Шим (расшифровывается как широтно-импульсная модуляция) – это одна их технологий в смартфоне для изменения подсветки дисплея. Она применяется для того, чтобы изменить яркость светодиодов и уменьшить их свечение на дисплее смартфона. Принцип работы шим в смартфоне заключается не в изменении мощности светодиодов, а в создании импульсов при постоянной частоте.
Как работает шим?
У каждого дисплея есть светодиоды, которые светятся чтобы человек мог видеть изображение на экране телефона. Все лампочки имеют собственную мощность, но это постоянная величина, которая не может меняться на ходу. Именно поэтому изменить яркость дисплея в смартфонах не всегда получается, просто уменьшив интенсивность свечения каждого светодиода. В этом случае прибегают к использованию шим.
Шим изменяет яркость за счет мерцания светодиодов. То есть, каждая лампочка в смартфоне начинается быстро включатся и выключатся. Это происходит настолько быстро, что человеческий глаз не видит этого. Исходящий свет смешивается и создается впечатление, будто картинка стала менее яркой. На самом деле яркость каждого светодиода неизменна, меняется только диапазон между включением светодиодов и их выключением.
Объясняем ШИМ | Почему OLED мерцает?
Шим работает сильнее при минимальной яркости. На максимальной яркости все светодиоды не нуждаются в импульсах, поэтому в таком случае шим вообще не включается. Он активируется только когда яркость дисплея меняется. Чем меньше яркость, тем больше создается пауза между выключением и включением светодиодов.
Вреден ли шим для человека?
Да. Шим человеческий глаз не видит даже если присмотреться очень сильно. Человек в любом случае видит, будто экран стал менее ярким. Но глаз всё ровно воспринимает шим. Поэтому при длительном использовании смартфона с шим глаз может реагировать на это.
Шим работает только при низкой яркости. На максимальной яркости никаких последствий от шим нет. Чем меньше яркость, тем больше работает шим.
Последствия не такие критичные. Обычно шим приводит лишь к боли в глазах, их покраснению и головокружению при очень долгом и непрерывном использовании дисплея с шим на минимальной подсветке. Долгое использование измеряется несколькими часами без отдыха. Более серьезных последствий от шим обнаружено не было.
Прямой связи между плоим рением и шим также обнаружено не было, однако то, что шим может ухудшать зрение – факт. Всё, что приводит к боли в глазах, портит их.
Интересно, что многие люди невосприимчивы к шим и могут вообще никак на него не реагировать. Но есть и те, для которых смартфоны с шим недопустимы к использованию на яркости менее 25%. Если использовать смартфон на яркости 50% и выше, то о чем-то беспокоится не стоит никому.
В каких смартфонах используется шим?
Шим есть только в смартфонах с применение органических светодиодов. Это все OLED матрицы. К ним относятся экраны AMOLED, которые в 2019 году получают всё большую популярность. Сейчас такой тип матрицы получает все большее распространение даже в бюджетных смартфонах. Из премиальных устройств почти не осталось смартфонов не с AMOLED дисплеями.
Поэтому спрятаться от шим вряд ли получится, потому что смартфонов с другой технологией всё меньше и меньше.
Смартфоны с матрицей IPS не имеют шим, там используется изменение яркости лампочки с помощью контроля подаваемой мощности. Такие дисплеи наибольее безопасны.
Почему так много смартфонов стали использовать AMOLED, несмотря на шим? Потому что эта технология дешевеет, при этом обладает очень серьезными преимуществами со своим главным конкурентом – IPS. IPS всё ещё стоит дешевле и он более безопасен для человека, но у AMOLED есть свои преимущества, такие как:
- Глубокий черный цвет. У АМОЛЕД матриц каждый пиксель может выключаться отдельно, это позволяет при черном цвете полностью выключаться светодиодам и выдавать качественный черный цвет. В IPS подсветка не может быть включена частично.
- Высокая контрастность и сочность изображений;
- Лучшая энергоэффективность. AMOLED намного меньше потребляет заряда батареи смартфона, к тому же не тратит заряд для подсветки черных участков, так как они выключаются;
- AMOLED матрицы тоньше, чем IPS и позволяют делать корпус смартфона компактнее;
- AMOLED может изменять форму, быть прозрачным или изгибаться. Это производители используют для создания изогнутых граней, тонких рамок или раскладных смартфонов вроде Galaxy Fold.
Как решить проблему с шим в OLED дисплеях?
