显示设备与我们的日常生活密不可分，而“亮度”则是影响观看体验最直接、最重要的因素之一。它决定了屏幕内容在不同环境下的可见性，也关联着设备的能耗和用户的视觉舒适度。本文将围绕显示和亮度这一核心，深入探讨与之相关的关键问题。
什么是显示亮度？
显示亮度（Brightness），在显示技术中通常指的是屏幕发出的光的强度。更精确的单位是尼特（nit），或者说坎德拉每平方米（cd/m²）。1尼特等于1坎德拉每平方米，表示每平方米的屏幕区域发出1坎德拉的光强。这个数值越高，屏幕就越亮。
与亮度相关的另一个概念是环境光。环境光是指观看显示设备周围的光线强度。理解环境光很重要，因为理想的屏幕亮度并不是一个固定值，而是需要根据环境光的强度来调节，以达到最佳的观看效果和舒适度。
为什么调节屏幕亮度？
调节屏幕亮度并非仅仅是个人喜好问题，它具有多方面的实际意义和重要性：
- 提升可见性： 在光线强烈的环境下（如户外或阳光明媚的室内），提高亮度可以帮助我们看清屏幕上的内容，克服环境光的干扰。
- 保护视力与舒适度： 在黑暗环境下，过高的屏幕亮度会对眼睛造成刺激，导致不适、疲劳甚至影响睡眠（蓝光问题也相关）。适当降低亮度能显著提升观看舒适度，减少眼睛负担。
- 节省电量： 无论是手机、笔记本电脑还是显示器，屏幕通常是设备中最耗电的组件之一。降低亮度可以直接减少屏幕的能耗，延长电池续航时间或降低电力消耗。
- 优化图像表现： 在某些特定的观看场景或对于某些特定内容（如HDR视频），调节亮度（尤其是峰值亮度）对于呈现更丰富的细节和动态范围至关重要。
显示亮度在哪些地方可以调节？
调节显示亮度的选项几乎存在于所有带有屏幕的设备上，具体位置和方式因设备类型和操作系统而异：
- 智能手机和平板电脑： 通常在操作系统的“设置”应用中找到“显示”或“屏幕亮度”选项。大多数设备也提供了快速访问方式，如从屏幕顶部或底部下滑/上滑调出的控制中心或通知栏中，通常会有一个亮度调节滑块。
- 笔记本电脑： 通常有专用的键盘快捷键（通常是Fn键配合F键区带有太阳图标的按键）可以直接调节亮度。在操作系统层面，如Windows的“设置” -> “系统” -> “显示”或通过任务栏的电池/通知区域图标，macOS的“系统设置” -> “显示器”，也都有详细的亮度控制选项。
- 台式机显示器： 主要通过显示器本身的物理按钮或触摸控制菜单进行调节。菜单中通常会有“亮度”（Brightness）或“背光”（Backlight，对于LCD）等选项。操作系统层面的调节（如显卡驱动程序设置）有时也能影响亮度，但通常是通过软件模拟或与显示器通信实现。
- 电视机： 通过遥控器调出设置菜单，在“图像”、“显示”或“画面”设置中找到“亮度”或“背光”选项进行调节。
许多设备还提供自动亮度调节功能，利用内置的环境光传感器自动根据周围光线强弱来调整屏幕亮度。
显示亮度是如何实现的？（技术层面）
屏幕亮度的产生和控制方式取决于显示技术，主流的技术是LCD（液晶显示）和OLED（有机发光二极管）：
LCD（液晶显示）
LCD本身不发光，它需要一个背光源来提供光线。背光源通常是LED灯。液晶层的作用是控制光线穿过的程度，不同的像素会阻挡不同量的光线，从而形成图像。调节LCD屏幕的亮度，主要是通过控制背光源的整体发光强度。背光源越亮，穿过液晶层的光线就越强，屏幕也就越亮。
亮度调节技术（LCD）
- PWM（脉冲宽度调制）： 这是目前最常见的LCD背光调光技术。它通过快速开启和关闭背光源来实现亮度调节。例如，如果需要在较低亮度下显示，背光源会以非常高的频率（赫兹）快速闪烁，通过改变“开启”时间占整个周期的比例（占空比）来控制平均亮度。占空比越大，平均亮度越高；占空比越小，平均亮度越低。虽然闪烁频率很高，但部分人眼或相机在低亮度下可能会察觉到这种闪烁（称为“PWM闪烁”），可能引起不适。
