DC調光是個什么鬼?這篇文章總算給說明白了!

CFan 電腦愛好者 2019-07-08 10:32產品 標簽:調光 屏幕

當你長時間使用手機時是否存在眼睛疲勞和干澀?你又是否因長時間玩游戲而觸發偏頭痛的問題?如果你的手機屏幕恰好是OLED(包括AMOLED),那就很有可能是一項名為“PWM”的調光方案引起的了。

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OLED的新“隱疾”

和傳統的LCD屏幕相比,OLED屏幕的優點多多,比如它無需獨立背光所以可以做得更薄、還能實現曲屏甚至折疊屏的柔性形態、擁有更高色域和對比度、顯示純黑色背景時幾乎不耗電,同時還是屏幕指紋識別技術的必備方案。

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然而,OLED屏幕也并非100%完美,比如當分辨率低于2K時,受制于子像素Pentile排列可能導致細膩度下降,長時間顯示相同畫面容易引起“燒屏”。隨著使用OLED屏幕的手機越來越多,它的另一個“隱疾”也浮出了水面,那就是因低頻PWM調光技術而導致的頻閃傷眼問題。

屏幕的兩種調光方式

手機屏幕的亮度是一個變量,它會通過光線傳感器收集的當前環境光線的強弱而上下調節(自動亮度模式),當然也支持用戶手動拖動亮度條進行調整,而目前智能手機常用的調光方式,則可分為“DC調光”和“PWM調光”兩種方案。

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DC調光方案

DC直流調光的原理源于“功率=電壓×電流”這個公式,即通過提高或降低手機的功率(由電流或電壓調節)來改變手機屏幕的亮度。

優點:不閃屏

缺點:低亮度下色彩不均

PWM調光方案

PWM(Pulse Width Modulation,脈沖寬度調制)調光方案并不依靠改變功率,而是一種在極短的時間內,對屏幕進行一定頻率的“亮→滅→亮→滅”交替閃爍,通過調整“亮”和“滅”的時間比例,實現從0%到100%的屏幕亮度調節。

在這個過程中屏幕并沒有真正的變暗或變亮。比如,延長滅屏狀態下的持續時間(縮短亮屏時間),利用人眼存在視覺暫留現象,就能給眼睛一種屏幕好像變暗了的錯覺。

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反之,如果延長亮屏狀態下的時間(縮短滅屏時間),屏幕就會感覺變亮了。

優點:結構簡單、不存在偏色問題,省電且發熱低

缺點:存在頻閃現象

PWM調光惹禍

PWM調光方案最令人詬病的地方就是頻閃。在PWM調光過程中,如果這個屏幕每秒閃500次,那PWM頻閃的頻率就是500Hz。一般來說只要頻率超過80Hz用肉眼就很難發覺出來了,需要使用手機攝像頭對著屏幕拍攝才能看到閃屏現象。

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問題來了,每個人對頻閃的敏感度都存在差異,因此PWM調光頻閃到多少Hz才算安全,電氣和醫學界都沒有明確的定論。

業內普遍認為低健康風險的頻閃范圍應該在1250Hz以上,但有些人只要頻閃頻率超過200Hz就沒什么感覺,而有些人哪怕面對1500Hz的頻閃,大腦和視網膜組織仍能檢測到并作出反應,具體表現就是眼睛疲勞和偏頭疼的問題。

如果手機屏幕的頻閃頻率始終在你身體的耐受線以下,長時間的注視能不難受嗎?

沒錯,當你長時間用手機玩游戲或是看小說后,突然感覺眼脹和頭疼,也許這就是PWM調光方案引起的“血案”了。

對PWM調光可能很多用戶還心存誤解,比如亮度越低=PWM調光的頻率越低=傷眼。實際上,這個理解是完全錯誤的。對采用PWM調光的屏幕來說,影響亮度的只有“亮屏和滅屏在一個閃爍周期內所占的時長比例”,只要一個閃爍周期內的亮屏和滅屏比例不變,屏幕亮度就不變,亮屏比例高就是增加亮度,而滅屏比例高則代表降低亮度。

可見,引起健康問題的,其實是閃爍周期的頻率過慢(低于1250Hz)。

為何OLED“最受傷”

OLED屏不同于一體背光式的LCD屏,其每個像素點都可以自行發光,如果像DC調光那樣靠降低電流/電壓來調低亮度,就等于必須降低每個像素的電流/電壓,由于OLED各RGB子像素對電流的響應情況不同,容易在低亮度下出現色彩不均的“抹布屏”現象,即低亮度下丟失動態范圍并導致色彩均勻性變差。

早期三星的AMOLED屏幕曾嘗試過全程DC調光(Galaxy S2時代,小米Note2的OLED屏幕也用過全程DC調光),但它們在低亮度下的糟糕畫質表現,卻迫使更多屏幕和手機廠商堅定支持OLED屏幕與低頻PWM調光方案的搭配。

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在PWM調光方案下,無論當前屏幕的亮度和色溫是多少,像素點的亮度都是恒定不變的,變化的僅僅是像素點的點亮時間,極大規避了因為算法匹配而導致顯色不準,徹底告別了DC調光下的“抹布屏”問題。

