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.
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.
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.
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. 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
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.
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.
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.
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.
Однако и это не самое страшное, ведь больше всего пользователи обсуждают неприятные мерцания OLED дисплеев – на них остановимся поподробнее.
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.
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.
Яркость на многих современных смартфонах регулируется как с помощью изменения напряжения, так и через ШИМ.
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:
- 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.
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.
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.
Как избавиться от мерцания
Есть несколько советов, которыми вы можете воспользоваться, если чувствуете дискомфорт от мерцания дисплея во время использования своего устройства.
Самый простой и банальный совет – замена девайса. Приобретите смартфон с IPS-матрицей или, если вам важно наличие OLED/AMOLED/POLED, присмотритесь к тем, что мы выделили выше. Это относительно безопасные гаджеты, уровень мерцания на которых превышает отметки в 300, а то и в 400 Гц, что не уловимо даже человеческим мозгом.
Также помните, что негативный эффект будет увеличиваться пропорционально уменьшению яркости экрана. Кроме того, можно воспользоваться несколькими полезными приложениями, накладывающими особый фильтр и автоматически управляющими этим параметром.
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.
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.
| Модели телефонов Xiaomi | Уровень мерцания |
| Redmi Note 10 Pro | 490,2 Гц |
| Mi 10 Ultra | 485,4 Гц |
| Mi 11 | 485,4 Гц |
| Mi 10 Pro | 373,1 Гц |
| Mi 10 | 362,3 Гц |
| Black Shark 3 Pro | 362 Гц |
| Redmi K30 Ultra | 270 ,3 Гц |
| Mi 9 SE | 255 Гц |
| Mi 9 | 245,1 Гц |
| Mi 9T | 245,1 Гц |
| Mi 9 Lite | 240,4 Гц |
| Mi Mix 3 | 240,4 Гц |
| Mi 8 | 238 Гц |
| Black Shark 3 | 227,3 Гц |
| Mi A3 | 219 Гц |
| Poco F2 Pro | 177,3 Гц |
| Mi 8 Explorer Edition | 100 Гц |
| Модели телефонов OnePlus | Уровень мерцания |
| OnePlus 8T | 458,7 Гц |
| OnePlus 8 | 373,1 Гц |
| OnePlus Nord | 367,6 Гц |
| OnePlus 7T | 357 Гц |
| OnePlus 7T Pro McLaren Edition | 294,1 Гц |
| OnePlus 7T Pro | 294 Гц |
| OnePlus 5 | 250 Гц |
| OnePlus 3T | 244 Гц |
| OnePlus 3 | 243,9 Гц |
| OnePlus 6T | 240 Гц |
| OnePlus X | 237 Гц |
| OnePlus 6 | 236 Гц |
| OnePlus 7 | 200 Гц |
| OnePlus 9 Pro | 192,3 Гц |
| OnePlus 7 Pro | 122 Гц |
| Модели телефонов Oppo | Уровень мерцания |
| Oppo Find X2 Pro | 480,8 Гц |
| Oppo Find X2 Neo | 370,4 Гц |
| Oppo Find X3 Lite | 367,6 Гц |
| Oppo Reno4 Pro | 367,6 Гц |
| Oppo Find X3 Neo | 362,3 Гц |
| Oppo Find X3 Pro | 362,3 Гц |
| Oppo Reno3 Pro 5G | 337,8 Гц |
| Oppo Reno3 Pro | 328,9 Гц |
| Oppo Reno2 | 260,4 Гц |
| Oppo A91 | 250 Гц |
| Oppo Reno2 Z | 250 Гц |
| Oppo Find X2 Lite | 247,5 Гц |
| Oppo Find X | 227 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.