- DC Dimming（直流调光）： 这种技术通过改变流经背光源LED的电流或电压来直接控制其发光强度。电流/电压越大，亮度越高；反之则越低。DC调光不会产生闪烁问题，对眼睛更友好，但在极低亮度下，可能会出现轻微的色彩或伽马偏移。
OLED（有机发光二极管）
OLED是自发光技术，每个像素本身就是一个微小的发光体。OLED屏幕的亮度是通过控制每个像素发光的强度来实现的。当需要显示黑色时，相应的像素完全关闭，不发光，因此OLED能实现“纯黑”，带来极高的对比度。
亮度调节技术（OLED）
OLED的亮度调节通常结合使用了PWM和DC调光。在高亮度下，可能主要采用DC调光以保持色彩准确性。在低亮度下，为了避免电流过小导致色彩不均匀或驱动不稳定，许多OLED屏幕会切换到PWM调光。因此，即使是OLED屏幕，在低亮度下也可能存在PWM闪烁的问题。
显示亮度“多少”才合适？
合适的屏幕亮度没有绝对的标准，它取决于多种因素：
- 环境光强度： 这是最重要的因素。一般来说，屏幕亮度应略高于环境光强度，或者说屏幕的白色部分应看起来像一张舒适的白纸。
- 在完全黑暗的环境中（如卧室关灯）：可能只需要几十尼特（如50-80 Nits）甚至更低就足够，过亮会非常刺眼。
- 在昏暗的室内环境（如傍晚室内光线不足）：100-200 Nits可能比较舒适。
- 在明亮的室内环境（如办公室或有自然光的房间）：200-400 Nits通常能保证良好的可见性。
- 在户外或阳光直射下：可能需要达到500 Nits、800 Nits甚至1000+ Nits才能看清屏幕内容，尤其是手机这类经常在户外使用的设备。
- 内容类型： 观看照片或视频时，可能需要更高的亮度来展现细节和色彩。阅读文字时，稍低的亮度可能更舒适。HDR内容要求屏幕具备更高的峰值亮度才能充分展现其高动态范围的优势。
- 个人敏感度： 不同的人对光线的敏感度不同，有些人对亮度变化或闪烁更敏感。
设备的典型最大亮度范围：
- 入门级/中低端显示器和笔记本电脑：通常最大亮度在200-300 Nits。
- 主流显示器、笔记本电脑和手机：通常最大亮度在300-500 Nits。
- 高端显示器、笔记本电脑和手机（特别是支持HDR的）：最大亮度可以达到500-800 Nits，而播放HDR内容时的局部峰值亮度（Peak Brightness）可以轻松超过1000 Nits，甚至达到数千尼特。
- 电视机：亮度范围差异很大，从几百尼特到数千尼特的HDR峰值亮度都有。
如何优化显示亮度？
优化显示亮度是为了获得最佳的观看体验、保护视力并节省电量。以下是一些实用方法：
- 开启自动亮度： 对于支持环境光感应的设备，开启自动亮度是最省心的方式。系统会根据传感器读数自动调整亮度。但要注意，自动亮度算法不一定完美，有时仍需要手动微调。
- 手动调节： 在没有自动亮度或对自动调节不满意时，根据当前环境光手动调节到舒适的亮度水平。一个简单的原则是，屏幕的白色看起来既不像发光的灯泡，也不像蒙尘的灰纸。
- 利用护眼模式/夜间模式： 这些模式通常会降低屏幕色温（减少蓝光）并在夜间自动降低亮度，进一步减轻眼睛负担。
- 选择合适的显示器/设备： 如果你经常在明亮环境下使用设备，选择一个最大亮度较高的型号会更有优势。如果你对PWM闪烁敏感，可以查找支持DC调光或高频PWM调光的型号（通常1000Hz以上的高频PWM对人眼影响较小）。
- 校准显示器： 虽然亮度校准通常与色彩校准一起进行，专业的校色仪可以测量屏幕的实际亮度，并帮助你设定一个符合特定工作流程（如图像编辑）或观看环境的参考亮度值。
- 考虑对比度设置： 亮度与对比度（最亮白与最暗黑的比例）共同影响图像的观感。在调节亮度的同时，检查对比度设置是否合适，高对比度通常能让图像看起来更生动。
亮度调节与电源消耗的关系如何？
