ШИМ, все вокруг говорят про ШИМ. Ну фиг знает — я его не вижу. Что хотите сказать, если понижу яркость дисплея, это как-то будет меня утомлять? Кажется тут есть в чём разобраться!
Сегодня мы объясним как на самом деле работает ШИМ. Узнаем сколько FPS видит человек, а сколько муха. Проведём тесты ШИМ на осциллографе. И, конечно, расскажем как избавиться от ШИМа на Samsung и на iPhone.
OLED дисплеи фактически во всём превзошли IPS. Но некоторые люди просто физически не могут пользоваться OLED, ведь они чувствуют усталость глаз, сухость и даже головные боли.
Почему так? Дело в том, что в отличие от большинства IPS-экранов большинство OLED-матриц мерцают. Примерно как дешевые люминесцентные лампы. И это не очень хорошо сказывается на зрении.
Но стоп! Лично у меня нет никаких проблем с OLED-дисплеями, да и мои друзья ходят с OLED и не жалуются.
Действительно, по статистике большинство (примерно 90%) людей не ощущают мерцания OLED-дисплеев. Мы даже провели опрос: Устают ли у Вас глаза от OLED дисплеев? Устают ли у вас глаза от IPS дисплеев? И получили вот такие результаты: примерно четверть — 27% сообщила, что у них глаза устают. Меньшинство, но всё же — четверть!
Что такое ШИМ (PWM) в смартфонах | отличия LCD(IPS) и OLED
Тем не менее есть люди, которые не просто чувствуют ШИМ, но даже отчетливо его видят. Как так получается?
ШИМ в кинопроекторах
Чтобы ответить на этот вопрос давайте поговорим про кино. В старых кинопроекторах, в которых еще были бобины с плёнкой, крутили кино со скоростью 24 кадра в секунду.
Так вот, для того чтобы при смене кадров изображение не смазывалось и вы не видели момент перемотки пленки, в этот момент поток света перекрывался. Это приводило к адскому мерцанию, так как изображение постоянно обрывал «черный кадр».
Так как ускорить процесс смены кадров не было технической возможности киноделы придумали другой хак. Они стали перекрывать изображение дважды: не только во время смены кадра, но и когда на экране отображался статический кадр. Ммм. И какой в этом смысл?
Такое чередование изображения и дополнительных “черных кадров” позволяло искусственно увеличить частоту мерцания до 48 раз в секунду. Чего было достаточно, чтобы обмануть мозг. Видя постоянно мелькающую картинку, мозг просто «отключает» восприятия мерцания и мы видим плавную картинку. Кстати в немом кино, где использовалась частота 16 К/с, вообще перекрывали 3 раза и получилось мерцание — 48 раз в секунду.
Сколько мы видим кадров?
Этот невероятный эффект человеческого зрения называется порогом слияния мерцаний и этот порог равен 60 Гц. Это значит, всё что мерцает чаще чем 60 раз в секунду человек будет воспринимать как непрерывное изображение.
Кстати, у собак и кошек этот порог выше — в районе 70-80 Гц, а у мух так вообще 250-300 Гц.
OLED или IPS: о боли в глазах, ШИМе, выгорании и DC Dimming — Как с этим жить?
Что же это получается, игровые мониторы 144 Гц и выше — это всё маркетинг? Нет, 60 кадров в секунду — это минимальный порог, при котором человек перестает видеть мерцание.
А люди с натренированным зрением, например, пилоты истребителей на тестированиях различают кадры, появившиеся на 4 мс. Что соответствует 250 кадрам в секунду. К хардкорным геймерам это тоже относится.
На самом деле есть исследования, где люди смогли различить и 480 к/с и даже больше в некоторых условиях.
Но в целом если верить ГОСТАм: Пульсация освещенности свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность. ГОСТ Р 54945-2012
Зачем нужен ШИМ?
Итак, со зрением разобрались. Но зачем вообще мерцают OLED-дисплеи и на какой частоте?
Сначала ответим на вопрос “Зачем?”
Существует два способа регулировки яркости дисплея:
Первый и самый очевидный способ, при помощи понижения напряжения. Чем меньше мы подаем энергии на дисплей, тем меньше он светится.
Именно так регулируется яркость в большинстве IPS-дисплеев в наших смартфонах, ноутбуках и мониторах.
Но почему бы на OLED-дисплеях не делать также? На самом деле можно, и так даже делали раньше. Например в смартфоне LG G Flex 2 использовался именно такой подход. Но есть проблема! На OLED-дисплеях при уменьшении напряжения сильно страдает картинка. Возникает так называемый мура-эффект, более известный как эффект “наждачной бумаги”.
Мы подробно рассказывали об этом в материале про OLED.
