當前位置: 華文世界 > 手機

DC調光,PWM調光,高頻PWM調光到底怎麽回事,OLED屏究竟傷不傷眼

2024-02-05手機

本內容來源於@什麽值得買APP,觀點僅代表作者本人 |作者:涼月同學

首先我們要先明確一個概念,嚴格來說無論是電視,電腦,還是手機,沒有護眼這一說, 所謂的護眼,其實是說不傷眼的程度

別說看電腦看手機了,就是天天看書,也可能看成近視眼,對吧?螢幕這東西,沒有護眼這一說,現在廠商宣傳護眼,其實只是我的螢幕不傷眼,這樣說出來顯得好看,我們消費者聽著心裏也舒服,很多事兒吧,沒必要那麽尋根問底,總不能真不用手機吧?現代人誰還離得開手機?

所以我們首先要明白,「護眼」=不傷眼的程度,現在手機螢幕孜孜以求其實就是盡可能的減少螢幕對你的傷眼程度,能達到無害的程度最好。

其次我們要知道,護眼不光是調光的問題,不光是LCD或者OLED的螢幕,藍光,色彩,亮度,用眼習慣......這些都會影響到護眼,如果詳細展開那真是幾萬字也下不來、

因此我們今天主要聊的,是調光,是頻閃,是svm,最近很多人看手機釋出會,估計就看迷糊了,我嘗試用盡可能通俗的描述,幫助大家理解

像素點,分辨率和PPI

首先螢幕為什麽會亮?這個解釋起來很簡單,用一些微距功能非常牛的手機就可以拍到我們的螢幕,是由很多個像素點組成的,紅,綠,藍三種顏色的像素點,也就是三原色嘛,上學的時候都學過,像素點亮了,螢幕就亮了,那一塊螢幕得有多少個像素點呢?

1080P分辨率,就是1920*1080個像素點

2k分辨率:整塊螢幕就是2560*1440個像素點

4k分辨率:整塊螢幕就是3840*2160個像素點

以當下很流行的2K分辨率螢幕舉例,就有3686400個像素點,別數了,368萬6千4百個;分辨率是固定的,但是螢幕尺寸是不固定的,所有有了PPI的說法, Pixels Per Inch 每英寸像質數量,PPI越高螢幕越精細。

都是2K螢幕,有3686400個像素點,10英寸的螢幕,那每英寸就是36萬個像素點,PPI就高;20英寸的螢幕,那每英寸就是18萬個像素點,PPI就低,所以同樣的2K分辨率螢幕,你會發現32寸的螢幕就有點糊,27寸的就還行,因為PPI不一樣嘛。

扯遠了,說回螢幕,我們的螢幕透過這上百萬個三原色的像素點變亮,然後排列組合出各種圖形色彩,具體怎麽讓像素點變亮呢?

(LCD螢幕構成)

(OLED螢幕構成)

LED的像素點不能發光,它是通電以後,把背光層裏的燈源點亮,經過液晶曾和濾光膜最終點亮螢幕,你可以理解為LCD是隔著一層膜照亮螢幕,世上沒有不透風的墻,更沒有不透光的膜,所以LCD螢幕漏光是通病,通常也比較厚

OLED的像素點自己就能發光,通電就直接亮了,你可以理解為OLED螢幕自己就會亮,所以OLED螢幕可以做的很薄,甚至可以做成曲面的。

小結,看LCD螢幕相當於是看皮影戲,看OLED螢幕相當於是看燈泡

DC調光,RGB排列

那怎麽通電?這裏要用到中學物理知識了,相信各位看官都沒有忘記哈,交流電,直流電。

DC,Direct Current ,很多人看到這個估計恍然大悟了,直流電嘛,搞了半天,原來DC調光是這麽個意思啊?

