來源：中科院物理所

之前坐地鐵時，一直很好奇窗外的廣告怎麼顯示的😂今天我終於找到了合適的動圖配合原理講解，可以給大家解釋清楚了！

隧道燈柱

先看一個北京地鐵裏顯示的隧道廣告，有時候還會出現或快或慢的黑線，有一種很不穩定的播放感……這種廣告的顯示屏是在隧道里安裝固定的， 不是有什麼投影儀架設在了地鐵外面的車窗上。

我先透個底：原理是下圖演示的一條條單列 LED 燈柱，被依次有間隔的排開後，給安裝在了地鐵隧道的牆上，這樣地鐵一運行，就能通過窗外看到牆上的廣告了……

可這都是單列的燈柱，該怎麼‘拼’成清晰的畫面呢？要解釋清楚這種隧道廣告的成像，我們從人眼的‘視覺殘留’講起~別擔心，真不難！

視覺殘留

🤔 回憶下小時候，我非常愛在作業簿的角落頁碼處畫小人，然後快速翻書本小角落，小人就動了起來！這是因爲翻書時，前一個畫面還在我們腦海中，後一個變化了的畫面一順接，這就有了連貫的動作，這就是人眼的視覺殘留現象。下圖是我在新加坡國家博物館拍到的一個演示裝置，也是用的視覺殘留……而我國最早利用視覺殘留製造的裝置大概就是走馬燈了~

電影的出現也是用了這原理，我們管每一個畫面叫做幀，而每秒播放的畫面數叫幀率。標準的電影每秒是 24 幀，也就是一秒內會有連續出現的 24 個畫面。那我們現在假設上圖點火炬動圖是在播放正常的電影，你現在只需要盯着其中一個臺座的位置看。那麼，臺座的轉速就需要非常快地轉完所有不同造型的臺座，你才能看完這一連貫的點火動作。

LED 走馬燈

現在我們再深入思考一下，你看，都是實物臺座的話，我們必須要有 20 來個不同動作的模型，這多麻煩，要怎麼樣可以更省事兒？那如果把背景換成簡單的燈柱，只有閃字和不閃字的區別呢？比如說想要顯示數字 5，每一列都是不同的燈亮在不同的位置，組合出來就是 5 了（小江表示：把我的數電書拿走！）。

像下圖這樣，只需要我們手裏有一列的 LED 小燈柱，讓前一列和後一列的閃爍間隔小於 0.1s。可你的肉眼會怎麼分辨呢？大腦會告訴你，這 5 列的位置都還在亮燈，形成了一個完整的數字 5 ！實際上，燈柱早就移動出畫面了，可你還是感覺好像看的是整個畫面都有燈在閃爍。

如果這裏有點難理解的話，小可愛想一下小時候玩兒的煙花棒，烏漆嘛黑的夜晚，明明只有煙花的頂部在冒火光，可你一使勁甩動，就看到了一整條的亮線，這也是是視覺殘留~我讀書時還一度流行過用長曝光拍煙火棒或者手機亮屏寫什麼表白了……

晃晃燈

用這種視覺殘留現象，再加上單列的 LED 燈柱，就可以做出‘晃晃燈’啦~這也是我大學時隔壁班學機械電子的同學，基本人人都要做的作業……只靠這麼單獨一列的 LED 小燈，然後計算好底盤的轉動速率，再去平衡好燈的閃爍變化頻率，看起來就很穩定的顯示文字了。

閃字風扇

根據‘晃晃燈’的原理，做成的最流行商品是什麼呢？就是你在街頭路邊，常常被商家隨手送的那個帶廣告文字的小風扇了……

地鐵隧道廣告

那這玩意兒的原理和地鐵隧道廣告又有什麼關係？現在你深呼吸一口氣，平復一下心情。你想啊……我們去看整個‘閃字風扇’時，是我們人眼保持不動。那如果燈柱不動，人眼在動，這不就是我們看地鐵隧道廣告的場景嗎？在坐地鐵時，我們人眼跟着地鐵一直在朝着一個方向快速平移，而這個 LED 的燈柱則是固定在隧道里不動的，把人眼作爲參照物，那LED燈柱就是運動的，這樣就會產生視覺殘留。

要怎麼做才能還看得清圖案呢？依舊是單列的 LED  燈柱，在隧道里朝着我們移動的方向，固定在不同的間隔位置上，也不停地依次閃爍一列列的畫面。現在快速模擬下地鐵的運行速度，人眼要跟着快速移動起來，就看到一個海爾兄弟的畫面了……

精準配合

單列燈柱也不是一直在閃爍的。是在有地鐵列車接近燈柱時，會收到地鐵運行速度的信號，然後開始通過既定的公式去調整閃爍頻率。爲了保證良好的視覺殘留效果，在地鐵運行速度越慢時，燈柱的閃爍頻率就會越快，總之儘量給你看到穩定顯示的畫面。

我們再來看這個地鐵裏的隧道廣告，有時跑的快一些，有時又慢一些，甚至還會出現黑邊，這都是因爲地鐵車速和閃爍頻率沒完全對齊造成的精度問題。現在很多比較新的城市地鐵裏，安裝的是更新換代後的隧道廣告系統，一般就沒這問題了。