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”.
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
ГОСТ Р 54945-2012
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.
То есть с DC Dimming вы заметите разные цвета на разных уровнях яркости. Таким образом, производители оригинального оборудования постоянно пропускают большой ток через OLED и маневрируют во время цикла ШИМ для снижения яркости.
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 48 раз в секунду. Чего было достаточно, чтобы обмануть мозг. Видя постоянно мелькающую картинку, мозг просто «отключает» восприятия мерцания и мы видим плавную картинку. Кстати в немом кино, где использовалась частота 16 К/с, вообще перекрывали 3 раза и получилось мерцание — 48 раз в секунду.
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 54945-2012
Как известно, интенсивность свечения светодиодов AMOLED экрана определяется мощностью подаваемого на него тока. То есть, чем выше мощность, тем ярче светится экран, чем меньше мощность, тем меньше яркость дисплея.
Xiaomi — новаторы или нет?
Xiaomi была не первой компанией, которая решила избавиться от мерцания OLED-панелей. Задолго до Xiaomi OLED-панели без мерцания использовала компания LG в своих экспериментальных смартфонах. Самым ярким представителем таких устройств был LG G Flex 2, весьма противоречивый смартфон с изогнутым экраном P-OLED. В этом смартфоне LG допустила столько ошибок, что их перечисление растянулось бы на несколько абзацев. Мы же рассмотрим только и исключительно экран.
В LG G Flex 2 использовалась гибкая матрица P-OLED, управление яркости в которой на аппаратном уровне было реализовано через изменение подаваемого на пиксели тока. Контроллер экрана не был оборудован модулем ШИМ (широтно-импульсная модуляция, или pulse width modulation, PWM); соответственно, никакого мерцания не было даже на самом низком уровне яркости.
Пользователи очень плохо восприняли этот дисплей, и их можно понять: на низкой яркости изображение покрывалось желтыми разводами и приобретало структуру «наждачной бумаги». Технология производства экспериментальных экранов в 2015 году была плохо отработана, и довольно большому числу пользователей не повезло получить смартфоны с ярко выраженными дефектами P-OLED.
В то же время в LG никак не использовали отсутствие мерцания в своих маркетинговых программах: не публиковались статьи о вреде мерцания, не выходили технические публикации, подобные тем, что делает Google в своем блоге. С учетом того что в 2015 году проблема мерцания экранов была неизвестна широкому кругу пользователей, а два человека из трех не способны заметить мерцание светодиодов на частоте 240 Гц, эксперимент LG провалился. Технологию немерцающих экранов OLED крупные производители положили под сукно.
А знаешь ли ты, что львиная доля OLED-панелей для телевизоров многих известных производителей — от SONY и Philips до самой LG включительно — выпускается 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 для телевизоров. Забавный парадокс, правда?
Действительно ли OLED без мерцания настолько плохи? В 2015 году технология производства действительно допускала гигантский 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 для экрана — чем меньше фотонов излучается светодиодом), тем больше вероятность возникновения «цифрового шума».
При цифровой фотосъемке для уменьшения шума можно использовать более длинную выдержку. В случае же с излучающим светодиодом можно увеличить ток, заставив светодиод светиться ярче, испуская значительно большее количество фотонов. Логичным решением стало использование схемы управления яркостью на основе широтно-импульсной модуляции.
Крупнейшим производителем OLED-панелей для смартфонов была и остается компания Samsung. Samsung использует AMOLED в собственных смартфонах и поставляет панели сотням производителей, включая Apple и Google (о Google — чуть ниже, там не все так просто). В зависимости от требований конкретного OEM различаются настройки панелей, включая 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.
Можно ли обойтись без мерцания?
Можно ли уменьшить видимое мерцание, увеличив частоту пульсаций до уровня, когда даже самые критически настроенные пользователи не смогут увидеть ШИМ? Можно запросто, таких экранов множество. Еще в 2015 году Microsoft устанавливала OLED-экраны с частотой мерцания 500 Гц в смартфон Lumia 950 (при этом в старшую модель 950 XL ставили обычные экраны с ШИМ на частоте 240 Гц). Практически все современные LCD-телевизоры мерцают на частоте 240 Гц, но в SONY не поленились установить во всех моделях контроллеры управления яркостью либо совсем без мерцания, либо с мерцанием на частоте 720 Гц (заметить его действительно очень трудно).
Почему так не делают? Экономия: контроллер, работающий на более высокой частоте, стоит на несколько десятков центов (для смартфонов) или даже долларов (для телевизоров) дороже самых дешевых, с мерцанием на низкой частоте. Это ты ценишь свои глаза дороже пары долларов, у производителя же — экономика масштабов: даже несколько десятков центов, масштабированных на миллионы устройств, позволят положить в карман лишние сотни тысяч, а то и миллионы долларов. При этом, если завтра в какой-нибудь юрисдикции законодательно зафиксируют санитарные нормы для смартфонов, в которых будет ограничиваться пульсация экрана, производители отреагируют на следующий же день, начав устанавливать панели с соответствующими настройками.
А можно ли вообще избавиться от мерцания, полностью переведя панели на прямое управление яркостью? Сегодня и это проделать можно, а вот еще два-три года назад тебе пришлось бы терпеть слишком много компромиссов. Я до сих пор помню смартфон Lumia 930, OLED-экран которого на минимальной яркости становился нежно-розового цвета — и это несмотря на мерцание.
Сегодня же телевизоры с OLED-экранами не мерцают вообще. Если тебя не убеждают компьютерные мониторы, уже много лет работающие без мерцания, то свежий пример — компания SONY, реализующая именно такую схему управления в своих телевизорах на фоне повального увлечения моделями с ШИМ в 240 Гц. Однако такая схема управления уже не просто дороже, а требует использования более качественных компонентов: светодиодов подсветки в панелях LCD (это проще) или OLED-панелей с более жесткими стандартами контроля качества (именно на этом прогорела и продолжает прогорать компания LG, которая никак не может наладить выпуск качественных OLED-экранов для смартфонов).
Пока же нам приходится иметь дело с мерцающими экранами — и пытаться что-то с этим сделать самостоятельно.
Продолжение доступно только участникам
Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте
Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее
Вариант 2. Открой один материал
Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.
