Функция dc dimming что это
DC Dimming в смартфонах — что это за технология?
Применение, особенности, преимущества и недостатки технологии DC Dimming в телефонах.
Многие современные смартфоны оснащаются экранами, работающими по технологии AMOLED. Для формирования изображения используются органические светодиоды. Такая технология обладает рядом преимуществ: яркость, отличная цветопередача, высокая контрастность и низкое потребление энергии. Подсветкой служат сами пиксели, поэтому можно включить экономный режим, позволяющий затемнить экран и переключить операционную систему на черно-белое оформление.
Несмотря на перечисленные преимущества, технология AMOLED обладает очевидными недостатками. Большинство производителей для управления яркостью подсветки используют ШИМ — широко-импульсную модуляцию. Чтобы снизить яркость изображения, экран загорается и тухнет с высокой частотой. Конкретная частота зависит от установленных настроек — чем ниже яркость, тем больше становятся периоды между затуханием и зажиганием светодиодов.
Человеческий глаз не улавливает импульсы, и экран кажется включенным постоянно. Однако ШИМ отрицательно воздействует на нервную систему. Некоторые пользователи смартфонов утверждают, что после использования устройства начинается мигрень или резь в глазах. По это причине производители разработали новое технологическое решение под названием DC Dimming, позволяющее избавиться от широко-импульсной модуляции.
Технология DC Dimming
Диммирование, уменьшающее яркость источника света, основано на регулировке подаваемого на светодиод напряжения. Почему производители не использовали такое технологическое решение раньше? Во всем виноваты особенности органических светодиодов. После снижения напряжения цветовые оттенки искажаются. Несмотря на это, китайские компании OnePlus и Xiaomi усовершенствовали технологию и смогли почти полностью избавиться от ШИМ с небольшими компромиссами. Функция получила название DC Dimming и пока считается экспериментальной.
Чтобы включить DC Dimming, откройте настройки смартфона, выберите раздел «Экран» и передвиньте переключатель напротив пункта Anti-Flicker (название может отличаться). В результате эффект мерцания практически полностью пропадет, и можно будет пользоваться смартфоном с низкой яркостью без опасений столкнуться с головной болью или усталостью глаз.
Технология DC Dimming позволит достигнуть нового уровня комфорта при эксплуатации смартфонов с AMOLED-экранами. Разумеется, производителям не удалось на 100% ликвидировать широко-импульсную модуляцию. Компромиссное решение используется, чтобы сгладить амплитуду световых импульсов. Здесь не обошлось без побочных эффектов — иногда несущественно ухудшается качество цветопередачи.
DC Dimming: что за технология, зачем она смартфону?
В техническом паспорте смартфонов все чаще фигурирует характеристика DC Dimming, причем производители акцентируют на этом внимание и с гордостью сообщают потенциальным покупателям, что телефон поддерживает данную технологию. А многие пользователи даже не знают, что такое DC Dimming, зачем он вообще нужен, и какой от него прок.
На самом деле, DC Dimming — очень полезная штука, которая повышает степень комфорта при чтении со смартфона и, что еще важнее, бережет ваше зрение. Если после долгого (или даже непродолжительного) чтения с AMOLED экрана у вас начинают уставать глаза, DC Dimming исправит ситуацию. Как именно? Сейчас расскажем.
DC Dimming: что это такое?
DC Dimming — технология, которая используется для уменьшения яркости экрана. Ее применяют не только в смартфонах, но сейчас мы будем говорить исключительно о них. Начнем с расшифровки термина:
Работает DC Dimming следующим образом. Интенсивность свечения светодиодов AMOLED экрана определяется мощностью подаваемого на него тока. Чем выше мощность, тем ярче светится экран. Уменьшаем мощность — яркость дисплея тоже уменьшается.
Мощность равна произведению силы тока на напряжение. Понизить мощность (а вместе с ней и яркость дисплея) можно за счет снижения силы тока или напряжения. На практике используется второй вариант — на светодиоды подается меньший вольтаж, и за счет этого уменьшается интенсивность свечения экрана.
