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PWM是Pulse Width Modulation的英文缩写，中文名称为脉冲宽度调制。跟着OLED逐步成为手机屏幕的标配面板技能，关于OLED闪屏瞎眼的评论也一向没消停过，那么OLED的PWM频闪是怎么回事，是不是真的会无条件损害视力健康？今日就简略介绍一下PWM频闪的原理和相关的常识。
什么是PWM？
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在半导体技能没有遍及的曩昔，光电声信号的强度操控都是经过模仿器材完结的，例如常见的功放、耳机放大器上音量旋钮，便是一种模仿电位器。尽管模仿操控开关具有滑润、线性等长处，可是缺陷也比较丧命，例如特性会跟着运用时刻呈现改动，最简略的比如便是金属电阻通电受热后电阻值也会改动；别的由所以电阻直接操控，功耗发热巨大，并且抗搅扰才能很差[例如手机信号会搅扰到运用模仿功放的音响或许老收音机]。而PWM则选用了计数器进行开关频率操控以完成信号的操控，经过调理方波的频率和周期来完成信号的强弱操控，实践上是将模仿信号数字化操控。
运用PWM开关完成一个周期正弦波的方法 - 图片来自互联网
从上图中能够看出，PWM以经过操控方波的输出频率和周期操控大致完成了一个正弦波输出。PWM只需0和1两种状况，这样的二进制电路是现代半导体的作业根底，因为PWM具有功耗和体积上的优势，并且抗搅扰才能强，因而能够进入到面积极小的大规模集成电路中，例如CPU、MCU等各种功用的芯片，是各类芯片的根底功用之一。咱们当下的日子电器、电脑、手机等都离不开PWM功用进行声电信号的调理以完成各种日子需求的功用。
PWM和频闪
闪耀和频闪是很早就被发现的现象，例如风中的烛光、电闪雷鸣、眨眼睛的星星等等，都是日子中比较常见的光线闪耀。而在上个一百年由德国敞开的电气年代起，交流电成为了市电的干流，频率为50Hz市电在简略的照明电路下光源难免会呈现必定起伏的频闪，在作业温度遍及更低的T12荧光节能灯下，频闪问题变得愈加显着。而CRT电视机、显现器更是依托笔直改写画面的方法完成动态显现，闪耀在录像机和数码相机的快门下十分显着，被遍及认为是儿童视力下降的元凶巨恶。前期的液晶显现器运用CCFL灯管，也以PWM为主。那么PWM是怎么完成亮度操控的呢？下面的图表展现了PWM的作业周期[占空比]对信号强度的直接影响。
PWM亮度调理原理 - 95%亮度
PWM亮度调理原理 - 50%亮度
PWM亮度调理原理 - 20%亮度
上图中左面表明PWM的作业周期占比，右边表明实践信号输出的强度，能够理解为1表明最大亮度100%，0表明最低亮度，能够看到PWM是固定频率周期内调整通电时刻的时长来完成明暗的调整。当PWM的频率较低时[50-200Hz]，就会呈现显着的明暗替换频闪。到了数字显现和LED照明成为干流的当下，PWM仍是比较常见的调光操控形式，选用高频PWM和直流DC调光的显现往往被作为显现器和笔记本电脑的卖点之一。尽管OLED和PWM频闪并不是彻底绑定，例如LG在电视机上运用的OLED电视面板就以高频PWM或DC调光为主，许多LCD显现屏也选用PWM乃至低频PWM调光操控。现在三星、京东方供给的手机OLED面板都是200Hz左右的PWM调光模组，想要检测人眼辨认规模才能以外的频闪，一般只需求经过一台支撑手动快门速度的手机或许相机对着屏幕拍照就能看到。
有害频闪的规范
依据比较威望的IEEE Std1789-2015国际规范和国内规范GB/T 9472-2017的陈述中，清晰表明光源闪耀对健康的潜在损害有：
约0.1%的人会呈现光敏性癫痫或闪耀光诱导癫痫发生；偏头痛或严峻头痛随同厌恶、视觉紊乱；自闭患者重复行为；视力虚弱如眼过劳、疲倦、视力含糊以及头痛等。白炽灯的频闪
LED灯泡的PWM频闪
无显着频闪的LED灯泡
当然，以上受个人差异影响巨大，可是不是一切的频闪都是有害的？上图是3种不同的灯泡频闪比照，三款灯泡分别为40W白炽灯、飞利浦智能LED灯泡、杂牌LED灯泡。运用相机对着被认为是最健康的光源白炽灯时，能够看到白炽灯和智能灯泡相同有频闪，而最终一个杂牌LED灯泡在1/3333快门下也没有呈现显着的频闪，能够被认为是DC调光的光源。因为智能灯泡有亮度和色温调理功用，依托PWM完成也并不令人意外，那么这两款灯泡是否会真的损害视力？并且即使是高频PWM和DC调光本质上也是极高频的PWM调制，是否损害视力健康显着也离不开检测规范：频闪百分比，频闪百分比是光的动摇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。动摇相同在两篇威望陈述中，频闪百分比和频率对应的安全区域。
光源频闪的安全规范区域[阴影区为低危险区]
光源频闪的安全规模规范
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%，介于低危险水平缓无显着影响水平之间。而T12节能灯管到达28.4%，因而需求镇流器，另一种常见的多管CFL节能灯泡为1.8%。当然要维护视力，光线的强度也需求尽量确保，但不在本文的评论规模之内，也不考虑灯火的显色质量等。频闪在400Hz以上时人眼就难以发觉，但无法确保无损害性，而在PWM频率在1250Hz以上时，频闪损害根本处于低危险水平，最高的无显着影响规范则是3125Hz。
HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪耀 - 85%亮度
HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪耀 - 90%亮度
HUAWEI 华为 P30 Pro智能手机 - PWM闪耀 - 90%以上亮度
将这套规范天然也能够用到OLED的PWM频闪上，当OLED亮度为100%时，频闪的波谷简直为0，且周期很短，屏幕的动摇深度低，当经过PWM下降亮度时，屏幕的动摇深度较高，天然就对眼睛有显着影响，也有相似华为P30 Pro这类90%亮度以下时闪耀就开端显着的机型。但因为丈量动摇深度需求专门的频闪检测仪，相机屏摄是无法检测动摇深度的，咱们暂时还没有条件进行测验，但低频率PWM下较高的动摇深度对人眼仍是会有显着影响的。
软件DC调光原理
ColorOS调光处理计划
ColorOS调光处理计划
已然低亮度下OLED的PWM频闪的确有害，除了换LCD外，还有例如OPPO为Reno系列供给的DC调光功用。OPPO也公开了软件DC调光的算法，便是运用“双图层”的遮罩并操控遮罩透明度对亮度进行操控，因为OLED为自动发光，软件DC调光自身便是在下降OLED像素的亮度，在不影响PWM频闪百分比的情况下减低亮度。从实践运用作用来看，对中低亮度的频闪改进作用仍是比较显着的，信任一加7Pro也选用了相似的计划完成软件DC调光。有意思的是OPPO这张宣扬海报根本等同于彻底公开了软件DC调光的算法，也大方地表明欢迎同行们选用，至于竞争对手们是否乐意选用就看厂商自己的志愿了，至少在技能和用户体会角度上是值得表彰和推行的，并且只需简略修正操作系统就能够在现有OLED屏幕手机上完成。现在在Google Play或许酷安上也有闪耀维护APP完成相似功用，当然软件DC调光也存在局限性，例如最低亮度下仍是会呈现显着频闪，以及低亮度屏幕信噪比和画质会下降等缺陷。最好仍是OLED面板厂商尽量进步PWM频率或许运用DC直流调光操控，才是比较一了百了的处理手法。