Недавно компании, производящие смартфоны, стали выпускать новую функцию для своих устройств с шим – функцию DC Dimming. Эта функция почти полностью избавляет дисплей от шим, при этом оставляет все преимущества AMOLED. Но шим не пропадает полностью. Эта функция при изменении яркости ограничивает ток, подаваемый на светодиоды, что приводит к изменению интенсивности подсветки. Но меньшее количество тока вредит качеству изображения, поэтому технология DC Dimming неидеальна. При включении DC Dimming создаются артефакты на сером градиентном цвете, например, на как этих фотографиях:
Это пока что единственные серьезные последствия от использования DC Dimming. Для глаз эта технология дает большое благополучие. Большинство людей, которые страдали от шим, полностью избавились от боли в глазах с помощью DC Dimming.
Эта технология программная. Её можно просто включить в настройках и сразу заметить результат. Сейчас почти все производители обновили свои смартфоны с AMOLED, добавив туда эту функцию. А новые смартфоны с AMOLED уже сразу продаются с возможности включить DC Dimming через настройки.
Шим полностью победить не удалось, но его последствия уже совсем крошечны. Да и резонанс, созданный вокруг шим, не стоит того. Шим не настолько сильно вреден для человека, сколько об этом говорят. Подавляющее большинство пользователей не подозревает о таком эффекте и чувствует себя нормально, используя смартфоны с АМОЛЕД-матрицами. Главное не клацать на смартфоне очень долго и не брать его перед сном –тогда никакой шим не помешает комфортной эксплуатации гаджета.
Понравилась статья? Оцените её:
Источник: f1comp.ru
ШИМ в дисплеях смартфонов — что нужно знать?
Владельцы смартфонов часто жалуются на головные боли после двух-трех часов использования гаджета. Как показывает практика, такие проблемы чаще всего встречаются у пользователей устройств с OLED-дисплеями. Некоторые эксперты называют причиной усталости глаза и головных болей ШИМ. Так называют низкую частоту мерцания экранов при пониженной яркости за счет широтно-импульсной модуляции.
Что такое ШИМ дисплея?
Современные OLED-экраны отличаются максимально глубоким черным цветом, высоким разрешением и повышенной яркостью (подробное описание технологии здесь. Если использовать гаджет на максимальной яркости, никаких проблем не возникнет — нагрузка на глаза будет минимальная. Но если снизить яркость до 25-30%, ситуация изменится — снизится частота мерцания экрана, активируется технология широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Другими словами, при снижении яркости экран начинает мерцать. Человеческий глаз не замечает резкие скачки яркости, но именно из-за этого у многих людей появляется дискомфорт через некоторое время использования гаджета, который выражается в головных болях и усталости глаз. Чем выше частота мерцания дисплея, тем сильнее она воспринимается.
Производители гаджетов знают о существовании проблемы, поэтому они начали использовать технологию DC Dimming — она значительно снижает нагрузку на глаза, так как мерцание дисплея становится менее заметным. DC Dimming контролирует уровень напряжения, которое подается на отдельные пиксели дисплея. Чем ниже напряжение, тем меньше яркость, благодаря чему дисплеи практически не мерцают.
Главная проблема OLED-экранов: при смене напряжения пикселей начинается искажение цветов, из-за чего использовать гаджет становится еще менее комфортно. Пока что DC Dimming используют в качестве эксперимента. Вероятно, в скором времени производители смогут избавиться от проблемы мерцания дисплея и головных болей.
Как бороться с ШИМом на смартфоне?
Первое, что нужно понимать — реакция в виде головных болей на ШИМ проявляется не у всех. Во многом, «шумиху» подняли СМИ и блогеры на YouTube. Реальных статистических данных по поводу того, что люди серьезно страдают от OLED-дисплеев, пока нет.
В любом случае, если у вас есть проблемы с ШИМом, лучше выбирать гаджеты с IPS-экранами. Во-первых, они стоят дешевле, а во вторых, у них нет ШИМ.
В том случае, если у вас OLED-экран, используйте его на высокой яркости — 70-80% будет достаточно. В этом случае, ШИМ будет практически незаметен. Также старайтесь меньше пользоваться гаджетом ночью из-за плохого освещения.
Читайте нас в Telegram — там самое интересное и актуальное
Оценок: 1, средняя: 5,00
| —> 19.03.2020 — 00:01 | Ответить
Автор почитай что такое кадровая — она же регенерации изображения, которую ты видишь на камере смартфона, что такое строковая частота. PWM или ШИМ управляет яркостью, но не влияет на кадровую частоту. PWM увидеть ты не сможешь физически, так как она измеряется килогерцами и характеристики её управляют яркостью. Если у тебя нет ШИМ, то ты нечего не увидишь, черный экран. Нет яркости.
