作者powerdavid (hatano yee)
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標題Re: [心得] HTC全面屏 真的偏黃嗎? 關於螢幕解
時間Mon Aug 13 11:09:17 2018
看完這篇剛好想到之前看到有關PWM調光的文章 跟各位分享 原文是簡體中文 是中國的文章
已轉換成繁體
中文
http://m.igao7.com/news/201807/oJMDaPCKHbeufGdI.html 動圖就麻煩各位點進去文章看
了 懶得貼上來 嘻嘻
PWM調光科普(上篇)：人類顯示器的黑歷史
開波之前，首先聲明。我們“LCD教”、“反OLED聯盟”都可以統稱為“反低頻PWM聯盟”。
我們反對的是低頻的PWM調光，而不是其他顯示技術。
DC直流調光和高頻的PWM設備，都是我們的盟友。但現在滿街跑的三星AMOLED、中低端筆記
本和桌面顯示器、以及數目稀少但也是在閃的LG p-OLED屏幕（Pixel 2 XL：黑人問號？）
，都是我們“反低頻PWM聯盟”的反對對象。愛搞機這次PWM科普的內容梗概：
上半篇，主要是閃爍的危害、PWM調光的定義和顯示器史上的一些坑；
下半篇，主要是如何評估低頻PWM的危害程度、個人檢測PWM的方法和A屏時代的護眼生存指
南。
講真，如果你平時連續玩手機、看顯示器的時間在1小時以內，而且還是非敏感體質，那低
頻PWM調光對你的影響就不會太大了。但手機電腦這種東西的使用時間太長了，每天用幾個
小時，甚至10幾個小時的用戶都有。對於重度用戶，屏幕的調光方式就是很有必要考慮的因
素了。
萬惡的頻閃
這次的故事起點放高一點，直接從顯示器出現之前開始說。而這篇科普的核心是“頻閃”二
字。“人工照明的歷史，就是閃爍的歷史”，這個真的一點都不誇張。從特斯拉的交流電，
打敗愛迪生直流電的那一瞬間，仿佛就決定了人類照明的閃爍史。因為，所有在交流電源下
工作的光源都會閃爍……
https://i.imgur.com/nQSS9Vi.jpg 50Hz的交流電
1891年開始，人類開始大規模使用多相交流發電機，最後50Hz（我國正在用的頻率）和60Hz
交流電占領了市場。交流電的頻率，決定了從古董的鎢絲燈，到現在大部分家用日光燈（熒
光燈）的閃爍頻率都是100Hz，即每秒閃動100次（50Hz的正弦交流電，每秒有50次波峰和波
谷，並經過零點100次）。
https://i.imgur.com/bSbQWQl.jpg 不同LED產品的頻閃
而曾經被寄予厚望的LED光源，因為廠家的驅動電路不同，有非常覆雜的頻閃形態。如果加
上調光功能，其頻閃種類就更加多，更加覆雜了。當然，好的產品是可以做到不閃或者閃動
極其輕微的。但LED產品價格暴跌之後，不少廠家都用簡單的驅動電路，導致頻閃狀況惡化
。
這下明白為什麽室內拍的慢動作視頻，畫面會閃了吧。因為是真的在閃啊……除了被人類有
意無意的看到閃爍之外，甚至連超市的掃描槍都會受燈光閃爍而影響識別率。
根據國際照明協會技術報告CIE TN006-2016定義，閃爍可以分為“閃爍、閃爍效應和幻影效
應”3種，後兩者分別指觀察物體和觀察者移動時的物理效應。為了簡化說明，下面統一稱
為閃爍和頻閃。
https://i.imgur.com/a2RQ6Ns.jpg 人眼對閃爍頻率的敏感度曲線
部分不同人類對頻閃的敏感度很大的差異，甚至有“閃動敏感體質”的說法。人類最敏感的
頻率是8.8Hz，隨後不停下降。大部分人在80Hz之後就看不出閃爍了，但即便如此，仍有部
分人會因此覺得眼睛累、眼睛痛。2015年的電氣和電子工程師協會文檔IEEE Std 1789-2015
指出，照明閃爍會產生潛在不利影響：
光敏性癲癇或閃爍光誘導的癲癇發作（0.1%人口）
偏頭痛或嚴重的頭痛，常伴惡心、視覺紊亂
增加自閉癥人的反覆行為
視力衰弱包括：眼過勞、疲倦、視力模糊
現在看回去近代最著名的“頻閃事故”，都有種都市傳說的氣息了，而且誰能想到主角居然
是寶可夢《 Pokémon》……1997年12月16日，日本電視台播放的寶可夢第38話《電腦戰士
多邊獸（舊譯為3D龍）》，為了渲染電腦世界中的戰鬥，大量使用12Hz的紅藍閃光展示爆炸
場面，直接導致日本全國出現了700例癲癇癥（650例是兒童） 。這種低頻閃動，無論是什
麽顯示器看，可能都會導致相關癥狀（從未感覺到人類如此脆弱，如此容易翻車）。
該事件史稱“寶可夢沖擊”，它讓《寶可夢》這個看起來人畜無害，深受世界喜愛的動畫，
享受到了被勒令停播的待遇，直到第二年的4月16日才從第39話繼續播。這個38話被永久在
電視上禁播（網絡上還有）。而可憐的多邊獸，全家再也沒有在電視版上出鏡過了。無獨有
偶，2007年的倫敦2012年宣傳預告片、2011年的《暮光之城：破曉》都有過“因色塊閃爍，
導致觀眾癲癇發作”的事件。
感興趣的話，可以自行到視頻網站觀摩《寶可夢》的第38話，B站
http://t.cn/RgY1iPk ，
空降位置是18分51秒。雖然數字化之後，視頻的精細度、色彩飽和度和刺激性都不如當年，
但還是建議大家出發前註意安全，戴好安全帶再開車（外加一句很驚悚的廢話：在病發之前
，我們根本不知道自己有病）。
PWM是什麽?