Поэтому чтобы избежать такой деградации изображения используется второй подход: регулировка яркости при помощи мерцания или ШИМ. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, или PWM по-английски. Это буквально значит — регулировка ширины, ну или длительности, импульса.
Так, стоп, что еще за импульс? Дело в том, что напряжение в дисплеях, использующих ШИМ, не постоянное, а прерывистое. Оно подаётся при помощи вот таких всплесков или импульсов.
Количество импульсов в секунду называется частотой и измеряется в Гц. А время, которое занимает каждый цикл пульсации, называется периодом.
К примеру, возьмем частоту 250 Гц, в этом случае период будет 4 мс. Частота и период — это фиксированные значения, и с изменением яркости дисплея они не меняются. А вот ширина каждого импульса — это как раз то, что мы можем регулировать. Это значение называется рабочим циклом, и он выражается в процентах.
Если рабочий цикл 100%, импульс будет длиться 100% своего периода, то есть 4 мс. Это соответствует 100% яркости дисплея. Если мы сократим ширину импульса до 50% или 2 мс, воспринимаемая яркость дисплея также упадет до 50%. А на яркости 1% фактически 99% будет отображаться просто черный экран, но наше зрение это интерпретирует как просто очень тусклую картинку.
Получается, чем меньше яркость дисплея, тем более выражен эффект мерцания. И тем это вреднее для глаз.
Частота ШИМ в разных дисплеях
На самом деле ШИМ используется не только в OLED-дисплеях, но и в IPS. Но в отличие от OLED в IPS-экранах используют очень высокую частоту мерцания, свыше 2000 Гц. Естественно, столь быстрое мерцание не сможет заметить ни человек, ни муха. А значит и глазки уставать не будут.
А какая частота ШИМ в OLED?
Тут всё зависит от конкретной модели, но есть определенные закономерности. Во-первых, желательно чтобы частота ШИМ была кратной частоте обновления дисплея. Потому на 60 Гц или 120 Гц дисплеях, как правило частота ШИМ — 240 Гц, а на 90 Гц дисплеях 360 Гц.
Мы решили убедиться в этом самостоятельно и отправились в Санкт-Петербург. Там ребята из компании ЛЛС подготовили для нас осциллограф с высокоскоростным фотодетектором.
Так мы проверили на ШИМ на iPhone 11 Pro и Pixel 4.
Тесты показали, что iPhone 11 Pro, вопреки общему мнению, немного мерцает даже на максимальной яркости, с частотой 240 Гц. При снижении яркости до 50%, мерцание становится менее выраженным, а значит до этого момента на iPhone используется уменьшение напряжения. Ну а дальше в бой вступает ШИМ. На осциллографе очень хорошо видно, как при снижении яркости уменьшается ширина импульса, а значит увеличивается мерцание.
В Pixel 4 вплоть до 70% яркости мы не обнаружили ШИМа совсем, видно только обновление экрана 90 Гц. А дальше начинается ШИМ с частотой 360 Гц. Но так как частота обновления экрана в Pixel 4 после 40% падает до 60 Гц, видно как каждый четвёртый импульс немного скачет. Это потому что частота обновления не совпадает с частотой модуляции.
- Galaxy S20 — 242.7 Гц
- Galaxy S20 Ultra — 240.4 Гц
- Google Pixel 2 — 245.1 Гц
- Google Pixel 2 XL — 242.7 Гц
- Google Pixel 3a — 271.1 Гц
- Google Pixel 3a XL — 242.7 Гц
- Google Pixel 4 — 367.6 Гц
- Google Pixel 4 XL — 367.6 Гц
- Huawei P30 — 240.4 Гц
- Huawei P30 Pro — 231.5 Гц
- Huawei P40 — 245 Гц
- Huawei P40 Pro — 365 Гц
- iPhone 11 Pro — 290.7 Гц
- iPhone 11 Pro Max — 245.1 Гц
- iPhone XS — 240.4 Гц
- iPhone XS Max — 240.4 Гц
- OnePlus 5T — 242.7 Гц
- OnePlus 6T — 240 Гц
- OnePlus 7 — 200 Гц
- OnePlus 7 Pro — 122 Гц
- OnePlus 7T Pro — 294 Гц
- OnePlus 8 Pro — 258 Гц
- Samsung Galaxy A50 — 119 Гц
- Samsung Galaxy A51 — 242.7 Гц
- Samsung Galaxy A71 — 247.5 Гц
- Samsung Galaxy S10e — 232 Гц
- Xiaomi Mi 10 — 362.3 Гц
- Xiaomi Mi 8 — 238 Гц
- Xiaomi Mi 8 Explorer Edition — 100 Гц
Samsung Galaxy A50:
На самом деле, частоту мерцания OLED-дисплеев можно увеличить, пусть не до 2000 Гц, но хотя бы до 500 Гц. Кстати, именно такая частота ШИМ была в древнем Windows Phone — Lumia 950. Но это удорожает производство, а так как страдающих людей мало, производители воровать у себя из кармана не готовы.