Источник: androidlime.ru
Так вреден ШИМ или нет? Закрываем вопрос о мерцании дисплея iPhone раз и навсегда
У OLED есть один недостаток, даже в iPhone. Если яркость экрана низкая, некоторые люди замечают лёгкую пульсацию дисплея, от которой никак не избавиться.
Это касается большинства смартфонов на Android начиная со среднего класса и iPhone X, XS, 11 Pro, всех 12 и 13-ых моделей.
Явление называется ШИМ, и на данном этапе развития технологий это неизбежный, необходимый метод затенения экрана.
И это особенный сюрприз для владельцев iPhone 8 и ранее, а ещё для тех, кто раньше пользовался iPhone XR и iPhone 11.
Ниже подробно объясняю, что это такое, почему большинство людей его не замечает, а кто-то видит и, самое главное, какой от него вред, есть ли он вообще и где ещё вы вообще не замечаете такого мерцания.
Почему ШИМ вообще существует
И такая последовательность по 500 раз в секунду в iPhone 13. А в Galaxy S22 по 240 раз в секунду
Чтобы убавить яркость дисплея, берут один из двух способов: уменьшают напряжение, чтобы свечение было слабее, или снижают частоту, с которой это свечение вообще появляется. Второе это и есть ШИМ.
ШИМ расшифровывается как Широтно-импульсная модуляция. В английском языке он называется PWM или Pulse Width Modulation.
По своей сути, это вынужденная мера, меньшее из двух зол.
На высокой яркости ШИМ не нужен, поскольку высокое напряжение позволяет каждому пикселю выдавать корректный цвет. А вот из-за слабого тока тусклые диоды начинают «барахлить», оттенки отклоняются от калиброванных значений. Могут появиться жёлтые пятна, красный уйти в розовый, а синий в голубой.
Разумеется, не только Apple, но и любой другой производитель на такие риски не пойдёт. Нужно выкручиваться.
Если снижать мощность свечения по-настоящему нельзя, нужно использовать оптический приём и обмануть мозг. Для это дисплей перекрывает видимые участки изображения с высокой частотой, и поступающую с глаз последовательность мозг формирует в более тусклую и при этом цельную картинку.
Как он выглядит и почему его сложно заметить
Наш мозг игнорирует мерцание по нескольким причинам.
При достаточной скорости смены затенённые кадры не успевают «записаться» в голове, потому что их на высокой скорости сменяют контрастные изображения, сильно похожие друг на друга. Они лучше «отпечатываются» на сетчатке из-за сложного рисунка по сравнению с элементом без световой информации. Этот феномен или концепцию называют порогом слияния мерцаний.
Этот принципе работал в кино, его же можно заметить дома. Когда будете дома вечером, помашите перед собой рукой. Движения будут не гладкими, а чуть прерывистыми. При этом ощущение динамики никуда не исчезнет, а темноты вы видеть не будете. Этот эффект стробоскопа работает, потому что освещающая комнату лампочка мерцает с достаточно высокой частотой, чтобы ваш глаз не замечал промежуточную черноту.
Порог слияния мерцаний определяется как частота, при которой прерывистый световой стимул кажется полностью устойчивым для обычного человека- наблюдателя.
Слияние мерцания важно во всех технологиях представления движущихся изображений, почти все из которых зависят от представления быстрой последовательности статических изображений (например, кадров в кинофильме, телешоу или цифровом видеофайле ). Если частота кадров упадет ниже порога слияния мерцания для данных условий просмотра, мерцание будет очевидно для наблюдателя, а движения объектов на пленке будут прерывистыми.
Есть простой пример, иллюстрирующий сложную цитату выше. Все знают детскую иллюзию обмана, где вы сначала смотрите на спираль, а потом на статичное изображение. Последнее будет двигаться, потому что «оттиск» накладывается на объект перед глазами.
Смотрите в точку в центре. Сначала будет чёрно-белое изображение, потом цветное, а потом снова чёрно-белое. Но на втором ч/б картинка окрасится в корректные цвета
То же самое происходит, если сначала посмотреть на яркий источник света, а затем попытаться разглядеть окружающее пространство. Оно будет выжжено-жёлтым, потому что вспышка «впечаталась», и нужно время для адаптации. Процесс такой задержки картинки называется постоянством зрения.
Порог мерцания у нормального человека, когда происходит слияние и формируется чувство движения, равен 10 появлениям в секунду. Если они происходят реже, то изображения ощущаются статичными.
Такая частота создаст эффект, но сознание будет в прямом смысле видеть трюк. Чтобы демонстрация слилась в непрерывный поток, нужна частота выше 80 Гц.
