華為和榮耀為何要在OLED屏上使用高頻PWM調光？

　　自近兩三年，OLED屏幕在手機行業普及以來，屏幕顯示效果的進步完全可以用突飛猛進來形容，像高刷新率、低藍光、10bit色彩、P3色域、HDR等規格已經屢見不鮮，似乎在我們印象中，能同時具備這些條件的屏幕就已經堪稱完美了。

　　但近期，有這樣兩家手機廠商的新一代旗艦，提出了過去很少被提及的參數--“高頻PWM調光”，并聲稱這項功能可以在暗光環境當中實現更護眼的效果，它們正是華為P50系列和榮耀50系列。

　　相信不少用戶都對這個概念有些懵，所以今天我們就好好聊聊高頻PWM調光究竟是個什么東西，它真的能達到護眼的效果嗎？

01/ 什么是PWM調光？

　　這個概念跟屏幕亮度調節有關，因此首先還是要說一下屏幕亮度調整的實現原理。

　　傳統的LCD屏幕由于采用了LED背光層，因此通過改變背光電流就能輕松調整發光的亮度（當需要高亮度時就把通過的電流拉高，而需要低亮度時就把通過電流降下來），這種亮度調節方式就是直流調光，也就是通常所說的DC調光。

　　而如今流行的OLED屏幕則是每個屏幕像素獨立自發光的，并不依靠LED背光，所以想要精準控制一塊屏幕上數以千萬個像素點的發光強度，在現在的工藝條件下是很難實現的，DC調光就不再適合。

　　有一些OLED屏幕的手機支持在全亮度下開啟軟件DC調光，它們在高亮環境下，由于所有的像素都保持正在很高的功率，所以顏色的均一性還比較好實現；但在低亮環境下，小電流驅動OLED發光單元，輕微的電流波動就會導致不同像素之間的色彩、亮度不均，形成所謂的「抹布屏」。

　　而為了解決OLED在低亮度下的調光問題，工程師研發了這種PWM調光的方式。它通過“亮屏-滅屏-亮屏-滅屏”這種亮暗不斷交替，利用人眼的視覺殘留，來控制屏幕亮度。如下圖所示，在100%亮度時，屏幕就一直亮著，當在50%亮度時，只要有一半時間屏幕是關閉的，我們人眼就會誤以為屏幕亮度降下來了。

　　但這種調光方式本質就是不斷的進行高速的亮滅交替，其中產生的閃爍雖然肉眼不可見，但并不能排除引起眼部不適的風險。因此，素質比較高的OLED屏幕通常都會采用高亮度DC+低亮度PWM的混合調光策略。

02/ PWM調光，真傷眼還是噱頭？

　　如今OLED屏幕在手機應用已經相當廣泛，三星、蘋果、華為等行業巨頭推出的旗艦手機幾乎都使用了OLED屏幕。但在實際使用當中，有部分用戶反饋了不適，比如iPhone X比iPhone XR更容易引起視覺疲勞等，但也有相當多的用戶在聽到這樣的說法后，表示并沒有特別的感覺。再加上這個頻閃的速度之快只能被高速相機捕捉，肉眼幾乎無法分辨，因此PWM調光是否傷眼的問題在數碼愛好者圈內眾說紛紜。

　　既然各有各的說法，那我們不妨看看權威標準怎么規定。國標GB/T 9473-2017《讀寫作業臺燈性能要求》就引用了IEEE（電氣與電子工程師協會）Std 1789-2015文件中指出的“閃爍對健康的影響”問題，指導光源制造廠商采取措施減少閃爍對健康的影響。

　　這份文件還給出了在不考慮波形的情況下，什么樣的閃爍頻率和波動深度范圍屬于低風險水平或無顯著影響水平。從中我們可以看到，并非所有PWM調光都傷眼，而是像頻率低于1250Hz且波動深度大于8%的低頻PWM調光才對眼部健康有較高風險。

　　但誠然，這份文件是對燈具類設計的指導規范，雖然手機屏幕也屬于一種光源，與之有一定相似之處，但也不一定完全等同。可以說，手機乃至各類電子產品屏幕的閃爍問題至今仍是沒有明確規定的灰色區域。