Кстати, практически все современные LCD-телевизоры тоже ШИМят на частоте 240 Гц. И в теликах этот эффект даже более заметен, чем в телефонах.
Разве что SONY не поскупились установить в свои LCD модели контроллеры управления яркостью либо совсем без мерцания, либо с мерцанием на частоте 720 Гц.
Как проверить ШИМ самому?
Но как проверить ШИМ на вашем телефоне, ноутбуке или телевизоре самостоятельно? Если у вас нет под рукой осциллографа с высокоскоростным кремниевым фотодетектором.
На самом деле очень просто! Вам нужно снять экран на видео в замедленной съемке 240 к/с или больше. Сейчас почти любой телефон так может. Если на всех значениях яркости вы не увидите мерцания в виде перемещающихся полос. Значит ШИМа нет.
Что такое DC Dimming?
Тем не менее проблема есть и первой её осознал Xiaomi, представив функцию DC Dimming в Black Shark 2 Pro. Эта тема настолько хорошо зашла, что очень быстро подсуетились OnePlus, OPPO и Huawei. И начиная с прошлого года во всех флагманах точно есть DC Dimming.
Само название расшифровывается как Direct Current Dimming, что переводится как затемнение постоянным током. Иными словами в этом случае яркость регулируется как и положено снижением напряжения.
СТОП! Но также нельзя! Картинка же убьется! На самое деле, так нельзя было делать раньше, потому как качество OLED-дисплеев оставляло желать лучшего. Но теперь всё иначе.
Уже давно многие производители стали использовать гибридный способ регулировки яркости. Например на iPhone до 50% яркости используется снижение напряжения, и только потом включается ШИМ. А телефоны с функцией DC Dimming пошли дальше и стали регулировать яркость исключительно снижением напряжения.
Да, включив DC Dimming на низких яркостях могут немного поплыть цвета и появиться шум. Но это совсем не критично.
И тесты показывают, что функция реально работает. Хотя колебания яркости и не сглаживаются полностью, всё равно такой подход позволяет многократно снизить нагрузку на наши с вами глаза.
По нашим замерам на Xiaomi Mi 10 ШИМ с включенным DC Dimming исчезает полностью! А значит ваши глазки смогут отдохнуть.
Убираем ШИМ для всех
Но что делать, если вам DC Dimming не завезли? Например у вас Samsung, который ШИМит даже на 100% яркости, или iPhone который начинает ШИМить на 50%?
На самом деле решение есть и оно программное. Имя ему экранные фильтры!
Android. Например, на любой Android можно поставить программу OLED Saver. Она умеет накладывать полупрозрачный серый фильтр поверх всего изображения. Регулируя прозрачность фильтра, регулируется яркость. Это программа умеет имитировать функцию автояркости.
Можно довольно быстро из шторки регулировать прозрачность фильтра и настроить автозапуск после перезагрузки.
Не могу сказать что это очень удобно. Но может быть очень полезно, если любите позалипать в телефон перед сном в темноте.
iPhone. А на iPhone вообще есть специальный режим встроенный в систему. Он называется “понижение точки белого” и прячется в разделе “Универсальный Доступ”. Путь такой: Настройки > Универсальный доступ > Дисплей и размер текста > Понижение точки белого
А чтобы постоянно не лезть в настройки можно назначить включение режима на тройное нажатие кнопки питания с помощью такого пути: Настройки > Универсальный доступ > Быстрая команда.
В iOS 14 можно даже назначить тоже самое на постукивание по задней крышке. Но я бы не рекомендовал так делать, будут ложные срабатывания.
Ну и напоследок можно вынести ярлык с этой функцией в пункт управления. Для этого идём в Настройки > Пункт управления и перетаскиваем иконку “Команды для универсального доступа”.
Итоги
Что в итоге? ШИМ, конечно, зло. Хоть я его и не вижу, и мои глаза не устают, эта штука всё равно напрягает мозг. А с возрастом может появиться и усталость глаз.
С другой стороны, благодаря ШИМ вообще стал возможен прогресс в развитии технологии OLED. Если б его не было сидели бы мы на IPS и о всех прелестях классных OLED-дисплеев даже бы и не знали.
Очень надеемся, что DC Dimming станет стандартом и мы забудем о ШИМ в смартфонах и телевизорах точно также, как забыли о нём в настольных мониторах с появлением Flicker Free мониторов от BenQ. Это, кстати, та же самая технология что и DC Dimming.
В основу ролика легла статья с портала deep-review.com и материал Олега Афонина для журнала Хакер. Ребята проделали отличную работу, а мы продолжаем их дело.
