如何測得OLED屏的閃爍頻率驶睦?

OLED屏幕現(xiàn)在大行其道,但是OLED屏的PWM調(diào)光確實有危害(點擊查看)匿醒,一是眼睛酸痛场航,二是可能頭暈。想當年廉羔,CRT屏幕閃爍溉痢,本人深受其害(不小心暴露年齡了,哈哈)∶哿恚現(xiàn)在手機廠商看到了這個問題适室,于是開始搞OLED的DC調(diào)光模式。

小米9的DC調(diào)光模式

但是這是不是真的DC調(diào)光呢举瑰?是不是真的護眼呢捣辆?

一、PWM調(diào)光與DC調(diào)光此迅,OLED屏與LCD屏

四者的關系如下:

  • PWM調(diào)光是汽畴。旧巾。比如每0.1秒中,前0.05秒讓屏幕全亮忍些,后0.05秒讓屏幕全暗鲁猩,由于閃爍頻率比較快,人眼看起來屏幕是50%的亮度
  • DC調(diào)光是罢坝。廓握。屏幕不閃爍,直接讓亮度降低嘁酿,比如降到50%
  • LCD屏幕由于是背板發(fā)光+液晶擋光來顯示圖像的隙券,因此可以用PWM調(diào)光(讓背板閃爍),也可以用DC調(diào)光(給背板降低電壓闹司,就和燈泡變暗差不多)
  • OLED屏幕由于其材質(zhì)屬性娱仔,硬把它的亮度調(diào)到全亮以下時,顯示效果會大打折扣游桩,比如顏色顯示不準確牲迫。因此一般不用。因此DC調(diào)光一般不會在OLED屏幕上用

三星Galaxy S20的屏幕以242.7Hz閃爍

iPhone XS的屏幕以240Hz的頻率閃爍

所以借卧,有那么多人喊“LCD永不為奴”盹憎,因為要避免PWM調(diào)光及其危害。所以谓娃,在確保顯示效果的情況下脚乡,OLED屏幕DC調(diào)光矛盾的不可共存的滨达。那么各大廠商OLED屏幕的“DC調(diào)光模式”是怎么回事奶稠?

二、以最新出的小米10/小米10 PRO為例進行研究

研究的問題:小米10/小米10 PRO的DC調(diào)光到底閃不閃捡遍?

有錢的人就不必看下去了锌订,因為直接買一臺小米10回來,再買一個瞬時光度計画株,測一下就夠了辆飘。

瞬時光度計

非土豪怎么辦呢?只好用手機的相機了谓传。

調(diào)到專業(yè)模式蜈项,手動調(diào)節(jié)快門,會看到照片中的手機屏幕出現(xiàn)明暗條紋:

這張照片的快門是1/4000秒

咱們不排除有大神可以根據(jù)條紋傾斜的角度與間距算出屏幕閃爍的頻率续挟,甚至可以算出這塊屏是如何閃的哈紧卒,但是本文可以從一個更簡單的角度來算出這塊屏幕的閃爍頻率。

1 原理

相機捕捉的是曝光時間內(nèi)接收到的光诗祸,照片中的屏幕是屏幕像素在閃爍的不同相位上快門時間的累積

對跑芳,你沒看錯轴总,原理就這一句話,而且很繞博个。下面我來解釋一下:

比如怀樟,屏幕以方波的形式進行閃爍。舉個具體數(shù)字的例子盆佣,比如屏幕像素前0.05秒內(nèi)全亮往堡,后0.05秒內(nèi)全滅,屏幕閃爍的周期是0.1秒共耍,即10Hz投蝉。比如咱們相機快門是1/100秒,即0.01秒征堪。那么,相機中的像素捕捉到的屏幕發(fā)光是連續(xù)的全亮到全黑关拒。如果設x相機中屏幕的亮度佃蚜,f(t)代表屏幕亮度隨時間的變化,T代表f(t)的最小周期着绊,則相機中捕捉到的屏幕發(fā)光的可能值構(gòu)成的集合為\{ x: x =\frac{1}{0.01}\int_t^{t+0.01} {f(s)\mathrmzxnltjbs} , 0 \leq t \leq T \}

進一步地谐算,相位在00.04秒的,應該是全亮100%归露;相位在0.040.05秒洲脂,應該是線性地漸變由全亮至全黑,相位在0.050.09秒剧包,應該看到的是全黑恐锦;相位在0.090.1秒,應該看到的是線性地漸變由全黑到全亮疆液。簡單總結(jié)下來一铅,就是畫面中平均40%是全黑,40%是全亮堕油,20%是既不是全黑潘飘,也不是全亮。

如果上述條件不變掉缺,只是把相機快門提高到1/10000秒卜录,雖然相機捕捉到的屏幕發(fā)光仍然是[0,100\%],但是從相位來看眶明,00.0499秒是全亮艰毒;0.04990.05秒是線性地漸變由全亮至全黑;相位在0.050.0999秒是全黑赘来;0.09990.01秒是線性地漸變由全黑到全亮现喳。簡單總結(jié)下來凯傲,就是畫面中49.9%是全亮,49.9%是全黑嗦篱,0.2%既不是全黑冰单,也不是全亮。

