以前的臺(tái)式電腦上，我們經(jīng)常能看到這樣的畫面：

熟悉的動(dòng)畫，有沒有勾起你二十年前的回憶？ 圖源：crsky.com、bilibili用戶@豐sulfone

這些都是曾經(jīng)Windows系統(tǒng)自帶的一些屏幕保護(hù)程序，簡稱“屏?！?。當(dāng)一段時(shí)間不操作電腦，就會(huì)看見彩色線條不斷變化、或是三維管道不斷延伸的畫面，看上去十分有趣。

你有沒有好奇過：這些動(dòng)畫為什么被稱為“屏?！?？又為什么好久沒見過這些動(dòng)畫了呢？

為什么會(huì)有屏保？

屏幕保護(hù)程序，顧名思義，自然是用來保護(hù)屏幕的。

不斷播放的動(dòng)畫，不費(fèi)電就不錯(cuò)了，怎么還能保護(hù)屏幕呢？這還要從顯示技術(shù)講起。

顯像管（CRT）技術(shù)是人類最早普遍應(yīng)用的電子顯示技術(shù)。有別于今天薄薄的顯示器，CRT顯示器龐大的機(jī)身令人印象深刻，也被戲稱為“大頭顯示器”。從1950年彩色顯像管問世起，一直到十多年前，CRT顯示器始終占據(jù)著顯示領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。

圖源：圖蟲創(chuàng)意

所謂CRT，就是陰極射線管（Cathode Ray Tube），也被稱為顯像管。作為顯示的核心器件，藏在顯示器的“大頭”里。其中的電子槍發(fā)射高速電子束（因電子帶負(fù)電，因此也被稱為“陰極射線”）轟擊屏幕內(nèi)表面的熒光粉，熒光粉被高速電子激發(fā)即可發(fā)出熒光。電子束在偏轉(zhuǎn)線圈的作用下能夠改變轟擊熒光粉的位置，進(jìn)而呈現(xiàn)出不同的圖像，這就是顯像管顯示器的顯示原理。

而這種機(jī)制會(huì)帶來一個(gè)問題，就是“燒屏”。

CRT顯示器最終的發(fā)光是靠熒光粉，如果長時(shí)間維持在同一個(gè)畫面，就意味著電子束長時(shí)間擊打同一位置的熒光粉，累積的能量會(huì)導(dǎo)致熒光粉在屏幕上留下永久的疤痕，看起來就像“鬼影”。這種“鬼影”即使關(guān)機(jī)也存在，而且無法恢復(fù)，這就是燒屏現(xiàn)象。Windows系統(tǒng)中下方狀態(tài)欄常年固定不動(dòng)，就很容易導(dǎo)致燒屏。

固定不動(dòng)的Windows狀態(tài)欄 圖源：360百科

聰明的你可能會(huì)問：不使用時(shí)直接關(guān)機(jī)不行嗎？

事實(shí)上，CRT顯示器的開關(guān)機(jī)壽命比持續(xù)使用壽命更短。每次開關(guān)機(jī)時(shí)，CRT顯示器都要快速進(jìn)行2萬伏特以上電壓的充放電，頻繁的開關(guān)會(huì)顯著降低CRT顯示器壽命，并帶來額外的功耗。而且，CRT電子槍的充電需要約30秒才能顯示圖像。因此，如果只是短暫離開電腦休息一下，關(guān)閉顯示器既不經(jīng)濟(jì)也不方便，所以待機(jī)就成了更多人的選擇。

屏保如何起作用？

為了保護(hù)CRT顯示器不被燒屏，就出現(xiàn)了我們今天的主角——屏保。

第一個(gè)屏幕保護(hù)軟件于1983年首次亮相，通過將用戶的顯示器切換到全黑以避免燒屏，就像今天許多電腦的睡眠模式設(shè)置一樣。

但由于CRT顯示器的主要功耗并非來自顯示，所以全黑與正常顯示相比也并不省電。為了趣味和美觀，屏幕保護(hù)動(dòng)畫就此誕生了，通過顯示不斷變化的內(nèi)容，避免了長時(shí)間顯示同一畫面導(dǎo)致的燒屏。

屏保動(dòng)畫一經(jīng)推出便廣受歡迎，相對(duì)于當(dāng)年昂貴的電腦，顯示與渲染動(dòng)畫帶來的額外功耗不值一提。同時(shí)，它還提醒著使用者電腦尚未關(guān)閉，如果只是簡單的切換成黑色，容易使人誤以為已經(jīng)關(guān)閉了電腦，帶來更大的浪費(fèi)。

然而，如果屏幕保護(hù)動(dòng)畫重復(fù)播放，時(shí)間長了累積起來也同樣有燒屏的風(fēng)險(xiǎn)。1994年，微軟借助OpenGL技術(shù)推出了一系列新的3D屏保動(dòng)畫，包括最經(jīng)典的3D迷宮和3D管道。它們利用隨機(jī)數(shù)隨機(jī)生成并渲染動(dòng)畫，基本可以達(dá)到“永不重復(fù)”的目的，避免了長時(shí)間循環(huán)播放重復(fù)屏保動(dòng)畫的燒屏風(fēng)險(xiǎn)。