Я стараюсь обходить слово «кадр в секунду». Последний термин означает то, на сколько кадров в одну секунду разложили свершившееся в реальности действие. Порог слияния же говорит о соотношении включённого и выключенного экрана на единицу времени для демонстрации нужной яркости.
Причём всё описанное выше не совсем подходит к OLED. На старых телевизорах и других LCD панелях пульсирование происходит через кадр, с описанными выше «пробелами».
А вот на органических дисплеях ШИМ создают чересстрочными полосами: чем яркость ниже, тем они чаще появляются и быстрее перекрывают часть интерфейса, создавая иллюзию затенения.
К слову, текущие технологии OLED-дисплеев уже позволяют в дополнение к ШИМу использовать тот самый метод из LCD. То есть снижать напряжение и тем самым убавлять непосредственно свечение экрана, этот принцип называется DC Dimming. Но из-за того, что на низкой яркости цветопередача всё равно портится, технологии работают сообща.
Это мерцание есть везде
Светильник в метро
Слева высокочастотный LED, справа низкочастотная лампа
Один фонарь на улице
Очень много фонарей по всему городу
Светильник в баре
Освещение еды в магазине
Мерцающий LCD-телевизор, которых в принципе большинсвто
Декоративные LED-лампы в ресторане
Лампы мерцают из-за переменного тока, а дисплеи из-за принудительного затенения. Но по факту это одна и та же пульсация, которую наше сознание не замечает по причине, описанной выше.
То есть хоть причины разные, а при правильных настройках даже камера его не заметит, эта пульсация есть вообще везде. И воздействует она на нас постоянно, особенно после захода солнца.
Так что вокруг нас полно предметов, которые работают чередующимися вспышками и не источает свет постоянно. Менее бьющее по глазам чересстрочное добавление чёрного в OLED является щадящим методом и, судя по исследованиям ниже, вреда приносит не так много, как все думают.
Что говорят учёные. Чувствительным станет плохо даже от моря
Я нашел несколько научных работ на эту тему. Если коротко, то они подтверждают чувствительность некоторых людей на незаметное сознанию мерцание. При этом есть люди, у которых могут быть головные боли от грубого ШИМ именно LCD дисплеев, а это уже грозит в том числе инсультом. Однако пользоваться OLED без риска могут почти все, поскольку влияние там практически нулевое.
Вот вывод одного из отчётов:
Уровень мерцания не соответствует безопасным стандартам IEEE (института инженеров электротехники и электроники), когда экран OLED используется в исключительной темноте. Но такое применение смартфона является редким сценарием.
На расстоянии в 1 сантиметр фактическое мерцание было в 5 раз выше безопасного при яркости в 1%.
Однако уже на расстоянии в 5 сантиметров мерцание сливалось со световым шумом остального окружения.
Эксперимент выше нельзя использовать как доказательство вреда для человека, поскольку выводы из него в таком случае будут «притянутыми за уши».
OLED display did not meet the criteria when it was at a low luminance level at a distance of 1 cm.
In general, however, the adverse health effects of display flicker are assessed in an environment where humans actually see lighting
The OLED display did not meet the criteria when it was at a low luminance level at a distance of 1 cm (19.2% or less vs 95.2%).
The frequency component of 240 Hz was still slightly visible at up to 4 cm, but was hardly seen above 5 cm (and) […] was confirmed as undistinguishable from ambient noise.
The controversy behind OLED display flicker, which is raised based on the above experiment results in some Internet communities, is too ambiguous to use for judging the harmfulness of flicker to the human body.
При этом другая работа уже от самой IEEE на эту тему обобщила негативные ощущения от любого мерцания, как в видимом, так и в незаметном спектре.
По выводам экспертов, легко различимое пульсирование света почти сразу вызывает головную боль, головокружение, недомогание. Чем больше пространства охватывает источник света, тем быстрее начинаются эффекты.
The risks include seizures, and less specific neurological symptoms including headache, dizziness and general malaise. Seizures can be triggered by flicker in individuals with no previous history or diagnosis of epilepsy.
А вот невидимое мерцание ощутимо только через 20 минут после использования. Из симптомов тут головная боль и напряжение в глазах. Серьезные проблемы из-за этого подкрадываются незаметно. Такую мигрень часто игнорируют, а она тем временем, как указывается в исследовании, может привести к инсульту. Но тут речь идёт о лампах накаливания и старых мониторах LED.
К OLED утверждение не имеет отношения.
