首页天道酬勤oled屏幕高亮度频闪吗(oled和lcd)

oled屏幕高亮度频闪吗(oled和lcd)

admin 12-02 16:15 1135次浏览

华为华为P30 Pro智能手机-对比苹果iPhone Xs Max

OPPO Reno 10变焦版智能手机[PCCM00]-对比plus 7Pro

PWM是脉宽调制的英文缩写,中文名称为脉宽调制。随着有机发光二极管逐渐成为手机屏幕的标准面板技术,关于有机发光二极管屏幕闪烁的讨论从未停止,那么有机发光二极管的PWM频闪到底是什么,真的会无条件损害视力健康吗?今天我就简单介绍一下PWM频闪的原理和相关知识。

什么是PWM?

头部技术HiFiMAN EF-6耳机放大器-步进电位计

STAX SRM-007tII静电耳机放大器-ALPS 50K四重电位器

过去半导体技术不普及的时候,光电声信号的强度控制是由模拟器件来完成的,比如常见的功率放大器和耳机放大器上的音量旋钮,都是模拟电位器。虽然模拟控制开关具有平滑和线性的优点,但其缺陷也是致命的。例如,特性会随着使用时间而变化。最简单的例子就是金属电阻通电加热后电阻值也会发生变化。此外,由于直接电阻控制,功耗和发热巨大,抗干扰能力很差[例如,手机信号会干扰使用模拟功率放大器的音频或旧收音机]。在PWM中,用计数器控制开关频率来控制信号,通过调整方波的频率和周期来控制信号的强度,实际上是对模拟信号的数字控制。

利用网上脉宽调制开关图实现周期正弦波的方法

从上图可以看出,PWM通过控制方波的输出频率和周期来实现正弦波输出。PWM只有两种状态:0和1。这种二元电路是现代半导体的工作基础。由于PWM具有功耗小、体积小、抗干扰能力强等优点,可以应用于有源、小表面的大规模集成电路中,如具有CPU、MCU等多种功能的芯片,这是各类芯片的基本功能之一。目前,我们的家用电器、电脑、手机等。离不开PWM功能调节声电信号来实现生活所需的各种功能。

脉宽调制和选通脉冲

闪烁和频闪现象已经被发现很久了,比如风中的烛光、闪电和雷声、闪烁的星星等。这是生活中常见的闪光。然而,自从近百年来德国开始电气时代以来,交流电已经成为商业电源的主流,频率为50Hz。在简单的照明电路下,光源必然会有一定程度的频闪,而在工作温度普遍较低的T12荧光节能灯下,频闪问题就变得更加明显。CRT电视机和显示器依靠垂直刷新画面实现动态显示。录像机和数码相机的快门下闪烁非常明显,一般认为是儿童视力下降的jzddn。早期的液晶显示器使用CCFL管,脉宽调制是主要的一种。那么PWM是如何实现亮度控制的呢?下图显示了脉宽调制占空比对信号强度的直接影响。

亮度等级原则-95%亮度

亮度等级原则-50%亮度

亮度等级原则-20%亮度

在上图中,左侧代表PWM的占空比,右侧代表实际的信号输出强度。可以理解,1代表100%的最大亮度,0代表最小亮度。可见,PWM是在固定的频率周期内调整通电时间的持续时间,实现明暗的调节。当PWM频率较低[50-200Hz]时,会出现明显的频闪明暗交替。目前,当数字显示和LED照明成为主流时,PWM仍然是一种常见的调光控制方式,而采用高频PWM和DC-DC调光的显示器往往被视为显示器和笔记本电脑的卖点之一。虽然有机发光二极管和PWM选通并没有完全绑定,比如LG在电视上使用的OLED电视面板主要采用高频PWM或者DC调光,很多LCD显示器也采用PWM甚至低频PWM调光控制。目前三星和BOE提供的手机有机发光二极管面板都是200Hz左右的PWM调光模块。要检测人眼无法识别的频闪光,一般只需用支持手动快门速度的手机或相机对着屏幕拍摄即可。

有害频闪标准

根据IEEE Std1789-2015国际标准和国内标准GB/T 9472-2017的权威报告,声明

确表示光源闪烁对健康的潜在危害有:

约0.1%的人会出现光敏性癫痫或闪烁光诱导癫痫发作;偏头痛或严重头痛伴随恶心、视觉紊乱;自闭病人反复行为;视力衰弱如眼过劳、疲倦、视力模糊以及头痛等。

白炽灯的频闪

LED灯泡的PWM频闪

无明显频闪的LED灯泡

当然,以上受个人差异影响巨大,但是不是所有的频闪都是有害的?上图是3种不同的灯泡频闪对比,三款灯泡分别为40W白炽灯、飞利浦智能LED灯泡、杂牌LED灯泡。使用相机对着被认为是最健康的光源白炽灯时,可以看到白炽灯和智能灯泡同样有频闪,而最后一个杂牌LED灯泡在1/3333快门下也没有出现明显的频闪,可以被认为是DC调光的光源。由于智能灯泡有亮度和色温调节功能,依靠PWM实现也并不令人意外,那么这两款灯泡是否会真的损害视力?而且即使是高频PWM和DC调光本质上也是极高频的PWM调制,是否危害视力健康显然也离不开检测标准:频闪百分比,频闪百分比是光的波动周期内亮度最大值和最小值的差于最大值和最小值的和之比。波动同样在两篇权威报告中,频闪百分比和频率对应的安全区域。

光源频闪的安全标准区域[阴影区为低风险区]

光源频闪的安全范围标准

典型光源的频闪指数 - 图片来自IEEE Std1789-2015

典型光源的频闪指数 - 图片来自IEEE Std1789-2015

IEEE Std1789-2015中,还举例了12种常见光源的频闪值。典型的如60W白炽灯泡,其频闪百分比为6.6%,介于低风险水平和无显著影响水平之间。而T12节能灯管达到28.4%,因此需要镇流器,另一种常见的多管CFL节能灯泡为1.8%。当然要保护视力,光线的强度也需要尽量保证,但不在本文的讨论范围之内,也不考虑灯光的显色品质等。频闪在400Hz以上时人眼就难以察觉,但无法保证无危害性,而在PWM频率在1250Hz以上时,频闪危害基本处于低风险水平,最高的无显著影响标准则是3125Hz。

HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪烁 - 85%亮度

HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪烁 - 90%亮度

HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪烁 - 90%以上亮度

将这套标准自然也可以用到OLED的PWM频闪上,当OLED亮度为100%时,频闪的波谷几乎为0,且周期很短,屏幕的波动深度低,当通过PWM降低亮度时,屏幕的波动深度较高,自然就对眼睛有明显刺激,也有类似华为P30 Pro这类90%亮度以下时闪烁就开始明显的机型。但由于测量波动深度需要专门的频闪检测仪,相机屏摄是无法检测波动深度的,我们暂时还没有条件进行测试,但低频率PWM下较高的波动深度对人眼还是会有明显刺激的。

软件DC调光原理

ColorOS调光解决方案

ColorOS调光解决方案

既然低亮度下OLED的PWM频闪确实有害,除了换LCD外,还有例如OPPO为Reno系列提供的DC调光功能。OPPO也公开了软件DC调光的算法,就是利用“双图层”的遮罩并控制遮罩透明度对亮度进行控制,由于OLED为主动发光,软件DC调光本身就是在降低OLED像素的亮度,在不影响PWM频闪百分比的情况下减低亮度。从实际使用效果来看,对中低亮度的频闪改善效果还是比较明显的,相信一加7Pro也采用了类似的方案实现软件DC调光。有意思的是OPPO这张宣传海报基本等同于完全公开了软件DC调光的算法,也大方地表示欢迎同行们采用,至于竞争对手们是否愿意采用就看厂商自己的意愿了,至少在技术和用户体验角度上是值得表扬和推广的,而且只要简单修改操作系统就可以在现有OLED屏幕手机上实现。目前在Google Play或者酷安上也有闪烁保护APP实现类似功能,当然软件DC调光也存在局限性,例如最低亮度下还是会出现明显频闪,以及低亮度屏幕信噪比和画质会下降等缺点。最好还是OLED面板厂商尽量提高PWM频率或者使用DC直流调光控制,才是比较一劳永逸的解决手段。

C语言实现万年历小程序快速开始 Kafka消息队列 UKafka基于微信小程序的医院核酸检测预约挂号微信小程序设计与实现-计算机毕业设计源码+LW文档RAKsmart 新增裸金属美国独立服务器租用七折优惠 含香港机房
ledpwm调光驱动芯片(pwm驱动led) a73处理器(arm处理器架构)
相关内容