這樣DC調光就很好理解了,電壓給大,電流變大,燈泡領了高薪金玩命幹,就變的亮;電壓給小,電流變小,燈泡領了低薪金不想幹,就變得暗。

LCD完全沒問題,因為LCD是背光層的光源發電,就這麽點員工,好管理嘛,你不幹有的是人幹

OLED就不行了,360萬個像素點自發光,你不能保證每個像素點在制作出來的時候是一模一樣的,那麽燈珠發光的偏差就不好控制,而且電壓越低越不好控制。

打個比方,360萬個員工,電壓給大,薪金給高,人人月薪5萬,都賣命工作;電壓給小,薪金給少,人人月薪2000,人心就不齊了,有的好好幹(發光正常),有的不好好幹(發光不正常),你怎麽辦?360萬個裏面挨個找啊,累死你

OLED螢幕,用DC調光,高亮度還行,但是低亮度就會直接偏色,這一塊一個顏色,那一塊一個顏色,變成抹布屏,很多人看到這裏恍然大悟了吧,抹布屏原來是這麽回事。這樣我們明白了

最早的OLED螢幕,是和LCD螢幕一樣,使用DC調光和標準的rgb排列(rgb排列會更容易燒屏,後來改成鉆排解決,這裏就不詳細展開了,了解就好),但是因為OLED螢幕是透過上百萬個像素點自己發光,所以DC調光會帶來低亮度下抹布屏的問題

所以,OLED螢幕要改,那DC調光改成什麽呢?

PWM調光和頻閃

介紹大名鼎鼎的PWM調光之前,我先請各位看一張圖,風扇大家都見過把?風扇轉起來之後,為什麽看起來是個圓?

其實我們人人都知道,這只是三片扇葉,只不過轉的太快了,我們看起來是個圓, 這就是視覺暫留的效應,是視覺錯覺的一種

這種視覺錯覺有很多,比如以下這些圖片

(看起來似乎在動)

(這張靜止的圖片似乎在不停的動,它真不是動圖,是完全靜止的)

OK理解了這些,我們回到OLED螢幕上,前面我們說了,LCD螢幕就像在看皮影戲,OLED螢幕就像在看燈泡,那現在這個燈泡在我們面前不停的亮了,滅了,亮了,滅了......不停的閃, 閃到速度快到我們的眼睛看不出來為止,最終就會讓我們的眼睛誤以為這個燈泡是一直亮著的,這就是閃爍( Flicker

那怎麽實作閃爍?這就是PWM調光了,PWM,全稱 pulse width modulation,中文名:脈沖寬度調制,是透過將有效的電訊號分散成離散形式從而來降低電訊號所傳遞的平均功率的一種方式,理解起來有點麻煩。

說人話,就是本來一波電流沖過來了,現在透過PWM給它做一個開關,開關一開一合的,給它分解成一浪一浪的沖過來,中間給OLED螢幕一口喘氣的時間,它就會重復亮了,滅了,亮了,滅了的動作,不停的閃爍(你可以把電流看成洪水,PWM就是大壩,負責開閘關閘的,這樣更好理解)

一秒鐘閃爍360次,這個就叫360HZ的PWM調光

一秒鐘閃爍1440次,這個就叫1440HZ的PWM調光

那我們現在用腦子想一下就知道,一個 燈泡在你眼前不斷的閃,會沒有影響嗎?那我們肉眼對於這個不斷閃爍的燈泡感知,就是頻閃效應( Stroboscopic Effect ),也可以簡稱頻閃

所以有些人用OLED螢幕會覺得眼睛幹,眼睛累,眼睛酸脹,嚴重的甚至會覺得刺眼,惡心想吐,對於近視使用者和散光使用者尤為突出,我自己使用iPhone時就會明顯感覺到眼壓高,眼睛脹,也就是俗稱的燒眼,因為一個燈泡在你眼前閃呀閃的,你的肉眼看不到了,但是視覺神經還是捕捉到了,還是很難受

這能解釋,為什麽很多人白天用OLED螢幕的手機沒有明顯的不適,但是到了晚上關了燈再玩手機,會覺得眼睛難受,很簡單嘛,白天你眼前一個燈泡閃呀閃的是不是還湊合?晚上黑不溜秋的時候,一個燈泡在你面前閃來閃去的,能不難受?

所以我們可以下結論:頻閃和PWM調光的頻率有一定的關系,但不一定完全有害

比如閃爍的飛快,一秒鐘閃一萬下,那別說肉眼了,視覺神經也完全捕捉不到呀,甚至很多相機都捕捉不到了,那它能有什麽危害呢?

但反過來說,如果閃爍的比較慢,一秒就那麽120下,240下,肉眼是看不到了,但是有些人的視覺神經還是能捕捉到,就會對眼睛產生負擔了

占空比和高頻PWM

等等,這裏有人就要問了,你這只是解釋了螢幕為什麽會亮啊?可是我手機的螢幕是會變亮,會變暗的,你怎麽解釋?騙人的吧?

