ШИМ на экранах в смартфонах — что это, таблица
Приобретая мобильное устройство с AMOLED -экраном, многие даже не знают, что такое ШИМ в смартфоне , хотя именно он является основным недостатком таких матриц. Пользователи потом пишут, что ощущают головную боль и дискомфорт в глазах при долгом использовании телефона с АМОЛЕД-дисплеем. Давайте разберемся подробно, что подразумевается под аббревиатурой ШИМ, и как данный процесс влияет на здоровье.
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:
- сухость и покраснение глаз;
- головная боль;
- раздражительность и усталость;
- тошнота.
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.
| 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 |
| Модели телефонов Samsung | Уровень мерцания |
| Samsung Galaxy J7 2017 | 257,7 Гц |
| Samsung Galaxy Note 8 | 257,7 Гц |
| Samsung Galaxy A3 2017 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A5 2017 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A52 5G | 250 Гц |
| Samsung Galaxy A9 2018 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note10+ | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note20 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S10 Lite | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S21 Ultra | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S8 | 250 Гц |
| Samsung Galaxy S8 Plus | 250 Гц |
| Samsung Galaxy Note 20 Ultra | 245,1 Гц |
| Samsung Galaxy A40 | 245 Гц |
| Модели телефонов Huawei | Уровень мерцания |
| Huawei P40 Pro Plus | 367,6 Гц |
| Huawei P40 Pro | 365 Гц |
| Huawei Mate 10 Pro | 247,5 Гц |
| Huawei Mate 20 Pro | 245,1 Гц |
| Huawei Mate 30 Pro | 245,1 Гц |
| Huawei P40 | 245 Гц |
| Huawei Mate 20 X | 242,7 Гц |
| Huawei Mate Xs | 242,7 Гц |
| Huawei P30 | 240,4 Гц |
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:
- Приобретайте смартфоны с поддержкой технологии DC Dimming.
- Если чувствуете сильный дискомфорт от мерцания, пользуйтесь телефонами с IPS-экранами.
- Выставляйте максимальную яркость экрана. Для этого нужно хорошее освещение в комнате, иначе будут болеть глаза.
- Активируйте темный режим не только в системе, но и во всех приложениях, которые поддерживают данную опцию.
- Перед покупкой нового телефона с AMOLED-экраном обращайте внимание на уровень мерцания. Информацию по наиболее популярным моделям можно найти в вышеприведенной таблице.
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.
Что такое DC Dimming и почему это важно для смартфонов AMOLED в 2021 году?
OLED-панели имеют много преимуществ. Они имеют лучшую точность цветопередачи и контрастов (в том числе лучше черного цвета) и тоньше и ярче, чем традиционные ЖК-панели. Поэтому неудивительно, что производители смартфонов переходят на OLED-панели для своих смартфонов.
Даже средние (например, Mi 9 SE / Galaxy J6 Plus) начали получать эти относительно дорогие панели дисплея. Но есть один недостаток, связанный с OLED-дисплеями, и он относится к тому, как панель обрабатывает низкие уровни яркости.
OnePlus 6 поставляется с AMOLED-экраном
Большинство OLED-панелей используют технику, называемую широтно-импульсная модуляция (ШИМ), для уменьшения яркости. Это отличается от DC затемнения, которое использовалось жидкокристаллическими панелями для управления уровнями яркости. Большинство пользователей не смогут отличить диммирование от ШИМ-димминга на постоянном токе, однако, существует очень небольшая часть населения, которая затронута предыдущей техникой.
По мере того, как OLED доходят до среднего уровня, а иногда и бюджетных смартфонов, их пользовательская база быстро растет. Со значительным увеличением потребления AMOLED в последние несколько лет, вы часто будете видеть подобные комментарии в Интернете.
Чтобы понять, что такое диммирование DC, нам нужно сначала узнать о диммировании PWM и о том, как это может сделать некоторых пользователей неудобными.
Как работает ШИМ Димминг?
ШИМ расшифровывается как широтно-импульсная модуляция. Как следует из названия, в этой технике вы изменяете ширину светового импульса для управления яркостью панели дисплея. Проще говоря, вы играете с количеством времени, в течение которого экран остается включенным или выключенным. При уменьшении яркости экрана продолжительность импульсов, передаваемых от подсветки, снижается, мерцание становится заметнее. То есть происходит включение/выключение, что воспринимается как более низкая яркость.
Прочитав это, вы, должно быть, задаетесь вопросом – подождите секунду, экран выключится при низкой яркости? Я никогда этого не замечал!
Это потому, что частота импульсов очень высока (обычно более 200 Гц), поэтому человеческий глаз не сможет заметить отдельные импульсы. Вместо этого человеческий глаз усредняет количество света от этих импульсов. Таким образом, воспринимаемая яркость определяется соотношением включенного и выключенного состояния панели.