Спасибо компании ЛЛС за оборудование и теплый приём в Питере! Очень приятно вместе с вами делать крутой науч-поп контент. На этом сегодня всё!
- Блог компании Droider.Ru
- Работа с видео
- Обработка изображений
- Производство и разработка электроники
- Смартфоны
Источник: habr.com
ШИМ на экранах в смартфонах — что это, таблица
Приобретая мобильное устройство с AMOLED -экраном, многие даже не знают, что такое ШИМ в смартфоне , хотя именно он является основным недостатком таких матриц. Пользователи потом пишут, что ощущают головную боль и дискомфорт в глазах при долгом использовании телефона с АМОЛЕД-дисплеем. Давайте разберемся подробно, что подразумевается под аббревиатурой ШИМ, и как данный процесс влияет на здоровье.
Что собой представляет ШИМ
ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — технология, которая применяется в телефонах для регулировки яркости дисплея. Любой экран состоит из светодиодов, позволяющих видеть изображение и текст. Казалось бы, для уменьшения яркости достаточно понизить мощность светодиодов, но такая манипуляция чаще всего не срабатывает на АМОЛЕД. Поэтому была придумана широтно-импульсная модуляция. Светодиоды не меняют свою мощность, а начинают быстро включаться и выключаться.
ШИМ есть, только если яркость уменьшена. Чем ниже яркость, тем больше времени проходит между включением и выключением светодиодов. При максимальной яркости экрана мерцание отсутствует, поскольку пиксели ярко горят и не выключаются. ШИМ точно появится, если понизить яркость на 40–50%.
Наверно, вы задаетесь вопросом: как же человек не видит этого мерцания? Ведь вроде бы можно определить, когда лампочки на экране загораются, а когда гаснут. Сразу скажем, что человеческий глаз не распознает мерцание, даже если сильно присмотреться. Дело в том, что мозг перестает воспринимать мерцание уже на частоте 60 Гц. Поэтому человеку кажется, что светодиоды горят беспрерывно.
Увы, на самочувствии это все же сказывается, но об этом поговорим чуть позже.
Как вы уже поняли, широтно-импульсная модуляция уменьшает яркость экрана, но делает это не стандартным способом. Ток через определенный промежуток времени поступает в светодиод, и пиксель ярко вспыхивает, а потом тухнет. Вспышки очень быстрые и частые — именно за счет этого самой пульсации мы не видим, но создается впечатление, что дисплей не такой яркий.
Влияние на здоровье
Представьте, что вы смотрите на лампочку, которая постоянно мерцает. Разумеется, возникнет дискомфорт и даже боль в глазах. То же самое происходит при использовании экранов с ШИМом. Вы не видите мерцания уже на частоте 60 Гц, но мозг все равно получает значительную долю раздражения.
Одни люди меньше подвержены влиянию световых импульсов, другие — больше. Например, пилоты и геймеры сильнее улавливают мерцание. Если вы восприимчивы к такой частоте, появится определенный дискомфорт, а именно:
- сухость и покраснение глаз;
- головная боль;
- раздражительность и усталость;
- тошнота.
Ученые не выявили значительного вреда от ШИМа. То есть, человек будет испытывать только кратковременные неприятные симптомы. Портится ли зрение? К сожалению, да. Вы не заметите мгновенного ухудшения, но, если несколько лет пользоваться смартфонами с ШИМом, еще и уменьшая яркость — зрение точно ухудшится.
В каких смартфонах используется ШИМ
Мы выяснили, что такое ШИМ, но во всех ли мобильных устройствах он используется? Нет. Технология задействована только на матрицах AMOLED (OLED, Super AMOLED). Главная особенность таких дисплеев — наличие органических светодиодов. Пиксели работают отдельно, они не связаны друг с другом.
Кстати, именно самостоятельное функционирование пикселей позволяет разработчикам реализовать режим Always-on-Display.
В IPS экранах строение другое: матрица состоит из двух слоев. Это жидкие кристаллы и подсветка. При уменьшении яркости на IPS светодиоды просто изменяют мощность, но не мерцают. AMOLED-матрицы не имеют слоя из подсветки, поэтому регулировка яркости возможно только с помощью широтно-импульсной модуляции.
Некоторые люди ощущают огромный дискомфорт от ШИМа. Не помогают даже технологии, которые якобы должны уменьшить вред, например, DC Dimming. Если пользователю некомфортно пользоваться Амоледом, выход один — переходить на IPS. Да, качество изображения и цветопередача будут значительно хуже, зато глаза перестанут страдать.
Рейтинг популярных Android-смартфонов по уровню мерцания
Количество световых импульсов отличается в зависимости от модели смартфона. Чем выше уровень мерцания, тем меньше влияния на глаза. Абсолютно безопасным показателем считается 300 Гц и выше.
