Мерцание экрана смартфона и утомляемость - давайте разберемся

18.01.2023 41224   Комментарии (68)

У современных смартфонов матрица экрана бывает двух типов - IPS и AMOLED. Матрица IPS - дешевле, и этот тип чаще всего встречается в сверхбюджетных и бюджетных смартфонах, при этом у нее немного хуже качество изображение в сравнении с AMOLED (это обусловлено самой технологией построение матрицы на жидких кристаллах), и у нее немного хуже энергопотребление в сравнении с AMOLED.

AMOLED - матрица на органических светодиодах, и она вроде бы со всех сторон лучше по сравнению с IPS: передает больше оттенков цвета, у нее отличный глубокий черный цвет (нет никакого свечения, в отличие от IPS), заметно (в 2 и даже в 3 раза) выше максимальная яркость, лучше энергопотребление, смартфоны на матрицах этого типа немного тоньше. Также в AMOLED можно реализовать полноценный режим всегда включенного дисплея (Always On Display), который позволяет выводить полезную информацию на выключенный экран смартфона. 

Да, AMOLED в сравнении с IPS - несколько дороже, но достаточно незначительно, и во всякие среднебюджетные и флагманские смартфоны ставят дисплеи AMOLED именно из-за их качества.

Но есть у AMOLED одна неприятная особенность, которая может влиять на некоторых пользователей. Особенность эта связана с технологией регулировки яркости на экранах такого типа. 

У IPS-экранов обычно никаких проблем с понижением яркости нет: там просто понижается напряжение, и экран становится более тусклым. Ни к каким неприятным эффектам это не приводит. 

Однако у AMOLED не получается уменьшать яркость просто путем понижения напряжения, потому что при этом проявляется эффект "Мура" (Mura - японское слово, означающее "неровный").  

Выглядит этот эффект на экране смартфона как-то вот так (фотография экрана). 

Если осветлить данное фото, то неравномерности будут видны во всей красе. 

Поэтому у AMOLED для понижения яркости используется ШИМ - широтно-импульсная модуляция. При этом напряжение не меняется, но оно подается прерывисто, то есть его просто выключают и включают с какой-то частотой - например, 240 раз в секунду (240 Гц). Наши глаза это мерцание воспринимают как пониженную яркость. 

Если снять на видео экран AMOLED с пониженной яркостью, то на видео хорошо буду видны полосы, проходящие по экрану: они появляются из-за этого ШИМ (проще говоря - пульсации или мерцания). 


Пульсация экрана AMOLED хорошо видна на видео

Подавляющее большинство людей не замечает пульсацию, даже сильную, однако есть определенный процент пользователей (насколько я читал, такое наблюдается порядка у 5%) если эту пульсацию видят или даже просто воспринимают на подсознательном уровне, то мозг при этом чувствует, что его обманывают - это не понижение яркости, которая физически не меняется, а просто экран пульсирует. И это может вызывать всякие неприятные явления: повышенную утомляемость, рези в глазах и даже головные боли!

При этом есть прямая зависимость между выставленным уровнем яркости и частотой мерцания. Чем ниже яркость, тем ниже частота мерцания, и тем больше вероятность того, что ее будут замечать. Частота в 300 Гц еще вполне приемлема, а если она опускается до 240, 200, 122 и даже 100 Гц, то она может быть заметной. 

Есть специальные устройства-люксометры, которые позволяют измерять пульсацию при различной яркости (я использую устройство Radex Lupin, чтобы измерять пульсацию смартфонов для обзоров): они показывают различные параметры, включая процент пульсации - до 20% пульсация считается безопасной (то есть ее никто не будет замечать, даже люди с чувствительностью), а свыше 20% - это уже может как-то влиять. Между тем, есть смартфоны, где уровень пульсации бывает повышен в 2, 3 и даже 5 раз. Это реально создает проблемы для чувствительных людей. 


Пример измерения пульсации у смартфона, где при ШИМ зашкаливает даже при 30-процентной яркости

Что делать тем, у кого ШИМ вызывает различные неприятные ощущения - вообще отказываться от экранов AMOLED и лишать себя радости обладания продвинутым смартфоном? 

Вовсе нет! Есть различные способы эту пульсацию уменьшить до безопасных значений. Производители сами знают о существовании проблемы, и многие из них работают над ее решением. 

