Как исправить шим на смартфоне

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.

Источник

Что собой представляет ШИМ

ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — технология, которая применяется в телефонах для регулировки яркости дисплея. Любой экран состоит из светодиодов, позволяющих видеть изображение и текст. Казалось бы, для уменьшения яркости достаточно понизить мощность светодиодов, но такая манипуляция чаще всего не срабатывает на АМОЛЕД. Поэтому была придумана широтно-импульсная модуляция. Светодиоды не меняют свою мощность, а начинают быстро включаться и выключаться.

ШИМ есть, только если яркость уменьшена. Чем ниже яркость, тем больше времени проходит между включением и выключением светодиодов. При максимальной яркости экрана мерцание отсутствует, поскольку пиксели ярко горят и не выключаются. ШИМ точно появится, если понизить яркость на 40–50%.

Наверно, вы задаетесь вопросом: как же человек не видит этого мерцания? Ведь вроде бы можно определить, когда лампочки на экране загораются, а когда гаснут. Сразу скажем, что человеческий глаз не распознает мерцание, даже если сильно присмотреться. Дело в том, что мозг перестает воспринимать мерцание уже на частоте 60 Гц. Поэтому человеку кажется, что светодиоды горят беспрерывно. Увы, на самочувствии это все же сказывается, но об этом поговорим чуть позже.

Как вы уже поняли, широтно-импульсная модуляция уменьшает яркость экрана, но делает это не стандартным способом. Ток через определенный промежуток времени поступает в светодиод, и пиксель ярко вспыхивает, а потом тухнет. Вспышки очень быстрые и частые — именно за счет этого самой пульсации мы не видим, но создается впечатление, что дисплей не такой яркий.

Влияние на здоровье

Представьте, что вы смотрите на лампочку, которая постоянно мерцает. Разумеется, возникнет дискомфорт и даже боль в глазах. То же самое происходит при использовании экранов с ШИМом. Вы не видите мерцания уже на частоте 60 Гц, но мозг все равно получает значительную долю раздражения.

Одни люди меньше подвержены влиянию световых импульсов, другие — больше. Например, пилоты и геймеры сильнее улавливают мерцание. Если вы восприимчивы к такой частоте, появится определенный дискомфорт, а именно:

Ученые не выявили значительного вреда от ШИМа. То есть, человек будет испытывать только кратковременные неприятные симптомы. Портится ли зрение? К сожалению, да. Вы не заметите мгновенного ухудшения, но, если несколько лет пользоваться смартфонами с ШИМом, еще и уменьшая яркость — зрение точно ухудшится.

В каких смартфонах используется ШИМ

Мы выяснили, что такое ШИМ, но во всех ли мобильных устройствах он используется? Нет. Технология задействована только на матрицах AMOLED (OLED, Super AMOLED). Главная особенность таких дисплеев — наличие органических светодиодов. Пиксели работают отдельно, они не связаны друг с другом. Кстати, именно самостоятельное функционирование пикселей позволяет разработчикам реализовать режим Always-on-Display.

В IPS экранах строение другое: матрица состоит из двух слоев. Это жидкие кристаллы и подсветка. При уменьшении яркости на IPS светодиоды просто изменяют мощность, но не мерцают. AMOLED-матрицы не имеют слоя из подсветки, поэтому регулировка яркости возможно только с помощью широтно-импульсной модуляции.

Некоторые люди ощущают огромный дискомфорт от ШИМа. Не помогают даже технологии, которые якобы должны уменьшить вред, например, DC Dimming. Если пользователю некомфортно пользоваться Амоледом, выход один — переходить на IPS. Да, качество изображения и цветопередача будут значительно хуже, зато глаза перестанут страдать.

Рейтинг популярных Android-смартфонов по уровню мерцания

Количество световых импульсов отличается в зависимости от модели смартфона. Чем выше уровень мерцания, тем меньше влияния на глаза. Абсолютно безопасным показателем считается 300 Гц и выше.

Мы перестаем замечать пульсацию невооруженным глазом уже на частоте 60 Гц. Но до 300 Гц мозг еще улавливает импульсы и постоянно находится в возбужденном состоянии, что чревато плохим самочувствием. Если частота превышает 300 Гц, мозг уже не распознает мерцания, и никаких пагубных сигналов не поступает.

Но производители экономят при выпуске телефонов, поэтому уровень пульсации обычно составляет 200–250 Гц. Около 60% пользователей восприимчивы к такому уровню мерцания, поэтому они будут испытывать неприятные симптомы.