Мы перестаем замечать пульсацию невооруженным глазом уже на частоте 60 Гц. Но до 300 Гц мозг еще улавливает импульсы и постоянно находится в возбужденном состоянии, что чревато плохим самочувствием. Если частота превышает 300 Гц, мозг уже не распознает мерцания, и никаких пагубных сигналов не поступает.
Но производители экономят при выпуске телефонов, поэтому уровень пульсации обычно составляет 200–250 Гц. Около 60% пользователей восприимчивы к такому уровню мерцания, поэтому они будут испытывать неприятные симптомы.
Ниже указаны таблицы с уровнями ШИМа в известных Андроид-смартфонах.
| Модели телефонов Xiaomi | Уровень мерцания |
| Redmi Note 10 Pro | 490,2 Гц |
| Mi 10 Ultra | 485,4 Гц |
| Mi 11 | 485,4 Гц |
| Mi 10 Pro | 373,1 Гц |
| Mi 10 | 362,3 Гц |
| Black Shark 3 Pro | 362 Гц |
| Redmi K30 Ultra | 270 ,3 Гц |
| Mi 9 SE | 255 Гц |
| Mi 9 | 245,1 Гц |
| Mi 9T | 245,1 Гц |
| Mi 9 Lite | 240,4 Гц |
| Mi Mix 3 | 240,4 Гц |
| Mi 8 | 238 Гц |
| Black Shark 3 | 227,3 Гц |
| Mi A3 | 219 Гц |
| Poco F2 Pro | 177,3 Гц |
| Mi 8 Explorer Edition | 100 Гц |
| Модели телефонов OnePlus | Уровень мерцания |
| OnePlus 8T | 458,7 Гц |
| OnePlus 8 | 373,1 Гц |
| OnePlus Nord | 367,6 Гц |
| OnePlus 7T | 357 Гц |
| OnePlus 7T Pro McLaren Edition | 294,1 Гц |
| OnePlus 7T Pro | 294 Гц |
| OnePlus 5 | 250 Гц |
| OnePlus 3T | 244 Гц |
| OnePlus 3 | 243,9 Гц |
| OnePlus 6T | 240 Гц |
| OnePlus X | 237 Гц |
| OnePlus 6 | 236 Гц |
| OnePlus 7 | 200 Гц |
| OnePlus 9 Pro | 192,3 Гц |
| OnePlus 7 Pro | 122 Гц |
| Модели телефонов Oppo | Уровень мерцания |
| Oppo Find X2 Pro | 480,8 Гц |
| Oppo Find X2 Neo | 370,4 Гц |
| Oppo Find X3 Lite | 367,6 Гц |
| Oppo Reno4 Pro | 367,6 Гц |
| Oppo Find X3 Neo | 362,3 Гц |
| Oppo Find X3 Pro | 362,3 Гц |
| Oppo Reno3 Pro 5G | 337,8 Гц |
| Oppo Reno3 Pro | 328,9 Гц |
| Oppo Reno2 | 260,4 Гц |
| Oppo A91 | 250 Гц |
| Oppo Reno2 Z | 250 Гц |
| Oppo Find X2 Lite | 247,5 Гц |
| Oppo Find X | 227 Гц |
| Модели телефонов Samsung | Уровень мерцания |
| Samsung Galaxy J7 2017 | 257,7 Гц |
| Samsung Galaxy Note 8 | 257,7 Гц |
| Samsung Galaxy A3 2017 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A5 2017 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A52 5G | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A9 2018 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note10+ | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note20 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S10 Lite | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S21 Ultra | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S8 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S8 Plus | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note 20 Ultra | 245,1 Гц |
| Samsung Galaxy A40 | 245 Гц |
| Модели телефонов Huawei | Уровень мерцания |
| Huawei P40 Pro Plus | 367,6 Гц |
| Huawei P40 Pro | 365 Гц |
| Huawei Mate 10 Pro | 247,5 Гц |
| Huawei Mate 20 Pro | 245,1 Гц |
| Huawei Mate 30 Pro | 245,1 Гц |
| Huawei P40 | 245 Гц |
| Huawei Mate 20 X | 242,7 Гц |
| Huawei Mate Xs | 242,7 Гц |
| Huawei P30 | 240,4 Гц |
Как видим, некоторые современные модели имеют уровень световых импульсов выше 300 Гц. Но все равно большинство смартфонов, представленных на технологическом рынке, все еще мерцают с частотой 200–280 Гц.
DC Dimming — спасение от ШИМа?
DC Dimming — это относительно новая функция, которую впервые использовала компания Xiaomi. Технология позволяет уменьшить яркость экрана, просто снизив мощность подаваемого тока. То есть, из-за понижения напряжения дисплей светит не так интенсивно. Мерцание все равно остается, особенно при яркости ниже 40%, но импульсы уже не такие активные.
