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.
Мерцание против DC Dimming: iPhone 11 Pro, Pixel 4/4 XL, OnePlus 7/7T, Xiaomi Mi 9 и смартфоны с Android
Мерцающие OLED дисплеи остались в прошлом! Сначала в смартфонах Xiaomi, а потом и в других китайских устройствах стали появляться экраны без мерцания. Более того, мерцание стали отключать и на предыдущих поколениях устройств. Насколько действительно полезна функция DC dimming и сколько здесь рекламы, что на самом деле сделали в Xiaomi и можно ли отключить мерцание на других смартфонах? Попробуем разобраться.
Споры о вреде мерцания не стихают с тех самых пор, как дисплеи начали мерцать. «Через пять минут глаза слезятся, через полчаса краснеют», жалуется один из пользователей на форуме Samsung. «Ничего подобного, не слезятся и не краснеют!», хором отвечают ему форумчане. «На AMOLED цвета, конечно, сочнее, но зато от IPS глаза не болят», делятся наблюдением другие пользователи, и делают неожиданный вывод: «Наверное, дело в цветопередаче!»
Увы, нет: дело не в цветопередаче (а точнее – не в величине области цветового охвате), или не только в ней. Дело в том, что большинство современных экранов смартфонов, выполненных по технологии органических светодиодов OLED, мерцают на достаточно низкой частоте в 240 Гц. По статистике, мерцания на этой частоте не замечает 70% пользователей, а из тех, кто замечает – большинство не обращает внимания. В то же время нагрузка на глаз одинакова у всех; будут ли болеть глаза у конкретного пользователя, который смотрит на мерцающий экран, зависит не от того, замечает ли он мерцание (это физиологическое свойство не глаз, а мозга, обрабатывающего поступающую от глазного нерва картинку), а от здоровья глаз пользователя и оставшегося «запаса прочности» по зрению.
В этой статье мы расскажем не только о том, как избавиться от мерцания в смартфонах iPhone 11 Pro и Pro Max, Xiaomi Mi 9, Google Pixel 4/4 XL и других устройствах с Android. Мы также расскажем о том, как обойти установленное Google ограничение, связанное с новыми экранами, установленными в Google Pixel 4 и 4 XL. Эти экраны реализуют более плавное обновление картинки с частотой 90 Гц вместо привычных 60 – но только на яркости в 75% или выше.
Предыстория
Xiaomi не была первой компанией, которая решила избавиться от мерцания OLED-панелей, но именно она привлекла внимание общественности к феномену мерцания. Почему это произошло лишь теперь, в 2019 году? Дело в качестве панелей. Ещё три года назад технология производства OLED допускала огромный по современным меркам уровень разброса параметров между соседними светодиодами. Сильнее всего разброс параметров проявлялся тогда, когда на светодиод подавался очень низкий ток. А вот при высоком токе разница между характеристиками соседних пикселей в глаза не бросалась. Этот эффект можно сравнить с цифровым шумом на фотографиях, сделанных в темноте с короткой выдержкой. Чем меньше фотонов попадает на светочувствительные ячейки (а в случае с экраном – чем меньше фотонов излучается светодиодом) – тем больше вероятность возникновения «цифрового шума». Уже в прошлогодних моделях качество OLED панелей заметно выросло, и разброс параметров между соседними точками таков, что ШИМ можно и отключить с заметным, но не катастрофическим падением качества изображения.
Интересный факт: подавляющее большинство OLED-панелей для телевизоров большинства известных производителей – от SONY и Philips до самой LG включительно, – выпускаются на заводах LG. Все эти панели используют структуру пикселей RGBW и не мерцают ни на каком уровне яркости – в отличие от подавляющего большинства LCD экранов, используемых в телевизорах.
Крупнейшим производителем OLED панелей для смартфонов был и остаётся Samsung. Samsung использует AMOLED в собственных смартфонах и поставляет панели сотням производителей, включая Apple и Google (о Google – чуть ниже, там не всё так просто). Настройки панелей различаются в зависимости от требований конкретного OEM; в том числе различаются и настройки ШИМ. Эти различия проявляются в том, на каком именно уровне яркости (в процентах от максимальной) заканчивается прямое управление яркостью и начинается скважность импульсов, приводящая к мерцанию.
