Шим экрана смартфона что это
Перейти к содержимому

Шим экрана смартфона что это

  • автор:

Гид покупателя: лучшие смартфоны без ШИМ

Примерно полгода назад меня начали беспокоить глаза: покраснение, сухость, дикое утомление, периодические головные боли и так далее. Пришлось даже обращаться к офтальмологу, да и не один раз, дабы разобраться с проблемой. Врачи разводили руками, мол, все в порядке: у вас просто слишком большая нагрузка на глаза из-за работы за компьютером.

Офтальмологи посоветовали использовать увлажняющие капли и по возможности меньше смотреть в экран монитора. Однако проблема с глазами никуда не уходила.

Решил постепенно исключать из использования разные гаджеты: почти не сидел за ПК, не смотрел ТВ, не доставал прикроватный планшет — реакции никакой. В руках оставался только один смартфон, причем довольно специфический.

«Пересев» на другой смартфон, уже на следующий день почувствовал облегчение в глазах. Ушли покраснение, жжение, боль и прочие неприятные вещи.

Единственное, что могло вызывать такие ощущения, – AMOLED-матрица с ШИМ. После замера коэффициента пульсации я был, мягко говоря, удивлен значениям: даже на максимальной яркости дисплей выдавал огромные цифры коэффициента пульсации.

Для тех, кто не в курсе, ШИМ – это широтно-импульсная модуляция. Если в двух словах, то она применяется в экранах OLED/AMOLED/SuperAMOLED разных гаджетов для регулирования яркости. Светодиоды в таких матрицах начинают быстро включаться или выключаться. Чем меньше яркость, тем больше времени проходит между включением и выключением светодиодов.

Не стану загружать вас лишней информацией. Скажу лишь так: чем выше частота ШИМ, тем меньше наш мозг реагирует на импульсы и тем лучше мы воспринимаем экран устройства без вреда для здоровья.

В данном материале я постараюсь привести примеры лучших, на мой взгляд, смартфонов в разных ценовых категориях, которые имеют минимальное значение ШИМ. Если хотите полностью избавиться от ШИМ, то стоит рассматривать аппараты с IPS-матрицей. Однако таких смартфонов становится все меньше, да и параметры подобных матриц сильно проигрывают AMOLED: слабее яркость, контрастность, насыщенность цветов; меньше углы обзора, больше потребление энергии.

Почему болят глаза от смартфона с AMOLED-экраном или что такое ШИМ и DC Dimming?

вредное мерцание ШИМ OLED-экранов

Сегодня AMOLED-экраны используются не только во всех флагманах, но и все чаще встречаются в среднем ценовом сегменте (Galaxy A-серия от Samsung — отличный тому пример). А это значит, что все большее число пользователей открывает для себя эту прекрасную технологию.

Но вместе с яркими цветами, превосходными углами обзоров и бесконечной контрастностью, пользователи открывают для себя еще одну интересную особенность OLED — неприятные ощущения в глазах, усталость и даже головные боли.

И самое обидное (или лучше сказать — опасное?) в этой ситуации то, что далеко не каждый человек ощущает этот негативный эффект, хотя и подвержен его влиянию наряду с теми, кому повезло меньше.

В этой статье мы подробно разберемся, что же не так с AMOLED-дисплеями и можно ли как-то с этим справиться.

В чем суть проблемы?

Суть проблемы заключается в том, что экран смартфона постоянно мерцает. Это мерцание подобно тому, что возникает при использовании дешевых люминесцентных ламп, особенно когда они уже доживают свой срок. Это мерцание действительно вызывает очень неприятные ощущения — многие могли не раз убедиться в этом лично.

Разница со смартфоном лишь в том, что частота мерцания экрана намного выше и потому не заметна глазу.

Почему некоторые люди ощущают мерцание, в то время, как большинство — нет?

Если мы будем каждую секунду включать и выключать лампочку, то, естественно, увидим мерцание света. И чем быстрее мы будем это делать, тем быстрее будет казаться мерцание. Однако на определенной частоте (примерно 60 раз в секунду, то есть, 60 Гц) мозг перестанет воспринимать мерцание и нам будет казаться, что лампочка горит непрерывно.

Этот эффект называется порогом слияния мерцания. У человека он равен 60 герцам, у собак — 70-80, у мух и того больше — 250-300 Гц. Однако, у некоторых людей восприимчивость бывает выше, например, некоторые пилоты истребителей при тестировании различают кадры, появившиеся на 4 мс (что соответствует 250 кадрам в секунду). То же касается и людей, слишком много времени проводящих за компьютерными играми с высоким FPS.

