手机行业的DC调光和PWM调光究竟是什么鬼?

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  来源:包云东

手机行业的DC调光和PWM调光究竟是什么鬼?

  作为一名手机党,当你长时间使用手机时,是否存在眼睛疲劳和干涩的现象?你又是否因长时间玩游戏而触发偏头痛的问题?如果你的手机屏幕恰好是OLED(包括AMOLED)材质,那就很有可能是一项名为“PWM”的调光方案引起的了。本期就带你走进主流屏幕的调光方案,一起来看看吧~

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  屏幕调光,首先要从屏幕材质说起。和传统的LCD屏幕相比,OLED屏幕的优点多多,比如它无需独立背光所以可以做得更薄、还能实现曲屏甚至折叠屏的柔性形态、拥有更高色域和对比度、显示纯黑色背景时几乎不耗电,同时还是屏幕指纹识别技术的必备方案。

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  然而,OLED屏幕也并非100%完美,比如当分辨率低于2K时,受制于子像素排列可能导致细腻度下降,长时间显示相同画面容易引起“烧屏”。随着使用OLED屏幕的手机越来越多,它的另一个“隐疾”也浮出了水面,那就是因低频PWM调光技术而导致的频闪伤眼问题。

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进行调整,而目前智能手机常用的调光方式,则可分为“DC调光”和“PWM调光”两种方案。

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  1.DC调光方案

  DC直流调光的原理源于“功率=电压×电流”这个公式,即通过提高或降低手机的功率(由电流或电压调节)来改变手机屏幕的亮度。DC调光的优点就是不闪屏,对用户的眼睛可以减少伤害;但缺点是低亮度下色彩不均,导致一些画面色彩渲染失真。

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  2.PWM调光方案

  PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)调光方案并不依靠改变功率,而是一种在极短的时间内,对屏幕进行一定频率的“亮→灭→亮→灭”交替闪烁,通过调整“亮”和“灭”的时间比例,实现从0%到100%的屏幕亮度调节。

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  在这个过程中屏幕并没有真正的变暗或变亮。比如,延长灭屏状态下的持续时间(缩短亮屏时间),利用人眼存在视觉暂留现象,就能给眼睛一种屏幕好像变暗了的错觉。反之,如果延长亮屏状态下的时间(缩短灭屏时间),屏幕就会感觉变亮了。

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  PWM调光方案优点同样明显,结构简单、不存在偏色问题,省电且发热低,;但缺点也一直饱受人们诟病,存在频闪现象,看久了人眼就会干涩,流泪。

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  PWM调光惹祸

  PWM调光方案最令人诟病的地方就是频闪。在PWM调光过程中,如果这个屏幕每秒闪500次,那PWM频闪的频率就是500Hz。一般来说只要频率超过80Hz用肉眼就很难发觉出来了,需要使用手机摄像头对着屏幕拍摄才能看到闪屏现象。

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  问题来了,每个人对频闪的敏感度都存在差异,因此PWM调光频闪容易对各位机友造成难受的现象。大脑和视网膜组织仍能检测到屏闪并作出反应,具体表现就是眼睛疲劳和偏头疼的问题。如果手机屏幕的频闪频率始终在你身体的耐受线以下,长时间的注视能不难受吗?

  没错,当你长时间用手机玩游戏或是看小说后,突然感觉眼胀和头疼,也许这就是PWM调光方案引起的“血案”了。可见,引起健康问题的,其实是闪烁周期的频率过慢(低于1250Hz)。

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  OLED屏不同于一体背光式的LCD屏,其每个像素点都可以自行发光,如果像DC调光那样靠降低电流/电压来调低亮度,就等于必须降低每个像素的电流/电压,容易在低亮度下出现色彩不均的“抹布屏”现象,即低亮度下丢失动态范围并导致色彩均匀性变差。

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  在PWM调光方案下,无论当前屏幕的亮度和色温是多少,像素点的亮度都是恒定不变的,变化的仅仅是像素点的点亮时间,极大规避了因为算法匹配而导致显色不准,彻底告别了DC调光下的“抹布屏”问题。

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  可惜,手机的OLED屏幕在PWM调光下的频率普遍低于250Hz,而这就给对频闪现象敏感的用户带来了极大的健康风险——同一款手机在晚上使用时别人可能一切OK,但你玩时间长了就会感到眼胀头晕。

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  很多采用OLED屏幕的手机在高亮度下都会选择DC调光,只有当亮度低于某个阈值后才转为PWM调光模式。三星AMOLED屏幕在亮度在110nit以上使用DC调光,以下才是PWM。当然,也有全程使用PWM调光的OLED屏幕手机,比如苹果iPhone X等。

  什么?这么说LCD屏幕比OLED更伤眼了?实则不然。LCD屏幕普遍搭配的都是高频PWM调光,其频闪的频率普遍要在2000Hz以上,是OLED屏幕频闪的10倍左右,理论上已经不会对健康造成明显损害了。

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  少数采用LCD屏幕的低端手机可能会选择低频PWM调光模式,其频闪频率只有100Hz到250Hz,基本和OLED屏幕相同,长时间使用同样容易出现用眼疲劳和偏头痛,而这也是为什么很多用户都觉得低端手机屏幕更伤眼的原因。

  从健康护眼的角度来看,在认识到低频PWM调光的危害之后,相信已有更多的用户宁可牺牲一部分画质,也不希望晚上躺被窝玩手机时脑袋疼了吧?正是看到了这些需求,几乎所有生产OLED屏幕手机的厂商(华为、小米、OPPO、vivo、iQOO和魅族等),都已经推出了全程DC调光的固件更新。

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