低频信号对人体影响-低频信号治疗癫痫
经颅磁刺激
重复经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation ,rTMS)技术是建立在生物电磁学理论基础上发展起来的一门新医疗技术。它是根据法拉第电磁感应原理,通过强电流在线圈上产生磁场,然后磁场无创伤地穿透颅骨进入大脑皮层,并在相应的皮层引起局部微小感应电流,改变大脑皮层的膜电位促使大脑皮层产生相关的生理效应,从而起到治疗作用。
自该技术问世以来,在全世界范围内有广泛的应用。英国、德国、美国、丹麦、日本、以色列等很多国家和地区应用该技术在更广泛的范围内进行诊断、治疗和科研项目。
国内各类精神、神经、康复领域的核心期刊,每年都有几百篇TMS项目的各种文章发表,项目内容涉及TMS应用在精神领域对抑郁、幻听、神经性耳鸣、焦虑、睡眠障碍、强迫症等适应症的治疗;在神经领域的神经损伤后的康复、帕金森病、癫痫病的治疗等;在康复领域涵盖了各类精神、神经损伤后的功能恢复、康复后生活质量的改变等。
目前,国内经颅磁刺激仪的生产、研发技术已经处于国际领先的水平,武汉依瑞德系列经颅磁刺激仪是国内唯一的经颅磁刺激仪生产厂家,产品的各项性能指标已经达到国际领先水平。
辐射对人体的伤害
辐射对人体的伤害
辐射对人体的伤害。世界上充满着各种各样的辐射,而辐射对我们的身体是具有一定危害的。我已经为大家搜集和整理好了辐射对人体的伤害的相关信息,一起来了解一下吧。
辐射对人体的伤害1辐射对人体的危害很大,作为普通人受到辐射最常见的原因,一般是通过医学检查和治疗而受到辐射,例如做胸透、拍胸片、做CT、放疗等等,辐射可以影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,严重的还会诱发癌症;辐射其次还会影响人体的心血管系统,出现心悸、失眠、部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏出量减少、白细胞降低、免疫功能下降等;还会影响人体的视觉系统,如视力下降、白内障等。
电脑辐射的危害
1、微波危害:电脑的低能量X射线和低频电磁辐射,可引起人的中枢神经失调。电脑屏幕发出的低频辐射与磁场,会导致多种病症(流鼻涕、眼睛痒、颈背痛、短暂失忆、暴躁、抑郁、中枢神经失调等。对女性来说,还会出现痛经、经期延长、乳腺 癌等症状,少数准妈妈还可能发生早产或流产),
2、视力危害:使用电脑,眼睛最容易受到侵害,尤易引起青少年近视和睫状肌痉挛。这些被称为“电脑视力综合征”的病症是一种压力型疾病,原因是眼睛长时间盯着一个地方,眨眼次数仅及平时的三分之一,从而减少了眼内润滑剂的分泌。长期如此,除了会引起眼睛疲劳、重影、视力模糊,还会引发其他不适反应。
3、呼吸系统危害:电脑散发的气体会危害呼吸系统。释放有害人体健康的臭氧气体,这些臭氧气体不仅有毒,而且可能造成某些人呼吸困难。
4、组织伤害:操作电脑时重复、紧张的动作,会损伤某些部位的肌肉、神经、关节、肌腱等组织。除了腰背酸痛外,患上腕管综合征者,除了手腕疼痛甚至麻痹外,这些症状会延伸至手掌和手指。
辐射对人体的伤害2手机辐射会对人体造成什么样的影响
辐射对人体不好,这大家都知道,不过大家可能不明白的是,对人体不好的辐射是电离辐射,而手机辐射属于非电离辐射,它是射频辐射,辐射的能量很低。这样能量很低的射频辐射,会不会对人体造成负面影响,一直以来都很有争议。
美国曾进行过这样一项研究,将小白鼠放在无线电波环境中,每天放超过九个小时。这些小老鼠所接受的手机辐射量,要比我们每天玩手机接收的辐射量大很多。多次实验结果表明,老鼠并没有因为辐射,而出现明显的健康问题。所以很多人认为手机辐射,并不会对健康造成很大的伤害,更不会致癌。
不过这项实验因为进行的次数比较少,被人质疑不具有说服力。后来有研究机构又进行了长达十年的研究。经过多次实验发现,有6%的雄性大老鼠可能放置手机辐射的环境中,体内出现了的瘤。不过这项实验中,只有这6%的雄性大老鼠出现了这种情况,雌性老鼠和小老鼠都没有出现这种情况。
根据这次的实验结果,很多人认为手机辐射虽然是非电离辐射,但是长时间接触,对于人体也会造成一些影响。不过这项实验是拿2G和3G信号做的,现在我们使用的4G,和接下来的5G,甚至未来的6G,具体会对人体造成什么影响,还没有准确的结果。
由于这项实验是拿老鼠做的,我们也很难得知具体到人身上,会不会出现这种情况。所以目前,长时间接触手机辐射究竟会对人造成哪些影响,还没有定论。但可以确定的'是,手机是可以使用的,短时间接触无大碍。所以大家对于手机,该用的时候还是得用,能不用的时候就不用。
虽然不清楚,手机辐射具体会对人造成哪些影响。不过可以确定的是,长时间玩手机,是会对人体的健康造成不小的影响。一个人长时间玩手机,身体会变成什么样呢?
