Не ШИМи

Почему дисплеи смартфонов мерцают и как это исправить?

В 2023 году почти половина всех смартфонов оснащается OLED-дисплеями. Каждый пиксель в таких экранах — отдельный источник света, который работает независимо от остальных. Благодаря этому они обладают хорошей цветопередачей и четкостью изображения. Однако не все могут комфортно ими пользоваться. И виновата в этом широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Разбираемся, что это за технология, почему дисплеи мерцают и что делать, чтобы минимизировать воздействие ШИМ.

Мы используем смартфоны, планшеты и компьютеры в среднем более 6,5 часов в день, или примерно 40 процентов . В некоторых странах этот показатель даже выше. В России он достигает 48 процентов. Более 40 процентов россиян тратят более часа только на чтение новостей. Если прибавить к этому время, проведенное в мессенджерах и социальных сетях, а также за играми и другими активностями, получится еще больше.

Усталость и напряжение глаз связывают с чрезмерным использованием смартфонов. Исследования (например, 1 и 2) подтверждают, что наиболее активные пользователи смартфонов чаще жалуются на замыленность взгляда, покраснение, сухость глаз и другие симптомы.

Не только комфорт, но и здоровье пользователей зависит от качества экранов. С каждым годом экраны становятся лучше, в том числе более яркими. Это может пригодиться на солнце, чтобы информация оставалась читаемой, но постоянно пользоваться гаджетами на высоком уровне яркости вредно для глаз. В то же время, когда яркость снижается, возникают другие проблемы — например, уменьшается длительность импульса свечения светодиодов, и мерцание дисплея становится более заметным, что вызывает дискомфорт у некоторых людей. Такова особенность работы технологии широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Зачем нужна ШИМ?

Существует два способа регулировки яркости дисплея.

Первый — это снижение напряжения. Чем меньше энергии подается на дисплей, тем слабее он светится. Так регулируется яркость в большинстве экранов, которые устанавливают в смартфоны, ноутбуки и мониторы. Недостаток такого подхода заключается в том, что при уменьшении напряжения на дисплеях страдает качество изображения.

Второй способ — регулировка яркости с помощью мерцания, или ШИМ. В отличие от первой опции, этот вариант помогает избежать деградации изображения. Эта технология применяется, например, в LCD и OLED-дисплеях, а также его разновидностях, скажем AMOLED.

Как работает ШИМ?

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) регулирует частоту подачи тока и напряжения, уменьшая среднюю мощность электрического сигнала, который подается на светодиоды дисплея для регулировки яркости. Чтобы получить среднее значение подсветки, как у аналоговых сигналов, необходимо использовать модуляцию — периодически включать и выключать подачу сигнала.

Если яркость необходимо установить на 30 процентов мощности, это означает, что 30 процентов времени использования экрана подача сигнала будет включена, а 70 процентов — выключена. Благодаря тому, что напряжение изменяется с высокой частотой, человеческий мозг усредняет эти значения. Создается ощущение, что яркость находится на среднем уровне.

Как узнать об использовании ШИМ и определить ее частоту?

ШИМ влияет на самочувствие?

Технология широтно-импульсной модуляции работает только при низкой яркости экрана. Если долго использовать смартфон в таком режиме, ШИМ действительно может вызвать ощущение дискомфорта в глазах и даже головокружение.

По словам офтальмолога Европейского медицинского центра Наталии Боши, при снижении уровня яркости OLED-дисплеев частота мерцания снижается. Из-за этого зрачки чаще сокращаются и расширяются, что может быть причиной усталости глаз, тошноты и головной боли.

Чем выше частота мерцания, тем она менее заметна для человека. Однако не все производители готовы тратить дополнительные средства, чтобы добиться необходимых значений. Некоторым людям необходимо приспосабливаться к экранам с ШИМ. Выделяют семь факторов, определяющих чувствительность конкретного человека к частоте мерцания:

  • частота модуляции;
  • амплитуда или глубина модуляции;
  • средняя или максимальная интенсивность освещения;
  • длина волны или диапазон длин волн освещения;
  • распределение фоторецепторов на сетчатке;
  • степень адаптации к свету или темноте;
  • физиологические факторы, такие как возраст и усталость.