亮度是显示设备（尤其是使用背光源的LCD设备）最主要的耗电来源之一。这是因为驱动背光源或OLED像素发光需要消耗电能，亮度越高，所需的电能就越多。
研究表明，在许多设备上，将屏幕亮度从最大降低到中等水平，可以显著延长电池续航时间，有时甚至可以节省20%-40%或更多的屏幕耗电。对于长时间使用电池供电的设备（如手机和笔记本电脑）来说，合理控制屏幕亮度是提升续航效率最有效的方法之一。
即使是OLED屏幕，虽然黑色不耗电，但显示白色等高亮度内容时，像素需要以更高的强度发光，同样会消耗更多电量。因此，无论何种屏幕技术，降低整体或平均亮度都是有效的省电策略。
显示亮度与眼睛疲劳的关系如何？
不合适的屏幕亮度是导致眼睛疲劳的重要原因之一：
- 亮度过高： 在黑暗环境中，过亮的屏幕会使瞳孔收缩，眼睛需要更费力去适应，长时间下来会感到酸痛和疲劳。过强的光线刺激也可能引起眩光感。
- 亮度过低： 在明亮环境中，亮度过低的屏幕会迫使眼睛更费力地聚焦，试图辨认屏幕上的内容，这同样会导致疲劳。
- 亮度与环境光反差过大： 当屏幕亮度与周围环境光强度差异太大时（无论屏幕是过亮还是过暗），眼睛在看向屏幕和周围环境时需要不断调整适应，这种频繁的调节是造成疲劳的主要原因之一。
- PWM闪烁： 对于一部分对闪烁敏感的人来说，低频PWM调光引起的屏幕闪烁会直接导致眼睛疲劳、头痛甚至恶心。
因此，保持屏幕亮度与环境光相匹配是保护眼睛、减少疲劳的关键。理想状态是让屏幕像一本普通的书本一样，其发光强度与阅读环境的光线强度和谐一致。
什么是HDR亮度？它与SDR亮度有什么区别？
SDR（Standard Dynamic Range，标准动态范围）亮度是指传统显示技术下的亮度表现。SDR内容的亮度范围相对有限，通常最高亮度被限制在100 Nits左右，以适配大多数传统显示器的能力。
HDR（High Dynamic Range，高动态范围）亮度是为了呈现更宽广的亮度范围而引入的概念。HDR内容包含比SDR更多的亮度信息，从极暗的细节到耀眼的高光。支持HDR的显示器需要具备：
- 更高的峰值亮度（Peak Brightness）： 能够显示局部非常明亮的高光区域，通常要求达到400 Nits、600 Nits、1000 Nits甚至更高。这是HDR视觉冲击力的重要来源。
- 更低的黑场亮度： 能够显示更深邃的黑色，与高光形成强烈的对比，展现更多暗部细节。（这一点与对比度紧密相关）。
- 更精细的亮度分级： 能够在整个亮度范围内呈现更平滑的过渡。
HDR亮度是HDR体验的核心要素之一。一个显示器即使支持HDR信号输入，但如果峰值亮度不足（例如只有几百尼特），也难以充分展现HDR内容的优势，高光部分可能会被“裁剪”或压缩，看起来与SDR区别不大。因此，衡量一个显示器HDR性能好坏，其峰值亮度是一个非常重要的指标。
如何测量显示器的亮度？
精确测量显示器的亮度需要专业的硬件设备：
- 色度计（Colorimeter）或分光光度计（Spectrophotometer）： 这些是专业的色彩校准和测量工具。将这些设备放置在屏幕表面，配合相应的软件，可以测量屏幕在显示不同颜色（通常是纯白色）时的实际发光强度，并给出Nits（cd/m²）数值。
- 校准软件： 配合测量硬件使用，用于控制显示器显示测试图案（如全屏白色），并记录测量数据。
通过这种方式，可以准确得知显示器在不同亮度设置下的实际输出亮度，以及在显示HDR内容时的局部峰值亮度等性能指标。普通的软件工具通常只能调节操作系统的亮度设置，而无法直接测量屏幕的物理亮度输出。
理解并合理调节显示亮度，是提升我们与各种屏幕设备交互体验的基础。从选择合适的设备，到在不同环境下进行精细调节，再到关注它对眼睛健康和电量的影响，亮度这个看似简单的概念，背后蕴含着丰富的技术和实用知识。