Недостаток тоже есть, и это искажение цветов. DC Dimming заметно ухудшает цветопередачу. Цвета приобретают красноватый оттенок.
Технология встречается только в некоторых моделях. Производители не спешат добавлять ее в свои смартфоны, особенно это касается недорогих девайсов. Но если вы очень чувствительны к ШИМу, перед приобретением нового мобильного устройства обязательно уточняйте наличие DC Dimming. Пока это единственный рабочий метод спастись от пагубного мерцания.
Как не ощущать влияния ШИМа
Как уже отмечалось выше, некоторые люди больше страдают из-за мерцания, некоторые — меньше. Повлиять на это нельзя, а вот уменьшить влияние ШИМа вполне возможно. Для этого:
- Приобретайте смартфоны с поддержкой технологии DC Dimming.
- Если чувствуете сильный дискомфорт от мерцания, пользуйтесь телефонами с IPS-экранами.
- Выставляйте максимальную яркость экрана. Для этого нужно хорошее освещение в комнате, иначе будут болеть глаза.
- Активируйте темный режим не только в системе, но и во всех приложениях, которые поддерживают данную опцию.
- Перед покупкой нового телефона с AMOLED-экраном обращайте внимание на уровень мерцания. Информацию по наиболее популярным моделям можно найти в вышеприведенной таблице.
Мы выяснили, что такое ШИМ в смартфоне и влияет ли он на человека. Существенного вреда от мерцания нет, но неприятные симптомы могут появляться. Напишите в комментарии, знали ли вы, что представляет собой ШИМ, и испытываете ли дискомфорт от AMOLED-матриц.
Источник: andro-news.com
Что такое ШИМ: почему от экранов многих смартфонов болит голова
Это касается далеко не всех, но у некоторых пользователей современных смартфонов начинает болеть голова во время их ежедневной эксплуатации. Большая часть подобных жалоб поступает от владельцев флагманов, в которых установлены дисплеи, выполненные по технологии OLED. Эксперты считают, что всё дело в низкой частоте мерцания экранов при пониженной яркости за счёт широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Явление это далеко не новое, но из-за бума органических светодиодов в мобильных устройствах сегодня его обсуждают особенно активно. Вопрос точно имеет место.
Telegram-канал создателя Трешбокса про технологии
В теории глобальным решением этой проблемы может стать относительно новая технология DC Dimming. Но новая она только для OLED-экранов — аналогичный принцип давно использовали в том же IPS. Про неё, а также непосредственно про ШИМ мы и расскажем в этом материале.
Что собой представляет ШИМ и как она влияет на здоровье
Если верить статистике, в среднем каждый из нас берёт в руки смартфон и активирует его экран около 90 раз в день, а также использует его в сумме больше 3 часов. Тем не менее, лично я более чем уверен, что реальные значения для многих куда выше — особенно для тех, кто связан с новыми технологиями по работе. Лично я только листаю новости каждое утро не меньше полутора часов и ещё час трачу на их прочтение на протяжении дня. Если прибавить сюда мессенджеры, социальные сети и другие активности, итоговое время получится в разы больше.
Учитывая наше настолько тесное общение с мобильными устройствами, качество их экранов должно быть как можно более высоким. Многие из нас уверены, что необходимый уровень нам предоставят дисплеи, которые выполнены по прогрессивной технологии OLED с максимально глубоким чёрным цветом, рекордными яркостью, разрешением и числом точек на каждый квадратный дюйм. Тем не менее, большинство из них ведёт себя достойно только на максимальной яркости. А вот при её уменьшении всё становится не так гладко.
Дело в том, что при понижении яркости подсветки экрана зачастую снижается и частота его мерцания. В данном случае в дело вступает технология широтно-импульсной модуляции, которую чаще всего сокращённо называют просто ШИМ. Опустим сложные нюансы и расскажем о базовых принципах её работы.
Абсолютно все цифровые сигналы могут иметь два логических уровня, которые можно условно назвать «включено» и «выключено», единицей и нулём, а также активным и неактивным напряжением. Если есть желание получить какое-то среднее значение, как у аналоговых сигналов, то приходится использовать модуляцию.
Речь о периодическом включении и выключении сигнала, что создаёт ощущение работы не на полную мощность. Например, если нужна подсветка на 40%, то 40% времени она будет включена, а 60% — выключена. Так как подача и отключение напряжения происходит с большой частотой, человеческий мозг усредняет данные значения и действительно создаётся ощущение, что используется некий средний уровень яркости. Но далеко не каждый воспринимает это безболезненно. У многих действительно начинаются головные боли, «вываливаются» глаза, появляется дискомфорт использования гаджета.