Впрочем, последствий ШИМ для здоровья, кроме незначительного ухудшения зрения, ученым обнаружить не удалось. В то же время OLED-дисплеи, вероятно, менее опасны для зрения по сравнению с LED-экранами. Ученые предполагают, что причина может заключаться в энергии синего излучения, вызывающего окислительный стресс в фоторецепторах и пигментном эпителии сетчатки.

Какие экраны считаются комфортными для глаз?

Специалисты учитывают несколько технических характеристик, определяющих комфортность дисплея, такие как точность цветопередачи, частота обновления экрана и цветовая гамма. В том числе в лабораторных условиях оценивают уровень синего излучения и проверяют экран на отсутствие мерцания.

Синее излучение

Исследования свидетельствуют о том, что у людей, которые долгое время находятся под воздействием синего излучения, увеличивается риск проблем со здоровьем: синий свет наносит вред глазам и коже, а также может создавать проблемы со сном. Подробнее об этом можно прочитать в нашем материале «Только синь сосет глаза».

Отсутствие мерцания

О том, как на человека может влиять ШИМ, мы рассказали выше. Согласно стандарту IEEE Std 1789-2015, мерцание экрана отсутствует при частоте затемнения выше 3125 Гц.

Например, смартфон HONOR 90 использует технологию The 3840Hz ultra-high frequency PWM dimming technology, то есть регулирование яркости с частотой ШИМ, равной 3840 Гц. По заявлению производителя, она обеспечивает пятикратную защиту зрения. Устройство получило сертификат компании TÜV Rheinland, а значит, соответствует стандарту комфорта для глаз.

Чтобы не беспокоиться о ШИМ, особенно если вы знаете, что чувствительны к ней, лучше пользоваться смартфоном с IPS-экраном. А если ваше устройство оснащено OLED-дисплеем, выберите в настройках темную тему и не используйте смартфон для продолжительного чтения.

Что такое технология DC Dimming?

Инженеры разрабатывают новые технологии и методы, которые снижают эффект мерцания. Например, используют высокочастотную ШИМ или пульсирующий режим яркости. А с недавних пор в смартфонах появилась функция DC Dimming, которая позволяет если не целиком избавиться от ШИМ, то значительно снизить нагрузку на глаза.

Впервые она была представлена в 2019 году. После активации этой функции в настройках смартфона увеличение и уменьшение яркости будет происходить не за счет ШИМ, а благодаря изменению напряжения, подаваемого на светодиоды.

Почему ШИМ продолжают использовать, если ее проблемы приходится устранять с помощью других технологий? Производители считают, что с этими недостатками можно мириться. Цифровые контроллеры, используемые на смартфонах с ШИМ, гораздо меньше по размеру, чем аналоговые. Благодаря этому устройство можно сделать тоньше и легче: например, толщина HONOR 90 составляет всего 7,8 миллиметра, а вес — 183 грамма.

Производители разрабатывают все больше технологий для защиты зрения потребителей. Например, HONOR 90 предлагает функцию циркадного ночного экрана, которая ближе к закату начинает постепенно отображать все более теплую картинку на экране и снижает синее излучение. Или динамическая яркость, которая имитирует изменения естественного освещения для снижения напряжения глаз при длительном использовании.

Кроме того, дисплей HONOR 90 поддерживает отображение до 1,07 миллиарда цветов и 100 процентов цветовой палитры DCI-P3. Это означает, что фотографии, видео, игры и любой другой контент будут выглядеть так, как задумывали их создатели.

Вероятно, когда-нибудь нам станет доступна альтернатива ШИМ. А пока остается надеяться, что возможность включить DC Dimming появится везде — тогда и ШИМ в смартфонах наконец перестанет быть проблемой для тех, кто восприимчив к мерцанию экрана.

Реклама: ООО «ЭЛКО РУС», ИНН 5024177951, LjN8K9mun

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Высокотемпературное ускорение

Гамлет Ходжибагиян — о сверхпроводящих магнитах на коллайдере в Дубне