首先视力会下降,影响眼部健康。长时间玩手机,盯着手机屏幕,用眼过度,眼部容易出现干涩、视力下降等情况。其次长时间玩手机,对于颈椎也会造成一定的影响,长时间低着头,时间长了,颈部容易长富贵包等颈椎问题。很多人年纪轻轻,就因为玩手机,颈椎变得不好。长时间玩手机,还会影响睡眠。很多人睡觉前喜欢玩手机,睡觉前玩手机容易让人不自觉地熬夜,熬夜对人健康的负面影响,这是毋庸置疑的。此外,长时间玩手机,还有可能影响人的社交能力,让人皮肤变差、让人记忆力下降、脑子变笨等等。
手机是一把双刃剑,对于我们人类来说,适度使用手机,它是我们的科技之光,沉迷手机,它就是我们的健康杀手。手机可以使用,该用的时候当然得用,不过为了自己的健康,不要沉迷手机。
辐射对人体的伤害3电脑不开机有辐射吗
在电源线没有连着的情况下,电脑不开机的话是没有辐射。因为电脑发射的是电磁辐射,但在不开机的状态下就没有电流通过电脑,没有电,就没有磁信号,所以也就没有电磁波,没有电磁辐射。电源连接着,这时候是会有电磁辐射的,但是电磁辐射值很小。
电脑辐射的危害
1、电脑狂暴综合征:所谓“电脑狂暴综合征”是指长期使用电脑的人对电脑产生依赖,如果电脑出现故障后不能使用,就会产生沮丧和焦虑,这是一种新的心理性疾病。
2、电脑视力综合征。
3、腕管综合征。长时间使用电脑,有的人手部会出现疼痛和阵发性麻木,还伴有腕关节肿胀、手动作不灵活、手无力等症状,并有加重的趋势,这在医学上被称为“腕管综合征”。
4、信息障碍综合征。
5、电脑失写症。
6、颈脊椎综合征。年轻人在电脑前坐的时间越来越长,长时间姿势不正确极易导致颈椎病变。
7、光敏感性癫痫。
8、“电脑脸”症。
9、电脑血栓症。
10、电脑辐射脱发症。
大学医学开题报告
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大学医学开题报告
大学医学开题报告1
北京联合大学毕业设计(论文)开题报告
一、课题任务与目的
1.课题任务
本课题是基于单片机的脉搏波提取电路的设计。设计采用数模转换器MAX1240芯片组成AD转换电路加上带通滤波电路、放大电路进行电压数据采集,然后将采集的脉搏信号即模拟电压值转换为12位数字值输入给单片机,单片机再将此数据处理为2个字节,低字节为低8位数据,高字节的低4位为数字电压值的高4位,进行数据处理后在通过串口将数据发送出去。
2.课题目的
进一步了解单片机,掌握信号调理部分电路组成及设计方法,以及单片机设计数据信号采集电路的方法。
二、调研资料情况
当前脉搏波检测系统有以下几种检测方法:光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。近年来光电检测技术在临床医学应用中发展很快,这是由于光能避开强烈的电磁干扰,具有很高的绝缘性,且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息是当前最好的方法。
脉搏波检测系统的数字化设计方法:从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过?摸脉?作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波,放大整型等处理,再经过模数转换和进一步处理。这种方法不仅增加了硬件的复杂程度,增大了功耗和体积,更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。
关于脉搏波的波形
脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向 外周传播而形成的,因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等,特别是与动脉管壁的弹性、口径和厚度 密切相关。实验发现动脉血管的弹性越大(即顺应性越大),则脉搏波的传播速度越小;动脉管径越小,速度越大。故通常沿主动脉到大动脉、再到较小动脉,脉搏 波的传播速度越来越大。