其實了解了前面的PWM調光和視覺錯覺,就很好解釋OLED螢幕亮度的問題了——有一個專業的名詞,叫做占空比

占空比是指在一段連續工作時間內脈沖占用的時間與總時間的比值(洪水沖過來了,控制大壩開關閘門的頻率)

實際舉例:

比如1Hz(1秒閃爍一次)的PWM調光:

亮了0.9秒,滅了0.1秒,占空比就是0.9

亮了0.8秒,滅了0.2秒,占空比就是0.8

......

怎麽控制螢幕的亮度呢?很簡單:

閃爍的時候,亮的時間久一點,滅的時間短一點,就會給人的眼睛造成螢幕是亮的錯覺

閃爍的時候,亮的時間短一點,滅的時間久一點,就會給人的眼睛造成螢幕是暗的錯覺

還不理解的話,我們簡單的量化一下,假定點亮以後是1,熄滅以後是0

那麽

111011101110,更高亮度

101010101010,高亮度

100100100100,低亮度

......

配合這張圖,理解了吧?PWM調光是透過調節占空比,來實作亮度的調節

所以為什麽有的人用OLED螢幕,亮度越低越難受,因為低亮度下占空比越來越低:

中高亮度相當於燈泡亮著亮著,突然滅一下;

低亮度則相當於燈泡滅著滅著,突然亮一下

晚上在屋裏是突然開燈難受還是突然關燈難受?當然是突然開燈眼睛更難受了。

小結:OLED的PWM調光是透過調節占空比來造成螢幕變暗或者變亮的錯覺,占空比也是衡量一塊OLED螢幕頻閃傷害程度的指標之一,一般來說越低越難受

那理解了占空比,我們再理解高頻PWM調光就很簡單了,我們做個假設:

占空比是0.8,1Hz(1秒閃1次),亮0.8秒,滅0.2秒

占空比是0.8,2Hz(1秒閃2次),亮0.4秒,滅0.1秒,亮0.4秒,滅0.1秒

占空比是0.8,5Hz(1秒閃5次),亮0.16秒,滅0.04秒,亮0.16,滅0.14,迴圈5次

......

占空比是0.8,1000Hz(1秒閃1000次),亮0.0008秒,滅0.0002秒,迴圈1000次

這樣雖然還在「閃」,但是你的眼睛會逐漸的看不到「閃」,大腦也感知不到「閃」,畢竟0.0008秒,你能看出來啊?看不出來的,連視覺神經可能都捕捉不到了

小結:占空比不變的情況下,閃爍的頻率越高,人眼越不容易察覺,進而可以減小眼睛的負擔,這就是高頻PWM調光相對更護眼的原理

DC調光咋不累眼睛?廢話人家又不滅,一條線懟來懟去的,占空比永遠是1

波動深度和類DC調光

我們還要引入一個名詞,波動深度。

波動深度是國際電氣電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers),簡稱IEEE,在PAR1789【LED照明閃爍的潛在健康影響】中規定的,它的定義是螢幕最大和最小亮度之差除以最大和最小亮度之和。它反映的是螢幕亮滅之間的亮度落差,這個落差越大,說明螢幕亮起和熄滅的亮度差值越大,「頻閃」對人眼的刺激可能就越大。

我們假定最大亮度100,最低亮度0,一下亮了,一下全滅了,那麽波動深度就是(100-0)➗(100+0)=1,也就是波動深度100%,在這樣的情況下,頻閃對人眼的刺激就是最大的

通俗一點的說,波動深度就是明暗變化的程度,半夜起來去衛生間,你要開燈,直接開主照明燈,是不是眼睛很難受?先開比較暗的小台燈,再開更亮的大燈是不是舒服一點?類比一下,這樣大概能理解了吧。

小結:波動深度也是衡量一塊OLED螢幕,頻閃傷害程度的指標,一般來說越高越難受

那看到波動深度有人就開始想了,為什麽非得點亮,熄滅,點亮,熄滅?這樣一直閃,眼睛肯定扛不住啊,能不能自然一點?

比如燈泡亮著,然後只是變暗,再慢慢變亮,再變暗,波動深度的變化比較低,這樣眼睛是不是舒服一點?

