硬核解读:苹果iPhone 13频闪更伤眼吗?

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硬核解读:苹果iPhone 13频闪更伤眼吗?

2023-08-17 21:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

苹果13发布,又一次点燃了频闪是否伤眼的话题。其实我们在几年之前就关注频闪的问题。白带的朋友用手机拍屏幕,发现闪烁和条纹就说伤眼。黄带的朋友通过频闪的频率和波动深度来判断伤眼程度。而读完这篇文章,你就拿到了黑带的入场券。

苹果13pro的频闪到底伤不伤眼?

如果当做一般疑问句来看,任何答案都是错误的,因为伤眼程度不是单一指标决定的,数码爱好者喜欢量化,就会拿着数字说话。实际上,这是医学和生物学范畴,仪器只是衡量一些参数,并不是临床数据,简单的结论一定是错的。医学的伤害,是对人体的伤害,所以我们要先从人体入手,看看频闪能伤害人的条件。

目录

1,频闪如何伤眼?

​2,什么样的频闪会伤眼?

3,手机的频闪会不会伤眼?

4,类DC调光是什么?

5,用相机拍屏幕看到的条纹是什么,怎么通过条纹判断伤眼程度?

6,苹果12p和13p哪个更伤眼?

1,频闪如何伤眼?

严格说,应该是伤身。我个人把频闪伤害分为肉眼或视觉刺激和神经刺激。

频闪就是光源以一定频率交替的亮灭。亮度的刺激会影响人的视觉成像,肌肉和神经。

肉眼刺激会直接影响视觉,引发肌肉反应,如调节晶状体,瞳孔等,刺激多了会加剧视疲劳,人容易累。还可能诱发癫痫,类似无法抑制抽搐等症状。当然也会刺激神经。

神经刺激会诱发偏头痛,轻度可产生烦躁等情绪。

一般来说,刺激消失人体就能恢复,也就是说换个手机歇歇就好。长期则可能出现近视或散光加重的情况,多见于青少年。另外在电光源的频闪频率,与运动(旋转)物体的速度(转速)成整倍数关系时。运动(旋转)物体的运动(旋转)状态,就会产生静止、倒转、运动(旋转)速度缓慢,以及上述三种状态周期性重复的错误视觉,可能引发工伤事故。

2,什么样的频闪会伤眼?

人眼大概能捕捉100hz以下的频闪,光诱发癫痫是3到70hz,这部分主要是眼部感知。

用脑电波测试,植物体的眼底黄斑依然能够辨别出頻率为100-160Hz,乃至达到200Hz的光并作出反映,可测得感知的极限大概不超过250hz。所以我把100hz到250hz作为神经刺激,这部分感知因人而异。其中200hz到250hz的个人差异最大。250到1250hz短期已经无法从脑电波中测出区别,但是长期依然可能影响。超过3125hz可以认为无法影响人体,也是国标对无危害频闪的要求。

200Hz下的频闪对人体的影响是非常成熟明确的,问题就在200Hz以上,有人能察觉,有人不能,那么是不是能察觉的才有伤害,察觉不到的就没有?

大体是,因为有伤害就代表察觉到,你意识不到,但是身体察觉到了。只是你不一定能察觉到自己的身体有没有察觉。我们细化成下一个问题。

3,手机的频闪会不会伤眼?

手机的频闪主要有两种,一种是PWM调光造成的频闪,一种是类DC调光造成的频闪。

PWM的机制就是控制电信号,给电就亮,没电就灭,控制亮和灭的时间长度,就可以改变亮度大小。因为人视觉的亮度是叠加光能产生的。这个比例就叫占空比。实际上PWM的实现方法有很多很多种,并不一定是直上直下的亮灭,要展开说,我们能从单片机讲到电气自动化,这不赘述。

常见的手机频闪是OLED屏幕的240Hz,为什么是这个数字呢?这就是刷新率的4倍。如果频闪不是刷新率的倍数,人就会先感知到频闪,那么看到的画面全部都是一闪一闪的。闪几次换一个图片,那完全就是PPT。而倍数多了,没必要,浪费设计和能耗成本。最终发现,2倍太闪眼,4倍就OK了。