Так, панели Samsung в смартфонах Galaxy S8+ мерцают всегда, даже на яркости в 99% от максимальной. Использование ШИМ на протяжении всего диапазона значений яркости позволила Samsung добиться отличной цветопередачи и равномерных заливок даже на самых тёмных участках экрана. То, что заявленные характеристики достигаются путём бомбардирования глаз пользователя яркими пульсациями, компания долгое время игнорировала. Даже в актуальном поколении Galaxy S10 производитель использует всё ту же схему управления яркостью.
Со стороны Samsung это – вполне сознательный подход, как можно убедиться, изучив патентную заявку US9269294B2.
Практически все другие производители используют гибридный подход управления яркостью. На высоких уровнях яркости контроллер дисплея варьирует ток, подаваемый на светодиоды. Когда яркость падает до заданного производителем уровня, контроллер перестаёт снижать ток и начинает использовать ШИМ. В разных моделях будут использованы разные уровни отсечки, которые могут зависеть как от характеристик матрицы, так и от пожелания OEM. Так, компания Apple настроила экраны iPhone 11 Pro и Pro Max таким образом, что мерцание ШИМ начинается на уровне яркости 50% и ниже. А вот Google использовал разные экраны в модельной линейке Pixel 3 и 3 XL; соответственно, на компактной версии смартфона мерцание начиналось гораздо раньше, чем на XL.
Первым следует убедиться, что смартфон поддерживает технологию DC Dimming. На смартфонах Хуавей следует перейти в «Настройки», затем «Экран» и потом «Режим защиты зрения». В открывшемся окне остается включить нужную вам функцию.
Почему болят глаза от экрана смартфона?
Некоторые владельцы телефонов задавались вопросом почему болит голова или появляется усталость глаз при долгом использовании устройства. Это связано с тем, что экран телефона постоянно мерцает.
Приведем пример дешевой лампы накаливания, создающей мерцание, заметное человеческим глазом. Постоянное угасание и вновь яркое свечение лампочки действительно сказывается на плохом самочувствии. Многие люди могли убедиться в этом самостоятельно.
Аналогичный процесс происходит с экраном смартфона. С тем лишь исключением, что частота мерцания у него гораздо выше, чем у обычной лампочки, и практически не замечается человеком. Мерцание экрана необходимо для управления интенсивностью свечения. Регулировка яркости на современных телефонах происходит двумя способами:
Первый способ при увеличении напряжения усиливает яркость, а при снижении, наоборот уменьшает. Для второго способа используется широтно-импульсная модуляция, о которой мы поговорим ниже.
Снизить нагрузку на глаза при долгом использовании смартфона, помогут следующие советы:
- пользоваться компьютерными очками;
- делать перерывы через 20 минут;
- проводить гимнастику глаз и чаще моргать;
- пользоваться средствами для увлажнения (глазные капли/искусственная слеза);
- держать смартфон на расстоянии минимум 40 сантиметров;
- освещение в помещении должно быть хорошим;
- уделять внимание своей осанке
Что такое ШИМ и как работает
Задумываясь и о том, что такое ШИМ (или широтно-импульсная модуляция), сразу возникает ассоциация с шириной и импульсом. Она обеспечивает включение и выключение экрана на определенный промежуток времени.
Чем меньше яркость экрана — тем чаще будет происходить всплеск напряжения за ту же единицу времени (пример: 1 секунда).
Импульсом называется всплеск напряжения на заданном временном интервале. Он обладает определенной длинной, которую можно увеличить или уменьшить. Другими словами — контролировать его ширину. Импульсы могут посылаться через заданный временной интервал.
Например, светодиоды в дисплее телефона получают импульс с частотой 60 раз за 1 секунду. То есть каждый из них продолжается 0,017 секунды. Пока длиться импульс – светодиоды горят. Перестает – светодиоды гаснут.
Вернемся к такому понятию как яркость дисплея. Для ее изменения как раз и необходимо менять длительность импульса. Каждый новый импульс, из примера выше, появляется также с частотой 0,017 секунды. Но при этом светодиоды горят лишь половину из этого времени, то есть 0,008 секунды. Тем самым, сократив ширину в 2 раза, удастся снизить яркость на 50 %.
Воздействие на человека
Подсветка OLED-панелей не меняет своего уровня на протяжении всего периода использования. Но, яркость дисплеев регулируется ШИМом. Глаза человека устроены таким образом, что не замечают этого мерцания, так как частота широтно-импульсной модуляции у современных смартфонов высокая.