В принципе, ничего сложного в технологии DC Dimming нет. Каждый, кто посетил хотя бы несколько уроков физики в средней школе, способен понять, как именно все это работает. Пусть даже в общих чертах, но углубляться в детали нет никакой необходимости. Важнее знать, зачем все это нужно.
DC Dimming: альтернатива ШИМ
В смартфонах с AMOLED экранами для уменьшения яркости обычно используется другая технология — широтно-импульсная модуляция, или ШИМ. До 2019 года она применялась буквально во всех моделях, но многочисленные жалобы пользователей на то, что после чтения с OLED панели сильно устают глаза, вынудила производителей гаджетов искать альтернативные варианты.
При широтно-импульсной модуляции регулировка яркости осуществляется за счет изменения ширины импульса, который включает и выключает дисплей. Возможно, звучит это немного сложновато, но графика поможет быстро во всем разобраться. 
Суть в том, что светодиоды в экране светятся не постоянно. Они включаются импульсом, а затем выключаются. Если импульс широкий (долгий), экран горит с максимальной яркостью. Чтобы уменьшить яркость, достаточно импульс сделать короче, а период бездействия светодиодов — длиннее.
На 50% яркости экрана периоды с включенными и выключенными диодами равны. На 25% яркости период бездействия светодиода в три раза дольше, чем время их включения. И так далее. 
Проблема в том, что чередование фаз включения/выключения является ничем иным, как мерцанием. Мерцание воспринимается зрительным анализатором, даже если субъективно вы этого не замечаете, и от всей этой «светомузыки» быстро устают глаза.
ШИМ — основная причина утомления глаз при чтении с AMOLED экрана при пониженной яркости.
DC Dimming — альтернатива широтно-импульсной модуляции. Регулировка яркости за счет модулирования напряжения тока, а не ширины импульса, позволяет полностью исключить фактор мерцания. Проиллюстрировать это поможет следующее изображение (экран с ШИМ — слева, экран с DC Dimming — справа): 
При использовании DC Dimming незначительное мерцание на минимальной яркости все-таки присутствует (поскольку импульсы остаются), но благодаря большой длительности импульса оно уже не влияет на зрение. Работать с экраном, в котором для регулировки яркости применяется технология DC Dimming, намного комфортнее и безопаснее.
DC Dimming: недостатки
Технология DC Dimming — очень простое и элегантное решение серьезной проблемы негативного влияния телефона на зрение. Проблемы намного более серьезной, чем автономность гаджета, ведь среднестатистический пользователь смотрит на дисплей смартфона около трех часов в сутки.
Вопрос в том, почему производители телефонов вспомнили о DC Dimming только сейчас, хотя технология существует с незапамятных времен?
Причина кроется в единственном недостатке технологии DC Dimming. При уменьшении напряжения светодиоды AMOLED дисплея начинают искажать цвета, и искажать довольно-таки сильно. До полной инверсии цвета дело, конечно, не доходит, но степень искажения высока.
ШИМ лишен этого недостатка, и ради точности цветопередачи при любых значениях яркости производители выбирали эту технологию. Но когда пользователи начали массово отказываться от покупки смартфонов с AMOLED, разработчики изменили приоритеты и вспомнили о DC Dimming.
Какие смартфоны поддерживают DC Dimming
Первыми сориентировались китайские производители, что, в общем-то, не удивляет. Монстры вроде Samsung очень консервативны; любые инновации у лидеров рынка появляются только после того, как конкуренты из Китая протестируют их на своих телефонах. На данный момент смартфоны Samsung Galaxy DC Dimming не поддерживают.
Поддерживают технологию DC Dimming OnePlus 7 и OnePlus 7 Pro, но есть один нюанс. По умолчанию в смартфонах используется широтно-импульсная модуляция. Функцию DC Dimming нужно включить через Лабораторию OnePlus. 