但是4倍240Hz肉眼看不到,视网膜神经是有可能感知的。这就出现部分敏感的人,可能会受影响。只要能感知,就不推荐使用240HzPMW的手机。

但是很多人不知道自己是不是敏感,总不能以身试法吧。

很多人会参考IEEE(国际电工)的标准, 如下图

根据这个图,1250Hz以下的频闪,伤害程度用波动深度来衡量。240Hz应该低于19%。那么手机的频闪波动深度是怎么变化的呢?我们参考一个常见的三星屏幕。

OLED屏幕有全局PWM和高亮度类DC组成。也就是有一个亮度为分水岭,高于就是类DC,低于就是PWM。全局PWM的阈值就是100%的亮度。不管阈值是多少,屏幕亮度越低,波动深度就越大,直到波动深度100%。PWM都会有一个亮度开始,波动深度大于19%,一般是30%左右。而类DC基本上都不会超过19%。但是我不建议大家完全参考IEEE,因为这不是强制标准,甚至都不是屏幕的参考,而是参考灯具,原文的名字叫做PWM LED观看健康风险参考。而IEEE自己觉得这个数据太苛刻。所以2015年制定完之后,IEEE又在2017年做了补充说明。这个参考的量化标准就不太确切。后面我还会进一步谈及我的独家探索。

所以,手机频闪会伤眼,只是不同人接受程度不一样。可能非常敏感,也可能毫无察觉。但是抛开剂量谈毒性,都是耍流氓。具体伤害多大,我们还需要一些铺垫知识才能看懂,还得继续读下去。

4,类DC调光是什么?

这个概念其实是不存在的。谁第一个说的,我不确定,我是编出来的,可能在我之前就有人编过,比如但丁。

类DC的本质可以说PWM也可以说DC。

LCD屏幕是背光常亮,背光的频闪就是屏幕的频闪。 只要是直流供电不间断,就是DC调光无频闪,直接用电功率或者说电压或电流来改变亮度。只要是PWM改变亮度,就是通过占空比改变亮度。

OLED屏幕说DC吧,OLED屏幕是每个子像素独立发光,跟灯泡一样。如果常亮,我们的屏幕就是静态画面。要刷新,就需要改变子像素的亮灭。类似汽车换挡之前需要踩离合,OLED屏幕换画面时候,也需要断开数据,出现一次空信号,我们可以理解成黑屏。所以不可能做成DC。说PMW吧,不是直上直下的波形。所以折中一下,波动深度接近DC,就叫类DC。实质上是还是交替信号,所以还是PWM。

以下是一组PWM和类DC的波形

5,用相机拍屏幕看到的条纹是什么,怎么通过条纹判断伤眼程度?

我们用手机或相机去拍光源,有时候会看到条纹,这就是频闪造成的。但知道原理的人不多。我最早知道这个方法是央视质检节目,测试不合格灯具用的简易方法。后来我引入手机屏幕测试,一直摸索怎么用的更好。机缘巧合下看到贴吧卧楼听松讲解相机知识,提到卷帘快门。我才知道我弄错了,相机捕捉的条纹不是快门或者曝光时长抓到了频闪的间隙,而是相机的CMOS逐行扫描,正好扫到了频闪亮灭的过程 。老式的CCD相机就没办法呈现,只有数码相机CMOS卷帘快门才可以。

由于卷帘快门逐行扫码,行数非常多,每行间隙很短,所以n行扫描的亮和灭会变成条纹宽度来呈现。因此我们只要知道卷帘快门的频率和明暗条纹的数量,就能知道屏幕的频闪频率。如果我们不知道卷帘快门的频率,我们可以设为一个常数Q,这样不同屏幕的条纹数字不同,我们知道一个屏幕的频率,就能知道Q是多少,再测其他的屏幕,等比例计算就行了。比如4个条纹是240Hz,8个条纹就是480Hz。而亮灭条纹的宽度比,就是占空比。

但这个方法不准,如果有多帧合成,或者曝光时间太长CMOS扫描几个轮回一次频闪还没完成,就不会出现条纹。因此我们录像希望消除条纹,就增加曝光时间这个参数。我们想确定有没有频闪,就用比较快的快门参数。

除此之外,条纹的闪烁程度,深浅都不能作为判断标准。因为相机的感光能力和宽容度不同,不确保黑条多黑。拖影和紫红色是不同颜色的响应时间不同造成的,也不是频闪造成的。而条纹滚动或闪烁,一般是录像才有,因为录像是通过一定帧数的静态画面合成的。卷帘快门频率跟频闪不是整数倍,或者频率不固定,每次曝光的条纹位置都不一样,合成视频就会动。所以拍照测试更加准确,不要录像。

卷帘快门的方法只能通过条纹数字看频率或占空比。

5,频闪伤眼如何量化?PWM大小频率代表伤害大小吗?

如果有人通过相机去拍屏幕看条纹数量来告诉你频闪有多严重,那么恭喜你,已经被忽悠瘸了。人眼怎么可能跟仪器一样呢?人眼怎么可能去感知一个波动性的东西呢?