Ниже указаны таблицы с уровнями ШИМа в известных Андроид-смартфонах.

Как видим, некоторые современные модели имеют уровень световых импульсов выше 300 Гц. Но все равно большинство смартфонов, представленных на технологическом рынке, все еще мерцают с частотой 200–280 Гц.

DC Dimming — спасение от ШИМа?

DC Dimming — это относительно новая функция, которую впервые использовала компания Xiaomi. Технология позволяет уменьшить яркость экрана, просто снизив мощность подаваемого тока. То есть, из-за понижения напряжения дисплей светит не так интенсивно. Мерцание все равно остается, особенно при яркости ниже 40%, но импульсы уже не такие активные.

Недостаток тоже есть, и это искажение цветов. DC Dimming заметно ухудшает цветопередачу. Цвета приобретают красноватый оттенок.

Технология встречается только в некоторых моделях. Производители не спешат добавлять ее в свои смартфоны, особенно это касается недорогих девайсов. Но если вы очень чувствительны к ШИМу, перед приобретением нового мобильного устройства обязательно уточняйте наличие DC Dimming. Пока это единственный рабочий метод спастись от пагубного мерцания.

Как не ощущать влияния ШИМа

Как уже отмечалось выше, некоторые люди больше страдают из-за мерцания, некоторые — меньше. Повлиять на это нельзя, а вот уменьшить влияние ШИМа вполне возможно. Для этого:

Мы выяснили, что такое ШИМ в смартфоне и влияет ли он на человека. Существенного вреда от мерцания нет, но неприятные симптомы могут появляться. Напишите в комментарии, знали ли вы, что представляет собой ШИМ, и испытываете ли дискомфорт от AMOLED-матриц.

Источник

Что такое ШИМ и DC Dimming в смартфонах

В экранах современных смартфонах на смену IPS матрицам приходят матрицы OLED. Изменения коснулись даже устройств из среднего ценового сегмента. И это вполне обоснованно, ведь AMOLED-панели имеют ряд преимуществ. Они имеют лучшую точность передачи цветов и контрастность, особенно черного цвета. Плюс к этому они тоньше обычных ЖК-панелей, что отражается на толщине телефона. При всех своих плюсах OLED-дисплеи имеют и недостаток. Многие пользователи отмечают усталость глаз и головные боли при долгом использовании смартфона с Амолед экраном. Связано это с частотой мерцания экрана. Чтобы разобраться, как сократить негативный эффект от OLED матриц, в этой статье мы разберем что такое ШИМ и DC Dimming в смартфонах (включая модели от Хонор и Хуавей), а также причины мерцания экрана.

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.

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:

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.

Почему один человек видит мерцание, а другой нет?

При включении светодиодов с большим временным интервалом, человеческий глаз естественно замечает, что какое-то время они не горят. Но если светодиод будет гореть и затухать 60 раз в секунду, то люди престают это замечать. Этот эффект называется порогом слияния мерцания.

Для большинства людей он равен 60, но встречаются и исключения. Так, например, пилоты и киберспортсмены, проводящие много времени за компьютерными играми, более восприимчивы к частоте мерцания света. Стоит отметить, что у собак порог слияния мерцания находится в диапазоне 70 – 80 раз в секунду. А у некоторых насекомых, это значение достигает 250.

Также, стоит отметить, что все люди видят мерцание по-разному. Но большинство не замечает ее при высокой яркости. Яркий экран избавлен от мерцания, но это сказывается на автономности устройства, так как тратиться больше электроэнергии.

Проверка экрана смартфона на мерцание

Модели из нашего видео

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.

Зачем используется ШИМ, если он вреден

Возникает вопрос – если широтно-импульсная модуляция может негативно сказываться на здоровье человека, то зачем ее используют? Ведь можно просто подать на диоды, освещающие экран смартфона, определенное напряжение, чтобы они всегда светились на одном уровне.

Дело в том, что ШИМ подсветки экрана, по сравнению с обычным изменением напряжения, позволяет получить более широкий диапазон в зависимости от яркости. Кроме того, реализовать ШИМ дисплея смартфона реализовать гораздо проще в техническом плане. Потому что постоянно напряжение на светодиоды приводит к их нагреву, и они быстрее выходят из строя. И еще стоит учесть тот факт, что сложно установить в дисплей светодиоды с полностью совпадающими характеристиками. Если этого не учитывать, то при низком напряжении они будут светить с разной интенсивностью. Ведь только при максимальном напряжении удается получить равномерную подсветку.

