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用PWM机制解释:为什么伤眼的是亮度,而不是PWM。

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1、伤眼地原因是过高的亮度,而不是PWM技术。
PWM技术,是利用人眼暂留效应,通过光源波频波宽的亮灭变化来实现调光亮度降低的视觉错误。早期科学家就发现达到47Hz,就可以满足人眼暂留效应。交流灯的50HZ、胶片电影的48Hz,都是依据这个PWM技术原理的科学应用。所以,PWM调光是不伤眼的。
例如:一盏50Hz的PWM白炽灯不伤眼。但堆栈N盏白炽灯同时点亮后,亮度变大使得白炽灯也开始伤眼。一盏和N盏,这里不变的是白炽灯PWM 50hz,变化的是亮度,亮度过高引起的伤眼。
2、在电子产品屏幕上,特指OLED材质的面板,也有PWM伤眼的说法。但这是不对的,伤眼的还是亮度,而不是PWM。这要从调制原理解释为什么伤眼
PWM(Pulse Width Modulation)调光:脉冲宽度调制,这里包含了两种PWM机制,脉冲调制和脉宽调制。
脉冲调制依靠频率变化,频率越高视觉上的欺骗亮度越低。脉冲调制的频率变化对欺骗亮度值得变化影响是非常低的。白炽灯的50Hz就属于脉冲调制。
脉宽调制依靠波深变化,一个周期内熄灭的占比越大,视觉欺骗亮度就越低。脉宽调制是可以实现0~100%亮度调制的。
OLED屏幕因为需要控制余晖效应和“抹布屏”效应,所以使用的是脉冲+脉宽的双机制PWM调光,且脉宽PWM依靠光源的子像素逐行亮灭来实现。因为逐行亮灭,也就是说OLED屏幕始终是有像素在发光的。这就产生了子像素实际发光亮度和人眼视觉欺骗亮度,两个亮度值。当视觉欺骗亮度与实际发光亮度的偏差值达到过高时,就会造成伤眼。
人眼通过睫状肌运动来调节到达眼底的光通量,起到免疫高亮度伤害的作用,才可以适应在不同亮度环境下的正常可视。当视觉欺骗亮度欺骗值过高时,实际发光的高亮度就会绕过人眼高亮度免疫机制,直达眼底造成伤眼。
例如:开灯玩OLED手机,伤眼程度会低一些。这就是因为人眼对高亮度的免疫机制在环境高亮度中起作用了,连同手机屏幕的高亮度一起免疫了。而关灯玩手机,则会累眼的多。这里依旧只有亮度变化,而没有PWM变化。所以,伤眼的是过高亮度,而不是PWM。
3、为什么新的OLED手机伤眼更厉害了。
以iPHONE的OLED为例,普遍的感知是新的iPHONE14要比iPHONE12更辣眼。这两款手机的OLED都是使用0~99%亮度的全程PWM脉宽调光,iPHONE12的最大手动亮度是625nit,iPHONE14的最大手动亮度是800nit,也就是说iPHONE14的亮度欺骗的偏离值更大、更伤眼。这里更伤眼的变量的依旧是亮度,而不是PWM。
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在之后的发帖中,我会陆续科普脉冲调制原理、脉宽调制原理、OLED的双PWM机制调光、OLED的为什么一定要PWM等一系列的问题,可能还会有视频实验。


IP属地:浙江1楼2023-03-29 03:45回复
    现在手机的亮度越做越高。


    IP属地:福建来自Android客户端2楼2023-03-31 18:10
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      那岂不是720p的全程dc的400多尼特的lcd最爽


      IP属地:陕西来自Android客户端3楼2023-04-06 15:03
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        1、720P工艺水平更低,虽然同背光器件时的透过亮度会高于1080P,但720线的屏幕分辨率差,颗粒感会强很多。
        2、屏幕的亮度高低要配合对比度来谈;
        A屏最大亮度1000nit,最大对比度1500:1;
        B屏最大亮度仅300nit, 最大对比度3000:1;
        但当A屏亮度降到300时,对比度仅剩500:1,可视效果远低于B屏。所以,亮度高低并不代表视觉性能优异。
        3、如果不考虑OLED的抹布屏效应和PWM因素,OLED的成像效果要比LCD爽的多。
        已知的LCD中,成像色彩效果最接近OLED的是索尼SuperLCD,但在图像表现上依然不如当时的OLED,更不用说现在的OLED仍然在快速发展,而LCD技术已经基本停滞了。
        LCD屏幕的手机有两个天花板,一是使用六代索尼SuperLCD的HTC U11+,黑度(灰度)之王;二是使用夏普IGZO-LCD的雷蛇1手机,屏响(晶内阻)之王。这两款LCD手机都是带PWM的、亮度不到400尼特,有机会的话你可以试试。


        IP属地:浙江4楼2023-04-06 15:39
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          我怀疑oled还有其他原因,比如独立发光点太密,亮度变化太快。虽然人眼分辨不了频闪,但残留画面中发光的点之间明暗差距大,在广视野中激烈的明暗变化都会头痛,在小屏幕上这种情况会更加严重。


          IP属地:安徽来自Android客户端6楼2023-04-07 10:41
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            50hz白炽灯不伤眼扯淡,我碰到频闪严重的灯,就会明显感觉到头晕恶心眼睛发胀,然后打开手机专业模式就能看到灯的频闪条纹


            IP属地:广东来自iPhone客户端8楼2023-10-06 21:03
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              感觉有些道理,亮度越大,在同样的调光下闪烁的会更厉害,对眼睛也更伤。


              IP属地:广东来自iPhone客户端9楼2023-11-09 13:42
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                这就叫专业


                IP属地:云南来自Android客户端10楼2023-11-19 12:34
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