Другими словами, не нужно обладать супер-способностью, чтобы различить мерцание свыше 60 Гц. Но даже те люди, которые не воспринимают такой частоты и не ощущают никаких проблем с AMOLED-экранами, подвергаются негативному влиянию низкочастотного мерцания (или пульсации света).

Зрительные рецепторы способны улавливать пульсацию света с частотой вплоть до 300 Гц (или 300 раз в секунду), а мозг непрерывно обрабатывает полученные данные, находясь в возбужденном состоянии. Именно такой порог (300 Гц) является рекомендуемым минимумом по ГОСТу Р 54945-2012:

Пульсация освещенности свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность

ГОСТ Р 54945-2012

Таким образом, даже если мерцание AMOLED-экрана вашего смартфона не вызывает у вас болевых ощущений в глазах, оно вполне может влиять на эмоциональное состояние и работоспособность.

Любопытный факт №1

старый кинопроектор

Все мы помним старые кинопроекторы, в которые помещалась пленка с серией неподвижных кадриков. Эта пленка передвигалась с определенной скоростью, сменяя кадр за кадром 24 раза в секунду.

Чтобы движение пленки не смазывало изображение, поток света перекрывался в момент смены кадра. Это приводило к сильному мерцанию, так как изображение постоянно обрывал «черный кадр».

Но вместо того, чтобы как-то ускорить процесс смены кадров, поток света стали просто перекрывать дважды — в момент смены кадра и вхолостую, когда пленка не двигалась и кадр отображался на экране. Это искусственно увеличило мерцание до 58 раз в секунду (чередование «черного кадра» с изображением).

Учитывая порог слияния кадров (50-60 Гц), мозг просто «отключал» восприятие мерцания и зритель наблюдал плавную картинку. А еще раньше, во времена немого кино, использовалась частота 16 кадров в секунду. Поэтому свет перекрывали трижды — один раз для смены кадра и два раза вхолостую, чтобы увеличить мерцание до 48 раз в секунду.

Что такое ШИМ или почему OLED-экран смартфона мерцает?

Мерцание экрана связано лишь с одной единственной задачей — управлением яркостью. Есть два способа регулировать яркость экрана и оба они успешно применяются в IPS-матрицах:

  1. Понижать/повышать напряжение
  2. Использовать пульсацию света

С первым пунктом все понятно — чем сильнее напряжение, тем ярче горит лампа и наоборот. А вот со вторым мы и разберемся подробнее.

ШИМ расшифровывается как широтно-импульсная модуляция. И означает этот термин буквально следующее: регулировка ширины (длительности) импульса. Пока что это ни о чем не должно вам говорить.

Импульс, говоря простым языком, — это всплеск напряжения в определенном промежутке времени. Его можно изобразить так:

один импульс при ШИМ

У импульса есть длина, мы можем сделать его короче или длиннее (шире). Также можно генерировать несколько таких импульсов с определенной периодичностью. К примеру, представим, что мы будем периодически посылать на светодиоды OLED-экрана несколько импульсов:

несколько импульсов подряд ШИМ экрана

Они идут с определенной постоянной частотой, скажем, 4 импульса в секунду. Получается, каждый из этих импульсов длится 0.25 с (1 секунда, разделенная на 4 импульса).

Когда через светодиод OLED-экрана проходит напряжение (импульс), он начинает светиться. Импульс появился — светодиод загорелся, импульс пропал — светодиод потух. В реальном AMOLED-экране количество таких импульсов может быть 200 в секунду (говорят «частота 200 Гц») или 250, а может и 500! Все зависит от производителя.

Но как же нам теперь снизить яркость на 50%? Достаточно всего лишь, не меняя напряжение, сократить длительность (ширину) импульса в 2 раза. Частота при этом сохраняется, то есть, каждый новый импульс из нашего примера будет проходить все также через 0.25 секунд, но длина самого импульса будет уже не 0.25 секунд, а примерно 0.12 секунд (в 2 раза короче):

Сокращаем ширину импульсов в 2 раза, контролируя яркость

Получается, импульсы и дальше поступают каждые 0.25 секунд, вот только половину этого времени светодиод горит, а вторую половину — не горит. Это приведет к тому, что мы будем воспринимать яркость в 2 раза ниже первоначальной.

Если нужно сделать минимальную яркость, можно вообще сократить ширину импульсов из нашего примера до 0.01 секунды. Это приведет к тому, что большую часть времени экран просто не будет гореть: включается на 0.01 секунду, а потом отключается на 0.24 секунды, затем снова все повторяется. И так каждые 0.25 секунд.

