Как найти монитор без ШИМ-мерцания подсветки? — Хабр Q&A

Что делать, если монитор мерцает?

Если вы обнаружили, что ваш монитор мерцает на комфортном уровне яркости, есть способ не испортить глаза:

Что такое шим в мониторах?

Понизить яркость монитора можно двумя способами:

а.) Уменьшить интенсивность свечения лампы подсветки (лампа уменьшает свечение)б.) Светить с перерывами, чтобы за единицу времени света было меньше (лампа начинает мерцать)

С технической точки зрения оказалось проще сделать так, чтобы яркость регулировалась мерцанием, часть времени лампа горит, а часть времени не светится.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — процесс управления мощностью, путём изменения длительности импульсов, при постоянной частоте.

В мониторах с ШИМ при уменьшении яркости экрана уменьшается длительность импульса свечения ламп подсветки или светодиодов, в результате более заметно мерцание, которое может отрицательно повлиять на наше зрение.

На рисунке вы может увидеть сравнение двух способов регулировки яркости:

ШИМ работает следующим образом: на яркости 50% мы половину времени видим импульс света, а вторую половину времени видим черный экран, глаз усредняет увиденное и мы воспринимаем серое свечение. Когда яркость меньше – мерцание заметно больше.

Вот только глазу такое мерцание совсем не идёт на пользу.

₽.$. дополнение

В обсуждении статьи уже после ее публикации

напомнил

за счёт регулировки RGB монитора — если уменьшить значения всех трёх каналов RGB, то и рабочая яркость экрана уменьшится. Одновременно можно подкорректировать и цветовую температуру монитора.

В отличие от регулировки через настройки драйвера, в этом случае не теряется часть яркостного диапазона HDMI интерфейса. Этот способ применим в т.ч. и для мониторов с классической «двойной» регулировкой Яркость / Контраст.

Главное чтобы в настройках монитора была регулировка RGB.

32″ монитор-телевизор samsung lt t32e310ex

Несколько слов о причине, по которой был выбран

Flicker-free

Казалось бы тут все предельно ясно. Любой лингвист, читающий Шекспира в подлиннике, скажет, что

это «немерцающий», «свободный от мерцания». Ну а раз нет мерцания, то и нет проблемы мерцанием от ШИМ.

Однако с точки зрения техники это к сожалению не совсем так. Вернее так-то оно так, но не совсем, потому что иногда могут быть некоторые нюансы.

Например wikipedia нам сообщает кучу общих слов о Flicker-free, что «богатым и здоровым быть лучше, чем бедным и больным», и что «свобода* лучше, чем несвобода*» (*имеется в виду «свобода от мерцания»), при этом единственное имеющееся примечание идет на страничку о ШИМ, которую мы только что рассматривали. Никаких ссылок на внешние источники, например на отраслевые или международные стандарты. На wikipedia это совсем непохоже.

Причина этого в том, что общепризнанных стандартов по Flicker-Free до сих пор попросту нет.* Вообще нет, Карл!

Ну, а «На нет и суда нет»(с), и каждый производитель вправе так называть все, что сочтет нужным, главное не забывать клеить соответствующий шильдик на видное место

Можно пойти ещё дальше, и сделать

свою фирменную технологию

свой фирменный шильдик, например

Flicker-Safe

Бинго!!!

Чтобы не снижать коэффициент заполнения ШИМ подсветки менее 85-95% (об этом чуть ниже), мы просто не будем уменьшать настройку

Подсветка

ниже 18-20 эээ… «попугаев» (20 «попугаев» в данном случае её максимальное значение), а требуемую для офисной работы невысокую рабочую яркость экрана 100-125 кд/м

²

получим за счет существенного уменьшения настройки

Контраст

Очевидно, что неизбежной расплатой за это становится снижение Contrast Ratio между уровнем черного и уровнем белого, но «из двух зол», по сравнению с мерцающей подсветкой, это — ИМХО меньшее. Об этом чуть ниже.

Собственно говоря это — все. Дальше —

Все ли мониторы мерцают?

Производители не спешат указывать в характеристиках, каким образом регулируется яркость и используется ли ШИМ. К счастью, есть мониторы, в которых нет ШИМа, либо мерцание появляется на совсем маленькой яркости.