Возникает вопрос – что препятствует тому, чтобы увеличить ШИМ на экране смартфона до частоты 300 Гц и выше, чтобы на людей не оказывалось вредного эффекта. Все сводиться к деньгам. Конечно, за последние годы производители шагнули далеко вперед и уже есть модели с частотой обновления 90 и 120 Герц, а также была Nokia Lumia 950 с частотой мерцания 500 Герц. Но производство таких смартфонов пока что обходится слишком дорого.

Учитывая, что большинство людей не чувствуют вредного влияния от мерцания и ту сумму, которую можно сэкономить, используя более дешевые дисплеи, ответ очевиден – никому до этого нет дела. Тем не менее, появились технологии, снижающие негативное действие от мерцания, о которых мы поговорим дальше. Но сначала рассмотрим, как проверить уровень ШИМ на смартфоне.

Можно ли избавиться от мерцания на AMOLED экране?

Отключить ШИМ в Амолед экранах можно и помогут в этом приложения, которые можно скачать из Play Маркета. Рассмотрим варианты приложений, которые знают, как убрать мерцание экрана, с использованием root-прав и без них.

Без root-прав

Приложение OLED Saver, позволяет сделать уменьшение ШИМа без root-доступа.

Оно обладает следующими достоинствами:

После установки и включения OLED Saver можно сделать так, что экран устройства будет работать только в заданном диапазоне яркости без мерцания. А как только яркость опускается ниже указанного диапазона – включается серый фильтр, который позволит устранить мерцание.

С использованием root-прав

Если необходимо уменьшение ШИМ через приложение с root-доступом, то в этом случае поможет Lux Auto Brightness. Оно обладает широким функционалом, но является платным.

Что такое DC Dimming и как включить?

Слева — без DC Dimming, справа — с DC Dimming (копирайт: Notebookcheck.com)

Сейчас заменить широтно-импульсную модуляцию в OLED панелях телефонов не представляется возможным. Производители электроники знают, как исправить это, но имеющиеся сейчас технологии, просто не помещаются в гаджет или стоят очень дорого. Кроме того, они быстро расходуют заряд аккумулятора. Но есть технология, которая помогает снизить ШИМ.

Все чаще, производители смартфонов внедряют функцию DC Dimming. Работает эта технология следующим образом. Уровень яркости OLED матрицы определяется тем, с какой мощностью на него подается электрический ток. С увеличением мощности светодиоды горят ярче. С уменьшением мощности светодиоды начинают гореть тускло.

Мощность тока зависит от его силы и напряжения. Понизив напряжение, удается снизить интенсивность свечения экрана. Сегодня DC Dimming является альтернативой ШИМ, позволяющей практически полностью исключить мерцание. Но есть и существенный недостаток – при низкой яркости она искажает цвета. Использование ШИМ к такому не приводит.

Помогает ли DC Dimming снизить нагрузку на глаза пока что сказать сложно. Производители смартфонов только недавно начали применять эту технологию в OLED матрицах. Многие отмечают снижение цветопередачи, а на то, что самочувствие при этом тоже меняется – исследований не проведено. Надеемся, что в будущем смартфоны с DC Dimming и OLED матрицами шагнут далеко вперед и будут радовать своих владельцев отличной цветопередачей и никак не будут влиять на здоровье.

Сегодня, включение DC Dimming на смартфонах различных производителей происходит по-разному. Где-то требуется вводить специальный код или устанавливать приложение, а где-то это можно сделать через настройки.

Рейтинг смартфонов с минимальным шимом

Человеческий глаз не замечает мерцание, если ШИМ находится в диапазоне 200 Герц и выше, а яркость от 0 до 99%. Отметим, что при использовании IPS матриц широтно-импульсная модуляция практически отсутствует и не вредит здоровью.

Ниже представлен список смартфонов с минимальным ШИМ, оказывающих минимальную нагрузку на глаза человека.

Huawei

Xiaomi

OnePlus

Samsung

Apple

Цифра «0» в списке означает, что экран практически не мерцает. Для остальных – чем выше частота ШИМ смартфонов – тем лучше. Полный список устройств представлен на сайте NotebookChek в разделе PMW Ranking.

Источник