看完这篇刚好想到之前看到有关PWM调光的文章 跟各位分享 原文是简体中文 是中国的文章
已转换成繁体
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http://m.igao7.com/news/201807/oJMDaPCKHbeufGdI.html 动图就麻烦各位点进去文章看
了 懒得贴上来 嘻嘻
PWM调光科普(上篇)：人类显示器的黑历史
开波之前，首先声明。我们“LCD教”、“反OLED联盟”都可以统称为“反低频PWM联盟”。
我们反对的是低频的PWM调光，而不是其他显示技术。
DC直流调光和高频的PWM设备，都是我们的盟友。但现在满街跑的三星AMOLED、中低端笔记
本和桌面显示器、以及数目稀少但也是在闪的LG p-OLED屏幕（Pixel 2 XL：黑人问号？）
，都是我们“反低频PWM联盟”的反对对象。爱搞机这次PWM科普的内容梗概：
上半篇，主要是闪烁的危害、PWM调光的定义和显示器史上的一些坑；
下半篇，主要是如何评估低频PWM的危害程度、个人检测PWM的方法和A屏时代的护眼生存指
南。
讲真，如果你平时连续玩手机、看显示器的时间在1小时以内，而且还是非敏感体质，那低
频PWM调光对你的影响就不会太大了。但手机电脑这种东西的使用时间太长了，每天用几个
小时，甚至10几个小时的用户都有。对于重度用户，屏幕的调光方式就是很有必要考虑的因
素了。
万恶的频闪
这次的故事起点放高一点，直接从显示器出现之前开始说。而这篇科普的核心是“频闪”二
字。“人工照明的历史，就是闪烁的历史”，这个真的一点都不夸张。从特斯拉的交流电，
打败爱迪生直流电的那一瞬间，仿佛就决定了人类照明的闪烁史。因为，所有在交流电源下
工作的光源都会闪烁……
https://i.imgur.com/nQSS9Vi.jpg 50Hz的交流电
1891年开始，人类开始大规模使用多相交流发电机，最后50Hz（我国正在用的频率）和60Hz
交流电占领了市场。交流电的频率，决定了从古董的钨丝灯，到现在大部分家用日光灯（荧
光灯）的闪烁频率都是100Hz，即每秒闪动100次（50Hz的正弦交流电，每秒有50次波峰和波
谷，并经过零点100次）。
https://i.imgur.com/bSbQWQl.jpg 不同LED产品的频闪
而曾经被寄予厚望的LED光源，因为厂家的驱动电路不同，有非常覆杂的频闪形态。如果加
上调光功能，其频闪种类就更加多，更加覆杂了。当然，好的产品是可以做到不闪或者闪动
极其轻微的。但LED产品价格暴跌之后，不少厂家都用简单的驱动电路，导致频闪状况恶化
。
这下明白为什么室内拍的慢动作视频，画面会闪了吧。因为是真的在闪啊……除了被人类有
意无意的看到闪烁之外，甚至连超市的扫描枪都会受灯光闪烁而影响识别率。
根据国际照明协会技术报告CIE TN006-2016定义，闪烁可以分为“闪烁、闪烁效应和幻影效
应”3种，后两者分别指观察物体和观察者移动时的物理效应。为了简化说明，下面统一称
为闪烁和频闪。
https://i.imgur.com/a2RQ6Ns.jpg 人眼对闪烁频率的敏感度曲线
部分不同人类对频闪的敏感度很大的差异，甚至有“闪动敏感体质”的说法。人类最敏感的
频率是8.8Hz，随后不停下降。大部分人在80Hz之后就看不出闪烁了，但即便如此，仍有部
分人会因此觉得眼睛累、眼睛痛。2015年的电气和电子工程师协会文档IEEE Std 1789-2015
指出，照明闪烁会产生潜在不利影响：
光敏性癫痫或闪烁光诱导的癫痫发作（0.1%人口）
偏头痛或严重的头痛，常伴恶心、视觉紊乱
增加自闭症人的反复行为
视力衰弱包括：眼过劳、疲倦、视力模糊
现在看回去近代最著名的“频闪事故”，都有种都市传说的气息了，而且谁能想到主角居然