Во-первых, какие-то производители используют комбинированные методы снижения яркости: например, у айфонов до 50% яркости ШИМ не используется, а яркость снижается понижением напряжения, и только ниже 50% уже включается ШИМ. Во-вторых, многие производители в качестве опции стали предлагать включить технологию Direct Current Dimming (или просто DC Dimming), которая, по сути, вместо ШИМ для уменьшения яркости просто понижает напряжение. Ну да, при этом может возникать эффект "Мура", ну так пускай пользователь сам выбирает, что для него лучше: пульсация, которая вызывает неприятные эффекты, или понижение напряжения с появлением неровностей в изображении, с чем он вполне готов мириться. 

Эта настройка у разных производителей может называться по-разному: DC Dimming, "Устранение мерцания", "Подавление мерцания" и даже почему-то "Понижение точки белого" (это у айфона). 

Вот, например, данная настройка у смартфона Xiaomi Mi 11 Ultra.

Однако далеко не у всех моделей такая настройка есть - например, у Google Pixel 6a, где заметная пульсация наблюдается уже при 75% яркости, такой возможности нет, у Samsung Galaxy A53 5G (да и у всех других моделей Samsung), где тоже заметная пульсация на 75% яркости, тоже нет подобной возможности. 

Что при этом делать, просто не покупать такие смартфоны? На самом деле под Android есть определенные приложения, которые снижают яркость путем наложения серого фильтра поверх изображения. Регулируете прозрачность фильтра - регулируете яркость. То есть яркость экрана остается на прежнем безопасном уровне, пульсация минимальная и проблем не создает, а понижение яркости производится другим способом. 

Пример таких программ:

Какие тут есть минусы? Первый - вы регулируете яркость не стандартными средствами, а через соответствующее приложение. Второй - постоянная высокая яркость экрана приведет к более быстрому разряду аккумулятора.

Однако это все-таки неплохой способ снять определенные проблемы в случае, когда вам хочется использовать, например, очень крутой самсунговский флагман, а вы чувствительны к мерцанию. Чем-то придется пожертвовать. 

Ну и следует отметить, что ситуация с пульсацией дисплеев AMOLED со стороны производителей смартфонов тоже постепенно меняется. Помимо использования комбинированных методов снижения яркости (айфоны) и добавления опций подавления мерцания, все больше производителей увеличивают частоту пульсации до совершенно безопасных (читай - незаметных и никак не влияющих даже на чувствительных людей) значений. 

Я когда тестировал смартфон Xiaomi 12T с экраном AMOLED, то совершенно поразился тому, что там пульсация полностью в норме даже при 25% яркости, притом что настройки подавления мерцания там вообще нет. Так оказалось, что производитель просто поднял частоту для ШИМ аж до 1920 Гц, а при этом пульсация совершенно незаметна ни для кого.

Похоже, это скоро будет повсеместным трендом, а значит, что и чувствительные к пульсации люди смогут спокойно покупать смартфоны с дисплеями на матрице AMOLED. Что, конечно, не может не радовать.

© 1998–2024 Alex Exler
18.01.2023

Комментарии 68

Опция снижения мерцания имеет драматический эффект при скорлинге на темном фоне, на xiaomi заметил.
09.03.23 15:57
0 0

deep-review.com

Вот еще есть одна большая и довольно подробная статья про ШИМ и про вред для зрения.
25.01.23 12:54
0 1

Какие тут есть минусы? Первый - вы регулируете яркость не стандартными средствами, а через соответствующее приложение. Второй - постоянная высокая яркость экрана приведет к более быстрому разряду аккумулятора.

Налицо непонимание механизма. Что делает приложение? По сути, транслирует диапазон широкой яркости в узкий. Напомним, у нас изображение по яркости 8 бит на канал (256 уровней), с некой кривой гамма-коррекции. Предположим наш экран мерцает с 50% яркости и это 300 nit, а мы хотим читать в полумраке и нам надо 20 nit. Мы берем и конвертируем в 4 битную яркость, это 16 уровней и яркость станет порядка 20 nit. Для чтения все отлично, но как смотреть ютуб? Для этого мы делаем дизеринг, то есть одну точку мы показываем четырьмя. Происходит обмен разрешающей способности на цветность. Аккумулятор в таком режиме расходуется незначительно больше чем при ШИМ, чисто на работу программы транслятора видео. Сам экран потребляет мало, как и светит.
20.01.23 15:47
0 1

