【原理解析】为什么显示器Fliker dB值越大，闪烁程度越轻？

1 显示器闪烁现象说明

当一个光源闪烁超过每秒10次以上就可在人眼中产生视觉残留，此时的人眼还是可以感受到光源闪烁感，长时间凝视会对人眼造成不适感，当每秒闪烁超过30次之后这种不适感才会随之下降。TFT-LCD利用电压变化控制液晶盒内电场的强弱，改变液晶分子排列方向，达到对光透过与否的控制。在液晶显示器显示画面时，经常出现画面“闪烁、忽明忽暗”的现象，这种现象称为“Flicker”。
通常情况下，输入到液晶器件中的图像信号的极性会在每一帧（垂直同步周期）结束后发生反转。假设屏幕上持续显示相同的图像。对于每一帧的图像，参考电压必须等于图像信号的振幅中心，如图 1 (左) 所示。然而，如果参考电压的位置像图 1 (右) 中那样发生偏移，图像信号的正负部分就会发生变化。因此，图像信号将以等于帧率频率的一半的频率发生变化。例如，如果垂直同步频率为 60Hz，图像信号将以 30Hz 的频率发生变化。由于这低于人类的感知阈值频率，人类会感觉到闪烁。如果在液晶显示器上出现闪烁，观看时会非常令人讨厌。通常情况下，液晶面板的参考电压是在制造过程中进行调整的。

图1 Fliker产生原因

一个点反转式液晶面板显示着一个棋盘状图案（如图2 所示），其中交替的像素会反复被开启和关闭。在这种情况下，亮起的像素在给定的帧期间会接收到相同的信号极性，这使得每个像素的反转更有可能发生，并导致整个图像被感知为有闪烁现象。

图2 Fliker检查图案（点反转式液晶）

2 Fliker量测方法

图 3 展示了在出现闪烁时亮度与时间之间的关系。从该图中可以看出，亮度呈周期性变化；很明显可以看出，这个周期的振幅越大，明显的闪烁就越强烈。此外，这种亮度波动的周期与显示器的垂直同步信号周期相同，均为其两倍。

图3 Fliker亮度变化曲线示例

测量闪烁的方法大致可分为以下两种：
（1）FMA
测量亮度波动的直流分量和交流分量，并根据这两部分之间的比例来确定闪烁现象。
（2）JEITA
分析亮度波动的频率成分，并根据直流分量与任何频率下的最大交流分量之间的比例来确定闪烁现象。

2.1 FMA法

当显示器的亮度水平如图4所示出现波动时，可以将其视为一个交流成分与一个直流成分的组合。这种闪烁量可定义为（交流成分）/（直流成分），并被称为“对比度法闪烁值”（以下简称为“对比度闪烁值”）。

图4 FMA法示例

在对比法中，由于交流分量和直流分量的定义为公式1：

闪烁值可通过以下公式 2来计算：

从获取传感器数据输出之时起，直至计算出闪烁值期间仪器内部所发生的流程运作过程，将在下文的图5中进行详细说明：

• （A）到（C）
  亮度传感器的输出信号会经过电处理以去除高频成分，从而得到用于计算闪烁的信号。
• （C）到（D）
  对去除高频成分后的模拟信号进行指定时间（t1）的 A/D 转换，以获得计算所需的数字数据（在（D）中用“•”表示）。
• （D）到（E）
  确定数字数据中的最大值和最小值，并分别设为 Vmax 和 Vmin。
• （E）到（G）
  然后，这些值将用于根据公式 1 计算（交流分量）/（直流分量）的比值以及闪烁值。在计算交流分量时，会根据交流分量的频率对在低通滤波器处理过程中出现的衰减进行补偿。

2.2 JEITA法

JEITA 闪烁测量方法是一种用于量化闪烁值的手段，同时还能准确反映人类眼睛的频率响应特性。
当显示器的亮度水平出现波动时，闪烁光可以被视为一个直流分量加上若干个频率分量的总和。因此，首先，将随时间变化的亮度波动数据分离为其频率分量（直流分量和每个交流分量）。接下来，将每个频率分量转换为考虑到人类眼睛频率特性的值。
从所获得的各种频率分量中，将功率谱中除功率谱最大值为 0Hz（直流）分量之外的其他分量的功率谱设为 Px，将直流分量的功率谱设为 P0，并使用以下公式3来确定闪烁值（以下称为 JEITA 闪烁值）。

下图展示了运作示例，直至计算并输出 JEITA 闪烁值的过程。

• （A）
  在指定的时间（t2）内，对传感器的输出信号进行反复的 A/D 转换，以获取进行计算所需的数字数据（如图（A）中所标注的）。
• （A）到（B）：
  所获得的数字值通过傅里叶变换处理，并分离出各个频率成分。换句话说，由于要测量的光源是 3 个光源（1）、（2）和（3）组合而成的，因此将这些频率成分分离出来意味着获取光源（1）、（2）和（3）的频率和振幅值。所获得的数据将如图（B）所示。
  此外，为了减少由于数字傅里叶变换的特性而产生的误差，会对这些数字数据应用适当的窗口函数处理。
• （B）到（D）：
  然后，这些频率成分通过积分器进行处理，以反映人类眼睛的频率响应特性，如图（C）0Hz（直流）和 20Hz 的成分完全没有减少，而 50Hz 的成分则减少到原始值的 0.251 倍。所获取的数据将如（D）所示。
• （D）至（E）：
  从（D）中的数据中，选择除 0Hz 分量之外的最大分量，并将其用作交流分量。（在此示例中，将是 20Hz 的分量。） 0Hz 分量则用作直流分量。

这些直流和交流分量的功率谱分别设定为 P0 和 P1，而 JEITA 的闪烁值则通过公式3 计算得出。

问题答疑：为什么显示器Fliker dB值越大，闪烁程度越轻？

通过亮度计（如CA410）可量测出JEITA Fliker为-50dB，该数值越大（例如-80dB）面板闪烁越轻。因为当面板的闪烁幅度（JEITA 中的交流幅值）越小，占直流分量的比值越小，计算出来的log结果就越往负无穷，所以Fliker dB值越大，闪烁程度越轻。

3 参考文献

[1] 柯尼卡美能达官方说明链接
[2]柯尼卡美能达官方文件——直接下载链接（Fliker相关说明在P40-59）
其他网页资料参考：
http://www.manyoung-optics.com/article-item-39.html
https://blog.csdn.net/wanghuannihao1992/article/details/121354338
https://xueqiu.com/7131487766/262372180