可惜,手機的OLED屏幕在PWM調光下的頻率普遍低于250Hz,而這就給對頻閃現象敏感的用戶帶來了極大的健康風險——同一款手機在晚上使用時別人可能一切OK,但你玩時間長了就會感到眼脹頭暈。

對了,OLED屏幕在使用PWM調光的同時還能與DC調光進行混搭哦。

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很多采用OLED屏幕的手機在高亮度下都會選擇DC調光,只有當亮度低于某個閾值后才轉為PWM調光模式。比如魅族系統工程師洪漢生就曾在微博上曝光,三星AMOLED屏幕在驅動層面就已經寫死:亮度在110nit以上使用DC調光,以下才是PWM。當然,也有全程使用PWM調光的OLED屏幕手機,比如蘋果iPhone X等。

LCD也有PWM調光

需要注意的是,PWM調光也并非OLED屏幕獨占,(使用LED背光的)LCD屏幕同樣可能也是這個方案的客戶。

雖然DC調光是LCD屏幕的絕配,但依舊有2/3以上的新款LCD屏幕手機也引入了PWM調光模式,只是它們同樣僅在亮度低于某個閾值(如20%)后才從DC切換到PWM。

好消息是,LCD屏幕普遍搭配的都是高頻PWM調光,其頻閃的頻率普遍要在2000Hz以上,是OLED屏幕頻閃的10倍左右,理論上已經不會對健康造成明顯損害了。

少數采用LCD屏幕的低端手機可能會選擇低頻PWM調光模式,其頻閃頻率只有100Hz到250Hz,基本和OLED屏幕相同,長時間使用同樣容易出現用眼疲勞和偏頭痛,而這也是為什么很多用戶都覺得低端手機屏幕更傷眼的原因。

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實際上,在PC領域我們經常也能看到PWM調光的身影。時至今日,很多顯示器廠家還在主打“不閃屏”賣點,其原理就是采用全程DC調光,或DC+高頻PWM調光(2000Hz以上)。而筆記本領域則是PWM調光的重災區,很多中高端筆記本仍然在用低頻PWM調光(250Hz左右),所以經常在晚上(亮度低)使用筆記本電腦加班的用戶更容易偏頭痛。

OLED遇到全程DC調光

今年黑鯊2手機發布時主打的一項名為“全程DC調光”引起了廣泛爭議,因為這個賣點似乎解決了OLED屏幕頻閃傷眼的問題,而且也改善了OLED屏幕DC調光在低亮度下的“抹布屏”現象。

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實際上,早在黑鯊Helo時期就已經實現了這一功能,其原理和黑鯊2一致,它們都內置一顆獨立的顯示芯片,支持DCI-P3及SRGB色域模式和智能運動補償技術,后者可以使得游戲畫面不拖影。最關鍵的是,這款顯示芯片還加入了“降低白點值”的功能,可大幅降低閃爍指數,成為了近幾年少數在保持圖像顯示素質的前提下實現全程DC調光的OLED屏幕手機,有效緩解了用戶長時間在低亮度下使用手機出現的眼部疲勞狀況。

不過,即便是有著獨立顯示芯片加持的黑鯊Helo和黑鯊2,也不能保證DC調光在低亮度顯示中擁有100%的完美畫質,因此它們才會將其作為一個可選功能,需要用戶在顯示設置中手動開啟。

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根據一些實際用戶反饋,黑鯊2在開啟DC調光選項后,的確存在一定的畫質損失(可以接受),而這也是我們想要在低亮度下享受護眼所必須承受之重。

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PWM調光

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開啟DC調光

DC調光普及進行時

從健康護眼的角度來看,在認識到低頻PWM調光的危害之后,相信已有更多的用戶寧可犧牲一部分畫質,也不希望晚上躺被窩玩手機時腦袋疼了吧?正是看到了這些需求,幾乎所有生產OLED屏幕手機的廠商(華為、小米、OPPO、vivo、iQOO和魅族等),都已經推出了全程DC調光的固件更新,從而為旗下OLED屏幕的新舊手機增加一項全新的賣點。

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但是,正如前文中魅族系統工程師洪漢生和OPPO副總裁沈義人透露的那樣,OLED屏幕(在低亮度下)到底采取DC還是PWM調光是面板硬件本身決定的,手機廠商很難從硬件層面插手。

有些手機是通過獨立顯示芯片跳過了這個門檻限制,而其他品牌要想跟進,暫時就只能從軟件層面減少低亮度下的頻閃問題。其中,采用驍龍855的可以通過SoC中的某個單元實現“半硬解”,而其他處理器的所謂DC其實都是通過“軟解”實現了既定目標。

小結

無論如何,低頻PWM調光對眼睛的損傷是絕對的,對頻閃敏感的用戶群體而言也很難逃避這一隱患(所有支持屏幕指紋的手機只能配備OLED屏幕,沒得選擇)。隨著越來越多手機廠商通過軟硬手段實現了“全局DC調光”,有望徹底解決這一歷史遺留問題,哪怕這個功能依舊存在降低些許畫質的問題。

 

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