之前坐地铁时，一直很好奇窗外的广告怎么显示的...说起来，这个疑惑被我扔在微信收藏里，已经满两年了...今天我终于找到了合适的视频，可以解释清楚了！
隧道灯柱
先看一个北京地铁里显示的隧道广告，有时候还会出现或快或慢的黑线，有一种很不稳定的播放感...这种广告的显示屏是在隧道里安装固定的， 不是有什么投影仪架设在了地铁外面的车窗上。
我先透个底：原理是下图演示的一条条单列 LED 灯柱，被依次有间隔地排开后，给安装在了地铁隧道的墙上 ，这样地铁一运行，就能通过窗外看到墙上的广告了...
可这都是单列的灯柱，该怎么「拼」成清晰的画面呢？要解释清楚这种隧道广告的成像，我们从人眼的「视觉残留」讲起~别担心，真不难！
视觉残留
回忆下小时候，我非常爱在作业簿的角落页码处画小人，然后快速翻书本小角落，小人就动了起来！这是因为翻书时，前一个画面还在我们脑海中，后一个变化了的画面一顺接，这就有了连贯的动作，这就是人眼的视觉残留现象。下图是我在新加坡国家博物馆拍到的一个演示装置，也是用的视觉残留...而我国最早利用视觉残留制造的装置大概就是走马灯了~
电影的出现也是用了这原理，我们管 每一个画面叫做帧，而每秒播放的画面数叫帧率。标准的电影每秒是 24 帧，也就是一秒内会有连续出现的 24 个画面。那 我们现在假设上图点火炬动图是在播放正常的电影，你现在只需要盯着其中一个台座的位置看。那么，台座的转速就需要非常快地转完所有不同造型的台座，你才能看完这一连贯的点火动作。
LED 走马灯
现在我们再深入思考一下，你看，都是实物台座的话，我们必须要有 20 来个不同动作的模型，这多麻烦，要怎么样可以更省事儿？那如果把背景换成简单的灯柱，只有闪字和不闪字的区别呢？比如说想要显示数字 5，每一列都是不同的灯亮在不同的位置，组合出来就是 5 了 （小江表示：把我的数电书拿走！） 。
像下图这样，只需要我们手里有一列的 LED 小灯柱，让前一列和后一列的闪烁间隔小于 0.1s。可你的肉眼会怎么分辨呢？大脑会告诉你，这 5 列的位置都还在亮灯，形成了一个完整的数字 5 ！实际上，灯柱早就移动出画面了，可你还是感觉好像看的是整个画面都有灯在闪烁。
如果这里有点难理解的话，小可爱想一下小时候玩儿的烟花棒，乌漆嘛黑的夜晚，明明只有烟花的顶部在冒火光，可你一使劲甩动，就看到了一整条的亮线，这也是是视觉残留~我读书时还一度流行过用长曝光拍烟火棒或者手机亮屏写什么表白了...
晃晃灯
用这种视觉残留现象，再加上单列的 LED 灯柱，就可以做出「晃晃灯」啦~这也是我 大学时隔壁班学机械电子的同学，基本人人都要做的作业...只靠这么单独一列的 LED 小灯，然后计算好底盘的转动速率，再去平衡好灯的闪烁变化频率，看起来就很稳定的显示文字了。
闪字风扇
根据「晃晃灯」的原理，做成的最流行商品是什么呢？就是你在街头路边，常常被商家随手送的那个带广告文字的小风扇了 ...我还顺手查了下 1688 ，大批量的进货价稳定在两块五以下...
地铁隧道广告
那这玩意儿的原理和地铁隧道广告又有什么关系？现在你深呼吸一口气，平复一下心情。你想啊...我们去看整个「闪字风扇」时， 是我们人眼保持不动。那如果灯柱不动，人眼在动，这不就是我们看地铁隧道广告的场景吗？在坐地铁时，我们人眼跟着地铁一直在朝着一个方向快速平移，而这个 LED 的灯柱则是固定在隧道里不动的，把人眼作为参照物，那LED灯柱就是运动的，这样就会产生视觉残留。
要怎么做才能还看得清图案呢？依旧是单列的 LED 灯柱，在隧道里朝着我们移动的方向，固定在不同的间隔位置上，也不停地依次闪烁一列列的画面。现在快速模拟下地铁的运行速度，人眼要跟着快速移动起来，就看到一个海尔兄弟的画面了...
精准配合
单列灯柱也不是一直在闪烁的。是在有地铁列车接近灯柱时，会收到地铁运行速度的信号，然后开始通过既定的公式去调整闪烁频率。为了保证良好的视觉残留效果，在地铁运行速度越慢时，灯柱的闪烁频率就会越快，总之尽量给你看到稳定显示的画面。
我们再来看这个地铁里的隧道广告，有时跑的快一些，有时又慢一些，甚至还会出现黑边，这都是因为地铁车速和闪烁频率没完全对齐造成的精度问题。现在很多比较新的城市地铁里，安装的是更新换代后的隧道广告系统，一般就没这问题了。
等等！Cast 还有话说
这一篇解惑，一个公式都没放，全靠举例...大家应该能看懂吧？写到最后发现之前在《》里也有介绍过视觉残留...啊哈哈，写太多有时候自己都忘了写过没... 我奶奶说以前在街边还有遇到送带广告文字的小电扇，现在只能领个「」了，连便利贴都少了...
校对：Cast + 江小丧
截图：阳哥
文中 Gif 截取自 YouTube 博主 richz 的《Beijing Subway cars have awesome advertisements in windows》、电路飞翔 的《C131 8 4A晃晃灯 设计原理》、陳首燁 的 《USB闪字风扇》、Discovery 的《Man Made Marvels》之 Beijing metro system，以及我在新加坡国家博物馆拍摄的「走马观花」原理点火炬演示装置
本文经授权转载自《有趣的制造》微信公众号