А вот интересно, как на экранах AMOLED регулируется яркость отдельного светодиода? Отдельная ШИМ на каждый светодиод? Сомневаюсь. А как? Регулировка напряжения? Но почему тогда не проявляется эффект Мура?
19.01.23 13:36
0 0

Потому что в области малых токов эффективность светодиода разная. Этот эфыект можно увидеть если мощную диодную матрицу подключить через высокоомный резистор, разные диоды светят с разной яркостью.
20.01.23 15:50
0 0

Довольно скоро OLED дисплеи заменят минилед и микролед (где продолжение лед дисплеев - минилед, а олед - микролед).
Там не будет выгорания (микролед на неорганических кристаллах) и проблема уйдет.
19.01.23 08:31
1 0

Думаю то, что большинство людей не видит мерцания, не значит что это мерцание не вредно. Скорее всего оно вредно и на самочувствии тоже сказывается (устают глаза, болит голова и т.п. сильнее, чем могли бы с хорошим и немерцающим экраном). Также очевидно никто на самом деле нормально не исследовал долгосрочное влияние мерцания на зрение. Грубо говоря, надо, допустим, чтоб тысяча человек 5 лет по 4 часа в сутки смотрела в IPS, а другая тысяча в OLED, а потом померить насколько изменилось зрение у контрольных групп.

З. Ы. Кстати, помню, лет 15 назад большинство людей, которых я знал, не могли на ЭЛТ мониторе 60 от 100 герц отличить. Работали сутками за вырвиглазными 60 герцами, и все им вполне ОК казалось...
18.01.23 20:43
0 4

Кстати, помню, лет 15 назад большинство людей, которых я знал, не могли на ЭЛТ мониторе 60 от 100 герц отличить. Работали сутками за вырвиглазными 60 герцами, и все им вполне ОК казалось...
Я не мог привыкнуть к ЖК мониторам - глаза уставали больше, чем от привычных ЭЛТ.

Я не мог привыкнуть к ЖК мониторам - глаза уставали больше, чем от привычных ЭЛТ.
так полно ЖК мониторов плохого качества, в т.ч. мерцающих (проверяется карандашным тестом). Их и сейчас до сих пор выпускают в избытке, а уж в старые времена и подавно. Возможно вам как раз такие попадались.
Я с ЭЛТ сразу переходил на хороший IPS (хотя 90% тогда еще было TN), который выбирал по куче всяких обзоров и тестов, а стоил он по тем временам каких-то конских денег, долларов 700-800 вроде. И все было вполне ОК, глаза не уставали. Я его поменял на новый только в прошлом году (чуть ли не 15 лет он проработал).

Прекрасно могли и отличали, именно по этому в итоге рекомендовано было 85. Вот 85 от 100 уже сложнее, а 100 от 120 и вовсе надо специально тренироваться ловить, боковым зрением.
20.01.23 15:52
0 2

она вроде бы со всех сторон лучше по сравнению с IPS: передает больше оттенков цвета, у нее отличный глубокий черный цвет (нет никакого свечения, в отличие от IPS), заметно (в 2 и даже в 3 раза) выше максимальная яркость, лучше энергопотребление, смартфоны на матрицах этого типа немного тоньше
Вот только AMOLED страдают смещением цветового оттенка если смотреть на дисплей под углом. А уж "намного тоньше" - толщина нынешних смартфонов как бы с толщиной дисплея вообще не коррелируется; все уже давно пережили бум самых тонких телефонов.
И по энергопотреблению - теоретически да, на практике это не сказывается.
aag
18.01.23 19:08
2 2

Как бы меньше страдают по сравнению с ЖК. И для низкого потребления нужны темные темы. И за счет более высокой яркости экономия сьедается.
20.01.23 15:57
0 0

Алекс, спасибо! Познавательно.
От IPS-то глаза болели по первости, ну хоть не выгорает за годы использования.
18.01.23 13:29
0 0

Oled дисплеи ведут себя аналогично с amoled?
18.01.23 11:14
0 0

Oled дисплеи ведут себя аналогично с amoled?
Это они и есть ) am перед олед означает активная матрица, те олед с активной матрицей.
19.01.23 08:28
0 0

и даже почему-то "Понижение точки белого"
Возможно, потому, что при этом производится гамма-коррекция с понижением точки белого? Чисто предположение.
18.01.23 10:22
0 0