У таких мониторов иногда в описании есть надпись «Flicker-Free» (переводится «без мерцания») и встречается подобный логотип:

Перед покупкой можно изучить специализированные форумы в поисках нужной модели, но что делать, если вы уже купили монитор который мерцает?

Как найти монитор без шим-мерцания подсветки?

Как узнать, мерцает ли ваш монитор?

Есть очень простой способ узнать, мерцает ли ваш монитор – «карандашный тест».

Возьмите карандаш в руки и поводите им перед светящимся монитором как веером (в плоскости экрана). Если след от карандаша размыт (выглядит смазанным), то мерцания нет, если же след разделяется (выглядит как набор теней от нескольких карандашей), то ваш монитор мерцает.

На этом видео показан пример проведения «карандашного теста»:

Сделайте проверку на разных уровнях яркости, от 0% до 100%, таким образом можно узнать, какая яркость безопасна для зрения.

Есть более сложные тесты, которые позволяют узнать частоту мерцания, но в большинстве случаев карандашного теста достаточно.

Карандашный тест

Карандашный тест. выбираем монитор … или

Краткие результаты теста

• Уровень подсветки 0-из-20 (минимальное значение),
  Коэффициент заполнения ШИМ 14,3%
• Уровень подсветки 6-из-20, Коэффициент заполнения ШИМ 37,3%
• Уровень подсветки 10-из-20, Коэффициент заполнения ШИМ 53,5%
• Уровень подсветки 15-из-20, Коэффициент заполнения ШИМ 73,1%
• Уровень подсветки 18-из-20, Коэффициент заполнения ШИМ 84,5%
• Уровень подсветки 20-из-20 (максимальное значение),
  Коэффициент заполнения ШИМ 91,3%

ИМХО можно считать, что при максимальном уровне подсветки экран практически не мерцает, и дальнейшую регулировку монитора будем производить при Подсветке 20-из-20 (хотя и 18-из-20 с Коэффициентом заполнения 85% тоже наверное вполне приемлемо)*

Для начала произведем настройку.

Мерцание led подсветки экрана и как с этим бороться

Сразу после покупки Samsung LT T32E310EX выяснилось, что LED подсветка его экрана мерцает при настройке рабочей яркости 100-120 кд/м

²

(ИМХО оптимальная яркость для рабочего кабинетного монитора), причем весьма заметно — я это

вижу

чувствую боковым зрением (см. выше).

Если для телевизора или мультимедийного монитора это могло бы быть приемлемо, то для рабочего монитора, за которым иногда проводишь больше половины суток, это ИМХО абсолютно недопустимо.

Впрочем, как я уже сказал выше, в данном случае это была не единственная проблема, вначале никак не удавалось разобраться с выводом изображения «пиксель-в-пиксель» (подробнее об этом в моей старой статье Тест для проверки цветового разрешения монитора или телевизора при подключении к компьютеру по цифровому видеоинтерфейсу).

Я уже почти смирился с тем, что Samsung LT T32E310EX переедет в спальню в качестве телевизора, ну а к тому моменту, когда удалось решить проблему с интерфейсом, мне удалось разобраться и с ШИМ.

Поэтому сейчас монитор Samsung LT T32E310EX занял свое место на рабочем столе, а в спальню пришлось покупать еще один такой же телевизор Samsung LT T32E310EX 🙂

Как отказалось, у Samsung LT T32E310EX настройка режимов изображения несколько отличная от «классической», идущей еще со времен CRT регулировки

ЯркостиКонтраста

В дополнение к регулировке Яркости и Контраста, здесь добавилась регулировка Подсветки.

В общем-то это вполне логично — если во времена CRT дисплеев настройка

Яркости

управляла максимальным анодным током (и т.о. уровнем белого), а

Контрастность

модуляцией на управляющем электроде, при этом непосредственно управлять уровнем черного не было технической возможности, то перешедшая «по наследству» в LCD традиционная регулировка

Яркости

управляет яркостью подсветки, а регулировка

Контраста

наклоном кривой вокруг какой-то средней точки, при этом глубину черного приходится подстраивать с помощью этих же регулировок.

В данном же случае настройка Подсветка регулирует яркость подсветки (вполне логично),

Яркость управляет глубиной черного (так сказать, «яркостью черного»),

Контраст

регулирует уровень белого (да, именно так!)