我这4年多,一边测试,一边思考如何科学的量化。结果我发现没办法简单的衡量伤害程度。所以我又回归人类的起点,从医学找寻生物机制的源头。

我认为频闪伤害,是由人感知的亮灭过程的时长和突变量产生的。这就像是频率和波动深度,但是不一样。因为忽略了一个变量,就是占空比。

回到这个图,你有没有觉得0亮度就像PWM,而100亮度就像类DC呢?像就对了,频率不变,波动深度也不变,占空比变了,我们仪器测出来的波形就变了。而人眼感知靠的是明暗突变,只要突变够快,时间够短,哪怕频率低,也能得到高频的效果。所以这就是为什么要看波动深度。只看频率直接就带沟里去了。

我们回到IEEE的LED灯具频闪标准,伤害程度根据频率和波动深度来综合判断。那么什么是波动深度。

图2

波动深度=(A-B) / (A+B)*100%

闪烁指数=Q1/(Q1+Q2)

这个计算方法把我绕晕了,A-B是最大波动量,A+B里面有两个B是为什么。B=0的时候就是简谐波,我会算。B大于0的类DC调光我就晕了。所以我就不知道类DC的伤害怎么判断。于是我就用闪烁指数。但是波形一变,Q2就变了,所以一些奇葩波形里,闪烁指数也变的怪异,我做数据库的时候就晕了。

综合IEEE和我的实测数据,频率和波动深度是衡量一次波动的明显程度。实际上这不是伤眼程度的衡量,而是频闪伤害概率的衡量。因为我们不是被一次波动的强烈给刺伤眼睛,而是被感知到的明暗变化给劳损了细胞。

所以我得出的结论是,人感知频闪的可能性,由闪烁指数或者占空比加波动深度决定。但是每个人的敏感程度不一样,所以对同一数字的感知不同。我们只能给大家参考被伤的可能性大小。 而伤害的大小是确定能感知的前提下,频率数字跟使用时长决定的。伤害大小有上限,不会无限叠加,也可以通过休息恢复。所以频闪伤害的量化是非常复杂的。

6,苹果12p和13p哪个更伤眼?

由于我没有借到,只能看网友的测试。比如Navis-MDT,别看结论,我们只看波形。黄色是苹果13PM,蓝色是12PM

套用我们上面的结论,第一步先看频闪能不能被人感知,我们看感知的可能性。苹果13PM是480Hz,属于脑电波无法判断的情况,猫的神经也就是感知200Hz左右,不是闪电侠应该不太可能感知。而苹果12PM是240Hz,敏感的人就有可能感知。

所以第一步结论,如果你感知不到240Hz的频闪,两个都没伤害。如果可以感知120Hz而感知不到240Hz,就是苹果12PM才有伤害。如果你能感知到240Hz,两个都有伤害的可能。如果有这样的朋友,请联系我做研究对象,你绝对是万中无一的绝世高手。

在这个情况下,才能对比哪个伤。感知不到的情况下,仪器数字没有任何可比性。

最高亮度基本没有波动,基本不会感知到频闪。100尼特下,苹果13PM出现了波动性,更容易被感知到频闪。35尼特下,苹果13PM的波动深度达到了100%,而苹果12PM出现波动但不到100%,所以苹果13PM更容易被感知到频闪。最低亮度我不看,因为太弱的条件下,手机的电磁干扰都会影响结果,屏幕不同位置测的都不一样,需要做离屏防电磁辐射之后才能测。测不准的就最好不要看,MDT的测试方法不清楚,其他亮度跟我的测试很接近,所以我只参考我验证过的数据。

由于实测中,人感知到频闪的前提下,强弱的影响差异不大。所以强弱主要影响被感知概率。我们在不好量化的前提下,就简化模型,只看感知概率。中了就是100%,不中就是0%。下一步我希望把感知概率再细化,目前我大致认为是1/(频率x占空比)x波动深度。

后记

屏幕本来就伤眼,除了频闪,还有很多参数。比如色彩,蓝光,人的瞬目频率,使用时长等等,很难做严格的控制变量法。有人表示用480hzPWM的OPPO也有视疲劳的情况,但是目前没有人能通过双盲测试,不排除受其他因素影响,或者长期才能出现影响。

以上是我通过多年的知识查阅,观众老师的指点和实测完成的。文不加点,一气呵成,就一一指出引用来源了。错漏欢迎批评斧正,我最近实在是有点忙,后续抽出时间一定整理完善。 有些想法还很初级,大家问的比较多,就先聊一次。



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