Второй - постоянная высокая яркость экрана приведет к более быстрому разряду аккумулятора.
Так ведь фильтр программный же. Если он уменьшает видимую яркость то значит точки светятся не так ярко, и батарейка не должна садится. Или я чего-то не понимаю?
18.01.23 09:17
1 12

Я вот этого тоже не понял. Если таким образом можно действительно понизить яркость, и при этом не задействовать ШИМ, какого черта все производители этого не делают?
18.01.23 09:51
0 5

Этот фильтр, очевидно, снижает контраст картинки за счёт того, что у вас больше нет белого цвета на экране, а лишь максимум светло-серый. По идее, серый пиксель должен меньше энергии потреблять, по сравнению с белым.
18.01.23 09:54
0 3

Так а чем принципиально "белый с пониженной яркостью" отличается от "светлосерого" с точки зрения светодиода?
18.01.23 10:05
0 5

Я так понял, что он не трогает видимую яркость, а просто накладывает фильтр на экран, который видимую яркость делает меньше.
18.01.23 10:14
4 4

Я так понял, что он не трогает видимую яркость, а просто накладывает фильтр на экран, который видимую яркость делает меньше.
В итоге все равно пиксель светится не так ярко, т.е. и потребляет энергии меньше. Вам про это пишут.
18.01.23 11:03
0 4

Я так понял, что он не трогает видимую яркость, а просто накладывает фильтр на экран, который видимую яркость делает меньше
Что-то здесь не то. Это было бы верно, если бы мы устанавливали полупрозрачную пленку перед экраном, который продолжал бы светиться на высокой яркости.

Но мы вводим программный фильтр, и лишь потом суммарная картинка идёт на экран. Следовательно, снижение яркости происходит обычным способом, через ШИМ, разве нет?

Ну вот, поставим в одной из этих программ максимальную плотность фильтра, 100%. Будут ли при этом вообще светиться светодиоды амоледа?
18.01.23 11:07
0 10

Пробовал несколько подобных приложений, выглядит уродски.
Для заметного результата контрастность снижается в разы.
Пока Гугл не даст приложениям доступ к модификации буфера экрана так и будет. (на маке есть (был?) прекрасный Flux)
ПС
Энергопотребление может расти, если чёрный с таким фильтром становится серым, полностью отключенная ячейка и слабосветящаяся, по-идее, две большие разницы.
18.01.23 15:36
0 0

Черный остаётся черным, а между полностью черным и слабосветящимся разница ровно в величину свечения, не больше
18.01.23 19:52
0 0

""Понижение точки белого" (это у айфона). "
в меню написано: "Понижение точки белого" (уменьшается интенсивность ярких цветов), про шим ничего не указано, или кто то эксперементировал?
ab
18.01.23 09:01
0 1

Я так понял, что экспериментировали, но я не пробовал.
18.01.23 10:14
0 0

А точно AMOLED?
18.01.23 13:26
0 0

не понял вопрос
ab
18.01.23 13:30
0 0

Да, AMOLED в сравнении с IPS - несколько дороже, но достаточно незначительно
Ну да, ну да. Я тут под каким-то постом уже рассказывал историю, как у нас с женой были телефоны из совершенно одной ценовой категории, у неё Mi8, а у меня Mi Mix 2s, оба вышли примерно одновременно, оба на момент выхода считались флагманами, с практически одинаковыми характеристиками, стоили тоже одинаково. Разница в том, что у неё AMOLED, а у меня IPS. Жена свой уронила. Полез смотреть на Али замену экрану (потому что фирменные комплектующие Xiaomi в Россию не поставляет). На мой телефон новый экран стоил 1200₽, на её телефон — «несколько дороже» — 8000₽. С той поры обхожу AMOLED'ы за версту. Преимущества в виде более ярких и неестественных цветов сомнительна, а недостатки «незначительно» бьют по карману.
18.01.23 08:54
8 5

недостатки «незначительно» бьют по карману
А как быть тем, кто не разбил ни одного экрана? 😉

оба вышли примерно одновременно, оба на момент выхода считались флагманами, .., стоили тоже одинаково
Получается, что Mi8 по прочим "практически одинаковым" характеристикам на 6800₽ "хуже" Mi Mix 2s?..

Получается, что Mi8 по прочим "практически одинаковым" характеристикам на 6800₽ "хуже" Mi Mix 2s?..
Линейка Mix тогда считалась «дизайнерской», чёрно-золотое оформление, кругом надписи «Designed by Xiaomi», в том числе и на самом телефоне. Не исключаю, что 6800 накинули именно за это.

После того, как на смартфонах перестали устанавливать светодиодный индикатор для уведомлений, начал обходить стороной IPS, только *OLED и только полноценный AOD. Готов вернуться на любой современный аппарат на IPS, только если будет индикация, но увы.
18.01.23 17:14
2 2

С тех пор много воды утекло, амоледы всё дешевеют и дешевеют, а ЖК скоро дорожать начнут, так как их производство всё сокращается
18.01.23 19:54
0 2

Вы нашли неродной TN экран. Разница есть, но примерно вдвое, должно быть 4000 vs 8000.

Часто для amoled есть неродные стекла и возможен дорогой ремонт, типа вместо дисплея в сборе купить за 500 стекло и за 5000 заменить. И выйдет уже 4500 vs 5500, что приемлемо.
20.01.23 16:13
0 1

Вы нашли неродной TN экран.
Оба найденных экрана были, разумеется, неродные.
20.01.23 16:17
0 0

Off Алекс, похоже какие-то проблемы с поиском на сайте с мобильного. Любой поиск выдаёт вот такой результат. Redmi note 8 pro, Андроид 11, miui 12.5.3, браузер Vivaldi snapshot 5.7.2909
18.01.23 08:31
1 0

Проверил - у меня все ищет.
18.01.23 10:13
0 0

На встроенном браузере от Xiaomi действительно все показывает. Наверное, это vivaldi режет результат поиска почему-то.
18.01.23 14:37
1 0

А чем AMOLED отличается от Super AMOLED?
У меня Самсунг s20fe, и там, судя по описанию, Super AMOLED, и никакого проценты ни разу не замечал, и яркости всегда хватало.
18.01.23 08:14
1 1

Это просто название одного из поколений таких дисплеев, принципиально ничем.
На 20FE мерцание точно есть, оно заметно на низкой яркости. Возможно вы не пользуетесь смартфоном в темноте просто.
18.01.23 08:48
0 0

Видимо я просто не замечаю мерцания.
18.01.23 08:54
0 0

Видимо я просто не замечаю мерцания.
Простой "карандашный тест" всё покажет.
18.01.23 10:26
0 0

При этом есть прямая зависимость между выставленным уровнем яркости и частотой мерцания. Чем ниже яркость, тем ниже частота мерцания
Мешку очень неудобно, но при Широтно-Импульсной Модуляции частота не меняется.
18.01.23 08:12
1 27

В отличие от Частотно-Импульсной...

Вроде все Новые Годы прошли (ну кроме китайского), а "один комент - одна картинка" живее живых...

Широтно-Импульсной Модуляции частота не меняется.
Глядя на картинку в голове всплывает термин "скважность".

Глядя на картинку в голове всплывает термин "скважность".
Или "рабочий цикл*
18.01.23 08:24
0 0

А "компутер" - это ЭВМ! 😉

Или "рабочий цикл*
Он же "коэффициент заполнения" и "duty cycle".
18.01.23 08:36
0 0

Это называется "скважность" (импульсов).

За ЧИМ я получил отдельную благодарность как от полковника из комиссии МО на военной кафедре, так и от начальника Цикла связи военной кафедры ДГУ, тоже полковника. Комиссия из МО решила проверить глубину знания курсантов. Спросили: а какие виды модуляции вы знаете? Ну, нахвали АМ, ЧМ,- мы это учили и работали с такими станциями. Кто-то из радиофизиков сказал: "фазовая". Комиссия была удовлетворена. И тут встаю я весь в белом... ну, т.е., весь в зеленом, и говорю: "а еще частотно-импульсная модуляция"! Про ШИМ я, кстати, тогда тоже знал...

Ну, и в результате для меня военка закончилась в середине мая, получением "зачета" и "отл." "автоматом" на экзамене, на который я даже не явился. Потом забежал с зачеткой, чтобы туда вписали.

В реальности у телефонов все забавнее, бывает что меняется и частота, бывает что меняется глубина, то есть не 100% ШИМ. До кучи еще и зоны фазовой инверсии ШИМ. Примерно, как на заводе люминтсцентные лампы включают на три фазы для устранения строб-эффекта (когда кажется что станок выключен).