DVN 主编 Daniel Stern撰写
Naomi Miller 是一位高级科学家,就职于俄勒冈州波特兰市的美国西北太平洋国家实验室,专门研究照明的各个方面,包括眩光和 TLM(通常称为“频闪”)。她在 2023 DVN 旧金山研讨会上发表了主题演讲(点击查阅演讲PPT),去年夏天,我们报道了 TLM 如何对驾驶员及其更脆弱的交通参与者(如骑自行车者和行人)的道路安全和福祉产生严重负面影响的早期研究阶段。
TLM 是车灯的潜在麻烦中的其中一项。随着固态照明(各种形式的 LED 和 OLED)取代了过去汽车光源的发光细丝和电弧,炫光的影响变得不容忽视。在此之前,车辆上的灯由稳定的直流电供电,这或多或少是恒定的;它不会以可能导致频闪的速度振荡。另一方面,当今的大多数车灯都采用脉宽调制供电:一系列快速的短暂功率脉冲。
同样,人的眼睛也会不由自主地被进入我们视野的特别突出的事物所吸引。如果吸引人目光的物体是频闪的高强度光,不由自主地凝视会加剧眩光效果。
这些影响一定程度上是普遍的,但 TLM 对那些对它特别敏感的人构成了更大的风险。易敏人群会出现严重的分心和其他认知障碍,以及明显的定向障碍、头痛、恶心、疲劳和偏头痛。
PNNL 最新研究发现,当前人们对车灯TLM的影响可能存在错误描述和/或低估了其对道路安全的威胁,并且从这些早期检查中得出的 TLM 缓解建议也可能是误导和无效的。此外,车灯的 TLM 会干扰 ADAS 和 AD 系统中使用的机器视觉系统的性能和精度。 在 DVN 访问 PNNL 期间,我们看到了各种有趣的实验和试验正在进行中。他们中的大多数涉及独特的设备和设施。例如,该实验室的其中一个房间,里面有高度专业化的 LED 顶灯。看起来像内置在天花板上的普通白色 LED 办公室面板灯,实际上是可以控制的,以产生任何可能需要的光谱。
这里进行了大量的显色实验,获得了不少令人印象深刻的发现。例如:增加白光光谱的蓝色含量会使光线看起来更亮的普遍观点可能不太准确,或者至少不是那么简单。在这个光谱可调房间中,已经发现添加红光会使白光看起来更亮。我亲身体验了一下:房间里到处都是五颜六色的物品,如糖果包、颜色编码的文件夹和水果。值得注意的是,与其他白光光源相比,许多商用白光 LED 缺乏红光。
当室内光谱中的红光增加时,白色物体看起来仍然和以前一样,但彩色物体突然变得更加鲜艳,是的,一切看起来都明显更亮了。不仅仅是红色和橙色的物品;甚至蓝色和绿色、黄色和棕色看起来也更亮。此外,还涉及到一个非常奇怪的现象,如此不寻常,以至于很难准确描述:it is not that I saw a red flash when the red was switched on; rather, I felt a red flash并不是在开启红光时看到红光频闪; 而是,我感到一阵红光频闪。这种影响非常突出,正如我所说,很难对没有经历过它的人来提供恰当描述。这是一个在红光的高水平和低水平之间来回切换的视频。视频不如亲临现场所见,但效果还是可以看到的:
在实验室的另一边,有一个特殊球体,上面点缀着以均匀间隔的可单独控制的灯光:

球体为观察者设置了一个开口处,布置得很像眼科医生或验光师的设备。该装置用于(除其他外)研究与光源强度和角度相关的眩光的实验:

实验室还包含一个可调节的“均匀性阵列”,由一个 LED 网格组成,这些 LED 网格可以选择性地增亮、变暗、遮蔽,并使 LED 网格看起来更点或更均匀/漫射:

在走廊的另一端,研究参与者评估亮度、眩光和光线的其他方面:

Naomi Miller 对DVN提出的问题进行了回答:
DVN:就 TLM(频闪)影响人类和机器视觉的主要方式而言,您有怎样的发现?
Naomi Miller:我主要关注对人类健康的影响。人们分心、恶心、头痛、偏头痛、迷失方向。对于机器视觉,摄像头捕获的频率通常与来自尾灯或交通信号灯的 TLM 频率相互作用,并可能为汽车或设备产生延迟或遗漏的关键信息。
DVN:您认为公众对 TLM 的最大误解是什么?
N.M.:许多人根本看不到 TLM。或者,即使他们这样做了,他们也不认为这是一个问题,所以他们认为对 TLM 的抱怨是轻浮的或夸大其词的。这有点像花生过敏,可能非常严重;那些对花生不过敏的人(对 TLM 不敏感),可能会认为要求不要在飞机上供应花生的人(物体会频闪)不可理喻,他们应该克服它。这不是它的工作原理!
DVN:除了视力之外,TLM 还对人类造成了什么影响,您认为主要影响是什么?
N.M.:对 TLM 的非视觉反应是真实的。它们包括定向障碍,因为幻像阵列效果产生的光图案会使观察者对发光对象的移动位置产生扭曲或不准确的概念。视网膜光图案表明物体正在向与实际方向不同的方向移动,或者由于光线不是连续的,所以它正在跳动。此外,光线可以通过眼睑或通过对角膜的间接扫射进入眼睛。许多人感觉到光,即使它没有直接在视网膜上成像。
DVN:交通参与者必须关注 TLM 的哪些方面和影响——驾驶者、乘客、行人、骑自行车的人?
N.M.:TLM 会分散注意力,将注意力从道路上最重要的元素上移开。包括对汽车或自行车移动感知的错觉,仪表板 [或其他显示器] 可能会给司机或乘客带来恶心。甚至人们自己都不清楚这些是由炫光造成的。
DVN:在我访问期间,您提到了设备升级和新的眩光研究。您能详细解释一下吗?
N.M.:我们在均匀性仪器中安装了一块新的 LED 板,我们正在研究 LED 在视野中的图案和间距(如在前照灯中)如何影响眩光的感知。我们正处于这项工作的早期阶段,但它可能有助于解释为什么这么多人抱怨 LED 的眩光增加,以及由此产生的可怕的夜间能见度损失。看起来,间隔得很近的 LED 可能产生比正常眩光科学预测的更大的感知眩光响应。这可能有助于解释为什么大灯感觉如此明亮。
DVN:您认为目前是否有与 TLM 相关的交通和安全相关问题没有得到关注?
N.M.:是的!眩光、健康问题、舒适度问题、夜间能见度、安全; 这些都受到道路和车辆上使用的 LED 的影响 – 无论白天还是黑夜。效果的程度和性质受驱动 LED 及其波形的电子设备的影响。我们了解得太少,但制造商需要意识到他们可能会给驾驶环境带来新的危险。