3D管道屏幕保護(hù)程序 圖源：bilibili用戶@豐sulfone

屏保為什么“消失”了？

隨著技術(shù)更新，CRT顯示器逐漸被更輕薄、功耗和成本都更低的液晶顯示屏（LCD，Liquid Crystal Display）取代。2005年，LCD液晶顯示器面板銷量正式超過CRT顯示器，成為主流顯示技術(shù)。2011年，最大的CRT顯示器生產(chǎn)商之一的東芝停產(chǎn)了最后一款CRT顯示器。2017年，微軟發(fā)布的Windows 10 Fall Creator Update正式將屏幕保護(hù)程序列為“Deprecated”（棄用）功能，不再對(duì)其進(jìn)行更新和維護(hù)。

那換用LCD液晶屏后，就不會(huì)燒屏了嗎？

LCD液晶顯示器的工作原理是通過控制液態(tài)晶體的通斷電來改變光線的通過條件，其本身并不具備發(fā)光功能。電子手表、計(jì)算器等的顯示器使用的就是基礎(chǔ)的液晶顯示。

圖源：攝圖網(wǎng)

而彩色液晶顯示器的顯示依靠背光板白光照射在液晶層上，液晶層上每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的亮度均可靠液晶的通斷電控制，以此實(shí)現(xiàn)顯像。液晶電視的常見故障就是背光損壞，比如液晶電視能隱隱看到圖像，但不再發(fā)光，無法看清。

背光損壞的液晶顯示器，強(qiáng)光照射下可看見圖像 圖源：閑魚

液晶本身不發(fā)光，只控制光的折射和透射，故而沒有燒屏危險(xiǎn)。不過，LCD屏長時(shí)間處于靜止畫面也會(huì)導(dǎo)致液晶凝固，出現(xiàn)暫時(shí)性的“鬼影”，但在正常使用時(shí)，“鬼影”就會(huì)消失。

此外，電腦的休眠功能也在不斷完善。在一段時(shí)間內(nèi)未使用電腦時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，此時(shí)功耗顯著降低。同時(shí)，休眠待機(jī)對(duì)電腦壽命的影響也大幅減小，LCD屏幕的開機(jī)響應(yīng)又很快。所以，屏幕保護(hù)程序除了趣味性以外，已經(jīng)喪失了其實(shí)用性，便逐漸從我們的視野中淡出了。

屏保的今生

如今，我們的手機(jī)上，OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管）顯示技術(shù)憑借其顯示效果和功耗上的優(yōu)異表現(xiàn)，又取代了LCD液晶屏幕成為主流。隨著大面積面板成本的下降，也將逐步取代LCD液晶電腦和電視顯示器。

但與LCD不同，OLED是自發(fā)光，像素點(diǎn)的壽命有限，顯示能力會(huì)隨使用衰減，所以長時(shí)間維持一個(gè)畫面同樣會(huì)發(fā)生燒屏。最常見的便是短視頻平臺(tái)邊框，雖然內(nèi)容變化，但側(cè)邊圖標(biāo)保持不變，就容易導(dǎo)致OLED燒屏。但同樣由于息屏休眠的功耗優(yōu)勢(shì)，直接息屏對(duì)屏幕的保護(hù)更加直接，OLED顯示器并不需要屏保動(dòng)畫，其燒屏也并非由于待機(jī)。

手機(jī)屏幕上留下的短視頻平臺(tái)邊框印記 圖源：閑魚@松花江揮上勾拳的酸角

對(duì)于各類電子產(chǎn)品使用時(shí)存在的固定不變的圖像（例如前文提到的手機(jī)短視頻邊框、頂部狀態(tài)欄，以及電視臺(tái)的臺(tái)標(biāo)、電腦的窗口邊框、智能手表的常亮?xí)r鐘等），屏幕廠商早有對(duì)策，在固件層面就加以預(yù)防：一是像素清理，當(dāng)關(guān)閉顯示器時(shí)，自動(dòng)重新校準(zhǔn)屏幕和像素；二是主動(dòng)識(shí)別降亮度，識(shí)別到電視臺(tái)臺(tái)標(biāo)等徽標(biāo)時(shí)，自動(dòng)降低該區(qū)域的亮度，減緩老化；三是像素移動(dòng)，將顯示的圖案“偷偷”挪動(dòng)一下，通過智能微調(diào)發(fā)光像素，避免屏幕的老化不均勻。所以，現(xiàn)在的OLED屏幕燒屏也不像之前那么容易發(fā)生了。

雖然不再需要屏保，我們?nèi)詴?huì)存在待機(jī)顯示的需求，就是息屏顯示。打開息屏顯示功能，就可以在不打開手機(jī)的情況下看到基本信息，方便又快捷。其實(shí)，不止是為了防燒屏，電腦、手機(jī)的鎖屏壁紙，也借鑒了屏幕保護(hù)程序的隱私保護(hù)功能。

智能手機(jī)的息屏顯示

屏保，只是換了種方式，陪在我們身邊。

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作者：秦毅軒，華東師范大學(xué)物理系本科生；羅家麗，華東師范大學(xué)物理系本科生

策劃&編輯：rain

鳴謝：中國科學(xué)院大學(xué)博士、高級(jí)工程師 郭瑋宏為本文提供科學(xué)指導(dǎo)。

題圖圖源：zhihu.com

來源：上海科技館

編輯：小咕咕

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