如果上述條件不變灸促,只量把相機的快門降低到1/10秒诫欠,則\frac{1}{0.1}\int_t^{t+0.1} {f(s)\mathrmffvl399s} \equiv 0.5,不會出現(xiàn)明暗條紋浴栽。

如果上述條件不變荒叼,只是把相機的快門調(diào)整到0.11秒,則\frac{5}{11} \leq \frac{1}{0.11}\int_t^{t+0.11} {f(s)\mathrmxll5nxvs} \leq \frac{6}{11}典鸡,因此會看到較淺的明暗條紋被廓。

所以:

  1. 如果將相機快門調(diào)整到某一時長時,觀察到有明暗條紋萝玷,則說明該屏幕在閃爍
  2. 如果屏幕在閃爍嫁乘,且將相機快門調(diào)整到某一時長時,未觀察到絲毫明暗條紋球碉,則說明該屏幕的閃爍周期的某個整倍數(shù)是這個快門時長蜓斧,即屏幕閃爍的頻率是快門時長倒數(shù)的整倍數(shù)
  3. 如果屏幕在閃爍,且將相機快門調(diào)整到某一時長時睁冬,觀察到非常輕微但能看出來的明暗條紋挎春,則說明該屏幕的閃爍周期的某個整倍數(shù)很接近這個快門時長

2 實驗

  1. 在未開啟小米10的DC模式時,以1/4000秒的快門進行拍照豆拨,得到以下畫面:

因此小米10未開啟DC模式時直奋,屏幕是閃爍的,且一個閃爍周期內(nèi)施禾,全黑或全亮的時候是大部分帮碰。

  1. 當以1/60秒的快門進行拍照,得到以下畫面(圖待補拾积,樣子是幾乎看不出有明暗條紋)

    因此小米10未開啟DC模式時殉挽,屏幕閃爍的頻率十分接近60Hz的整數(shù)倍,即60Hz拓巧、120Hz斯碌、180Hz、……

  2. 當以1/125秒的快門進行拍照肛度,得到以下畫面(圖待補傻唾,樣子是有明顯的明暗條紋,但沒有全黑的暗處)

    因此小米10未開啟DC模式時,屏幕閃爍的頻率不可能是或不可能十分接近60Hz冠骄。

  3. 當以1/250秒的快門進行拍照伪煤,得到以下畫面(圖待補,樣子是有明顯的明暗條紋凛辣,有全黑的暗處)

    因此小米10未開啟DC模式時抱既,屏幕閃爍的頻率小于240Hz。

綜上扁誓,小米10未開啟DC模式時防泵,屏幕閃爍的頻率可能是120Hz或180Hz。

上面這個問題的答案蝗敢,可以等NoteBookCheck出評測就知道了捷泞。但是,他們不會評測開啟DC模式時屏幕的閃爍寿谴,而這是大家更關心的锁右。經(jīng)過我的實驗,可以大概猜出其閃爍頻率讶泰。

  1. 當以1/30秒的快門進行拍照骡湖,得到以下畫面(圖待補,樣子是幾乎沒有明暗條紋)

    因此小米10開啟DC模式后峻厚,屏幕閃爍的頻率是或十分接近30Hz的整數(shù)倍,即30Hz谆焊、60Hz惠桃、90Hz、120Hz辖试、……

  2. 當以1/60秒的快門進行拍照辜王,得到以下畫面(圖待補,樣子是有明顯的明暗條紋)

    因此小米10開啟DC模式后罐孝,屏幕的閃爍頻率不是不十分接近60Hz呐馆,且不可能高于60Hz

綜上,小米10開啟DC模式后莲兢,屏幕閃爍的頻率是或十分接近30Hz汹来。

但是,有一點值得我們注意改艇,當以1/4000秒的快門進行拍照時收班,得到的圖是這樣的:

當以1/1250秒的快門進行拍照時,得到的圖是這樣的:

以上兩圖的特點是:暗處不全黑谒兄。所以小米10的DC調(diào)光是一個仿DC調(diào)光的策略摔桦,具體是:在一個閃爍周期內(nèi),亮不全亮承疲,暗不全暗邻耕,但是使得\frac{1}{T}\int_0^T{f(t)\mathrmxt33xnvt}是用戶調(diào)節(jié)的亮度百分比鸥咖。據(jù)說,當\max\{f(t)\}-\min\{f(t)\}比較小時兄世,即使閃爍頻率不那么高啼辣,也有可能是護眼的。所以碘饼,暫且得到的結(jié)論是:

三熙兔、結(jié)論

  1. DC模式下其實不是真的DC,其閃爍頻率是或十分接近30Hz
  2. DC模式下可能不傷眼艾恼,因為一個閃爍周期內(nèi)最亮與最暗相差較小住涉,不是100%

不過,話說回來钠绍,30Hz的閃爍舆声,人眼會觀察不到嗎?看來沒錢真是寸步難行啊柳爽。

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