Флагманы Xiaomi 2019 года выпуска также обзавелись новой характеристикой. DC Dimming поддерживает Mi 9, Black Shark 2, Black Shark 2 Pro, а также летние новинки Xiaomi Mi 9T и Mi 9T Pro.
В лагере конкурентов стараются не отставать: с одним из обновлений ПО опция регулировки яркости за счет DC Dimming появилась у Huawei P30 и P30 Pro.
Представительства брендов Oppo и vivo сообщают, что практически все новые модели с AMOLED матрицей будут поддерживать DC Dimming. А ранее выпущенные смартфоны Oppo и vivo должны получить эту функцию с обновлениями.
В общем, в скором времени DC Dimming появится во многих моделях среднего и премиального уровня. Если ваш смартфон поддерживает данную технологию, это хорошо.
AMOLED, или все же IPS: выгорание, ШИМ, боль в глазах и DC Dimming
Еще пару лет назад AMOLED матрицами оснащались лишь флагманские смартфоны, однако сейчас данная технология добралась и до среднебюджетных устройств. В связи с этим пользователи мобильных гаджетов все чаще задаются вопросами о различиях матриц, их качестве и вреде здоровью. Сегодня мы расскажем о достоинствах и недостатках AMOLED матриц, мерцании, технологии DC Dimming, а также сравним их с привычными IPS дисплеями.
В чем кроется основная разница OLED и IPS матриц?
реклама
Кроме IPS, наиболее распространенными матрицами среди смартфонов являются AMOLED, а у компании Samsung – Super AMOLED, но все это лишь разные маркетинговые формулировки одной технологии изготовления дисплеев под названием OLED.
Независимо от доработок производителей, OLED – это активные матрицы на органических светодиодах. Каждый пиксель в них является обособленным – он светится и меняет цвет независимо от соседних пикселей.
Более «обкатанная» временем технология под названием IPS подразумевает наличие двух отдельных слоев: жидких кристаллов и подсветки – именно в этом кроется главное отличие этого типа матриц.
Преимущества OLED дисплеев
Во-первых, как было упомянуто ранее, каждый пиксель в OLED матрицах подсвечивается самостоятельно. Это способствует более низкому энергопотреблению гаджета, ведь неиспользуемые пиксели просто отключаются. Напомним, именно на OLED дисплеях применение темной темы несколько увеличивает автономность смартфона.
реклама
Во-вторых, благодаря отключению отдельных пикселей появилась функция Always On Display, которая отображает самую важную информацию даже на выключенном дисплее без высокого потребления энергии.
В-третьих, качественно откалиброванные матрицы имеют лучшую цветопередачу – черный и белые цвета обретают естественный вид под любыми углами обзора.
В-четвертых, из-за отсутствия дополнительного слоя с подсветкой, производителям удалось значительно снизить толщину матрицы. А потому в смартфоны научились встраивать сканер отпечатков пальцев прямо под дисплей. Кроме того, некоторые бренды работают над созданием фронтальной камеры, также спрятанной под экран. На IPS матрицах все это, на данный момент, невозможно.
Немного о недостатках OLED матриц
Несмотря на то, что OLED матрицы в смартфонах используются уже на протяжении 10 лет, они имеют ряд серьезных недостатков. Самый очевидный – стоимость. Изготовление OLED панелей обходится значительно дороже IPS, потому AMOLED и Super AMOLED дисплеями до недавнего времени оснащались лишь флагманские устройства.
реклама
Казалось бы, где флагманы, и где бюджетные смартфоны? Основная проблема заключается в том, что даже несмотря на растущую популярность AMOLED матриц в бюджетных и средне бюджетных смартфонах, замена разбитого AMOLED экрана может обойтись в 2-3 раза дороже IPS.
