很多朋友在用手机拍摄电脑显示器屏幕时,会通过手机镜头看到电脑显示器屏幕上有波纹。不知道是什么原因。本文将根据显示器的显示原理来谈谈相关知识。
连续扫描

说到“电脑显示器使用手机镜头屏幕画面会出现波纹”这个话题,就不得不提到显示器的扫描方式,显示器的扫描方式有很多种,最常见的是“逐行扫描”。虽然我们肉眼看到的电脑画面是一个整体,在成人眼看到的画面转换过程中发生了“渐进式”的变化,但变化速度之快,人眼根本分辨不出来。但是,手机的镜头不一样。大部分手机早就采用了数码技术,镜头捕捉静态或动态画面的精度特别高。当手机镜头捕捉到的画面快于显示屏的刷新频率时,手机镜头可以“逐行扫描”的方式捕捉到屏幕上显示的波纹。如下图:
上图中的横条纹表示显示器有问题,而斜横条纹就是所谓的“逐行扫描”波纹。当手机镜头捕捉画面的频率高于刷新率时,你会透过手机屏幕看到显示屏上的“逐行扫描”波纹。这些波纹一般是从上到下显示的,非常有规律,频率相同。
隔行扫描
前文中提到,“逐行扫描”显示的是波纹图案,而透过显示器看到的另一种波纹是杂乱的、交叉的,这与显示器的屏幕扫描方式有关。这种显示器采用“十字扫描”,也称“隔行扫描”。虽然这种扫描模式和人眼的“逐行扫描”没什么区别,但这是因为扫描频率比人眼识别的要高24帧,只是手机的镜头不同而已。它捕捉到的画面变化远高于人眼,所以会有跨图案波纹,但这种显示很少见到。我们只能通过扫描参考上一篇文章中插入的“渐进式扫描”波纹来想象波纹图案。
这也涉及到一种叫做“莫尔条纹”的现象。简单来说,旧画面刚消失新画面刚显现,人眼会有一个短暂的过渡期,因为画面是挨着切换的,而且是以恒定的角度和频率切换的。人眼被欺骗,无法识别开关间隙,导致所谓的“莫尔条纹”现象。但是这种现象在显示屏上人眼是发现不了的,但是假设手机。因为手机镜头捕捉画面的精度高于人眼,所以人们可以通过手机镜头看到这种现象。以动态Gif为例,这种现象就是显示器显示图像的方式,也就是扫描模式。镜头捕捉到这种变化后,亮度也会根据屏幕上图像的变化而变化。虽然人眼看不到图像切换的短暂瞬间,但手机镜头可以,这种切换的边界是波纹。
显像时间

说到开发时间,这个有点科幻。不知道有多少朋友还记得老式的显示器,就是用“荧光粉”来发展的,也就是CRT显示器。如下图:
CRT显示器的成像原理与后来所有的液晶显示器完全不同。它的现象原理是电子枪作用于石墨高压电极,然后从电极发出电子束,最后作用于荧光粉涂层,达到成像的目的。虽然这个过程说起来很慢,但是发生的时间很短。虽然这个时间很短,人眼无法分辨,但是机器可以捕捉到。问题的关键就在于此。人眼通过手机的镜头可以看到显示器上的波纹,主要是因为逐行或隔行显示需要时间来发展。虽然这和显示器的刷新率有关,但真正影响波纹会不会出现的是成像原理和显示器本身的显影时间。如下图:
上图中,手机的镜头拍摄画面可以设置为“30FPS”和“60FPS”。无论使用哪个帧数参数拍摄,在CRT显示器上都能发现非常明显的波纹。但如果用来拍摄一个有LED和LCD的显示器,即使显示器的刷新频率设置为30+Hz,也只能看到很浅的波纹。如下图:
因为是娃娃拍的照片,所以有点模糊。分别使用华硕的笔记本电脑屏幕,IQOO品牌手机的相机镜头,和一个多出来的有娃娃拍摄图片的手机,很明显可以看到细微的涟漪。如下图:
但本文想说的是,能不能看到波纹,跟手机镜头在拍照时设置的FPS值有关,但也跟电脑显示器的显影时间有关。LCD和LED显示屏的屏幕波纹几乎看不见,只有老CRD显示屏才能看到非常明显的波纹。

快门频率
“快门频率”也可以理解为“快门速度”。老款手动变焦的快门速度甚至可以设置得非常慢,而大多数数码相机的快门速度都在1/1000秒以内。手机的镜头是数码相机的一种,快门速度远远高于屏幕刷新的频率。如下图:
所以通过手机镜头看屏幕,拍静态照片的时候,会像上一篇文章里说的“细花纹”。如果可以自由设置镜头的快门速度,只要设置低一点,拍摄的显示屏就不会出现波纹。
结论:人眼能透过手机屏幕看到电脑屏幕上波纹的图案,与成像原理、时间、参数设置、手机镜头参数、手机镜头设置、人眼结构有很大关系。要分析波纹是如何产生的,就要做具体设备,具体现象,具体分析。
注:本文虽然提到了电脑、手机等硬件设备,但主要说明原理和现象,与设备型号、系统版本、App版本无关。