脉搏波周期图的标志点特征与其对应的生理因素有着密切的联系,其对心血管功能参数指标信息的正确提取有着重要影响。如图1所示,b单波起点(主动脉脉瓣开放点),c主波波峰(主动脉最高压力点),d重搏前波波峰(c点压力下降后第一个拐点,是左心室射血冲击主动脉发生弹性振动造成的),e舒张期开始点,f重搏波波谷(房室瓣开始打开,左心室开始充盈的标志点),g重搏波波峰(f点后动脉压力继续上升的一个高峰)。Ps为收缩压,Pd为舒张压,Pm1为收缩期平均压,Pm2为舒张期平均压。
图1 脉搏波的具体特征
主要参考资料
[1]有关他人的基于单片机的脉搏波提取电路的设计方案)
[2]脉搏波的特征监测)
[3] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2003).北京:北京理工大学出版社,2003年,第一版
[4] 周润景 .单片机电路 设计、分析与制作 .北京:机械工业出版社, 2010年8月1日第1版
[5] 张永格/黄庆华.单片机开发技术与实训.电子工业出版社.2006年,第一
[6] 凌阳科技.《凌阳16位单片机开发实例》. 北京航空航天大学出版社
[7]: SGS-Thomson Microelectronics Application Note.《Applications of Mololithic Bridge divers[M] 》
[8]: Nordic VLSI ASA PRODUCT SPECIFICATION.《433MHz Single Chip RF Transceiver Nrf401[M] 》. February. 2002
[9]谭浩强. C程序的设计.北京:清华大学出版社,2001.
三、初步设计方法与实施方案
图2 总体系统框图
总体流程为:先由脉搏波信号提取模块的HK2000B型压电脉搏传感器提取脉搏波,然后进入脉搏信号调理模块进行滤波放大,之后将调理好的数字波送到A/D转换模块,由MAX1240转换为模拟波形在传入单片机处理,最后单片机处理完成的波由串口通信模块传递给PC机。
1.脉搏信号提取模块
当前,中医临床上最常用的取脉方法是独取寸口法,此处动脉行径较固定,解剖位置较浅,毗邻组织较分明,因此成了脉诊有利位置。本课题采用HK2000B型压电脉搏传感器,其精度小灵敏度高,输出为模拟信号。
附其出厂技术指标;
(1)电源电压:DC5?6V;
(2)压力量程:-50?+300mmHg;
(3)灵敏度:2000?V/mmHg;
(4)灵敏度温度系数:0.0001/?C;
(5)精度:1.5%;
(6)重复性:0.5%:
(7)迟滞:0.5%;
(8)过载:100倍。
2.脉搏信号调理模块
(1)滤波电路
常规脉搏信号的主要频带范围是0.1?40Hz。为防止处于干扰环境是脉搏信号中混入各种噪声,因此在本系统中设计了通带频率为0.1?40Hz的带通滤波电路,将脉搏信号的有用成分从采集到的信号中分离出来。本课题带通滤波器将采用44Hz的二阶低通滤波器级联0.1Hz的二阶高通滤波的方法实现。
(2)放大电路
使用三极管与电阻组成一个放大电路,参考倍数为8?10倍,具体放大倍数在仿真时可以测试出来。
3.A/D转换模块
MAX1240称作模数变换器;简称?模数转换器?。把模拟量转换为数字量的装置。在计算机控制系统中,须经各种检测装置,以连续变化的电压或电流作为模拟量,随时提供被控制对象的有关参数(如速度、压力、温度等)而进行控制。计算机的输入必须是数字量,故需用模数转换器达到控制目的。
主要参数
1.2.7V?3.6V单电源供电。
2.分辨率为12位。
3.最大采样率73K次/秒。
4.低功耗,37Mw(73Ksps),5Uw(待机工作)。
5.内部提供采样/保持电路。
6.内部提供转换时钟。
引脚3(即SHDN)为控制端,其值取0为待机工作模式,取1为正常工作模式,也可悬空,此时内部电源无效,可在管脚3(Vref)外接参考电源。
图3 MAX1240内部管脚图示
4.单片机模块
本课题采用AT89S52单片机,由于MCS-51系列单片机造价低廉且通用性好,市场应用成熟,其中AT89S52低功耗,高性能方便各类程序测试调试,很是适合本设计故而选它作为课题单片机。