哥,你太聰明了,這就是類DC調光啦!實際上類DC調光有兩種方式:

第一種,洪水沖過來了,大壩照樣給你開關閘,但給閘門上鉆一堆孔形成一個濾網,早期的一些類DC調光,包括螢幕濾鏡,極暗等就是這樣,比較影響顯示效果(維持高亮度,加一個可控制的黑色濾鏡來輔助控制亮度)

第二種,洪水沖過來了,大壩照樣給你開關閘,但是閘門不關到底,平時就給你留一條縫讓電流透過,目前的很多類DC調光都是這樣做的(OLED的像素點可以用DC調光,只是到了一定低亮度色彩就不行了,我們假定到了20%以下色彩不行了,我們就固定它最低只能降到20%的亮度,然後在這個基礎上開閃),對顯示效果也有影響,但是相對好多了

小結:類DC調光是在PWM調光的基礎上改進而來

DC調光很好理解,直流電,電流方向始終不變,可以透過電壓改變電流的大小,所以DC調光占空比是1,透過控制電壓,改變電流大小,就可以控制亮度,不需要閃

PWM調光也好理解,我電壓鎖死不變,電流大小也不變,但是透過脈沖寬度調制,改成一浪一浪的電流,螢幕處在通電,不通電的無盡迴圈中,再透過調節占空比,來控制亮度

類DC調光呢,我把電壓PWM了,來改變電流大小(實際上不能這麽形容,但是你懂這個意思就行),比如在1Hz(1秒閃一次)頻率裏,我0.9秒電壓最高,0.1秒電壓很低,但是沒有完全熄滅,而是進行亮,暗,亮,暗的迴圈,形成更溫和的閃,它本質上不是DC調光,因為DC調光是完全不閃的,只是曲線圖很像,所以只能說是類,相似。(直接套濾鏡的類DC調光不在討論範圍之內)

我們再通俗的解釋一下:

PWM調光,亮,滅,亮,滅,亮,滅...... 相當於一個燈泡在你面前不停的閃 ,最終形成視覺欺騙,點亮螢幕, 透過橫向調節占空比 ,形成亮度提高或者降低的效果,

類DC調光,亮,暗,亮,暗,亮,暗...... 相當於個呼吸燈在你面前不停的閃 ,形成視覺欺騙效果,點亮螢幕, 透過豎向調節波動深度 ,形成亮度的提高或者降低的效果(另一種類DC調光就是套了一個光罩的燈泡在你面前不停的閃)

DC調光表示,亮就是亮,暗就是暗,哪那麽多事

OK,是不是感覺PWM調光,DC調光,類DC調光(套濾鏡的類DC調光不在討論之內,下文同)終於是弄清楚了?別急,還沒完

螢幕重新整理率,LTPO

說完這些我們又要說到螢幕重新整理率,重新整理率很好理解,比如很好的火柴人手翻畫,畫面重新整理的足夠快就會騙過眼睛,形成視覺暫留效應,前面我們說過不多贅述了

60Hz的重新整理率就是螢幕一秒鐘重新整理60次,120Hz的重新整理率就是一秒鐘重新整理120次, PWM調光的頻率一定是配合著螢幕重新整理率來 ,所以你看現在廠家做的高頻PWM調光,1440,1920,2160,3840等等,都是120的倍數,為什麽不做個1441或者1540,就比競爭對手多一點,不是更省事也能宣傳?但是真不行,你120Hz重新整理率的螢幕,必須得做120的整倍數的調光頻率

比如我螢幕每秒固定重新整理120個畫面,結果給我弄個PWM 121的調光出來,那多閃的一下,就會被人看到,也就是閃屏了,像有的電腦顯視器,透過超頻來實作重新整理率的提升,結果沒匹配好,就會出現閃屏的情況

說螢幕重新整理率是為了進一步解釋類DC調光,因為廠商選擇類DC調光之後,占空比是固定的,這個情況下你只能配合螢幕的重新整理率,也就是120的調光頻率。

那現在網上比較流行的用專業模式,調節快門速度,拍到的手機上一條一條的橫紋,是頻閃嗎?

有時候是,有時候不是,它可能是重新整理率,也可能頻閃,不能單純以此來判斷螢幕的護眼與否,那有沒有可以量化的指標呢?