Вначале немного непривычно, но потом становится чрезвычайно удобно, и уже кажется вполне логичным

*

Каждая из настроек занята «своим делом», и не мешает друг другу.

Если я хочу отрегулировать глубину черного, то задействую только регулировку

Яркость

, не сбивая при этом регулировку уровня белого.

А если я хочу отрегулировать уровень и глубину белого, я могу использовать настройки

Подсветка

ИЛИ

Контраст

, не сбивая регулировку уровня черного.

Более того, благодаря «ИЛИ» в данном случае как раз и появляется возможность устранить ШИМ мерцание подсветки при невысокой рабочей яркости экрана!

Настройка, тесты и замеры

Для начала проверим

*

уровень мерцания и коэффициент заполнения ШИМ подсветки при разных уровнях настройки

Подсветка

Для измерений использовались:

Настройте яркость с помощью драйвера видеокарты

Качество изображение может стать немного хуже, но глазам станет намного легче.

Нужно настроить яркость монитора, так, чтобы мерцания не было, и, если в итоге яркость слишком большая, уменьшайте яркость в настройках драйвера видеокарты.

Алгоритм настройки простой:

1. Настройте яркость монитора либо на максимум, либо на уровень, когда мерцание отсутствует;
2. Зайдите в настройки драйвера видеоадаптера и в них уменьшите яркость до комфортного уровня;
3. Примените настройки.

Если возникнут сложности с поиском настроек драйвера – пишите в комментариях, постараюсь помочь.

Осторожно, они мерцают!

Все привыкли к мысли, что мерцают только старые большие мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), но на самом деле, для глаз гораздо более вредно мерцание современных ЖК и OLED-дисплеев!

Да, вам не показалось, большинство современных дисплеев мерцают и это мерцание обычно проявляется при понижении яркости.

Посмотрите на эту анимацию, левый символ яркости неприятно мерцает при уровне 50%

И такое можно наблюдать не только на мониторах настольных компьютеров, то же самое происходит и со многими ноутбуками, смартфонами и планшетами.

Поставленная задача решена —

Удалось добиться удовлетворительного значения рабочей яркости экрана при отсутствии мерцания его подсветки.

Осталось лишь проверить настройку.

Причина использования шим регулирования яркости

Дело в том, что при изменении величины тока через светодиод помимо его яркости, меняется и цветовая температура — при снижении тока она обычно уходит в синеву (в отличие от ламп накаливания, которые при работе «вполнакала» уходят в красноту). Но, в отличие от весьма инерционных ламп накаливания, LED светодиоды* практически безынерционные, время их включения и выключения менее миллисекунды, что позволяет регулировать их яркость за счет

(ШИМ, PWM).

Т.о. часть времени (в зависимости от скважности ШИМ) светодиод работает на 100% яркости*, (условно говоря «в полный накал»), а часть времени «выключен».

Обычно в мониторах и телевизорах с LED подсветкой используется частота ШИМ от немногим более 100 Hz и выше, вплоть и до нескольких тысяч Hz.* Очевидно, что чем выше частота ШИМ, тем менее она заметна для глаз.

Отметим еще такой параметр ШИМ, важный для дальнейшего рассмотрения, как

(величина, обратная скважности).

ИМХО можно предположить, что при одинаковой рабочей яркости например 120 кд/м2, подсветка с частотой ШИМ 120 Hz и рабочей яркостью светодиодной подсветки 150 кд/м2 (коэффициент заполнения 80%) будет менее агрессивна для глаз, чем подсветка с частотой ШИМ 600 Hz и рабочей яркостью светодиодной подсветки 500 кд/м2 (коэффициент заполнения 25%).

Хотя визуально в первом случае мерцание можно будет заметить, а во втором скорее всего нет. «Такая вот загогулина»(с)

Теперь несколько слов о

Пульсация экранов телевизоров

Уровни белого

В данном случае ничего настраивать не потребуется, поскольку у нас автоматически получился огромный запас по яркости, можно просто формально провести тест

или другой аналогичный тест Уровней белого.

Потребуется лишь вывести изображение теста, и убедиться, что все уровни белого вплоть до Level 254 хорошо различимы.

