspelning, som kan spelas upp direkt på Galaxy S21 Ultra, och därmed bör innehållsskapare förvänta sig en viss noggrannhet från sin uppspelning enhet. Det finns fortfarande massor av outnyttjad potential i våra nuvarande standarder, och jag förväntar mig många framtida förbättringar och revisioner, till exempel en standardiserad form av Dolby Vision IQ. För vår HDR-recension kommer vi att titta på den nuvarande de-facto HDR10-standarduppspelningen med ST. 2084 (alias Perceptual Quantizer, eller PQ) absolut överföringsfunktion. HDR-uppspelning i profilerna Natural och Vivid på Galaxy S21 Ultra är identisk.

När det gäller maximal ljusstyrka annonserar Samsung Galaxy S21 Ultra 1 500 nits peak, vilket är gott för HDR10-1000 (HDR10 vid 1 000 nits peak) innehåll. Från mina mätningar fann jag att Galaxy S21 Ultra kan slå 1 480 nits vid en fönsterstorlek på 20 % (vilket också är den typiska APL för HDR), så Samsungs påståenden om 1 500 nits för HDR är äkta. Det är också faktiskt ganska blygsam: Med 10 % APL kan Galaxy S21 Ultra nå 1 580 nits, och vid 1 % APL lyckades den producera 1 680 nits. Dessa siffror är inte riktigt hållbara ännu för HDR-innehåll som bemästras på 4 000 nits, men det är ändå respektabla framsteg, och det ger utrymme för ordentliga 1 000-nits höjdpunkter vid högre APL.

Vårt kontrastdiagram visar hur Galaxy S21 Ultra återger standard PQ-kurvan när du spelar upp HDR10-innehåll. Vi kan se att Galaxy S21 Ultra gör HDR10-innehåll mycket ljusare än standard när skärmen är på max ljusstyrka (vilket är den ljusstyrkeinställning som HDR10-innehåll ska spelas upp på). Jag misstänker dock att Samsung kanske inte följer konventionen, och att manuellt justera skärmens ljusstyrka till 1 000 nits topp skulle kanske resultera i en korrekt HDR10-1000 PQ-kurva. Observera att displayens återgivning av PQ-kurvan beror på toppluminansmetadata för HDR10-innehållet (1000 nits eller 4000 nits topp); konsumentskärmar kan för närvarande inte nå 4 000 nits (och vissa kan inte nå 1 000 nits), så skärmen rullar försiktigt av mot sin högsta ljusstyrka istället. Samsung Galaxy S21 Ultra är den första Android-telefonen jag har testat som faktiskt ändrar sin tonmappning beroende på metadata för HDR-innehåll, vilket är utmärkt att se (tidigare generationer kan ha gjort det också, men jag testade inte detta) — det är bara synd att se att det inte verkar följa PQ-kurvan ordentligt. Dessutom fann jag att de första 10% av kurvan gradvis blev ljusare ju längre Galaxy S21 Ultra visade HDR-innehåll; spiken längst ner i diagrammet visar detta beteende vid ett tillfälle när displayen gjorde tonerna cirka 0,3 nits ljusare än tänkt, vilket är en enorm skillnad i skuggor.

I gråskalefärgprecision presterar Samsung Galaxy S21 Ultra mediokert för HDR-uppspelning. Dess skuggor är tonade mot magenta, och färgtemperaturen för resten av gråskalepunkterna är mycket varmare än standard, med högdagrar som nyanser mot gult. Standardavståndet σ på 4,7 är anmärkningsvärt högt och överträffar värdet för en icke-kritisk märkbar skillnad (ΔE_TP > 3.0) för insamling av gråskalepunkter.

Galaxy S21 Ultra ser också problem med färgnoggrannhet för HDR-innehåll. Vårt färgnoggrannhetsdiagram visar att Galaxy S21 Ultra övermättar alla färger inom P3-BT.2100-omfånget, och den vita punkttonen mot gul är också synlig. Denna övermättnad går hand i hand med den alltför ljusa återgivningen av PQ-kurvan.

Sammantaget ger Samsung Galaxy S21 Ultra en extremt levande HDR-visningsupplevelse – en som är ljusare och mer färgstark än standard. Det kanske inte ger den mest naturtrogna upplevelsen, men en uppsida till ljusstyrkan och färgöverskottet är att den kan förbättra din HDR-visningsupplevelse i ljusare förhållanden, och inte begränsa den till bara mörka rum.

Slutliga kommentarer om Samsung Galaxy S21 Ultras skärm

Samsung Galaxy S21 Ultra är verkligen en toppmodern panel som åtgärdar många av de tidigare bristerna med OLED: er med hög uppdateringsfrekvens på smartphones. När det gäller kalibrering behåller Galaxy S21 Ultra den färgnoggrannhet som förväntas av en telefon av dess kaliber. Däremot skulle jag vilja se finare justering av skuggdetaljer vid dess lägre ljusstyrka, vilket jag ser att andra Androids nu ägnar mer uppmärksamhet åt. Å andra sidan skulle jag också vilja se Samsung förbättra sin tonjustering vid maximal ljusstyrka istället för att bara försöka tävla om högsta möjliga antal nits. Min Snapdragon Galaxy S21 Ultra-enhet visade också utmärkt panellikformighet vid låg ljusstyrka och väldigt lite gråskala färgtoning, vilket är motsatsen till min erfarenhet med min tidigare Note10, som var hemsk i båda Hälsningar. Och slutligen, nu tycker jag faktiskt att kurvans tillstånd är uthärdligt: ​​även med ljust innehåll gav kurvan efter lite till ingen märkbar distorsion i kanterna när man tittar rakt på skärmen – jag skulle inte ha något emot den här kurvan varje dag förare.