Именно так и работает подсветка, только вместо 4 импульсов в секунду, мы имеем 200-300 импульсов. И подавляющее большинство людей визуально никак не замечает, что на минимальной яркости экран большую часть времени буквально выключен. Но некоторые, все же, это хорошо ощущают.

Подведем небольшой итог

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это способ изменения яркости экрана смартфона. Конечно же, ШИМ используется далеко не только для регулировки яркости, но в рамках статьи нас интересует только это.

Включая и выключая экран очень быстро (200-300 раз в секунду), человеческий мозг воспринимает это за непрерывное свечение. Получается, если частота составляет 250 Гц (то есть, за секунду поступает 250 импульсов напряжения), длина каждого такого импульса составит 4 миллисекунды (1000/250).

Если все эти 4 миллисекунды экран будет гореть, тогда яркость дисплея будет максимальной. Ведь, по сути, все время будет подаваться максимальное напряжение. Но как только мы будем сокращать время работы экрана в течение этих 4 миллисекунд, яркость начнет падать.

Другими словами, если 2 мс экран будет включен, а 2 мс — выключен (и так каждые 4 мс), тогда яркость экрана будет восприниматься вдвое ниже. Хотя в реальности мы подаем ровно такое же максимальное напряжение, просто более короткими порциями, из-за чего начинает проявляться мерцание, которое мы не воспринимаем.

Зачем использовать ШИМ вместо прямого управления напряжением?

С помощью ШИМ можно получить гораздо более широкий диапазон яркости, чем при изменении напряжения. Также ШИМ является более простой в плане реализации технологией.

Ну а главная причина кроется в особенностях органических светодиодов. Во-первых, постоянное напряжение приведет к нагреву светодиодов и их более быстрому выходу из строя. Во-вторых, подобрать для одного экрана миллионы светодиодов с идентичными характеристиками практически нереально. У каждого из них будут небольшие отличия, которые и проявятся при низком напряжении.

Точная цветопередача OLED-экранов достигается при максимальном напряжении. Если его слишком сильно снизить, тогда на экране вместо серого фона мы получим «грязный» неравномерный фон с фактурой «наждачной бумаги»:

Экран на низкой яркости при отсутствии ШИМ

На фото выше — снимок OLED-экрана смартфона LG G Flex 2 на минимальной яркости, у которого отсутствовал ШИМ. Но в те далекие времена никто не оценил такой заботы компании о здоровье своих пользователей. ��

Столь «отвратительное» качество экрана лишь вызывало желание побыстрее сменить этот смартфон на «супер-прогрессивный» AMOLED-экран от Samsung, в котором широтно-импульсная модуляция была настолько агрессивной, что мерцание начиналось почти с максимальной яркости.

Любопытный факт №2

Если вы думаете, что времена с «диким» ШИМом далеко позади, то не спешите радоваться. Все современные смартфоны от компании Samsung, включая флагманы Galaxy S10 и Note 10, управляют яркостью с помощью ШИМ, где мерцание наблюдается даже на максимальной яркости.

Почему яркость IPS-экранов не управляется ШИМ?

Многие этого не знают, но ШИМ очень часто используется и на IPS-экранах. К примеру, регулировка яркости широтно-импульсной модуляцией осуществляется на таких смартфонах, как:

  • Sony Xperia 10 и Xperia 10 Plus
  • Xiaomi Redmi Note 7
  • Huawei Y7
  • Huawei P Smart Plus
  • Xiaomi Mi 8 Lite
  • И мн. др.

Все эти смартфоны используют ШИМ, но не вызывают ни малейшего дискомфорта или вредного эффекта. Так в чем же дело? В частоте. Или, другими словами, в количестве импульсов за 1 секунду.

Если на iPhone 11 Pro подсветка работает с частотой 290 Гц (290 импульсов в секунду), Xiaomi Mi 9 — 245 Гц, а Samsung Galaxy S10 — 240 Гц, то частота ШИМ на любом из вышеупомянутых смартфонов с IPS-экранами не ниже 2000 Гц. Столь быстрое мерцание совершенно никак не регистрируется мозгом или глазами.

К слову, нередко можно встретить и смартфоны с совершенно недопустимым значением ШИМ, например:

От этих аппаратов глаза на минимальной яркости могут уставать даже у тех людей, которые не ощущает мерцание.

Любопытный факт №3

Многие смартфоны управляют яркостью AMOLED-экранов сразу двумя способами — изменением напряжения и ШИМ.

К примеру, на смартфонах с OLED-экранами от Apple отсутствует мерцание вплоть до 50% яркости, а уже ниже этого значения управление яркостью переходит на ШИМ. У других компаний используется только ШИМ, как например, у Samsung.

Что мешает увеличить частоту ШИМ на OLED-экранах?