На этом грубую настойку монитора можно считать законченной, и нам остается посмотреть и при необходимости подрегулировать Баланс белого, Резкость, Gamma, Gamma Shift, ColourShift и другие параметры и тонкие настройки.

Уровни черного

Эту настройку можно произвести например по тестовой картинке

на сайте

или другим аналогичным тестовым страничкам

*

В отличие от большинства остальных настроек, проводимых или при «рабочем» освещении, или в полумраке, эту настройку необходимо производить в абсолютной темноте, при выключенном освещении, на пределе чувствительности глаз, с помощью регулировки

Яркость

добиваясь видимости градаций черного вплоть до Level 2 или хотя бы Level 3

*

Я ограничился хорошей различимостью Level 3 и видимостью «на уровне ощущений» Level 2

*

Еще фотографии настройки Black level

После этого настраиваем рабочую

Яркость белого

Как я уже сказал, делать это будем только за счет регулировки

Контраст

, не трогая установленное максимальное значение

Подсветка

, равное 20-из-20.

Для рабочего монитора для снижения утомляемости глаз желательно иметь небольшое значение яркости белого поля порядка 100-150 кд/м2, некоторые пользователи предпочитают еще меньше — до 80 кд/м2 и даже менее. Но тут уже все индивидуально.

При наличии калибратора с возможностью оперативного контроля яркости белого поля, можно было бы сразу выставить желаемую яркость, например 120 кд/м2. Поскольку у меня калибратора нет, пришлось это делать «на глаз», проверяя получившееся значение с помощью online теста, например Contrast ratio test на сайте www.lagom.nl.

Сначала в условиях реального освещения рабочего места (этот вопрос также заслуживает отдельного разговора) включаем на мониторе заливку белым (можно просто открыть пустую страницу в браузере), и уменьшаем значение регулировки Контраст, снижая тем самым яркость экрана до тех пор, пока белый перестает выглядеть «белым», и начинает казаться «светло-серым».

Оставляем пока это значение, и продолжаем работать за компьютером. Весьма вероятно, что через какое-то время «светло-серый» снова станет выглядеть «белым», и можно попробовать еще немного уменьшить яркость экрана, уменьшив значение Контраст. Через какое-то время вы нащупаете свое оптимальное значение яркости экрана, и эту регулировку можно считать законченной.

Теперь можно проверить получившееся значение яркости экрана с помощью вышеупомянутого Contrast ratio test, ну а заодно и проверить, насколько сильно мы потеряли Contrast ratio из-за Подсветки, выставленной на 20-из-20.

Для полноценного проведения Contrast ratio test крайне желательна хорошая фотокамера, ну или хотя бы продвинутая мыльница с ручными регулировками, позволяющая сделать снимок экрана со «светящейся» заливкой черным в абсолютной темноте. При этом качество снимка и шумы не так важны, важна сама возможность сделать такую фотографию, чтобы на ней был хорошо различим «светящийся» черный экран.

Мне для этого пришлось сделать несколько десятков снимков, чтобы выбрать из них несколько годных. Для этого даже пришлось сделать маску на камеру из черной картонки, чтобы убрать отражение фотокамеры в черном экране, подсвеченной этим самым черным экраном.

Впрочем, если вы не захотите делать полный Contrast ratio test, ограничившись лишь проверкой получившейся яркости белого поля, то можно всего этого и не делать, будет достаточно фотографии заливки белым, сделанной в соответствии с условиями теста (подробно описаны на его странице). Такую фотографию сделать конечно намного легче, чем с черным экраном.

Я все-таки сумел сделать требуемый комплект фотографий, и смог получить полноценный замерContrast ratio results for Samsung LT T32E310EX:

ИМХО вполне удовлетворительный результат для рабочего монитора. Яркость экрана 126 кд/м

²

в рекомендуемых пределах, ну и не слишком большая потеря Contrast ratio из-за максимальной Подсветки.

Итого оптимальная рабочая настройка для моего экземпляра монитора Samsung LT T32E310EX:

Заключение

Сегодня вы узнали, что такое ШИМ, чем он опасен для глаз и как свести риски к минимуму.

Пишите, интересны ли вам уроки на тему здоровья и нужны ли подробности по рассмотренным в статье вопросам.