转发科普:LCD和OLED那点事
小米吧
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手机屏幕要适应不同环境,就必须支持亮度调节。目前常用的屏幕调光方式,主要有DC调光和PWM调光两种。
对于OLED屏,大家想到的更多则是“频闪”、“伤眼”这样的词语,好好的屏幕,怎么会闪呢?
这就得说到导致OLED频闪的“元凶”:PWM调光。
PWM调光的原理就是通过屏幕的亮、灭交替频率来实现亮度变化,平常我们看屏幕不容易察觉,因为当频率大于80Hz,人眼是看不到的,但它其实是在不停地亮灭亮灭地变化着。
再通过调节屏幕“亮”“灭”的时间比例(空占比),就能调节屏幕亮度。
理论上来说,当屏幕亮度调高,亮屏持续时间变长,灭屏持续时间变短;当屏幕亮度调低时,亮屏持续时间变短,灭屏持续时间变长。
从技术原理就能看出,只要采用了PWM调光就容易出现频闪(肉眼不容易看见)。如果想知道自己的手机有没有采用PWM调光,可以用相机镜头(快门速度足够快时)捕捉手机屏幕是否有黑色条纹。
DC调光就比较好理解了,它是通过提高或降低电路功率来改变屏幕亮度,也就是功率=电压×电流,只要改变电压或电流就能调节屏幕亮度。
原理跟我们初中物理的小灯泡实验类似,改变电压或电流就能调节灯泡亮度。
从原理上来说,DC调光不会有PWM调光出现的频闪情况。
虽说频闪很难用肉眼观察到,并不代表它对我们没有影响。
IEEE(电气和电子工程师协会)指出LED频闪会造成眼压升高、偏头痛或光敏性癫痫疾病等。
不同人对频闪的敏感度有很大差异,人类最敏感的频率是8.8Hz,随后不断下降。大部分人在80Hz之后就看不出闪烁了,但即便如此,仍有部分人会因此觉得眼睛累、眼睛痛。
人眼对闪烁频率的敏感度曲线
近代最著名的“频闪事故”,直接导致日本全国出现了700例癫痫症患者(其中650例是儿童)。
原因是1997年日本电视台播放的宝可梦第38话《电脑战士多边兽(旧译为3D龙)》,为了渲染电脑世界中的战斗,大量使用12Hz的红蓝闪光展示爆炸场面。
宝可梦冲击事件
当然,并非所有的PWM调光带来的频闪都是有害的,当PWM调光频率高到一定程度时,它所带来的危害就可以忽略不计,而且,频闪频率越低,对人的伤害就越大。
根据刚才IEEE PAR1789所述,目前采用PWM调光的OLED屏幕手机,在低健康风险的调光频闪范围应该在1250Hz以上,基本不会影响人体健康的PWM调光闪动频率应该在3000Hz以上!
换句话说,低频PWM调光才是危害人类健康的罪魁祸首!
而三星Super AMOLED的PWM调光闪动频率仅为215Hz-250Hz左右,远低于IEEE文献所述的健康允许范围值。
AMOLED屏幕一直是三星的拳头产品,2018年三星AMOLED屏幕就占据了全球95.8%的市场份额,国产智能手机屏大部分都采用了三星AMOLED屏。
这些手机都使用低频PWM调光
三星作为世界屏幕大厂,为什么不用DC调光,而采用“辣眼”的PWM调光呢?
其实一开始,三星的AMOLED采用的是DC调光,例如三星 Galaxy S2、初代 Galaxy Note。
因为OLED屏幕的特性,在DC调光下,低亮度下的OLED屏色彩均匀性很差(简称“抹布屏”),偏色失真,而且丢失了动态范围。如若厂商想要校正屏幕色彩,难度非常大。
在OLED上采用DC调光,带来的问题迟迟得不到解决,再一个考虑到良品率和成本,于是三星毅然放弃DC,投入了PWM的怀抱。
既然选择了PWM调光,就无法避免频闪问题和低频危害,OLED如此,那LCD呢?
LCD屏既可以使用无频闪的DC调光,也可以使用有频闪的PWM调光。LCD使用PWM调光,跟OLED屏还是有区别的。
使用PWM调光的LCD屏手机
LCD通常只在低亮度(约20%)才会开启PWM调光,同时频率也比较高,是AMOLED屏的5至10倍左右。
但凡事皆有例外,荣耀Play频率只有83.3Hz,还不及OLED的240Hz,表格中所标记的4款机型都有低频PWM问题。
总体上,LCD确实比OLED要更护眼,但不绝对,还是会出现低频个例。所以为避免PWM调光对健康造成的影响,最好还是拒绝购买PWM调光的手机。
目前市面上的OLED屏手机普遍采用的是PWM调光,而LCD屏则部分是PWM调光,部分为DC调光。
不同的手机调光方案不一样,有的是全程DC调光,比方说黑鲨Hello(OLED屏),有的是全程PWM调光,而更多的则是高亮度DC调光+低亮度PWM调光(AMOLED)。
当亮度达到某个截止点,截止点以上是DC调光,截止点以下则是PWM调光。
目前各大厂都在通过软件方式来解决低频PWM调光:通过开源社区的提取包实现的类DC调光
也就是说,将硬件上原本的DC调光+PWM调光中的PWM调光用类DC调光代替,相当于DC调光+类DC调光的结合。
当亮度低于截止点的时候,因为PWM调光出现的频闪现象被不会频闪的类DC调光软件给“截胡”。
为什么不从硬件上下手,而从软件上调试呢?
根据魅族工程师的说法,三星作为OLED屏主要供货商,实际上已经在出厂时写死驱动,亮度110nit以上是DC,以下是PWM,屏厂不改,手机厂家暂时也改不了。
硬件上不能修改,只能从软件上下手。
作为屏幕供应链的顶层,三星这边当然不希望因为调光技术引起色彩偏差的问题,从而砸了自己的招牌。
自古鱼与熊掌不可兼得,舍弃DC调光而拥抱低频PWM,虽解决了“抹布屏”的问题,减少了成本,提高了良品率,但这里唯独少了用户。
类DC调光或许是屏幕调光一大趋势,加上OLED屏本身的优势,相信OLED屏会“大行其道”,LCD屏也不会消失,因为成本低,还会继续用在中低端智能手机上。
2019年06月27日 12点06分 1
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2019年06月27日 12点06分 2
这个表哪里有最新的
2020年02月19日 16点02分
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懂了
2019年06月28日 01点06分 3
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荣耀play果然是个阉货,什么地方都缩水
2019年06月28日 15点06分 4
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哪里有所有lcd调光的资料
2019年09月25日 03点09分 5
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老哥能否说下dc加pwm是个什么情况不
2019年11月16日 15点11分 6
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