關於安卓3840Hz這件事

最近安卓手機的熱推玩意就是3840HZ, 關於這件事情的源由說起來還真有點意思!

榮耀今年(2023)推出新機主打實現3840HZ超高頻PWM(Pulse Width Modulation)調光, 提出無風險人眼視覺屏, 其現場也開放使用者體驗, 體驗的方式是與使用者手機放在暗盒裏一塊比較, 再另一支手機拍照比對，比較二者PWM調光的差異, 也确實能看出它們新機與使用者手機(ex.苹果Iphone)的差異, 在使用者進行比較時會被要求將手機亮度調低(如下圖)再進行比較, 有體驗的人肯定會思考這啥意思? 今天這篇內容就是想探討一下這個3840HZ, 希望我能說得簡單明白~

圖片擷取自參考文獻[1]

圖片擷取自參考文獻[1]

OLED屏是當今旗艦機標配, 而PWM是OLED屏獨特功能, 因為OLED屏是電流大小決定發光強度, 而當前DDIC(Display Driver IC/屏顯驗動芯片)的架構多沿用LCD屏的做法, 由DDIC輸出電壓給面板每一個子像素TFT(Thin Film Transistor)決定驅動電流大小, 然而這样的操作需要三個動作: 重置(RESET), 充電(Program), 發光(Emission/EM), 重置是用一個初始電壓(Vint)將上一幀充進TFT的電位清除, 接著充電才可以將新的電位寫進來, 發光這步驟就是讓開啟EM水龍頭開關讓電流流入OLED元件發光, 換句話說也就是在電壓尚未就位時 ”不可以開啟 EM水龍頭 讓電流流出來”, 然而PWM就是指這個EM水龍頭開關的控制訊號, 而3840H就是它的開關頻率, 其代表著屏上子像素TFT每秒關關的次數。

話說前幾年不是說好要全幅DC(珈瑪電壓)調光不閃的嗎? 首先要明白的是DC調光和PWM調光的效果是可以疊加一起, 但因為如果OLED屏在低亮度時只單單使用DC調光所應用的電壓範圍太窄太接近全黑電性不明的區間, 造成點亮低灰階時TFT電性偏差太大, 所以不得不摻和更多的PWM調光比例, 由於OLED屏本身就必需要PWM做操作發光三步驟, 而摻和PWM調光比例只是將原先占比時間(DUTY TIME)增加, 其實作方法如下, 先假設我們再增加10%占比時間(不發光), 這样如果想要維持屏上原先2nits亮度不減就要調升DC調光至2/0.1= 20nits, 這個疊加的調光方式可以大幅改善DC電壓範圍太窄電性不明的問題, 同時也就使算法功能需要存放的补償資料大幅減少, 如DeMURA之類等。

圖片擷取自參考文獻[2]

但是問題來了, 這個PWM調光的PULSE要怎麼在一幀的時間內掃完屏幕呢? 當然是愈均勻分佈愈好啦~ 於是就有多PULSE(波段)等分的方式去實現, 當前(2023)一般是4~ 32PULSE單幀完成, 加上目前手機支持的幀率有1~120HZ, 其物理的意思就是每秒會有1~ 120幀的內容刷新, 再將二者疊加算算, 若OLED屏使用120HZ的幀率且搭配32PULSE的PWM換算相乘即為3840HZ, 也就是子像素TFT可以達到每秒有3840次的開關次數, 換做60HZ的幀率就要使用64PULSE的PWM調光才可實現3840HZ。想要察覺這個PWM調光的PULSE, 因為人眼有視覺暫留不易察覺要使用相機拍攝, 亦可以用光學儀器去量測的, ex. CA410, 可以用CA410去其一定時間內屏的亮度變化波形圖(WAVEFORM/如下圖), 想要定位出單幀的PULSE數可以製作一個黑(gray0)轉白(gray255)的60HZ或120HZ的視頻進行量測, 由於OLED屏有TFT遲滯的問題存在, 這样的視頻量測會有第一幀亮度波形較暗可以定位PULSE數, 如下圖我們用這方式量測S22Ultra可以看到它的PULSE數, 其實另外更簡單的方式就是去計算一個PUSLE的時間去反推每秒的PULSE數。

話說這個3840HZ是不是愈多愈好呢? 從HZ數變化的比較圖看來确實是挺不錯的, 各位覺得呢?

CA410波形量測介面及其結果波形

[1] https://weibo.com/2022252207/N2PXWp44c?ype=repost&layerid=4906764165973836

[2] https://tw.news.yahoo.com/%E5%B0%8F%E7%B1%B39-dc-%E8%AA%BF%E5%85%89%E9%96%8B%E7%99%BC%E5%AE%8C%E6%88%90-%E5%91%8A%E5%88%A5-pwm-115525546.html