[S7換機紀錄] 如何減輕AMOLED傷害你的眼睛

好了，是時候來面對S7這隻手機令我最厭惡的地方了：螢幕。

其實S7的螢幕無論是顏色、對比、亮度（最亮夠亮、最暗夠暗），甚至是自動亮度的調整都非常優秀，但仍然無法克服AMOLED的烙印、色衰，以及PWM調光等問題。因此話先說在前頭，如果你使用AMOLED的裝置，並且單純使用內建的自動調光，看起來一切安好的話，那恭喜你，你可能喜歡（或適應）AMOLED的顏色的同時，對PWM調光也不敏感，建議你就不用再往下看了。

但如果你跟我一樣，在拿到這隻手機看了幾天，發現怎麼看這塊螢幕怎麼不舒服，甚至出現頭痛的狀況，那很不幸地，你我都是眼睛比較敏感的人。

在我們切入最重要的主題之前，先來講個「可能」減輕眼睛疲勞的方法，也就是讓S7的螢幕不要那麼鮮豔一點。在Setting -> Display -> Screen Mode中可以調整S7螢幕顯示的模式。預設的模式是Adaptive display，這個模式的顏色非常鮮豔，白色的色溫也過高，亮度也比其他模式來得高，因此首先你可以先將Screen Mode改成Basic來改善這個問題。詳細的內容請見這個網站有非常詳細的各種數值。

懶得截圖啦～我直接抓了這個網站的圖

好，來進入最麻煩的問題：PWM吧。一般來說，螢幕調整亮度的方式分成兩種，PWM (Pulse Width Modulation)以及DC (Direct Current)。後者從名字就可以知道是靠著調電流來降低亮度，後面提到的所有PWM缺點都不存在於DC調光方法中；這種方法可能的缺點大概是能夠調整的亮度範圍比較窄，因此有些螢幕會告訴你它在亮度X％以上時使用DC調光，但低於X%以下則是改用PWM調光，比如EIZO。而PWM則是「騙」你的眼睛以為螢幕的亮度降低了，但實際上是利用快速地開關LED來達到「看起來」好像變暗了。為了讓你不要察覺它其實是這樣調整亮度的，因此LED的開關頻率必須要夠高，但其實不用太高人眼就很難察覺了，只是在頻率過低的情況下你可能會覺得有種難以形容的不適感，除了眼睛容易疲勞外，有些人甚至會覺得噁心、頭痛。

除了我的個人經驗外，在IEEE上也有一篇文章有詳細的說明。大致整理一下文章所說的內容包括：

1. PWM頻率在3~70Hz是人眼可見（可察覺）的。在這種頻率下，人會立即被觸發各種症狀，包括癲癇、頭痛、頭暈以及各種不適 (general malaise)。
2. 接著在低於165Hz以下的PWM頻率是屬於人眼不可見（無法察覺）的。在暴露在這種頻率下的光源照射20分鐘左右，人會開始出現頭痛、偏頭痛，以及非立即但不該忽略的潛在眼睛傷害與對各種人體控制眼睛的機制 (ocular motor control, visual performance) 造成傷害。
3. 雖然有文獻指出160~200Hz應該是足夠使得光源對人體的傷害到達可忽略的程度，但這些文獻都沒有考慮高對比的情形（此為2010年的文章，也許後來有相關的文獻也不一定）。同時，即使PWM頻率到達200Hz，這種頻率下仍然可能會讓人在觀看一些高速的運動（像乒乓球）不太舒服，但不致於到傷害健康的程度。

為了讓使用者不會產生上述的不適感，部分使用PWM調光的螢幕會宣稱在任何亮度下都是不閃屏 (flicker-free)，不過其實這類型的螢幕並不是真的不閃爍，而是用夠高的頻率來開關LED，使得人眼完全感覺不出來。然而，即使是PWM不閃屏的螢幕，也有人還是會覺得有一種更難言喻的不適感，但這種人的比例應該非常地少才對。