Современные смартфоны обладают частотой обновления экрана от 60 Герц. Для комфортного просмотра, зрительные рецепторы людей должны улавливать импульсы света с частотой до 300 раз в секунду. Поэтому, для некоторых людей низкая частота мерцания негативно сказывается на самочувствии. У них начинает болеть голова и появляется усталость глаз.
Проверка экрана смартфона на мерцание
Как уже говорилось ранее, экран современных смартфонов мерцает с частотой 60 Герц и выше. Для многих людей этот эффект будет незаметен. Поэтому, в том, как проверить ШИМ экрана поможет карандашный тест.
Карандашный тест
Для этого нужно взять карандаш в руки и поместить его перед экраном телефона. Совершая маятниковые движения, необходимо параллельно с этим уменьшать яркость дисплея. Пока след от раскачивающегося карандаша, выглядит смазанным, можно считать, что мерцание практически отсутствует. Но, как только след начнет разделяться, то есть будет казаться, что качается несколько карандашей, можно заявить, что мерцание стало критичным.
Съемка через камеру
Другой способ как проверить экран смартфона на ШИМ – это навести на него включенную камеру фотоаппарата или другого телефона. Делая экран менее ярким, можно будет заметить, на каком уровне появляется рябь.
На примере из нашего видео можно увидеть сравнение уровня мерцания на разных моделях телефонов: Vivo V17, Huawei P30 Pro и Xiaomi Mi 9 SE. Видео довольно низкого качества (съемка была на Redmi Note 8 с записью 720p + конвертация. На FullHD почти не видно мерцание при просмотре готового файла). В начале показан ШИМ на минимальной яркости без режима анти-мерцания, а в конце с включенным DC Dimming.
Чаще всего, при измерении ШИМ экрана люди делают ошибки, проверяя его не на белом фоне. Обязательно должен быть белый фон, тогда результаты измерений будут более точными.
По мере того, как OLED доходят до среднего уровня, а иногда и бюджетных смартфонов, их пользовательская база быстро растет. Со значительным увеличением потребления AMOLED в последние несколько лет, вы часто будете видеть подобные комментарии в Интернете.
Как другие производители, такие как Samsung, Apple и LG, уменьшают яркость дисплеев AMOLED?
Такие производители, как Samsung, Apple и LG, используют ШИМ в сочетании с аналоговым управлением яркостью, чтобы уменьшить мерцание на своих OLED-экранах для смартфонов и телевизоров. В этом подходе начальное затемнение выполняется за счет уменьшения тока через OLED, а для низкого уровня яркости применяется ШИМ.
Xiaomi — еще один OEM, который добавил поддержку DC Dimming в Mi 9. Black Shark 2, игровой телефон, производимый дочерней компанией Xiaomi, также поддерживает DC Dimming.
Oppo начала предлагать DC Dimming в качестве опции дисплея без мерцания в своих телефонах высокого класса.
Huawei по-прежнему использует ШИМ, и мерцание экрана очень заметно на флагманах, таких как Huawei P30 Pro. Хорошо то, что параметр DC Dimming можно активировать с помощью обновления OTA.
Список телефонов, поддерживающих DC Dimming?
- OnePlus 7 Pro и OnePlus 7 (поддержка будет расширена и на более старые телефоны OnePlus)
- Черная акула 2
- Xiaomi Mi 9
- Xiaomi Mi 8
- Redmi K20 Pro и Redmi K20
- Oppo Reno 10-кратный зум
- Realme X
Дисплей с низкой частотой обновления (ниже 60 Гц) или видео с низкой частотой обновления также могут добавить мерцания. Еще одним фактором является прокрутка или быстрая анимация на дисплеях с низкой частотой обновления.
Чтобы защитить глаза от мерцания, по возможности избегайте использования телефона в темноте. Вы также можете выбрать экраны и мониторы с высокой частотой обновления (более 120 Гц) на рабочем месте.
Если вы используете телефон с OLED-дисплеем, не рекомендуется использовать его при минимальной яркости для просмотра видео. iPhone X, например, не мерцает при 50-процентной яркости, но показывает сильное мерцание при более низких уровнях яркости. Но это не всегда решение. P30 Pro от Huawei демонстрирует чрезмерное мерцание при яркости ниже 100%.