　　盡管如此，仍然許多的廠商和產品走在了標準的前面。比如顯示器行業，雖然普遍采用的還是LCD面板，但由于DC調光對于電路的要求比較高，還是有部分LCD屏采用PWM調光來節省成本，因此品質稍高的顯示器為了與之作區分，通常都會把“DC調光不閃屏”作為賣點宣傳。

　　又如手機行業中，OPPO在2019年推出的Reno2就是全球首款通過德國萊茵 TUV Full Care Display 認證的手機產品。官方介紹，Full Care Display（全局護眼認證），是目前針對移動顯示系統最高規格的認證。它不僅包含了全局低藍光、低頻閃這樣的安全認證，同時也從日常使用手機屏幕的場景出發，引入了屏幕顯示質量、環境光管理、健康舒適指引，共四大維度的評判標準。

　　當時，通過系統濾鏡的形式，讓屏幕視覺亮度降低的同時邏輯亮度仍處在DC調光閾值內，從而實現低亮度下的DC調光，就成了這款OLED屏手機通過該認證的必備條件之一。但比較遺憾的是，OPPO并沒有堅持下去，近兩年推出的機型都不再宣傳該項認證，甚至連“DC調光”的開關都逐漸取消了，有說法是因為市場認知度低，以及客戶投訴顯示效果問題。

　　總的來講，低頻PWM調光是否傷眼的問題，就像不同人適不適合喝牛奶一樣，乳糖不耐受的人喝多了反應明顯，體質適合的人則可能沒什么感覺。但無論從權威機構的標準制訂，還是廠商的種種舉措佐證，都告訴我們不應該忽視、否認它客觀存在的風險性，如此才能在自己感到不適時知道原因所在，從而才能在使用或者選購產品的時候加以留意。

03/ 高頻PWM效果如何

　　根據微博博主 @Navis-MDT 的測試結果，華為P50 Pro使用的高頻PWM，在低亮度下的調光頻率可達到1440Hz，波動深度9%，閃爍指數0.007，符合光源國標低風險范圍的要求。相比之下，使用低頻PWM調光的iPhone 12在低亮度下的閃爍指數則高達0.273。而頻率達到1920Hz的榮耀50系列表現可能比P50系列還要更勝一籌。

　　筆者也在高速快門的對比下，對比了榮耀50 Pro和另一款三星屏幕旗艦機在低亮度下的表現。可以看到，使用高頻PWM調光的屏幕在低亮度下，頻閃產生的條紋都要比低頻PWM調光細得多。

　　另外，在顯示效果上，榮耀50 Pro對比了使用三星屏幕開啟軟件DC調光的手機。可以看到，在低亮度下榮耀50 Pro的顯示效果依舊干凈通透，而另一邊開啟軟件DC調光的手機則明顯出現了色彩不均和噪點。

04/ 為何三星供應的“頂級”屏幕不采用高頻PWM？

　　既然高頻調光對護眼確實有幫助，為什么那么多用著三星高端屏幕的旗艦機卻不支持這項技術？這個問題的答案，我們恐怕很難通過第一方求證，不過人稱“DC教主”的微博大V @魔法師蛋小丁 曾對此分享過自己得到的一些信息和看法，可以作為參考。

　　依照他的說法，三星顯示在高端手機OLED供應鏈中的壟斷地位，令其無顧慮地降低屏幕的出廠一致性標準，而后甚至全亮度都使用低頻PWM調光來掩蓋這些顯色不均的問題，并且是從驅動芯片底層鎖死不允許廠商更改，這樣不僅可以降低成本，還能滿足更大量的供應。

　　不過也有消息持樂觀態度，因為高頻PWM調光需要專門的驅動IC，并解決一系列技術問題，三星可能只是暫時因為產品布局或者產能方面的問題，暫時沒有能力生產、供應這高頻PWM調光的屏幕，但未來隨著工藝的進步還是會跟進和普及的。

05/ 總結

　　PWM調光本身并非洪水猛獸，反而是減少OLED偏色的比較好的解決方式，頻率高于1250HZ的PWM調光，對于眼睛的傷害要少很多，而真正應該被抵制的是底層鎖死、不許更改的低頻PWM調光屏幕。

　　華為P50、榮耀50全系采用高頻PWM是一個好的開始，更重要的是，二者的屏幕均出自國產面板廠商--京東方。我們也樂于見到國產屏幕廠商未來進一步在次像素排列技術、色彩、亮度等方面也追趕上三星的步伐，打破一家獨大的局面。