Следующая диаграмма показывает, как работает ШИМ-регулировка яркости. 
При 100% яркости вы можете видеть, что свет всегда включен. При снижении яркости до 50% панель переключается между включением и выключением с равными интервалами. Однако при дальнейшем снижении яркости экран остается выключенным дольше, чем он остается. Таким образом, при крайне низких уровнях яркости наблюдается значительный эффект мерцания.
Что такого плохого в ШИМ Димминге и его мерцании?
Обычно, даже при низких уровнях яркости, средний человеческий глаз не сможет увидеть мерцание от затемнения ШИМ. Но это не значит, что это никак не повлияет на вас. Некоторые люди более чувствительны к этому мерцанию. И у этих людей ШИМ затемнение может привести к усталости глаз, головным болям и мигрени при длительном воздействии. Это особенно актуально при слабом освещении.
Что такое DC Dimming?
Затемнение по постоянному току по существу управляет яркостью, изменяя мощность, подаваемую в цепь. Поскольку мощность = напряжение х ток, увеличение или уменьшение любого из этих входов будет изменять мощность, подаваемую на панель дисплея, и, следовательно, ее яркость.
Звучит довольно просто, верно? Так почему же производители не используют DC затемнение в вашем смартфоне AMOLED?
Что ж, производители смартфонов уже несколько лет используют DC затемнение на ЖК-дисплеях, но только недавно они начали добавлять его на смартфоны AMOLED. Это потому, что DC диммирование имеет большой недостаток. При низких уровнях яркости цвета часто выглядят перекошенными на OLED-панелях. В OLED-панелях изменение напряжения может изменить испускаемые цвета.
Таким образом, при более низких уровнях напряжения воспринимаемое качество дисплея смартфона может значительно снизиться.
Так в чем же решение?
Производители смартфонов все больше осознают возможные проблемы со здоровьем, связанные с уменьшением яркости ШИМ. Однако, учитывая, что мерцание ШИМ на самом деле влияет только на определенную группу людей, и недостаток, связанный с затемнением постоянного тока на панелях AMOLED, последние производители смартфонов предпочитают предоставлять его в качестве дополнительной функции.
OnePlus уже подтвердил, что он тестирует диммирование DC на своих смартфонах. Эта функция может быть добавлена в будущем обновлении. На самом деле, китайские компании-производители смартфонов, похоже, готовы к этой функции. Xiaomi, Vivo, OPPO и даже Meizu выступили вперед и подтвердили снижение яркости DC на своих существующих или будущих смартфонах.
Vivo iQOO поставляется с панелью AMOLED и будет иметь функцию DC Dimming через обновление
Несмотря на то, что затемнение ШИМ может вызывать дискомфорт у некоторых пользователей, большинство людей не почувствуют разницу. Поэтому очень важно знать, что ваша чувствительность к эффекту мерцания решает, как он повлияет на вас.
Black Shark 2 поставляется с DC затемнением (наши практические занятия здесь)
Поэтому, если у вас слишком сильное напряжение зрения или головная боль из-за того, что вы зацепились за экран смартфона слишком долго, не вините пока что ШИМ затемнение. Постарайтесь создать хорошие привычки для смартфонов, которые включают в себя настройку яркости дисплея на комфортные уровни (вместо 100% в любое время) и поддержание приличного расстояния между вами и экраном вашего смартфона.
DC Dimming: что за технология, зачем она смартфону?
В техническом паспорте смартфонов все чаще фигурирует характеристика DC Dimming, причем производители акцентируют на этом внимание и с гордостью сообщают потенциальным покупателям, что телефон поддерживает данную технологию. А многие пользователи даже не знают, что такое DC Dimming, зачем он вообще нужен, и какой от него прок.
На самом деле, DC Dimming — очень полезная штука, которая повышает степень комфорта при чтении со смартфона и, что еще важнее, бережет ваше зрение. Если после долгого (или даже непродолжительного) чтения с AMOLED экрана у вас начинают уставать глаза, DC Dimming исправит ситуацию. Как именно? Сейчас расскажем.
DC Dimming: что это такое?
DC Dimming — технология, которая используется для уменьшения яркости экрана. Ее применяют не только в смартфонах, но сейчас мы будем говорить исключительно о них. Начнем с расшифровки термина:
- DC — эта часть термина обозначает постоянный ток (вспомните AC/DC).
- Dimming — в переводе с английского означает «потускнение» или уменьшение яркости.
Работает DC Dimming следующим образом. Интенсивность свечения светодиодов AMOLED экрана определяется мощностью подаваемого на него тока. Чем выше мощность, тем ярче светится экран. Уменьшаем мощность — яркость дисплея тоже уменьшается.
