Что такое ШИМ и почему мерцает OLED? РАЗБОР | Hi-Tech | Селдон Новости

Что такое dc dimming и как включить?

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.

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.

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:

1. Меняя уровень напряжения.
2. Используя пульсацию света.

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

Apple

• iPhone 11 Pro — 290,7 Гц;
• iPhone 11 Pro Max — 245,1 Гц;
• iPhone XS — 240,4 Гц;
• iPhone X — 240 Гц;
• iPhone XS Max — 240 Гц;
• iPhone XR — 0;
• iPhone 8 Plus — 0;
• iPhone 11 — 0;
• iPhone 8 — 0

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.

Huawei

• Mate 10 Pro — 247,5 Гц;
• Mate 20 Pro — 245,1 Гц;
• P30 — 240,4 Гц;
• P20 Pro — 238,1 Гц;
• P30 Pro — 231,5 Гц;
• Mate 10 — 0;
• Mate 20 — 0;
• P20 — 0;
• P10 — 0

Oneplus

• OnePlus 7 — 200 Гц;
• OnePlus 5 — 250 Гц;
• OnePlus 3T — 244 Гц;
• OnePlus 3 — 243,9 Гц;
• OnePlus 5T — 242,7 Гц;
• OnePlus 6T — 240 Гц;
• OnePlus X — 237 Гц;
• OnePlus 6 — 236 Гц;
• OnePlus 7 — 200 Гц;
• OnePlus 7 Pro — 122 Гц

Samsung

• Galaxy Note 10 — 250 Гц;
• Galaxy Fold — 240,4 Гц;
• Galaxy S10 — 240,4 Гц;
• Galaxy S9 — 240,4 Гц;
• Galaxy Note 10 — 236 Гц;
• Galaxy S10 — 235,8 Гц;
• Galaxy S10e — 232 Гц;
• Galaxy Note 9 — 227 Гц;
• Galaxy S9 — 215,5 Гц

Xiaomi

• Mi 9 SE — 255 Гц;
• Mi 9T — 245,1 Гц;
• Mi 9 — 245,1 Гц;
• Black Shark 2 — 242,7 Гц;
• Mi Mix 3 — 240,4 Гц;
• Mi 8 — 238 Гц;
• Mi 9T Pro — 223 Гц;
• Mi Mix 2 — 0;
• Mi Mix — 0

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.

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.

Без root-прав

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

Оно обладает следующими достоинствами:

• работает на всей поверхности дисплея, включая зону уведомлений;
• можно устанавливать пороговое значение уровня яркости;
• быстро выключается и вновь включается;
• регулировать можно как с помощью ползунка, так и кнопками

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.

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.

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 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.

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.

Ответы на популярные вопросы

В заключении хочется напомнить, что мерцание экрана отрицательно сказывается на самочувствии и вызывает усталость глаз. Эта статья дает понимание применения в смартфоне ШИМ и DC Dimming. В дальнейшем, полученные после прочтения знания, помогут выбирать устройства, не оказывающих существенного вреда вашему самочувствию.

Популярно про шим, dc dimming, oled saver, anti-flicker mode

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.

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.

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.

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 54945-2022

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.

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.

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 iOS14 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”.

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.

Например, у Xiaomi Redmi Note 7 — 2336 Гц, а у realme 6 Pro — 2336 Гц.

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 58 раз в секунду. Чего было достаточно, чтобы обмануть мозг. Видя постоянно мелькающую картинку, мозг просто «отключает» восприятия мерцания и мы видим плавную картинку.

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.