是宝可梦《 Pokémon》……1997年12月16日，日本电视台播放的宝可梦第38话《电脑战士
多边兽（旧译为3D龙）》，为了渲染电脑世界中的战斗，大量使用12Hz的红蓝闪光展示爆炸
场面，直接导致日本全国出现了700例癫痫症（650例是儿童） 。这种低频闪动，无论是什
么显示器看，可能都会导致相关症状（从未感觉到人类如此脆弱，如此容易翻车）。
该事件史称“宝可梦冲击”，它让《宝可梦》这个看起来人畜无害，深受世界喜爱的动画，
享受到了被勒令停播的待遇，直到第二年的4月16日才从第39话继续播。这个38话被永久在
电视上禁播（网络上还有）。而可怜的多边兽，全家再也没有在电视版上出镜过了。无独有
偶，2007年的伦敦2012年宣传预告片、2011年的《暮光之城：破晓》都有过“因色块闪烁，
导致观众癫痫发作”的事件。
感兴趣的话，可以自行到视频网站观摩《宝可梦》的第38话，B站 http://t.cn/RgY1iPk ，
空降位置是18分51秒。虽然数字化之后，视频的精细度、色彩饱和度和刺激性都不如当年，
但还是建议大家出发前注意安全，戴好安全带再开车（外加一句很惊悚的废话：在病发之前
，我们根本不知道自己有病）。
PWM是什么?
回到我们的主角PWM调光。PWM，全称Pulse Width Modulation，翻译过来就是脉冲宽度调制
，说到底，就是种把模拟信号调制成脉波的技术。它已经是应用非常广泛的显示器/光源的
亮度控制方案，此外，还有我们之后会提到的DC直流调光（LED领域的CCR恒流调光，为方便
表示，本系列科普统一用DC调光代称）。
https://i.imgur.com/bF9mHDV.jpg
进入正题前得科普一下信号的两大分类：
模拟信号，可以在0-100%之间有一系列值（接近无级变速）。
数字信号，特征就是“0和1”。这两个是很Geek的数字，毕竟人类整个IT体系，都是建立在
逻辑电路“0和1”的控制之上的。
数字信号控制虽然成本低，但它最尴尬的地方是，无论是用高低电平做标识、还是光源的断
电和通电，都只对应“0和1”两种状态。针对这次说到的调光问题，数字信号的控制，只能
生成“开和关”两种状态，亮度要么是0，要么是100%。也就注定做不到模拟信号那样的无
级亮度调节了。
那为什么我们的屏幕能无级调节亮度呢？因为聪明的人类发现肉眼反应速度有限，且有脑补
作用。只要光源“明灭”切换速度够快，肉眼就察觉不出来了。PWM调光就这样粉墨登场了
…… 通过闪烁来形成“载波”，然后控制“明和灭”的时间比值（占空比）就能达到控制
亮度的效果：
https://i.imgur.com/BAj3f4T.jpg
在每秒超过N次的闪烁中，如果需要的亮度低，那就让灭掉的时间占比提升。例如，如果要
把亮度调到10%，只要让亮的时间占比达到10%即可。虽然听起来有点鸡贼，但PWM调光的优
点还挺多的，结构简单、精度高、控制“亮度变化”不会导致明显偏色之外，还省电、发热
低。人类乃至地球上的大部分生物的眼睛，都是在连续的自然光下演化而来了，用闪烁这种
视觉欺骗的方式调节亮度，会不会翻车呢？
虽然上面提到，大部分人无法察觉超过80Hz的闪烁，但余光部分其实可以检测到更高频率的
闪烁，神经系统和大脑皮层可以检测到160Hz的刺激，视网膜更加敏感，可以对200Hz的闪烁
做出反应。这些都曾被证实可以造成头痛、偏头痛和疲劳。
回顾国标给“频闪”的定义（根据IEEE的说法，其实这个是“频闪现象”的定义）。频闪，
就是在“闪烁光源下，观察连续运动物体时，本应连续的图像出现了离散的现象”。当我们
阅读或者视线从屏幕上移动时，因为频闪效应的存在，肉眼能察觉到数百赫兹的闪烁。
课外阅读：同样利用人眼生理特性来“欺骗”视觉的例子，最著名的肯定是每秒24帧的电影
了。这里还能延伸出，为什么电影24帧就够了，但游戏要60帧起步呢？感兴趣的话，可以戳