Чем выше частота этого самого мерцания, тем проще она воспринимается. Это прекрасно понимают производители современных смартфонов, но далеко не все они хотят тратить дополнительные средства, чтобы достичь необходимых значений. Таковы реалии современного рынка.
Рейтинг популярных смартфонов по уровню мерцания
В теории, для того, чтобы ШИМ был незаметен для глаз, его частота при яркости от 0 до 99% должна превышать хотя бы 200–250 Гц. Когда используется яркость 100%, ни о какой модуляции не может быть даже речи, поэтому именно его можно считать максимально безопасным для использования. Если частота меньше, голова вместе с глазами начинают болеть у многих.
Если частота выше 500 Гц, негативных последствий обычно нет. Тем не менее, есть те, на кого плохо действуют даже значения в 10 кГц. Таким пользователям лучше отказаться от использования OLED-экранов и заранее проверять мерцание в IPS.
Некоторые смартфоны вообще не используют ШИМ, но их экраны всё равно мерцают из-за некачественного экранирования адаптеров питания. Модуляция обычно касается только экранов OLED, у IPS её практически нет. Дальше короткая выдержка из огромного списка замеров мерцания от NotebookCheck.
Apple
- iPhone 11 Pro Max — 245,1 Гц;
- iPhone 11 Pro — 290,7 Гц;
- iPhone 11 — 0;
- iPhone XS Max — 240 Гц;
- iPhone XS — 240,4 Гц;
- iPhone XR — 0;
- iPhone X — 240 Гц;
- iPhone 8 Plus — 0;
- iPhone 8 — 0.
Samsung
- Galaxy Fold — 240,4 Гц;
- Galaxy Note 10+ — 250 Гц;
- Galaxy Note 10 — 236 Гц;
- Galaxy S10+ — 235,8 Гц;
- Galaxy S10 — 240,4 Гц;
- Galaxy S10e — 232 Гц;
- Galaxy Note 9 — 227 Гц;
- Galaxy S9+ — 215,5 Гц;
- Galaxy S9 — 240,4 Гц.
Huawei
- Huawei P30 Pro — 231,5 Гц;
- Huawei P30 — 240,4 Гц;
- Huawei Mate 20 Pro — 245,1 Гц;
- Huawei Mate 20 — 0;
- Huawei P20 Pro — 238,1 Гц;
- Huawei P20 — 0;
- Huawei Mate 10 Pro — 247,5 Гц;
- Huawei Mate 10 — 0;
- Huawei P10 — 0.
Xiaomi
- Xiaomi Mi 9T Pro — 223 Гц;
- Xiaomi Mi 9T — 245,1 Гц;
- Xiaomi Mi 9 — 245,1 Гц;
- Xiaomi Mi 9 SE — 255 Гц;
- Xiaomi Mi Mix 3 — 240,4 Гц;
- Xiaomi Black Shark 2 — 242,7 Гц;
- Xiaomi Mi Mix 2 — 0;
- Xiaomi Mi 8 — 238 Гц;
- Xiaomi Mi Mix — 0.
OnePlus
- OnePlus 7 Pro — 122 Гц;
- OnePlus 7 — 200 Гц;
- OnePlus 6T — 240 Гц;
- OnePlus 6 — 236 Гц;
- OnePlus 5T — 242,7 Гц;
- OnePlus 5 — 250 Гц;
- OnePlus X — 237 Гц;
- OnePlus 3T — 244 Гц;
- OnePlus 3 — 243,9 Гц.
Нулями в этом списке отмечены устройства, экраны которых демонстрируют настолько низкий уровень мерцания, что им можно пренебречь. В остальном, чем выше значения, тем лучше. Результаты остальных устройств можно найти в полном перечне замеров вот по этой ссылке.
Спасаться от мерцания предлагают технологией DC Dimming
Если говорить о сегодняшней реальности, толковых заменителей для ШИМ в современных смартфонах банально нет. Компоненты для аналоговой регулировки яркости экранов просто не поместятся в компактные корпуса мобильных устройств, а ещё они потребляют слишком много заряда аккумулятора.
Вместе с тем, в пресс-релизах некоторых производителей всё чаще встречается указание DC Dimming. Технология вроде как должна стать реальным спасением от ШИМ, значительно уменьшить влияние на глаза и голову в целом. Некоторые уже даже называют её самой настоящей панацеей. Но на практике в этой технологии нет ничего сверхъестественного.
Более того, в IPS-экранах она используется с незапамятных времён. Вместе с ней мерцание всё-таки будет ощущаться, но только на самой маленькой яркости. Опустим сложные нюансы и расскажем о базовых принципах её работы.
Суть DC Dimming заключается в контроле уровня напряжения, которое подаётся на отдельные пиксели в экране. Чем оно ниже, тем меньше яркость. Этот простой принцип даёт возможность IPS-экранам практически не мерцать. Тем не менее, с OLED не всё настолько просто. Если менять напряжение, на пикселях в таких экранах, они начинают искажать цвета.