回到我們的主角PWM調光。PWM，全稱Pulse Width Modulation，翻譯過來就是脈沖寬度調制
，說到底，就是種把模擬信號調制成脈波的技術。它已經是應用非常廣泛的顯示器/光源的
亮度控制方案，此外，還有我們之後會提到的DC直流調光（LED領域的CCR恒流調光，為方便
表示，本系列科普統一用DC調光代稱）。
https://i.imgur.com/bF9mHDV.jpg
進入正題前得科普一下信號的兩大分類：
模擬信號，可以在0-100%之間有一系列值（接近無級變速）。
數字信號，特征就是“0和1”。這兩個是很Geek的數字，畢竟人類整個IT體系，都是建立在
邏輯電路“0和1”的控制之上的。
數字信號控制雖然成本低，但它最尷尬的地方是，無論是用高低電平做標識、還是光源的斷
電和通電，都只對應“0和1”兩種狀態。針對這次說到的調光問題，數字信號的控制，只能
生成“開和關”兩種狀態，亮度要麽是0，要麽是100%。也就註定做不到模擬信號那樣的無
級亮度調節了。
那為什麽我們的屏幕能無級調節亮度呢？因為聰明的人類發現肉眼反應速度有限，且有腦補
作用。只要光源“明滅”切換速度夠快，肉眼就察覺不出來了。PWM調光就這樣粉墨登場了
…… 通過閃爍來形成“載波”，然後控制“明和滅”的時間比值（占空比）就能達到控制
亮度的效果：
https://i.imgur.com/BAj3f4T.jpg
在每秒超過N次的閃爍中，如果需要的亮度低，那就讓滅掉的時間占比提升。例如，如果要
把亮度調到10%，只要讓亮的時間占比達到10%即可。雖然聽起來有點雞賊，但PWM調光的優
點還挺多的，結構簡單、精度高、控制“亮度變化”不會導致明顯偏色之外，還省電、發熱
低。人類乃至地球上的大部分生物的眼睛，都是在連續的自然光下演化而來了，用閃爍這種
視覺欺騙的方式調節亮度，會不會翻車呢？
雖然上面提到，大部分人無法察覺超過80Hz的閃爍，但余光部分其實可以檢測到更高頻率的
閃爍，神經系統和大腦皮層可以檢測到160Hz的刺激，視網膜更加敏感，可以對200Hz的閃爍
做出反應。這些都曾被證實可以造成頭痛、偏頭痛和疲勞。
回顧國標給“頻閃”的定義（根據IEEE的說法，其實這個是“頻閃現象”的定義）。頻閃，
就是在“閃爍光源下，觀察連續運動物體時，本應連續的圖像出現了離散的現象”。當我們
閱讀或者視線從屏幕上移動時，因為頻閃效應的存在，肉眼能察覺到數百赫茲的閃爍。
課外閱讀：同樣利用人眼生理特性來“欺騙”視覺的例子，最著名的肯定是每秒24幀的電影
了。這裏還能延伸出，為什麽電影24幀就夠了，但遊戲要60幀起步呢？感興趣的話，可以戳
我們的陳年科普《經典科普：為什麽電影24幀就行，但遊戲要60幀？》
http://t.cn/RI59bAj
人類顯示史，各種黑歷史
歷史上每次顯示設備轉變都出過坑。如果你的年紀夠大，想必你還會記得以前那些又大又重
的CRT（陰極射線管）電視和顯示器。以前除了陰極射線管掃描速度導致的一些畫面閃動外
，印象中的它們，是不是畫面特別通透？特別絢麗？
後來出現的LCD顯示器，除了體積外，都是被CRT按在地上全方位地摩擦的貨。早期的桌面LC
D因背光不行，導致色域覆蓋不行，可視角度更加是個大坑。更可怕的是，當時LCD還更貴，
但無奈它體積小，帥啊（當時人類的態度，就像現在看真·全面屏的手機一樣。帥，真的可
以為所欲為）。
等了5、6年，主流LCD的背光追上來、IPS面板的大規模使用，畫質表現才勉強追了上來。期
間桌面LCD屏幕經歷了畫面比例調整和分辨率的增長。畫面比例從5:4、4:3到16:10，最後定
型在16:9。分辨率則從1280*1024到1440*900，最後定型在1920*1080。
在2010年上下，LCD顯示器的背光源經歷了從CCFL（冷陰極熒光燈管）到LED的轉變。CCFL因
環保、功耗等多種因素，在隨後的2、3年被多個國家和地區明令禁止生產。然後，人類第一
次感受到被“LED+低頻PWM調光”統治的恐怖，大量用戶發現新顯示器看著更加傷眼、累眼
，甚至出現囤CCFL顯示器過日子的梗。
https://i.imgur.com/fWPQT2p.jpg 風扇測頻閃大法
如果你的年紀夠大，應該還會記得國內曾經流行過用“揮手、鉛筆和風扇”看頻閃的測試方