我们的陈年科普《经典科普：为什么电影24帧就行，但游戏要60帧？》
http://t.cn/RI59bAj
人类显示史，各种黑历史
历史上每次显示设备转变都出过坑。如果你的年纪够大，想必你还会记得以前那些又大又重
的CRT（阴极射线管）电视和显示器。以前除了阴极射线管扫描速度导致的一些画面闪动外
，印象中的它们，是不是画面特别通透？特别绚丽？
后来出现的LCD显示器，除了体积外，都是被CRT按在地上全方位地摩擦的货。早期的桌面LC
D因背光不行，导致色域覆蓋不行，可视角度更加是个大坑。更可怕的是，当时LCD还更贵，
但无奈它体积小，帅啊（当时人类的态度，就像现在看真·全面屏的手机一样。帅，真的可
以为所欲为）。
等了5、6年，主流LCD的背光追上来、IPS面板的大规模使用，画质表现才勉强追了上来。期
间桌面LCD屏幕经历了画面比例调整和分辨率的增长。画面比例从5:4、4:3到16:10，最后定
型在16:9。分辨率则从1280*1024到1440*900，最后定型在1920*1080。
在2010年上下，LCD显示器的背光源经历了从CCFL（冷阴极荧光灯管）到LED的转变。CCFL因
环保、功耗等多种因素，在随后的2、3年被多个国家和地区明令禁止生产。然后，人类第一
次感受到被“LED+低频PWM调光”统治的恐怖，大量用户发现新显示器看着更加伤眼、累眼
，甚至出现囤CCFL显示器过日子的梗。
https://i.imgur.com/fWPQT2p.jpg 风扇测频闪大法
如果你的年纪够大，应该还会记得国内曾经流行过用“挥手、铅笔和风扇”看频闪的测试方
法。已经掉进历史垃圾桶的CCFL背光显示器，它们的PWM调光频率几乎都是175Hz，但它们有
明显的余晖效应（PWM控制熄灭的时间里，它们仍然在发光），大幅减缓了频闪的效果。
而后来出现的LED背光显示器，沿用了低频PWM调光，频率通常在180-420Hz之间。但因为LED
这种光源的响应速度很快，余晖效应接近于0，其频闪严重到已经可以产生“频闪效应”了
（即能够像高速摄影一样定格移动物体的画面）。
https://i.imgur.com/bZqURbI.jpg
部分显示器厂商抓住了商机，用“不闪屏”作为推广手段，并开始大规模使用DC调光或DC+
高频PWM调光。时至今日，很大一部分显示器依旧在用不闪屏做为宣传。
而笔记本领域被夹在桌面和手机之间，向来被喷没有好面板，而且背光也是个坑。笔记本市
场有大量用低频PWM调光的产品，有些是低亮度才会PWM，有些全程都在PWM。一大波笔记本
厂商的很多新品，甚至高端产品，仍然在用低频的PWM调光（机佬表示强烈谴责）。
非常幸运地，手机的LCD屏幕几乎没有受到过低频PWM调光的困扰。即便部分手机LCD屏幕的
亮度会有波动，但和现在OLED的低频闪动，完全不是一个层次（科普的下篇会详说其分别）
。不过，就像当年桌面显示器大规模使用PWM调光那样，三星和LG，这些OLED厂商使用的低
频PWM调光，又让人类回想起被PWM支配的恐怖……
如果说从16:9屏幕到18:9全面屏还算是进步，从全面屏到刘海屏是倒退的话。那从OLED屏幕
使用低频PWM调光的那一刻起，就已经是倒退到历史循环的坑里去了。
在下半篇，我们会就“如何评估低频PWM的危害程度、个人检测PWM的方法和A屏时代的护眼
生存指南”进行科普，敬请期待。
参考资料：IEEEstd 1789-2015、国际照明学会报告CIE TN006:2016、IEC TR 61547-1、GB/
T 9473-2017读写作业台灯性能要求、台湾照明灯具输出业同业公会、notebookcheck、TFT
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