Эксперты часто говорят, что их цветопередача начинает банально «плыть», поэтому использовать такие гаджеты становится ещё менее комфортно, чем в случае с ШИМ.
Из-за очевидных недостатков DC Dimming в случае OLED сегодня его используют только в качестве эксперимента. Например, эта технология есть в относительно свежих Android-смартфонах OnePlus 7 Pro и Xiaomi Black Shark 2. Первому она не пошла на пользу из-за некачественного экранирования, а второй демонстрирует средние для OLED показатели на всем промежутке по яркости от 0 до 99%. Прорыва не случилось, но вот цвета на экранах стали менее насыщенными при прямом сравнении с устройствами, которые используют ШИМ. Хорошо, что отклик экрана при этом остаётся в порядке.
Словом, в будущем от DC Dimming действительно может быть практическая польза, но сегодня ничего сверхъестественного добиться от этой технологии у производителей не получается. Будем наблюдать за её развитием и постараемся не пропустить её прорыв.
Что делать, чтобы не ощущать влияние технологии ШИМ
Во-первых, учтите, что реакция на ШИМ проявляется далеко не у всех. Например, я вообще не ощутил присутствие технологии за целый год, когда пользовался iPhone XS Max. Мой пример показателен, потому что проводил вместе со смартфоном действительно очень много времени: читал новости каждый день, смотрел видео на YouTube и фильмы в дороге, играл и так далее. При этом яркость далеко не всегда была выставлена на 100%, поэтому экран мерцал, и на меня это теоретически влияло. Голова болела скорее от обилия информации, которую я пытался уместить в ней каждый день.
Это я к тому, что не нужно себя накручивать. Почему-то по поводу ШИМ ещё год назад никто вообще не говорил, а сегодня СМИ пытаются раздуть эту проблему буквально до небес. Объяснение простое — чем больше хайпа вокруг темы, тем больше просмотров. Математика достаточно примитивная.
Во-вторых, чтобы не беспокоиться про ШИМ, выбирайте смартфоны, которые используют IPS-экраны. Обычно они ещё и стоят дешевле, поэтому явный профит налицо. В этом случае можно, как вариант, сравнить iPhone 11 и его старших братьев с приставкой Pro. У первого — IPS и нет ШИМ, пара последних — с OLED и среднестатистическим ШИМ до 300 Гц.
На него вряд ли будут массово жаловаться, но теоретическая вероятность всё же есть. Вот с Samsung сложнее. Поправьте меня, но почти все современные смартфоны компании уже с OLED, ведь она — главный производитель таких матриц во всём мире.
Если хотите OLED, смотрите в таблицу, расположенную выше. Чем больше частота модуляции в Гц, тем лучше. Для большинства будет достаточно 200-250 Гц, и у флагманов в этом плане всё более-менее нормально. А вот середнячки чаще до OLED ещё не доросли, поэтому и у них всё в норме.
В-третьих, если у вас смартфон с OLED-экраном, старайтесь использовать его максимальную яркость. Чтобы это было комфортно, позаботьтесь об адекватном внешнем освещении. Когда находитесь на улице днём, в этом почти никогда нет проблем. А вот ночью всё становится хуже, поэтому лучше не «втыкать» в экран слишком долго.
Дома же куда лучше для головы смотреть на гаджет при максимальной яркости, когда вокруг светло. Я к тому, что читать на минималках под одеялом — самая плохая затея из всех, которые можно придумать. Помните, что ШИМ проявляется даже на яркости 99%.
В-четвёртых, когда знаешь про ШИМ, повсеместное внедрение тёмных тем во всех операционных системах уже не кажется настолько плохой идеей. В вечернее время смартфоны с ними можно спокойно использовать даже в том случае, если яркость на максимуме. Что-то мне подсказывает, что все настолько активно взялись за них именно из-за хайпа по поводу проблемы с широтно-импульсной модуляцией. Это особенно касается компании Apple, которой не нужны проблемы вокруг её смартфонов, ведь за их косяками охотятся абсолютно все IT-журналисты. Хорошо хоть, это не взрывающиеся аккумуляторы…
В-пятых, если вы активно читаете книги, лучше выбирайте для этого специализированные устройства, которые используют экраны на электронных чернилах. Мне же в последнее время больше по душе бумажные издания в твёрдом переплёте, из которых можно собрать небольшую домашнюю библиотеку.
В итоге, ШИМ — это действительно проблема, но не настолько массовая, какой её рисуют. Теперь вы знаете про неё всё самое основное, а главное — как с ней бороться. Когда DC Dimming доработают или придумают другое решение, про вопрос вообще забудем. А сейчас его можно обсудить в комментариях.
Источник: trashbox.ru