Вторая достаточно серьезная проблема OLED матриц – выгорание пикселей. Они, в настоящее время, имеют свойство памяти. Если дисплей будет отображать статичную картинку на протяжении нескольких минут, то в следующем кадре будут видны части прошлого изображения. Если же включенный экран в бездействии продержать несколько десятков часов – пиксели матрицы могут начать выгорать. Чаще всего выгоранию подвергаются синие пиксели, что негативно сказывается на качестве цветопередачи матрицы в дальнейшем.
ШИМ и его вред для вашего здоровья
Все дело в том, что уровень подсветки в OLED дисплеях остается неизменным всегда – таковы конструктивные особенности данных матриц. Но как же тогда затемняется матрица в смартфоне, если начать самостоятельно регулировать яркость? Тут на помощь приходит ШИМ – широтно-импульсная модуляция. Таким образом, уровень яркости AMOLED дисплея определяется не интенсивностью подсветки, а количеством выключений и включений пикселей за секунду. Человеческий глаз не способен заметить мерцания визуально, так как частота ШИМ в среднем составляет 200 колебаний в секунду.
реклама
Важно отметить, что многие производители смартфонов задействуют ШИМ в своих смартфонах не постоянно, а только ниже определенного порога яркости. Так, iPhone с OLED дисплеями способны понижать напряжение матрицы до 50%, что позволяет комфортно использовать устройство без какого-либо ущерба для глаз.
Тем не менее, на яркости ниже 50% абсолютно каждый дисплей начинает мерцать, и некоторые пользователи с наиболее чувствительным зрением отмечают усталость и сухость в глазах после использования смартфона с AMOLED дисплеем.
На графике отчетливо видно, как с понижением яркости увеличивается количество мерцаний за определенный промежуток времени.
Технология DC Dimming, а также другие способы обезопасить здоровье
Если же вы купили смартфон с AMOLED дисплеем и испытываете неприятные ощущения в глазах, либо же только присматриваетесь к новому гаджету – данный раздел определенно будет полезным. Прежде всего важно понимать, что воздействию ШИМ подвержена достаточно малая часть пользователей. И даже если вы входите в эту группу, то чтобы это понять потребуется несколько суток использования смартфона.
Существует несколько способов обезопасить свое зрение, и начнем с самого неоднозначного – переход на устройство с IPS. Этот вариант имеет место быть только в том случае, если использование OLED матриц вызывает серьезный дискомфорт, а именно головные боли, рябь и сухость в глазах. Если же вы без ощутимых проблем используете устройства с OLED, но хотите обезопасить свое зрение – старайтесь использовать гаджет на яркости свыше 50%. Как можно понять из графика выше, чем выше яркость – тем ниже частота мерцания. Но и злоупотреблять этим правилом также не стоит – максимальная яркость дисплея при длительном использовании способствует выгоранию пикселей.
Начать хотелось бы с важной и весьма эффективной функции под названием DC Dimming. К сожалению, данная технология реализована далеко не на каждом смартфоне с AMOLED матрицей – обращайте на это внимание при покупке. Она позволяет регулировать яркость дисплея при помощи изменения напряжения на всем промежутке, минимизируя ШИМ. Единственным недостатком использования DC Dimming является ухудшение цветопередачи матрицы.
Также есть возможность уменьшить мерцания при помощи различных программ. Они накладывают черный фильтр поверх изображения, перед этим повысив яркость дисплея до максимума. В таком случае ШИМ действительно уменьшается, правда, вместе с ресурсом матрицы из-за максимальной яркости.
Отметим, в случае с iPhone подобных режимов по уменьшению мерцаний в настройках не предусмотрено. Паниковать не стоит – в смартфонах от Apple это частично и так реализовано. Как мы помним, на яркости до 50% iPhone вовсе не задействуют ШИМ, а значит пользоваться устройством в условиях достаточной освещенности будет максимально комфортно любому пользователю.