5.串行通信模块
串行通信可分为异步传送和同步传送两种形式,异步传送的特点是数据在线路上传送不连续,但通信双方必须事先约定传送的字符格式和波特率。同步传输的速度高于异步传输,但硬件设备较复杂,而且对同步时钟信号的相位一致性要求严格。
下面是对串行通信的几个一致的概念和标准:
1)传输率:即波特率,范围一般110?9600。
2)RS232-C:EIA电平与TTL电平转换,需要电平转换芯片MAX3232。
3)3.0?5.5V电源供电。
4)300?A低供电电流。
5)只需外接0.1?F电容。
6.电源模块
脉搏调理电路需求-5,V+5V模拟电源,单片机需求5V数字电源,A/D转换器和MAX3232需求3.3V数字电源,数字电源需和模拟电源分离。
四、预期结果
完成脉搏波提取的电路并仿真成功,能够测试记录波形,顺利且条件允许的情况下将进行硬件操作,最后完成毕业设计论文的编写。
五、进度计划
第一、二、三、四周:调研资料。
第五、六、七周:将找到的资料进行分析,学习。
第八、九、十、十一周:开始进行电路的设计,仿真。
第十二、十三周:调试电路并进行最后的修改。
第十四、十五周:撰写毕业论文。
第十六周:完成毕业设计,老师审查,并完成毕业答辩。
大学医学开题报告2
临近毕业了,大家的论文写好了吗,下文是医学开题报告范文,希望大家有所收获!
题目:病人倒地呼救智能开关设计
(一)选题背景
随着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高,人们对于身体健康保障的要求越来越高。当病人突出心脏病、脑溢血、低血糖、癫痫病等突发性疾病时,病人的生命安危将在很大程度上决定于病人能否在最短时间内得到有效的救助。由此自然促进了急救业务的发展和常用急救知识的普及。但是在国内,整个急救体系还处于起步阶段,存在的很多隐患可能在病人突发症病后影响急救效率。例如,如果一个心脏病人在路边散步时突然发病倒在路过该怎么办?打电话?如果附近没有公共电话呢?找人帮忙?一旦被非专业人员错误处理,导致延误治疗很可能弄巧成拙。打车送医院?资料表明,当病人心跳停止后 5-10min脑细胞就开始亡。换句话说:在这种情况下必须要让专业急敌人员尽快到场才能保证病人的生命安全。从这个角度进行思考,我提出了这么一个设想:能不能设计一种装置使得病人因突然发病而跌倒到医生赶到救治的过程得到尽快的简化呢?
我在专利局查阅有关资料之后,发现国内目前尚没有此类产品的设计。一个类似创意的设计是:在一个瓶子内设置两个金属接点,瓶子内部灌一些水银。当人站立时,水银集中在一个接点处,电路断开。当人倒地时,瓶子的倾斜使水银同时接触到2个接点,电路被触发,瓶子内置的警报器发出警报,示意求助。这个设计显然是很粗糙的。
(1)它只是通过身体倾斜的角度来决定是否报警,而不是按照真正的生理状况,必然会出现很高的误报率。
(2)它无非是在最短时间内引起了别人注意,却并没有使整个过程简化,所以对于提高救护效率不会起到实质影响。
结合我自己的设想和现有设施的缺陷,我希望做出一套?倒地后急救体系?:当病人倒地之后,用一个监测装置感知病人诸如血压、脉搏等生理状况并进行数值分析。一旦确定病人已经发病,就发出无线电信号给最近的急救站,急救站通过gps定位病人的位置并以最快的速度调度急救人员。
但是,经过两个多月的探讨,几乎没有任何进展,我几乎到了要放弃的地步。但是,在老师不断的鼓励和启发下,有一天,灵感幸运地光顾了我的大脑?声光求助,有线、无线电话报警都是成熟的技术,关键在于没有一个能判断病人因其他原因跌倒与突然发病而跌倒的智能开关装置。
一旦这个设计能够实现,将会具有重大的实际价值和社会价值。首先它使病人在急救最关键的一个环节上得到了最大的保障,很大程度降低了突发性疾病的危险性;其次,它会使急救行业出现新的概念、新的运营模式,也会促进相关产品(如gps)的普及和推广;另外,它可以使众多患有突发性疾病的中老年人以轻松、乐观的情绪面对生活,参与更多的社会活动,由此产生的社会效应将非常可观。
“DC调光”中的“DC”是什么意思?
开波之前,首先声明。我们“LCD教”、“反OLED联盟”都可以统称为“反低频PWM联盟”。我们反对的是低频的PWM调光,而不是其他显示技术。
我们不是针对谁,无论是LCD,是OLED,还是灯管,任何使用低频PWM调光的显示和照明设备,都是我们的谴责对象。DC直流调光和高频的PWM设备,都是我们的盟友。但现在满街跑的三星AMOLED、中低端笔记本和桌面显示器、以及数目稀少但也是在闪的LG p-OLED屏幕(Pixel 2 XL:黑人问号?),都是我们“反低频PWM联盟”的反对对象。爱搞机这次PWM科普的内容梗概:
上半篇,主要是闪烁的危害、PWM调光的定义和显示器史上的一些坑;
下半篇,主要是如何评估低频PWM的危害程度、个人检测PWM的方法和A屏时代的护眼生存指南。
讲真,如果你平时连续玩手机、看显示器的时间在1小时以内,而且还是非敏感体质,那低频PWM调光对你的影响就不会太大了。但手机电脑这种东西的使用时间太长了,每天用几个小时,甚至10几个小时的用户都有。对于重度用户,屏幕的调光方式就是很有必要考虑的因素了。
PS:个人作品难免会有疏漏,如有意见或建议,欢迎到评论区指教。
万恶的频闪
这次的故事起点放高一点,直接从显示器出现之前开始说。而这篇科普的核心是“频闪”二字。“人工照明的历史,就是闪烁的历史”,这个真的一点都不夸张。从特斯拉的交流电,打败爱迪生直流电的那一瞬间,仿佛就决定了人类照明的闪烁史。因为,所有在交流电源下工作的光源都会闪烁……
50Hz的交流电
1891年开始,人类开始大规模使用多相交流发电机,最后50Hz(我国正在用的频率)和60Hz交流电占领了市场。交流电的频率,决定了从古董的钨丝灯,到现在大部分家用日光灯(荧光灯)的闪烁频率都是100Hz,即每秒闪动100次(50Hz的正弦交流电,每秒有50次波峰和波谷,并经过零点100次)。
不同LED产品的频闪
而曾经被寄予厚望的LED光源,因为厂家的驱动电路不同,有非常复杂的频闪形态。如果加上调光功能,其频闪种类就更加多,更加复杂了。当然,好的产品是可以做到不闪或者闪动极其轻微的。但LED产品价格暴跌之后,不少厂家都用简单的驱动电路,导致频闪状况恶化。
室内室外的各种低频闪烁光源
这下明白为什么室内拍的慢动作视频,画面会闪了吧。因为是真的再闪啊……除了被人类有意无意的看到闪烁之外,甚至连超市的扫描枪都会受灯光闪烁而影响识别率。
根据国际照明协会技术报告CIE TN006-2016定义,闪烁可以分为“闪烁、闪烁效应和幻影效应”3种,后两者分别指观察物体和观察者移动时的物理效应。为了简化说明,下面统一称为闪烁和频闪。
人眼对闪烁频率的敏感度曲线
部分不同人类对频闪的敏感度很大的差异,甚至有“闪动敏感体质”的说法。人类最敏感的频率是8.8Hz,随后不停下降。大部分人在80Hz之后就看不出闪烁了,但即便如此,仍有部分人会因此觉得眼睛累、眼睛痛。2015年的电气和电子工程师协会文档IEEE Std 1789-2015指出,照明闪烁会产生潜在不利影响:
光敏性癫痫或闪烁光诱导的癫痫发作(0.1%人口)
偏头痛或严重的头痛,常伴恶心、视觉紊乱
增加自闭症人的反复行为
视力衰弱包括:眼过劳、疲倦、视力模糊
宝可梦冲击事件
现在看回去近代最著名的“频闪事故”,都有种都市传说的气息了,而且谁能想到主角居然是宝可梦《 Pokémon》……1997年12月16日,日本电视台播放的宝可梦第38话《电脑战士多边兽(旧译为3D龙)》,为了渲染电脑世界中的战斗,大量使用12Hz的红蓝闪光展示爆炸场面,直接导致日本全国出现了700例癫痫症(650例是儿童) 。这种低频闪动,无论是什么显示器看,可能都会导致相关症状(从未感觉到人类如此脆弱,如此容易翻车)。
该事件史称“宝可梦冲击”,它让《宝可梦》这个看起来人畜无害,深受世界喜爱的动画,享受到了被勒令停播的待遇,直到第二年的4月16日才从第39话继续播。这个38话被永久在电视上禁播(网络上还有)。而可怜的多边兽,全家再也没有在电视版上出镜过了。无独有偶,2007年的伦敦2012年宣传预告片、2011年的《暮光之城:破晓》都有过“因色块闪烁,导致观众癫痫发作”的事件。
感兴趣的话,可以自行到视频网站观摩《宝可梦》的第38话,B站,空降位置是18分51秒。虽然数字化之后,视频的精细度、色彩饱和度和刺激性都不如当年,但还是建议大家出发前注意安全,戴好安全带再开车(外加一句很惊悚的废话:在病发之前,我们根本不知道自己有病)。
PWM是什么?
回到我们的主角PWM调光。PWM,全称Pulse Width Modulation,翻译过来就是脉冲宽度调制,说到底,就是种把模拟信号调制成脉波的技术。它已经是应用非常广泛的显示器/光源的亮度控制方案,此外,还有我们之后会提到的DC直流调光(LED领域的CCR恒流调光,为方便表示,本系列科普统一用DC调光代称)。
进入正题前得科普一下信号的两大分类:
模拟信号,可以在0-100%之间有一系列值(接近无级变速)。
数字信号,特征就是“0和1”。这两个是很Geek的数字,毕竟人类整个IT体系,都是建立在逻辑电路“0和1”的控制之上的。
数字信号控制虽然成本低,但它最尴尬的地方是,无论是用高低电平做标识、还是光源的断电和通电,都只对应“0和1”两种状态。针对这次说到的调光问题,数字信号的控制,只能生成“开和关”两种状态,亮度要么是0,要么是100%。也就注定做不到模拟信号那样的无级亮度调节了。
那为什么我们的屏幕能无级调节亮度呢?因为聪明的人类发现肉眼反应速度有限,且有脑补作用。只要光源“明灭”切换速度够快,肉眼就察觉不出来了。PWM调光就这样粉墨登场了……?通过闪烁来形成“载波”,然后控制“明和灭”的时间比值(占空比)就能达到控制亮度的效果:
在每秒超过N次的闪烁中,如果需要的亮度低,那就让灭掉的时间占比提升。例如,如果要把亮度调到10%,只要让亮的时间占比达到10%即可。虽然听起来有点鸡贼,但PWM调光的优点还挺多的,结构简单、精度高、控制“亮度变化”不会导致明显偏色之外,还省电、发热低。人类乃至地球上的大部分生物的眼睛,都是在连续的自然光下演化而来了,用闪烁这种视觉欺骗的方式调节亮度,会不会翻车呢?