Действительно, почему OLED-экраны мерцают с частотой 200-300 Гц, вместо того, чтобы работать на частоте, скажем, 1000 Гц? Ведь на IPS-дисплеях с ШИМ частота мерцания может вообще достигать 100000 Гц и выше!

Конечно, сравнивать мерцание лампочки и мерцание органического светодиода нельзя и столь высокие значения приведут к плохим последствиям. Но, почему бы не увеличить частоту хотя бы в 2 раза?

На самом деле, можно. И такие смартфоны даже выходили. Вспомнить хотя бы последний флагман на Windows Phone от Microsoft — Lumia 950 с частотой мерцания 500 Гц:

Lumia 950 с высокой частотой ШИМ

Дело в том, что такие экраны будут обходиться производителю дороже. Пускай на 30-70 центов, но дороже. Учитывая то, как мало людей непосредственно ощущают вредное влияние мерцания и ту сумму, что можно сэкономить на миллионах проданных устройств, ответ очевиден — до этого никому, за редким исключением, нет дела.

Но за последние 2 года интерес к этой проблеме возрос очень сильно, что заставило многих производителей (а в скором будущем, вероятно, и всех), обратить на это внимание. Уже сегодня мы видим первые шаги на пути к решению проблемы вредного влияния. Речь идет о функции DC Dimming.

Что такое DC Dimming?

Именно так называется функция, появившаяся на некоторых современных смартфонах с AMOLED-экранами, к примеру, в линейке Xiaomi Mi 9 или на смартфоне OnePlus 7 Pro.

Само название DC (от англ. Direct Current — прямой ток) Dimming говорит о том, что речь идет об управлении прямым током. То есть, управление подсветкой должно переключаться с ШИМ на работу с напряжением. И в этом вся проблема. Так как нельзя простым алгоритмом или программной функцией изменить принцип работы дисплея. Нужны соответствующие аппаратные изменения.

Что же происходит в действительности при включении DC Dimming? Во-первых, подсветка все так же управляется импульсами, а значит, полностью от вредного мерцания эта функция не спасает. Это хорошо видно на графиках осциллографа (на примере смартфона с поддержкой функции DC Dimming):

минимальная яркость с ШИМ и с DC Dimming

То есть, амплитуда колебаний довольно сильно сглаживается, что заметно снижает уровень пульсации и вредного мерцания, однако линия далеко не прямая, как было бы в случае с реальным управлением напряжением.

Что именно происходит при работе DC Dimming пока точно неясно, возможно, это аналог какого-то программного фильтра, накладываемого поверх изображения. То есть, яркость включается на максимум (что приводит к исчезновению мерцания), после чего изменяется степень прозрачности этого фильтра. Возможно, используется другая программная технология.

В любом случае, DC Dimming не лишен недостатков, в частности, на низкой яркости смартфон может не отображать полутонов на темном фоне, как, например, на фото ниже (слева — экран OnePlus 7 Pro с ШИМ, а справа — DC Dimming):

Сравнение экранов OnePlus 7 Pro с ШИМ и с DC Dimming

На фото справа хорошо видна проблема с отсутствием деталей в тенях, вместо мягкого изображения мы видим черные пятна. Но, тем не менее, это хоть какое-то решение для людей, ощущающих вредное мерцание.

Вместо заключения хотелось бы еще раз подчеркнуть ту мысль, что вредное мерцание существует и оно влияет на каждого человека. Даже если вы не чувствуете никакого дискомфорта, ваш мозг продолжает обрабатывать сигналы пульсирующей подсветки на частоте ниже 300 Гц.

Если же вам интересно узнать, как именно человек может воспринимать мерцание на таких высоких частотах и что конкретно происходит в глазах при просмотре мерцающего экрана, тогда читайте наш новый материал.

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!

Если вам понравилась эта статья, присоединяйтесь к нам на Patreon — там еще интересней!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Что такое ШИМ и почему мерцает OLED? РАЗБОР

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!

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.

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

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.

шим

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.

широтно-импульсная модуляция

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.

уменьшение яркости мерцания

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.

влияние шима на здоровье

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

смартфоны с Шимом

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.

300 Гц для зрения

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

 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.

цветопередача

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 не ощущать ШИМ

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:

  1. Приобретайте смартфоны с поддержкой технологии DC Dimming.
  2. Если чувствуете сильный дискомфорт от мерцания, пользуйтесь телефонами с IPS-экранами.
  3. Выставляйте максимальную яркость экрана. Для этого нужно хорошее освещение в комнате, иначе будут болеть глаза.
  4. Активируйте темный режим не только в системе, но и во всех приложениях, которые поддерживают данную опцию.
  5. 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *