В последнее время производители смартфонов всё чаще рассказывают о высокой частоте шима в применяемых экранах, обосновывая этим параметром безопасность AMOLED-экранов. Но так ли это на самом деле? Сегодня мы постаремся объяснить, что значит этот параметр, а заодно в целом разобраться с природой шима и другой его ключевой характеристикой — коэффициентом пульсаций. Поводом написать статью стала вот эта картинка в блоге искателя утечек Digital Chat Station, рассказывающего, что экран OPPO Find X6 Pro стал безопаснее конкурентов за счёт высокой частоты шима даже на максимальной яркости. Понять, что происходит на картинке, не так просто, но мы разберёмся.
Дисклеймер. Правила русского языка предписывают писать аббревиатуры, которые читаются как слово, строчными буквами. Поскольку принято говорить не [ша-и-эм], а [шим], в этой статье мы будем писать именно «шим».
Итак, шим — это один из двух известных науке способов регулировки яркости экранов (или любых других источников, например, лампочек). Второй способ обычно называют DC Dimming, или затемнение постоянным током. Несмотря на более сложное название, он гораздо проще: снижаем подаваемое на экран напряжение (или силу тока, зависит от реализации), и он начинает светить с меньшей яркостью. Это очень просто и безопасно для глаз, но не всегда работает. У некоторых типов экранов (например, OLED), снижение напряжение приводит к непредсказуемым изменениям цветопередачи или даже снижает срок службы экрана. Поэтому поступают хитрее, то есть используют шим.
Например, у нас есть экран с яркостью 1000 нит. Если он будет 1/480 секунды светить на полную катушку, а потом 1/480 секунды не светить вообще, и так по кругу, то средняя яркость составит 500 нит, то есть 50% от максимума (красная линия на графике). Так и работает регулировка яркости с помощью шима. Правда, совсем включать-выключать экран — это довольно жёстко, и обычно используют более мягкие схемы. Например, экран может работать 0.5/480 секунды на полную катушку, а потом 1.5/480 секунды – с яркостью ~333 нита, и снова по кругу (жёлтая линия на графике). В таком случае средняя яркость составит всё те же 500 нит. На практике производители стараются, чтобы колебания яркости были ещё меньше, но всё же не сводят их к нулю, чтобы не было проблем с цветопередачей.
Итак, что же такое частота шима и коэффициент пульсаций? С частотой всё просто: это сколько раз в секунду проходит полный «цикл» пульсации. В обоих примерах выше цикл занимает 2/480 секунды, то есть 1/240 секунды – значит, проходит 240 раз в секунду, то есть частота составляет 240 Гц. Коэффициент считается чуть сложнее: разность между максимальной и минимальной яркостью делится на удвоенную среднюю яркость. В первом случае получается (1000-0)/(2*500) = 1 = 100%, а во втором – (1000-333)/(2*500) = 0.667 = 66.7%. Коэффициент легко может быть больше 100%. Например, если экран 10% времени работает с яркостью 1000 нит, а остальное время выключен, то ШИМ равен (1000-0)/(2*100) = 5 = 500%. Но так умеют только смартфоны Sharp.
У смартфонов Sharp самый высокий шим в мире. Есть чем гордиться!
Традиционно считается, что безопасным для человека является шим с коэффициентом 10%; если при данном источнике света не предполагается напряжение зрения (например, чтение или просмотр кино), то допустимо 20%. При этом если экран используется в паре с лампочкой (т.е. например, это монитор ноутбука, которым вы пользуетесь при искусственном освещении), то шим каждого не должен превышать 5% – иначе они могут вступить в резонанс, и наблюдаемый шим станет в два раза сильнее (то есть больше всё тех же 10%). Это легко представить: то одновременно тускнут ноутбук и лампа, то они вместе загораются. Получается более сильное мерцание, чем от ноутбука и лампы по отдельности.
Если вы когда-то имели дело со стробоскопом, то знаете, что если он начинает мерцать очень часто, то это перестаёт быть различимым. Впрочем, ещё долго ваши глаза на самом деле видят мерцания, но мозг сглаживает их для вас. С точки зрения здоровья глаз это так же вредно, как и стробоскоп, работу которого вы можете различить. Граница, после которой глаза тоже перестают чувствовать мерцания, у каждого своя; чем она ниже – тем менее чувствительным к шиму считается человек. Ясное дело, от коэффициента это тоже зависит, пульсацию в 2-3% ваши глаза вряд ли почувствуют даже при низкой частоте. В целом считается, что при частоте выше 300 Гц у большинства людей глаза не чувствуют мерцание, и такие источники света безопасны.
Цифры в этом тексте взяты не с потолка, а из инструкции к Radex Lupin – люксметру-пульсметру-яркомеру, который мы используем в наших обзорах для замеров шима. Сам он считывает яркость с частотой 6000 Гц; то есть, поскольку для замера коэффициента пульсации нужно хотя бы два замера, он может фиксировать шим аж до 3000 Гц. Однако, если одна из фаз («яркая» или «тусклая») очень коротка, шимомерка может нестабильно фиксировать его даже на меньших частотах (потому что не будет успевать считывать эту короткую фазу). Поэтому, если мы замеряем шим у экрана с частотой пульсаций около 1500-2000 Гц, данные могут быть неточными.
Вернёмся к нашей картинке. На ней слева OPPO Find X6 Pro и справа – какой-то другой смартфон. Фото сделаны так, что чем чаще полоски – тем выше частота шима. Как видим, на яркости 30% она у двух смартфонов одинаковая. А дальше случается странное: какой-то другой смартфон на яркости 50% снижает частоту пульсаций вдвое (с 1440 Гц до 720 Гц); у X6 Pro такого нет. На 100% всё так же. Как утверждает Digital Chat Station, свежий флагман OPPO стал первым смартфоном, сохраняющим высокочастотный шим даже на полной яркости. Как мы разобрались, высокая частота – это хорошо, но в данном случае не так уж важно: на высокой яркости и так невелик коэффициент пульсаций, а 720 Гц – достаточная частота, чтобы глаза не реагировали на шим. Однако, наиболее чувствительным пользователям инновация OPPO действительно будет полезна.
© Олег Лазарев. Mobiltelefon
По материалам Radex, Digital Chat Station