AMOLED，很遺憾地，我並不懂是否是因為其先天特性限制而無法使用DC調光，但總之市面上的OLED一律使用PWM調光；相較之下，LCD螢幕就可以簡單地做到DC調光。如果你想確定一下你手上的裝置是否使用PWM調光，行動裝置（手機、平板）以及筆電請看這張表，電腦螢幕的話請看這張表。AMOLED有純黑色 (#000000) 不發光以及高對比等優點，但卻有壽命短（色衰、烙印）、成本高、不同亮度下色偏等問題。說老實話，就算AMOLED有純黑色不發光這樣可以省電的特性，但你也沒辦法永遠都只看著純黑色的螢幕啊！更別提許多的Dark theme其實顏色根本不是#000000，這樣也沒辦法賺到好處啊... 但手機買都買了，還是得想辦法克服這問題吧。

裝置使用PWM調光，還有辦法解決閃屏的問題嗎？有的，那就是固定裝置的亮度在100%。由於PWM調光的目的是為了降低亮度，所以只要亮度不降，也就是維持在100%，那麼螢幕就不會閃爍。根據laptopmedia.com這篇文章的測試，S7在94%以上不會有PWM產生的閃屏問題（實際上有閃，但網站上寫著Its light pulsates when it’s set below 320 cd/m2，所以我也不是很確定他的意思是這種程度的閃爍不影響人眼還是怎樣？）。同時，S7的PWM頻率相當低，只有240Hz左右，是人眼容易查覺的程度，隨著降低S7螢幕的亮度，這個頻率還會更低，對人眼就更疲勞了。可是，100%的亮度也太亮了，因此我們就得直接透過「源頭」來讓輸出的亮度降低。

對於一般的電腦螢幕來說，如果你的螢幕比較舊，沒有標榜是不閃屏或是DC調光，PWM頻率又太低會讓你不太舒服，那麼最簡單的解決方法就是先將螢幕亮度調到100%，用電腦內建的顯卡程式(Intel、nVidia等）直接讓顯卡輸出的亮度降低，調整到適合你的工作環境亮度即可。這種方法雖然可能會讓顯示的顏色有點偏差，但也算是一種折衷的解決方法就是了。電腦上可以這麼做，那麼手機上當然也可以這麼做。BUT！手機得適應各種亮度，不能使用自動亮度且保持亮度在100%對於絕大多數的環境來說都不適用。幸好，Android允許App於上層繪圖，因此才有以前的濾藍光App能出現。因此我們就要透過在其他顯示內容上「蓋」一層圖層讓螢幕整體顯示的亮度降低，但同時又維持裝置的顯示亮度在100%。

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2018/07/16 Updated:
臺灣的Galaxy S7在6月28號迎來了期待已久的Android 8.0 Oreo，各種效能跟順暢度都大幅提升。然而，Oreo刪除了App可以於系統元素上層繪圖的權限，而系統元素就包含了固定在上方的狀態列，以及拉下來的通知頁面跟快捷選單。因此，若是在Oreo上利用本文原本所敘述的方式調整，就會發現雖然絕大部分區域的亮度是可以調整，但狀態列會亮到不行，拉下通知頁面或快捷選單時，整個螢幕更是會亮到炸掉，因此可以說很遺憾地這方法再也行不通了。