有,就是svm

SVM

首先讓我們來總結

OLED螢幕透過PWM調光,進行螢幕閃爍,給人螢幕一直是亮著的錯覺

OLED螢幕透過調節PWM調光的占空比,來造成螢幕變亮或者變暗的錯覺

螢幕明暗的波動,我們叫做波動深度

人眼對於閃爍的感知,我們稱之為頻閃效應,也叫頻閃

這三者,PWM頻率,占空比,波動深度,決定了頻閃的傷害,可以具體量化的指標呢就是SVM

SVM 全稱stroboscopic effect visibility measure ,中文名:頻閃效應可視度。

怎麽算出來的,那真是相當的復雜了,給個參考:

這我真科普不了,因為我也看不懂哈哈哈,並且嚴格來說svm是室內照明光源的標準,手機目前並沒有公認的統一的標準,只能說參考意義很大。

一般來說,svm值越低,頻閃的傷害越小,一直到無害為止,所以OLED螢幕減小頻閃危害就是:

我閃的快到你大腦完全反應不過來為止(高頻PWM調光)

我閃,但我溫柔的閃(類DC調光)

從這兩方面來入手,於是有了以下排列組合:

低亮度可以手動開啟類DC調光,高亮度依舊是低頻PWM調光

低亮度采用高頻的PWM調光,高亮度采用類DC調光

全域類DC調光

孰優孰劣很難說,還是要看svm值,你看類DC調光其實只有120Hz的PWM頻率,為什麽和很多高頻調光的螢幕護眼程度差不多?因為還要牽扯到波動值,占空比。

免責聲明

這篇文章旨在盡可能的用通俗的描述,來幫助各位理解OLED螢幕,PWM調光,DC調光,svm等概念

如果想要更進一步的了解,知乎的Navis li(嗶站賬號 Navi-慢點測評)老師,我認為知乎數碼板塊最專業最幹貨的答主之一;魔法師蛋小丁,類DC調光的有力推動者,當年幾乎憑一己之力推動了國產安卓廠商使用防閃爍功能;洋芋PotatoNE(微博 嗶站同名),非常專業的螢幕領域的UP主,不是對著廠家參數念稿子的那種,他自研的svm計算公式可能是目前最符合手機實際情況的

不過需要註意,魔法師蛋小丁的螢幕推薦比較主觀,因為他更註重護眼程度。

同時要考慮到,oled螢幕實際上是逐行掃描的,因此實際的計算svm值,是非常復雜的事情,需要在理解上述概念的基礎上,再考慮到重新整理率等問題,非常復雜。

透過相機的專業模式,拍攝螢幕的橫條,這種方法是僅供參考的,真的想測可能需要非常專業的光度計探頭等儀器

以上表述如有錯誤歡迎評論區指出

目前市面上護眼的手機推薦

榮耀全系

榮耀作為手機領域高頻PWM調光的發起人和帶頭人,是一定要高度贊揚的 ,榮耀30Pro+的問世,掀開了OLED螢幕護眼的嶄新篇章

目前榮耀全新的手機,護眼做的都不錯,榮耀100系列,榮耀magic系列更是佼佼者,magic5Pro就是因為護眼被我作為主力機使用了數月,眼睛非常舒適

榮耀目前的手機,閉著眼睛買,都是護眼的。

一加系

一加12聯手京東方,打造出來的東方屏,框定了未來手機螢幕發展的大方向 ,只不過OV系的公司太本分,不會吹,如果換成是某米先做出來,未嘗不是一件好事情,因為他們真的很會宣傳。

簡單的說,一加在8T LTPO下,做到了120Hz下類DC調光(1Pulse 單脈沖),360Hz下類DC調光(3Pulse 三脈沖),以及高頻PWM調光,三者的護眼都做的很好的 同時,顯示色彩,LTPO本身可變重新整理率的流暢度,也都做的非常棒

OnePlus 一加 12 5G手機 12GB+256GB 留白

不過目前東方屏,只有一加12和一加Ace3這兩款機型,如果想要兼具護眼,省電,流暢,顯示效果,那麽建議選一加

紅米K70系列

K70和K70Pro的護眼在經過更新之後,做的非常棒,可惜小米14用的不是這塊螢幕,缺點是功耗比較高,續航差,但是螢幕本身的質素沒話說

mate x5

P60 art和mate x5的螢幕都很不錯,不過確實不好買到就是了,mate x5沒事可以搶搶試試,搶到轉手隨便賺小千把是很輕松的。

未來會有越來越多的手機,在護眼上下功夫,比如vivo的X100系列馬上也要OTA護眼了,我認為這是非常好的事情。

現代人已經離不開手機,一塊護眼(不傷眼)的螢幕,尤為重要。

作者聲明本文無利益相關,歡迎值友理性交流,和諧討論~