虽然上面提到,大部分人无法察觉超过80Hz的闪烁,但余光部分其实可以检测到更高频率的闪烁,神经系统和大脑皮层可以检测到160Hz的刺激,视网膜更加敏感,可以对200Hz的闪烁做出反应。这些都曾被证实可以造成头痛、偏头痛和疲劳。
回顾国标给“频闪”的定义(根据IEEE的说法,其实这个是“频闪现象”的定义)。频闪,就是在“闪烁光源下,观察连续运动物体时,本应连续的图像出现了离散的现象”。当我们阅读或者视线从屏幕上移动时,因为频闪效应的存在,肉眼能察觉到数百赫兹的闪烁。
课外阅读:同样利用人眼生理特性来“欺骗”视觉的例子,最著名的肯定是每秒24帧的**了。这里还能延伸出,为什么**24帧就够了,但游戏要60帧起步呢?感兴趣的话,可以戳我们的陈年科普《经典科普:为什么**24帧就行,但游戏要60帧?》。
人类显示史,各种黑历史
历史上每次显示设备转变都出过坑。如果你的年纪够大,想必你还会记得以前那些又大又重的CRT(阴极射线管)电视和显示器。以前除了阴极射线管扫描速度导致的一些画面闪动外,印象中的它们,是不是画面特别通透?特别绚丽?
后来出现的LCD显示器,除了体积外,都是被CRT按在地上全方位地摩擦的货。早期的桌面LCD因背光不行,导致色域覆盖不行,可视角度更加是个大坑。更可怕的是,当时LCD还更贵,但无奈它体积小,帅啊(当时人类的态度,就像现在看真·全面屏的手机一样。帅,真的可以为所欲为)。
等了5、6年,主流LCD的背光追上来、IPS面板的大规模使用,画质表现才勉强追了上来。期间桌面LCD屏幕经历了画面比例调整和分辨率的增长。画面比例从5:4、4:3到16:10,最后定型在16:9。分辨率则从1280*1024到1400*900,最后定型在1920*1080。
在2010年上下,LCD显示器的背光源经历了从CCFL(冷阴极荧光灯管)到LED的转变。CCFL因功耗、环保等多种因素,在随后的2、3年被多个国家和地区明令禁止生产。然后,人类第一次感受到被“LED+低频PWM调光”统治的恐怖,大量用户发现新显示器看着更加伤眼、累眼,甚至出现囤CCFL显示器过日子的梗。
风扇测频闪大法
如果你的年纪够大,应该还会记得国内曾经流行过用“挥手、铅笔和风扇”看频闪的测试方法。已经掉进历史垃圾桶的CCFL背光显示器,它们的PWM调光频率几乎都是175Hz,但它们有明显的余晖效应(PWM控制熄灭的时间里,它们仍然在发光),大幅减缓了频闪的效果。
而后来出现的LED背光显示器,沿用了低频PWM调光,频率通常在180-420Hz之间。但因为LED这种光源的响应速度很快,余晖效应接近于0,其频闪严重到已经可以产生“频闪效应”了(即能够像高速摄影一样定格移动物体的画面)。
部分显示器厂商抓住了商机,用“不闪屏”作为推广手段,并开始大规模使用DC调光或DC+高频PWM调光。时至今日,很大一部分显示器依旧在用不闪屏做为宣传。
而笔记本领域被夹在桌面和手机之间,向来被喷没有好面板,而且背光也是个坑。笔记本市场有大量用低频PWM调光的产品,有些是低亮度才会PWM,有些全程都在PWM。一大波笔记本厂商的很多新品,甚至高端产品,仍然在用低频的PWM调光(机佬表示强烈谴责)。
非常幸运地,手机的LCD屏幕几乎没有受到过低频PWM调光的困扰。即便部分手机LCD屏幕的亮度会有波动,但和现在OLED的低频闪动,完全不是一个层次(科普的下篇会详说其分别)。不过,就像当年桌面显示器大规模使用PWM调光那样,三星和LG,这些OLED厂商使用的低频PWM调光,又让人类回想起被PWM支配的恐怖……
如果说从16:9屏幕到18:9全面屏还算是进步,从全面屏到刘海屏是倒退的话。那从OLED屏幕使用低频PWM调光的那一刻起,就已经是倒退到历史循环的坑里去了。
在下半篇,我们会就“如何评估低频PWM的危害程度、个人检测PWM的方法和A屏时代的护眼生存指南”进行科普,敬请期待。
参考资料:
IEEEstd 1789-2015、国际照明学会报告CIE TN006:2016、IEC TR 61547-1、GB/T 9473-2017读写作业台灯性能要求、台湾照明灯具输出业同业公会、notebookcheck、TFT CENTRAL关注爱搞机微信公众号(playphone),第一时间接收最新评测与资讯内容推送!
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