The risks include headaches and eye-strain. The risks are subtle and insidious but should not be ignored. (Migraine headache is covertly disabling, a major economic burden, and carries an increased risk of stroke.) The sources of high frequency flicker associated with headache include lighting and computer screens (formerly cathode ray tube displays, now LED back-lights).
В старых телевизорах и мониторах по технологии LCD мерцание происходит очень грубым образом: вспыхивает и потухает весь экран, а не его части. Именно такой ШИМ некоторым оказывается критически вреден
Более того, почувствовать недомогание можно даже от движения отраженного морскими волнами света и солнечных лучей между деревьями, то есть от явлений максимально природного происхождения.
Там же есть вот такой интересный вывод:
Важно отметить, что «биологический эффект» от быстрых вспышек не всегда означает реальный риск здоровью. Например, зрителей тенниса или пинг-понга при частоте света в 200 Гц пульсация может раздражать, но зрение никому не испортит.
Finally, it is important to mention that the fact that there is “biological effect” (ERG or notice of visual flicker in special circumstances) does not necessarily imply health risk to viewers. For example, flickering light at ~200Hz may theoretically be annoying to spectators of tennis or ping-pong games, but may not pose any health risks (Rea and Ouellette, 1988).
В iPhone ШИМ появляется реже и он слабее
Впервые лично я заметил ШИМ в iPhone 12 Pro Max, когда впервые начал пользоваться экраном OLED
Выяснили, что мерцание должно быть на частоте 80 Гц в секунду, чтобы оно стало неочевидным. Частоту в 20 Гц заметят абсолютно все.
При этом люди все разные, и для кого-то порогом станет 130 Гц, а для кого-то 240 Гц. Фактическая разница, когда негативный эффект при мерцании ощущается, расходится от 100 Гц до 400 Гц в зависимости от человека.
Сайт Notebookcheck.net тестирует каждое устройство из своего обзора и записывает их в таблицу. Посмотреть на неё можно. здесь.
Чтобы вам долго не копаться, вот примеры некоторых устройств:
iPhone 13 Pro – 240 Гц (10%), 510 Гц (100% яркости)
iPhone 13 – 610 Гц
iPhone 12 Pro – 80 Гц (22%), 280 Гц (100%)
iPhone 12 – 225 Гц
iPhone X – 240 Гц
Galaxy S22 Ultra – 120 Гц
Galaxy S21 – 240 Гц
Galaxy S20 – 240 Гц
ASUS Zenbook 14X OLED – 360 Гц
Apple iPad Pro 12.9 (M1) – 19190 Гц
MacBook Pro 16 (2021) – 14880 Гц
Последние два я указал, потому что для Mini LED тоже применяют ШИМ. Но он происходит на такой высокой частоте, что на ваше состояние он не способен оказывать какого-либо зафиксированного на данный момент негативного влияния.
По итогу берите OLED и не беспокойтесь
iPhone 5S и iPhone 13 mini
Описанное выше сводится к следующему.
ШИМ на OLED нужен, чтобы на малой яркости цвета не искажались, но в этом типе дисплеев он среди самых безвредных. Есть люди, у которых может случиться максимум недомогание, но их мало.
То мерцание, которое используется в старых мониторах, несравнимо опаснее и, вызывая постоянные мигрени в течение многих лет, может привести даже к инсульту.
Человек видит частоту мерцания вплоть до 400 Гц , но минимальный порог исчезновения полос для мозга равен 80 Гц.
ШИМ в смартфонах Samsung может заметить любой человек даже на максимальной яркости. Флагманский Galaxy S22 Ultra пульсирует с показатели 240 Гц.
Любая модель iPhone 13 выдаёт выше 500 Гц. Их дисплеи используют снижение напряжения до 50% (меньше свечение), и только потом увеличивает ШИМ до показателя 240 Гц на яркости 10%. При этом ещё iPhone 12 выдавал затенение на уровне 225 Гц.
Чтобы понять, вреден ли для вас ШИМ, возьмите в руку смартфон, который собираетесь покупать, и на яркости 15% пользуйтесь им 25 минут.Только после этого времени мозг может начать замечать что-то неладное.
Так что для большинства людей мерцание экрана будет сливаться из-за физиологической возможности мозга пропускать тёмные пробелы при демонстрации движущихся объектов. ШИМ будет такой же незначительной помехой в пользовании смартфоном, как чёлка iPhone или сработавшей не с первого раза подэкранный отпечаток пальца на смартфонах с Android.
И всё это не голословные утверждения, а факты, полученные исследованиями.
(74 голосов, общий рейтинг: 4.58 из 5)
Хочешь больше? Подпишись на наш Telegram.
Источник: www.iphones.ru