В случае с использованием смартфона в полной темноте, где даже 50% яркости воспринимается очень ярко и некомфортно, на помощь приходит предусмотренная утилита в настройках под названием Фильтры. Активируя опцию «Понижение точки белого», так дисплей устройства становится ощутимо тусклее. А чтобы не тратить каждый раз свое время на включение опции в настройках, ее можно установить на тройное нажатие кнопки питания.
Какой итог?
В настоящее время трудно говорить о силе воздействия ШИМ на зрение человека, ведь многие пользователи на протяжении нескольких лет используют смартфоны с AMOLED дисплеями и не испытывают проблем со здоровьем. В данном материале мы постарались лишь подробно рассказать вам о всех особенностях, преимуществах и недостатках OLED дисплеев в смартфонах. Надеемся, мы ответили на многие интересующие вас вопросы.
DC Dimming против ШИМ или как регулировать яркость AMOLED без мерцания.
Что такое ШИМ?
Смартфоны стали нашими компаньонами на каждый день уже довольно давно. По оценкам исследователей в среднем мы берем в руки смартфон примерно 88 раз в день, что в сумме приводит к более чем трем часам созерцания его дисплея. Соответственно, качество этого дисплея должно быть достаточным, чтобы свести к минимуму негативное влияние на глаза и организм в целом.
К сожалению, с последним требованием есть проблемы: с одной стороны, для наиболее комфортного взаимодействия яркость должна быть установлена на 30-40% от максимальной, но с другой стороны, при снижении яркости подсветки снижается и частота ее мерцания. Из-за мерцания у многих людей начинается головная боль.
Причиной мерцания является широтно-импульсная модуляция (ШИМ). И если особо не вдаваться в подробности, то вот как это работает:
Любой цифровой сигнал может иметь два логических уровня, условно назовем их вкл. и выкл. (1 или 0, есть напряжение или нет напряжения и т.д.). Соответственно, если мы хотим получить некое среднее состояние, как у аналоговых сигналов, например, установить подсветку на 30% (а не выключить полностью) приходится использовать модуляцию. Сигнал (свет светодиодов) включается и выключается с большой скорость и вследствие инерционности человеческого зрения мы это воспринимаем как снижение яркости: по факту же подсветка включена 30% времени и выключена 70% времени.
Для того, чтобы глазу все эти мерцания были незаметны, ШИМ обычно работает на высокой частоте, за счет чего достигается плавность регулировки сигнала (яркости светодиодов например) и отсутствие видимого мерцания. Обычно, для достижения такого результата необходима частота выше 200 Гц. Как вы понимаете, далеко не все устройства обладают такой частотой ШИМ. Кроме того чувствительность к мерцанию (даже на высокой частоте) у все людей разная. То есть, даже если модуляция не заметна глазу, она все равно может оказывать значительное влияние, которое зачастую проявляется в виде головной боли.
Особенно данная проблема актуальна в случае AMOLED дисплеев, так как мерцает каждый светодиод и частота довольно низкая (в сравнении с хорошими IPS матрицами).
DC Dimming – Спасение от мерцания?
Тем не менее, в последнее время все чаще в пресс релизах и анонсах различных компаний начал встречаться такой термин, как DC dimming.
Сразу хотим сказать, что ничего принципиально нового в этой технологии нет и в LCD дисплеях данный метод контроля яркости применяется довольно давно. На источник подсветки подается меньшее напряжение, что и приводит к уменьшению яркости свечения. Кстати, вследствие применения такой схемы некоторые дисплеи все же мерцают на малой яркости.
Тем не менее, таким производителям, как Xiaomi и OnePlus, удалось реализовать DC dimming в своих смартфонах с AMOLED дисплеями в качестве экспериментальной функции. Мы уже успели изучить оба варианта реализации в ходе обзоров Xiaomi Black Shark 2 (там это называется защита от мерцания) и OnePlus 7 Pro.
Почему болят глаза от смартфона с AMOLED-экраном или что такое ШИМ и DC Dimming?
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
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
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:
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:
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:
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):
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»:
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:
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:
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):
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):
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 первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
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?