法。已經掉進歷史垃圾桶的CCFL背光顯示器，它們的PWM調光頻率幾乎都是175Hz，但它們有
明顯的余暉效應（PWM控制熄滅的時間裏，它們仍然在發光），大幅減緩了頻閃的效果。
而後來出現的LED背光顯示器，沿用了低頻PWM調光，頻率通常在180-420Hz之間。但因為LED
這種光源的響應速度很快，余暉效應接近於0，其頻閃嚴重到已經可以產生“頻閃效應”了
（即能夠像高速攝影一樣定格移動物體的畫面）。
https://i.imgur.com/bZqURbI.jpg
部分顯示器廠商抓住了商機，用“不閃屏”作為推廣手段，並開始大規模使用DC調光或DC+
高頻PWM調光。時至今日，很大一部分顯示器依舊在用不閃屏做為宣傳。
而筆記本領域被夾在桌面和手機之間，向來被噴沒有好面板，而且背光也是個坑。筆記本市
場有大量用低頻PWM調光的產品，有些是低亮度才會PWM，有些全程都在PWM。一大波筆記本
廠商的很多新品，甚至高端產品，仍然在用低頻的PWM調光（機佬表示強烈譴責）。
非常幸運地，手機的LCD屏幕幾乎沒有受到過低頻PWM調光的困擾。即便部分手機LCD屏幕的
亮度會有波動，但和現在OLED的低頻閃動，完全不是一個層次（科普的下篇會詳說其分別）
。不過，就像當年桌面顯示器大規模使用PWM調光那樣，三星和LG，這些OLED廠商使用的低
頻PWM調光，又讓人類回想起被PWM支配的恐怖……
如果說從16:9屏幕到18:9全面屏還算是進步，從全面屏到劉海屏是倒退的話。那從OLED屏幕
使用低頻PWM調光的那一刻起，就已經是倒退到歷史循環的坑裏去了。
在下半篇，我們會就“如何評估低頻PWM的危害程度、個人檢測PWM的方法和A屏時代的護眼
生存指南”進行科普，敬請期待。
參考資料：IEEEstd 1789-2015、國際照明學會報告CIE TN006:2016、IEC TR 61547-1、GB/
T 9473-2017讀寫作業台燈性能要求、台灣照明燈具輸出業同業公會、notebookcheck、TFT
CENTRAL
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 39.9.30.11
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→ MBAR : 文太長…08/13 11:11
※ 編輯: powerdavid (39.9.30.11), 08/13/2018 11:12:02
※ 編輯: powerdavid (39.9.30.11), 08/13/2018 11:12:42
→ OscarShih : 有TLDR嗎 08/13 11:21
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推 SurfacePro4 : 文不錯阿 值得讀08/13 11:31
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噓 seiya2000 : 台灣是50HZ？ 08/13 11:39
推 SurfacePro4 : 中國文章吧08/13 11:40
我以為說原文是簡體字大家都知道是中國文章了
※ 編輯: powerdavid (39.9.30.11), 08/13/2018 11:45:27
推 zzro : 低頻PWM 桌面螢幕不是好幾年前就逐漸改了 08/13 11:46
→ w28103566 : 有夠亂08/13 11:47
→ OscarShih : 逐漸改也不是全都改08/13 11:48
推 pulo : 好文，花了點時間讀完，長知識了08/13 11:48
推 lovelyhsfran: 好文 下篇啥時推出~? 08/13 11:53
不知道欸 我只是搬運而已
※ 編輯: powerdavid (39.9.30.11), 08/13/2018 11:56:53
推 devilhades : ccfl看起來真的舒服太多 08/13 12:02
推 Andy7577272 : 推你簽名檔 08/13 12:03
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