但這次的更新也不全然都是壞消息。由於我更新後就發現了上述的問題，因此隔天只好強迫自己試看看用回系統內建的自動亮度調整，結果發現之前那樣的頭痛反應幾乎不復存在了，好奇之下拿起了RX100用手動調整快門去拍S7的螢幕，發現無論快門時間多長（當然是在合理而且可跟之前的結果比較的範圍內），以及螢幕亮度多暗，都再也拍不出之前會拍出一大片黑的狀態，只有幾條較細的黑線而已。後來看到了NOTEBOOKCHECK對Note 8測試了螢幕不同亮度下的PWM，可以看到Note 8的螢幕PWM已經不是以前S7那樣看到的直上直下、不是0就是1的那種劇烈的變化，而是比較像sin或是cos的波形，讓我合理懷疑S7已經透過OTA更新kernel控制螢幕亮度的PWM方法。因此，現在你可以試試看改用內建的系統自動亮度看看。雖然我覺得眼睛看著螢幕的疲勞程度確實還是比之前來得高，但至少已經緩解了PWM對較為敏感的人會有的症狀，算是目前的折衷方法了吧。
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這種可以透過蓋圖層降低亮度的App我最推薦的是降低亮度這款App，即使是免費版也已經可以使用我們所需要的全部的功能，小缺點只有亮度想降低到20%以下必須有Pro版。另外，你也可以利用AMOLED純黑色不發光的特性，在螢幕上灑上平均分布的細小黑點達到降低亮度同時省電的效果。這種類型的App我推薦Pixel Filter這個App，權限乾淨，完全免費，而且也可以定時交換灑點的位置避免螢幕烙印。更重要的，是上面提到的這兩個App都可以跟Tasker整合，因此你可以透過Tasker讀取感光器的亮度值來決定Pixel Filter的灑點密度以及「降低亮度」的亮度程度，達到自定義的自動亮度效果。「降低亮度」在我實際測試表現真的蠻好的，而且的確可以把亮度降到非常低，20%算是相當夠用。Pixel Filter就有點奇妙了；其實他在灑50％的點時我覺得看起來完全沒有問題，你很難察覺到螢幕上有灑黑點，不太會有像素感。但超過50%之後，稍微細看就會發現黑色的像素，我自己到75%都還可以，88%就完全不能接受了。除了有像素感這個問題以外，灑點超過50%時螢幕就會出現明顯的色偏（偏綠色），我「猜」理由似乎是因為三星使用Diamond Pixels這種排列方式使得綠色發光源的密度比藍色跟紅色高的樣子。Pixel Filter降低亮度的效果沒有「降低亮度」這個App來得有效，因此我是在比較高亮度的時候使用Pixel Filter，比較低亮度的部分使用「降低亮度」來調。但建議不要把兩者同時混用，因為色偏的情況會比單純使用Pixel Filter更嚴重。（Update: 由於色偏實在有點煩人，因此我後來已經全面改用「降低亮度」來調整）

利用Screen Filter這類型的App都有同樣的問題，就是某些系統內容無法接受上層繪圖同時顯示，在那種情況下螢幕就會回到爆亮的100%。有些狀況下使用者得自己將Screen Filter都關閉，比方說直接安裝apk檔，不關閉Screen Filter的話是無法按下「安裝」按鍵的；有些狀況使用者倒是不用自己關，所有的Screen Filter會被暫停，比方說設定App權限的頁面就是這種類型。另外，自動旋轉螢幕時也會出現Screen Filter也要旋轉因此有短暫的轉換過程出現（Pixel Filter就很明顯）。

另外，在環境光源極亮的情況（比方說大太陽的戶外），除了將這些Screen Filter關閉以外。S7只有透過開啟自動亮度才能超過手動100%的亮度達到855 cd/m2。最暗的亮度倒是無論手動或是自動都是一樣的2 cd/m2。同時，根據上面有提到的這篇文章，隨著亮度降低，S7的閃爍頻率也會降低，應該會比亮度50%或是75%之類的來得不傷眼一點。因此，如果透過「降低亮度」將亮度調到20%也還是不夠低的話，那改成調成系統亮度也還算可以接受就是了。（Update: 根據IEEE那篇文章與laptopmedia.com測試出來的PWM頻率以及我的個人經驗，極低的PWM頻率其實應該是更不舒服而非比較不傷眼，因此還是建議別將系統亮度調到最低。但如果維持系統亮度100%，然後透過「降低亮度」將亮度調到20%還是不夠用的話，我是建議要嘛就買專業版，不然就真的別在全黑的環境下看手機吧...）

透過以上的方式，你應該就可以在維持100%亮度的情況下調整螢幕亮度，避免PWM造成你的眼睛疲勞了。不過請注意，這畢竟是一種取捨，將螢幕亮度調高就會讓AMOLED的螢幕壽命更短（至於我們透過Screen Filter去把亮度壓下來還會不會有這種問題我不太敢確定），我個人是覺得我的眼睛比螢幕更重要啦... 因此AMOLED的螢幕壽命我就靠延長保固來擋了。

另外，如果你的手機有root的話，XDA有人直接修改了S7 edge的kernel，讓S7 edge在任何亮度下都維持裝置所能提供的最高的PWM頻率，不是很確定S7適不適用就是了，有興趣的人可以研究一下。

當然，如果你覺得這些真的很麻煩，你的眼睛也真的很敏感的話... 那你就跟我一樣，下一隻別買AMOLED的裝置吧。