Мощность равна произведению силы тока на напряжение. Понизить мощность (а вместе с ней и яркость дисплея) можно за счет снижения силы тока или напряжения. На практике используется второй вариант — на светодиоды подается меньший вольтаж, и за счет этого уменьшается интенсивность свечения экрана.
В принципе, ничего сложного в технологии DC Dimming нет. Каждый, кто посетил хотя бы несколько уроков физики в средней школе, способен понять, как именно все это работает. Пусть даже в общих чертах, но углубляться в детали нет никакой необходимости. Важнее знать, зачем все это нужно.
DC Dimming: альтернатива ШИМ
В смартфонах с AMOLED экранами для уменьшения яркости обычно используется другая технология — широтно-импульсная модуляция, или ШИМ. До 2019 года она применялась буквально во всех моделях, но многочисленные жалобы пользователей на то, что после чтения с OLED панели сильно устают глаза, вынудила производителей гаджетов искать альтернативные варианты.
При широтно-импульсной модуляции регулировка яркости осуществляется за счет изменения ширины импульса, который включает и выключает дисплей. Возможно, звучит это немного сложновато, но графика поможет быстро во всем разобраться.
Суть в том, что светодиоды в экране светятся не постоянно. Они включаются импульсом, а затем выключаются. Если импульс широкий (долгий), экран горит с максимальной яркостью. Чтобы уменьшить яркость, достаточно импульс сделать короче, а период бездействия светодиодов — длиннее.
На 50% яркости экрана периоды с включенными и выключенными диодами равны. На 25% яркости период бездействия светодиода в три раза дольше, чем время их включения. И так далее.
Проблема в том, что чередование фаз включения/выключения является ничем иным, как мерцанием. Мерцание воспринимается зрительным анализатором, даже если субъективно вы этого не замечаете, и от всей этой «светомузыки» быстро устают глаза.
ШИМ — основная причина утомления глаз при чтении с AMOLED экрана при пониженной яркости.
DC Dimming — альтернатива широтно-импульсной модуляции. Регулировка яркости за счет модулирования напряжения тока, а не ширины импульса, позволяет полностью исключить фактор мерцания. Проиллюстрировать это поможет следующее изображение (экран с ШИМ — слева, экран с DC Dimming — справа):
При использовании DC Dimming незначительное мерцание на минимальной яркости все-таки присутствует (поскольку импульсы остаются), но благодаря большой длительности импульса оно уже не влияет на зрение. Работать с экраном, в котором для регулировки яркости применяется технология DC Dimming, намного комфортнее и безопаснее.
DC Dimming: недостатки
Технология DC Dimming — очень простое и элегантное решение серьезной проблемы негативного влияния телефона на зрение. Проблемы намного более серьезной, чем автономность гаджета, ведь среднестатистический пользователь смотрит на дисплей смартфона около трех часов в сутки.
Вопрос в том, почему производители телефонов вспомнили о DC Dimming только сейчас, хотя технология существует с незапамятных времен?
Причина кроется в единственном недостатке технологии DC Dimming. При уменьшении напряжения светодиоды AMOLED дисплея начинают искажать цвета, и искажать довольно-таки сильно. До полной инверсии цвета дело, конечно, не доходит, но степень искажения высока.
ШИМ лишен этого недостатка, и ради точности цветопередачи при любых значениях яркости производители выбирали эту технологию. Но когда пользователи начали массово отказываться от покупки смартфонов с AMOLED, разработчики изменили приоритеты и вспомнили о DC Dimming.
Какие смартфоны поддерживают DC Dimming
Первыми сориентировались китайские производители, что, в общем-то, не удивляет. Монстры вроде Samsung очень консервативны; любые инновации у лидеров рынка появляются только после того, как конкуренты из Китая протестируют их на своих телефонах. На данный момент смартфоны Samsung Galaxy DC Dimming не поддерживают.
Поддерживают технологию DC Dimming OnePlus 7 и OnePlus 7 Pro, но есть один нюанс. По умолчанию в смартфонах используется широтно-импульсная модуляция. Функцию DC Dimming нужно включить через Лабораторию OnePlus.
Флагманы Xiaomi 2019 года выпуска также обзавелись новой характеристикой. DC Dimming поддерживает Mi 9, Black Shark 2, Black Shark 2 Pro, а также летние новинки Xiaomi Mi 9T и Mi 9T Pro.
В лагере конкурентов стараются не отставать: с одним из обновлений ПО опция регулировки яркости за счет DC Dimming появилась у Huawei P30 и P30 Pro.
Представительства брендов Oppo и vivo сообщают, что практически все новые модели с AMOLED матрицей будут поддерживать DC Dimming. А ранее выпущенные смартфоны Oppo и vivo должны получить эту функцию с обновлениями.
В общем, в скором времени DC Dimming появится во многих моделях среднего и премиального уровня. Если ваш смартфон поддерживает данную технологию, это хорошо.