为什么以前的台式电脑上会有这样花哨的屏保？

以前的台式电脑上，我们经常能看到这样的画面：

熟悉的动画，有没有勾起你二十年前的回忆？ 图源：crsky.com、bilibili用户@丰sulfone

这些都是曾经Windows系统自带的一些屏幕保护程序，简称“屏保”。当一段时间不操作电脑，就会看见彩色线条不断变化、或是三维管道不断延伸的画面，看上去十分有趣。

你有没有好奇过：这些动画为什么被称为“屏保”？又为什么好久没见过这些动画了呢？

为什么会有屏保？

屏幕保护程序，顾名思义，自然是用来保护屏幕的。

不断播放的动画，不费电就不错了，怎么还能保护屏幕呢？这还要从显示技术讲起。

显像管（CRT）技术是人类最早普遍应用的电子显示技术。有别于今天薄薄的显示器，CRT显示器庞大的机身令人印象深刻，也被戏称为“大头显示器”。从1950年彩色显像管问世起，一直到十多年前，CRT显示器始终占据着显示领域的主导地位。

图源：图虫创意

所谓CRT，就是阴极射线管（Cathode Ray Tube），也被称为显像管。作为显示的核心器件，藏在显示器的“大头”里。其中的电子枪发射高速电子束（因电子带负电，因此也被称为“阴极射线”）轰击屏幕内表面的荧光粉，荧光粉被高速电子激发即可发出荧光。电子束在偏转线圈的作用下能够改变轰击荧光粉的位置，进而呈现出不同的图像，这就是显像管显示器的显示原理。

而这种机制会带来一个问题，就是“烧屏”。

CRT显示器最终的发光是靠荧光粉，如果长时间维持在同一个画面，就意味着电子束长时间击打同一位置的荧光粉，累积的能量会导致荧光粉在屏幕上留下永久的疤痕，看起来就像“鬼影”。这种“鬼影”即使关机也存在，而且无法恢复，这就是烧屏现象。Windows系统中下方状态栏常年固定不动，就很容易导致烧屏。

固定不动的Windows状态栏 图源：360百科

聪明的你可能会问：不使用时直接关机不行吗？

事实上，CRT显示器的开关机寿命比持续使用寿命更短。每次开关机时，CRT显示器都要快速进行2万伏特以上电压的充放电，频繁的开关会显著降低CRT显示器寿命，并带来额外的功耗。而且，CRT电子枪的充电需要约30秒才能显示图像。因此，如果只是短暂离开电脑休息一下，关闭显示器既不经济也不方便，所以待机就成了更多人的选择。

屏保如何起作用？

为了保护CRT显示器不被烧屏，就出现了我们今天的主角——屏保。

第一个屏幕保护软件于1983年首次亮相，通过将用户的显示器切换到全黑以避免烧屏，就像今天许多电脑的睡眠模式设置一样。

但由于CRT显示器的主要功耗并非来自显示，所以全黑与正常显示相比也并不省电。为了趣味和美观，屏幕保护动画就此诞生了，通过显示不断变化的内容，避免了长时间显示同一画面导致的烧屏。

屏保动画一经推出便广受欢迎，相对于当年昂贵的电脑，显示与渲染动画带来的额外功耗不值一提。同时，它还提醒着使用者电脑尚未关闭，如果只是简单的切换成黑色，容易使人误以为已经关闭了电脑，带来更大的浪费。

然而，如果屏幕保护动画重复播放，时间长了累积起来也同样有烧屏的风险。1994年，微软借助OpenGL技术推出了一系列新的3D屏保动画，包括最经典的3D迷宫和3D管道。它们利用随机数随机生成并渲染动画，基本可以达到“永不重复”的目的，避免了长时间循环播放重复屏保动画的烧屏风险。

