У OLED есть один недостаток, даже в iPhone. Если яркость экрана низкая, некоторые люди замечают лёгкую пульсацию дисплея, от которой никак не избавиться.
Это касается большинства смартфонов на Android начиная со среднего класса и iPhone X, XS, 11 Pro, всех 12 и 13-ых моделей.
Явление называется ШИМ, и на данном этапе развития технологий это неизбежный, необходимый метод затенения экрана.
И это особенный сюрприз для владельцев iPhone 8 и ранее, а ещё для тех, кто раньше пользовался iPhone XR и iPhone 11.
Ниже подробно объясняю, что это такое, почему большинство людей его не замечает, а кто-то видит и, самое главное, какой от него вред, есть ли он вообще и где ещё вы вообще не замечаете такого мерцания.
Почему ШИМ вообще существует
И такая последовательность по 500 раз в секунду в iPhone 13. А в Galaxy S22 по 240 раз в секунду
Чтобы убавить яркость дисплея, берут один из двух способов: уменьшают напряжение, чтобы свечение было слабее, или снижают частоту, с которой это свечение вообще появляется. Второе это и есть ШИМ.
ШИМ расшифровывается как . В английском языке он называется PWM или .
По своей сути, это вынужденная мера, меньшее из двух зол.
На высокой яркости ШИМ не нужен, поскольку высокое напряжение позволяет каждому пикселю выдавать корректный цвет. А вот из-за слабого тока тусклые диоды начинают «барахлить», оттенки отклоняются от калиброванных значений. Могут появиться жёлтые пятна, красный уйти в розовый, а синий в голубой.
Разумеется, не только Apple, но и любой другой производитель на такие риски не пойдёт. Нужно выкручиваться.
Если снижать мощность свечения по-настоящему нельзя, нужно использовать оптический приём и обмануть мозг. Для это дисплей перекрывает видимые участки изображения с высокой частотой, и поступающую с глаз последовательность мозг формирует в более тусклую и при этом цельную картинку.
Как он выглядит и почему его сложно заметить
Наш мозг игнорирует мерцание по нескольким причинам.
При достаточной скорости смены затенённые кадры не успевают «записаться» в голове, потому что их на высокой скорости сменяют контрастные изображения, сильно похожие друг на друга. Они лучше «отпечатываются» на сетчатке из-за сложного рисунка по сравнению с элементом без световой информации. Этот феномен или концепцию называют порогом слияния мерцаний.
Этот принципе работал в кино, его же можно заметить дома. Когда будете дома вечером, помашите перед собой рукой. Движения будут не гладкими, а чуть прерывистыми. При этом ощущение динамики никуда не исчезнет, а темноты вы видеть не будете. Этот эффект стробоскопа работает, потому что освещающая комнату лампочка мерцает с достаточно высокой частотой, чтобы ваш глаз не замечал промежуточную черноту.
Порог слияния мерцаний определяется как частота, при которой прерывистый световой стимул кажется полностью устойчивым для обычного человека- наблюдателя.
Слияние мерцания важно во всех технологиях представления движущихся изображений, почти все из которых зависят от представления быстрой последовательности статических изображений (например, кадров в кинофильме, телешоу или цифровом видеофайле ). Если частота кадров упадет ниже порога слияния мерцания для данных условий просмотра, мерцание будет очевидно для наблюдателя, а движения объектов на пленке будут прерывистыми.
Есть простой пример, иллюстрирующий сложную цитату выше. Все знают детскую иллюзию обмана, где вы сначала смотрите на спираль, а потом на статичное изображение. Последнее будет двигаться, потому что «оттиск» накладывается на объект перед глазами.
Смотрите в точку в центре. Сначала будет чёрно-белое изображение, потом цветное, а потом снова чёрно-белое. Но на втором ч/б картинка окрасится в корректные цвета
То же самое происходит, если сначала посмотреть на яркий источник света, а затем попытаться разглядеть окружающее пространство. Оно будет выжжено-жёлтым, потому что вспышка «впечаталась», и нужно время для адаптации. Процесс такой задержки картинки называется постоянством зрения.
Порог мерцания у нормального человека, когда происходит слияние и формируется чувство движения, равен 10 появлениям в секунду. Если они происходят реже, то изображения ощущаются статичными.
Такая частота создаст эффект, но сознание будет в прямом смысле видеть трюк. Чтобы демонстрация слилась в непрерывный поток, нужна частота выше 80 Гц.
Я стараюсь обходить слово «кадр в секунду». Последний термин означает то, на сколько кадров в одну секунду разложили свершившееся в реальности действие. Порог слияния же говорит о соотношении включённого и выключенного экрана на единицу времени для демонстрации нужной яркости.
Причём всё описанное выше не совсем подходит к OLED. На старых телевизорах и других LCD панелях пульсирование происходит через кадр, с описанными выше «пробелами».
А вот на органических дисплеях ШИМ создают чересстрочными полосами: чем яркость ниже, тем они чаще появляются и быстрее перекрывают часть интерфейса, создавая иллюзию затенения.
К слову, текущие технологии OLED-дисплеев уже позволяют в дополнение к ШИМу использовать тот самый метод из LCD. То есть снижать напряжение и тем самым убавлять непосредственно свечение экрана, этот принцип называется DC Dimming. Но из-за того, что на низкой яркости цветопередача всё равно портится, технологии работают сообща.
Это мерцание есть везде
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-метро.mp4
👆 Светильник в метро
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-лампочка-офис.mp4
👆 Слева высокочастотный LED, справа низкочастотная лампа
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-фонарь-улица.mp4
👆 Один фонарь на улице
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-Фонари-улица.mp4
👆 Очень много фонарей по всему городу
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-бар-люстра.mp4
👆 Светильник в баре
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-еда.mp4
👆 Освещение еды в магазине
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-ресторан-телевизор.mp4
👆 Мерцающий LCD-телевизор, которых в принципе большинсвто
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/04/iPhone-PWM-Огоньки-ресторан.mp4
👆 Декоративные LED-лампы в ресторане
Лампы мерцают из-за переменного тока, а дисплеи из-за принудительного затенения. Но по факту это одна и та же пульсация, которую наше сознание не замечает по причине, описанной выше.
То есть хоть причины разные, а при правильных настройках даже камера его не заметит, эта пульсация есть вообще везде. И воздействует она на нас постоянно, особенно после захода солнца.
Так что вокруг нас полно предметов, которые работают чередующимися вспышками и не источает свет постоянно. Менее бьющее по глазам чересстрочное добавление чёрного в OLED является щадящим методом и, судя по исследованиям ниже, вреда приносит не так много, как все думают.
Что говорят учёные. Чувствительным станет плохо даже от моря
Я нашел несколько научных работ на эту тему. Если коротко, то они подтверждают чувствительность некоторых людей на незаметное сознанию мерцание. При этом есть люди, у которых могут быть головные боли от грубого ШИМ именно LCD дисплеев, а это уже грозит в том числе инсультом. Однако пользоваться OLED без риска могут почти все, поскольку влияние там практически нулевое.
Вот вывод одного из отчётов:
Уровень мерцания не соответствует безопасным стандартам IEEE (института инженеров электротехники и электроники), когда экран OLED используется в исключительной темноте. Но такое применение смартфона является редким сценарием.
На расстоянии в 1 сантиметр фактическое мерцание было в 5 раз выше безопасного при яркости в 1%.
Однако уже на расстоянии в 5 сантиметров мерцание сливалось со световым шумом остального окружения.
Эксперимент выше нельзя использовать как доказательство вреда для человека, поскольку выводы из него в таком случае будут «притянутыми за уши».
При этом другая работа уже от самой IEEE на эту тему обобщила негативные ощущения от любого мерцания, как в видимом, так и в незаметном спектре.
По выводам экспертов, легко различимое пульсирование света почти сразу вызывает головную боль, головокружение, недомогание. Чем больше пространства охватывает источник света, тем быстрее начинаются эффекты.
А вот невидимое мерцание ощутимо только через 20 минут после использования. Из симптомов тут головная боль и напряжение в глазах. Серьезные проблемы из-за этого подкрадываются незаметно. Такую мигрень часто игнорируют, а она тем временем, как указывается в исследовании, может привести к инсульту. Но тут речь идёт о лампах накаливания и старых мониторах LED. К OLED утверждение не имеет отношения.
В старых телевизорах и мониторах по технологии LCD мерцание происходит очень грубым образом: вспыхивает и потухает весь экран, а не его части. Именно такой ШИМ некоторым оказывается критически вреден
Более того, почувствовать недомогание можно даже от движения отраженного морскими волнами света и солнечных лучей между деревьями, то есть от явлений максимально природного происхождения.
Там же есть вот такой интересный вывод:
Важно отметить, что «биологический эффект» от быстрых вспышек не всегда означает реальный риск здоровью. Например, зрителей тенниса или пинг-понга при частоте света в 200 Гц пульсация может раздражать, но зрение никому не испортит.
В iPhone ШИМ появляется реже и он слабее
Впервые лично я заметил ШИМ в iPhone 12 Pro Max, когда впервые начал пользоваться экраном OLED
Выяснили, что мерцание должно быть на частоте 80 Гц в секунду, чтобы оно стало неочевидным. Частоту в 20 Гц заметят абсолютно все.
При этом люди все разные, и для кого-то порогом станет 130 Гц, а для кого-то 240 Гц. Фактическая разница, когда негативный эффект при мерцании ощущается, расходится от 100 Гц до 400 Гц в зависимости от человека.
Сайт Notebookcheck.net тестирует каждое устройство из своего обзора и записывает их в таблицу. Посмотреть на неё можно. здесь.
Чтобы вам долго не копаться, вот примеры некоторых устройств:
iPhone 13 Pro – 240 Гц (10%), 510 Гц (100% яркости)
iPhone 13 – 610 Гц
iPhone 12 Pro – 80 Гц (22%), 280 Гц (100%)
iPhone 12 – 225 Гц
iPhone X – 240 Гц
Galaxy S22 Ultra – 120 Гц
Galaxy S21 – 240 Гц
Galaxy S20 – 240 Гц
ASUS Zenbook 14X OLED – 360 Гц
Apple iPad Pro 12.9 (M1) – 19190 Гц
MacBook Pro 16 (2021) – 14880 Гц
Последние два я указал, потому что для Mini LED тоже применяют ШИМ. Но он происходит на такой высокой частоте, что на ваше состояние он не способен оказывать какого-либо зафиксированного на данный момент негативного влияния.
По итогу берите OLED и не беспокойтесь
iPhone 5S и iPhone 13 mini
Описанное выше сводится к следующему.
ШИМ на OLED нужен, чтобы на малой яркости цвета не искажались, но в этом типе дисплеев он среди самых безвредных. Есть люди, у которых может случиться максимум недомогание, но их мало.
То мерцание, которое используется в старых мониторах, несравнимо опаснее и, вызывая постоянные мигрени в течение многих лет, может привести даже к инсульту.
Человек видит частоту мерцания вплоть до 400 Гц, но минимальный порог исчезновения полос для мозга равен 80 Гц.
ШИМ в смартфонах Samsung может заметить любой человек даже на максимальной яркости. Флагманский Galaxy S22 Ultra пульсирует с показатели 240 Гц.
Любая модель iPhone 13 выдаёт выше 500 Гц. Их дисплеи используют снижение напряжения до 50% (меньше свечение), и только потом увеличивает ШИМ до показателя 240 Гц на яркости 10%. При этом ещё iPhone 12 выдавал затенение на уровне 225 Гц.
Чтобы понять, вреден ли для вас ШИМ, возьмите в руку смартфон, который собираетесь покупать, и на яркости 15% пользуйтесь им .Только после этого времени мозг может начать замечать что-то неладное.
Так что для большинства людей мерцание экрана будет сливаться из-за физиологической возможности мозга пропускать тёмные пробелы при демонстрации движущихся объектов. ШИМ будет такой же незначительной помехой в пользовании смартфоном, как чёлка iPhone или сработавшей не с первого раза подэкранный отпечаток пальца на смартфонах с Android.
И всё это не голословные утверждения, а факты, полученные исследованиями.
Источник:
