手机dc调光和高频pwm调光谁好(屏幕频闪伤害专题与测试方法)

屏幕频闪的问题在网络出现了很多很多误读,希望这个专题,可以让想明白的人都明白这个问题。谣言止于你们。

首先是名词解释。

频闪是什么?我说的频闪,是人眼可以感受到的明暗交替变化。引发光敏感细胞持续紧张,让人更容易产生视疲劳,严重会导致偏头痛。这里说明暗交替,1是明暗的差别,2是交替的速度,缺一不可。

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举个例子。钨丝灯接交流电,交流电是50hz,每秒交替50次。闪烁频率就应该是50hz。但是钨丝灯最暗的时候,亮度没有明显的下降。亮的时候又补上来了。不管交替的频率多高还是多低,明暗都没啥变化,人眼就看不到交替的区别,就感觉不到频闪。很多光源都有余晖效应。暗的时候不会暗下来,跟亮的时候重叠。 所以频率不代表频闪。

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同样的,护眼灯的频率是2万hz以上,哪怕每一次的明暗交替非常明显,由于实在太快,交替的间隙太小了,所以人也不会觉得闪。因此我们说的频闪危害,指的是明暗交替的明显程度。越明显,危害越大。越不明显,危害越小。任何东西都不能只谈原理,必须跟人的体验结合才有意义。所以这是医学的范畴。

第二个误读,Pwm跟频闪伤害没有必然联系。pwm是亮度调节机制。只谈亮度机制,是谈不上屏幕最终的效果的。

我们想调节一个灯的亮度,有什么办法呢?就是改功率。我们初中应该做过实验,干电池联通灯泡,灯泡就亮了。

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我想控制亮度,要么我增加串联的电池数量,电压叠加了,功率就大了。或者我改变电阻的数量。电阻越大,电流越小,电阻越小,电流越大。功率也可以改变了。这种思路,放在屏幕上就是dc调光。我要么改电压,要么改电阻。也就是正向电流控制法。这种方法调节的稳,明暗交替很柔和。苹果的屏幕基本都是。今年的努比亚z17s也是。

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引用华先生2014年的专栏文章图片

还有一种方法就是pwm调光。意思就是屏幕交替亮和灭,来控制亮度。我亮一下,马上暗很长时间,屏幕亮度就低了。我亮很长,暗一下马上再亮,这样亮度就高了。参数是占空比。就是描述暗下去和亮起来的时长比例。

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引用华先生2014年专栏文章图片

如果频率足够高,暗的过程就不容易被发现。因为一段时间内,密集的亮起可以铺满人的反应速度,我们根本察觉不到暗的每一个小瞬间。这就是高频pwm。如果频率很低,暗的过程就更容易被发现,这是低频pwm。同样的亮度比如说100尼特,高频pwm和低频pwm都能做到。但是高频里面亮的瞬间平铺的更均匀。效果更好。

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实际我们看到的屏幕如果用了pwm,主要是调节占空比去控制亮度,理论是定频的,但是也有可能捎带影响频率。这个不一定。但是捎带着影响的数量级非常小,跟高频低频的差别非常明显。我们最终还是用明暗的明显程度来描述伤害的。

那么怎么衡量什么样的频闪是有害的,什么是没害的。这个比较难,我一加5评测就说了。没法定量,每个人不一样。但是我们可以做一个参考。用到相机快门。

人眼看着24hz以上的画面是连续。低于24hz你就能感觉到画面卡成ppt。高于之后就会觉得更流畅。这是因为人有视觉暂留现象。画面和画面之间灭的时间足够短,人的视觉暂留就会脑补两个画面是互相覆盖的,或者过度的。中间的黑暗就感觉不到了。画面跟画面的过度,刷新率,每秒换多少个图片。

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那么为什么有60帧刷新率的显示器和144帧的呢?60hz是1秒60帧,每帧是1/60秒。如果这个时间内,显示器的画面产生了明显的位移。比如说赛车,或者游戏,这点时间跑出去一大段。那么人脑无法脑补出过度的动画,就会感觉到顿。所以电竞需要144hz。两个画面的差别越小,人脑就觉得越流畅。当然每个人的脑补能力不一样。比如赛车吧。有的人30帧就脑补的很流畅,有的人觉得144帧才流畅。这个看你的脑补能力。神经大条是有好处的,大脑觉得差不多就行了。这种大脑回路很省钱啊。

我们用相机的快门,来记录一个快门时间内,屏幕的画面如何变化。录出来的闪,说明这个快门区间之内,屏幕闪烁的明显程度是可以被相机发现的。不闪就说明发现不了。为什么发现不了呢,因为画面交替的时候,每一个亮的瞬间重叠起来。如果亮灭了特别多次,覆盖很均匀,就看不出闪。覆盖不均匀,就看着闪。

那有人会问了,捕捉的画面是频闪呢,还是刷新率呢?是其中更低的一个。不管是刷新率低还是频闪低,都会明显。刷新率跟频闪是没有关系的两个概念。刷新率如果是1,就一个画面。频闪也是存在的。一个画面也可以亮灭啊。如果频闪速度是无穷大。刷新率越低,闪的就越明显。是取最低的一个。不一定是哪个。比如频闪,电视有70hz的,显示器有800的,护眼灯有2万的。国家标准是光源不低于3125hz。刷新率一般来说都是60hz,额外的一般都有说明。

我们用快门模拟的时候,最少要达到1/30s。如果是手机,可以设置1/500s。观察到条纹的数量大致代表频率。比如OLED屏幕一遍都是240hz。根据手机的卷帘快门扫描速度,屏幕上应该会出现8对明暗交替的条纹。一条代表30Hz。但是要注意录制的时候靠检测手机近一点。

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​这里要说清楚几个问题。第一。相机画面不是人看到的画面。人有视觉暂留现象,相机没有。但是看着不闪,不代表一定没伤害。光敏感细胞有可能会发现。人的视网膜大概可以察觉到200Hz的频闪。再高频率就感觉不到。但是敏感的人有可能感觉到240Hz。不敏感就没有关系。

第二,这个测试是描述伤害可能性的,因人而异。其实看什么屏幕都有害,只是程度有差别。没有程度谈伤害根本是空谈。毒药不到致死剂量可能是补药。反过来也成立,补药吃太多可能是毒药。所以还是看我们日常的用眼习惯的。

最后,就是屏幕对人眼的影响除了频闪强度。还有蓝光损伤,亮度刺激,观看时长,瞬目次数,色彩的浓郁程度等等。色彩浓了,有的人也会神经持续紧张引发视疲劳加剧。有的人就觉得很习惯。还有电磁辐射,我们之后会做这个专题。我引入频闪测试是为了尽可能照顾更多的人群,你们一定要知道有损害,程度是多大。不要过分恐慌,也不能漠不关心。

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