3D管道屏幕保护程序 图源：bilibili用户@丰sulfone

屏保为什么“消失”了？

随着技术更新，CRT显示器逐渐被更轻薄、功耗和成本都更低的液晶显示屏（LCD，Liquid Crystal Display）取代。2005年，LCD液晶显示器面板销量正式超过CRT显示器，成为主流显示技术。2011年，最大的CRT显示器生产商之一的东芝停产了最后一款CRT显示器。2017年，微软发布的Windows 10 Fall Creator Update正式将屏幕保护程序列为“Deprecated”（弃用）功能，不再对其进行更新和维护。

那换用LCD液晶屏后，就不会烧屏了吗？

LCD液晶显示器的工作原理是通过控制液态晶体的通断电来改变光线的通过条件，其本身并不具备发光功能。电子手表、计算器等的显示器使用的就是基础的液晶显示。

图源：摄图网

而彩色液晶显示器的显示依靠背光板白光照射在液晶层上，液晶层上每个像素对应的亮度均可靠液晶的通断电控制，以此实现显像。液晶电视的常见故障就是背光损坏，比如液晶电视能隐隐看到图像，但不再发光，无法看清。

背光损坏的液晶显示器，强光照射下可看见图像 图源：闲鱼

液晶本身不发光，只控制光的折射和透射，故而没有烧屏危险。不过，LCD屏长时间处于静止画面也会导致液晶凝固，出现暂时性的“鬼影”，但在正常使用时，“鬼影”就会消失。

此外，电脑的休眠功能也在不断完善。在一段时间内未使用电脑时，电脑会自动进入休眠模式，此时功耗显著降低。同时，休眠待机对电脑寿命的影响也大幅减小，LCD屏幕的开机响应又很快。所以，屏幕保护程序除了趣味性以外，已经丧失了其实用性，便逐渐从我们的视野中淡出了。

屏保的今生

如今，我们的手机上，OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）显示技术凭借其显示效果和功耗上的优异表现，又取代了LCD液晶屏幕成为主流。随着大面积面板成本的下降，也将逐步取代LCD液晶电脑和电视显示器。

但与LCD不同，OLED是自发光，像素点的寿命有限，显示能力会随使用衰减，所以长时间维持一个画面同样会发生烧屏。最常见的便是短视频平台边框，虽然内容变化，但侧边图标保持不变，就容易导致OLED烧屏。但同样由于息屏休眠的功耗优势，直接息屏对屏幕的保护更加直接，OLED显示器并不需要屏保动画，其烧屏也并非由于待机。

手机屏幕上留下的短视频平台边框印记 图源：闲鱼@松花江挥上勾拳的酸角

对于各类电子产品使用时存在的固定不变的图像（例如前文提到的手机短视频边框、顶部状态栏，以及电视台的台标、电脑的窗口边框、智能手表的常亮时钟等），屏幕厂商早有对策，在固件层面就加以预防：一是像素清理，当关闭显示器时，自动重新校准屏幕和像素；二是主动识别降亮度，识别到电视台台标等徽标时，自动降低该区域的亮度，减缓老化；三是像素移动，将显示的图案“偷偷”挪动一下，通过智能微调发光像素，避免屏幕的老化不均匀。所以，现在的OLED屏幕烧屏也不像之前那么容易发生了。

虽然不再需要屏保，我们仍会存在待机显示的需求，就是息屏显示。打开息屏显示功能，就可以在不打开手机的情况下看到基本信息，方便又快捷。其实，不止是为了防烧屏，电脑、手机的锁屏壁纸，也借鉴了屏幕保护程序的隐私保护功能。

智能手机的息屏显示

屏保，只是换了种方式，陪在我们身边。

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作者：秦毅轩，华东师范大学物理系本科生；罗家丽，华东师范大学物理系本科生

策划&编辑：rain

鸣谢：中国科学院大学博士、高级工程师 郭玮宏为本文提供科学指导。

题图图源：zhihu.com

来源：上海科技馆

编辑：小咕咕

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