Notebookcheck

DC Dimming против ШИМ или как регулировать яркость AMOLED без мерцания.

У определенной части пользователей смартфонов есть повышенная чувствительность к AMOLED дисплеям: из-за низкой частоты мерцания при малой яркости развивается головная боль. Явление это не новое, но, возможно, решение наконец найдено - DC dimming. В данном материале мы рассмотрим принцип действия и оценим преимущества новой технологии на примере двух смартфонов.

Что такое ШИМ?

Смартфоны стали нашими компаньонами на каждый день уже довольно давно. По оценкам исследователей в среднем мы берем в руки смартфон примерно 88 раз в день, что в сумме приводит к более чем трем часам созерцания его дисплея. Соответственно, качество этого дисплея должно быть достаточным, чтобы свести к минимуму негативное влияние на глаза и организм в целом.

К сожалению, с последним требованием есть проблемы: с одной стороны, для наиболее комфортного взаимодействия яркость должна быть установлена на 30-40% от максимальной, но с другой стороны, при снижении яркости подсветки снижается и частота ее мерцания. Из-за мерцания у многих людей начинается головная боль.

Причиной мерцания является широтно-импульсная модуляция (ШИМ). И если особо не вдаваться в подробности, то вот как это работает:

Любой цифровой сигнал может иметь два логических уровня, условно назовем их вкл. и выкл. (1 или 0, есть напряжение или нет напряжения и т.д.). Соответственно, если мы хотим получить некое среднее состояние, как у аналоговых сигналов, например, установить подсветку на 30% (а не выключить полностью) приходится использовать модуляцию. Сигнал (свет светодиодов) включается и выключается с большой скорость и вследствие инерционности человеческого зрения мы это воспринимаем как снижение яркости: по факту же подсветка включена 30% времени и выключена 70% времени. 

Для того, чтобы глазу все эти мерцания были незаметны, ШИМ обычно работает на высокой частоте, за счет чего достигается плавность регулировки сигнала (яркости светодиодов например) и отсутствие видимого мерцания. Обычно, для достижения такого результата необходима частота выше 200 Гц. Как вы понимаете, далеко не все устройства обладают такой частотой ШИМ. Кроме того чувствительность к мерцанию (даже на высокой частоте) у все людей разная. То есть, даже если модуляция не заметна глазу, она все равно может оказывать значительное влияние, которое зачастую проявляется в виде головной боли.

Особенно данная проблема актуальна в случае AMOLED дисплеев, так как мерцает каждый светодиод и частота довольно низкая (в сравнении с хорошими IPS матрицами).


DC Dimming – Спасение от мерцания?

По факту, альтернатив ШИМ пока не существует, так как сделать по настоящему безвредную аналоговую регулировку яркости не представляется возможным - необходимые компоненты требуют много энергии и попросту не влезут в смартфон.

Тем не менее, в последнее время все чаще в пресс релизах и анонсах различных компаний начал встречаться такой термин, как DC dimming. 

Сразу хотим сказать, что ничего принципиально нового в этой технологии нет и в LCD дисплеях данный метод контроля яркости применяется довольно давно. На источник подсветки подается меньшее напряжение, что и приводит к уменьшению яркости свечения. Кстати, вследствие применения такой схемы некоторые дисплеи все же мерцают на малой яркости.

Но с AMOLED не все так просто - если подавать на органические светодиоды меньшее напряжение, то они не только снижают свою яркость, но и искажают отображаемые цвета. В итоге, при регулировке яркости таким методом цветопередача AMOLED “плывет”. 

Тем не менее, таким производителям, как Xiaomi и OnePlus, удалось реализовать DC dimming в своих смартфонах с AMOLED дисплеями в качестве экспериментальной функции. Мы уже успели изучить оба варианта реализации в ходе обзоров Xiaomi Black Shark 2 (там это называется защита от мерцания) и OnePlus 7 Pro

The Xiaomi Black Shark 2 ...
The Xiaomi Black Shark 2 ...
... и OnePlus 7 Pro поддерживают DC dimming
... и OnePlus 7 Pro поддерживают DC dimming

Практический тест - Уменьшается ли мерцание с DC dimming?

У AMOLED дисплеев частота ШИМ зачастую лежит в пределах 200 - 250 Гц на всех уровнях яркости до 99%.

Первый вывод, к которому мы пришли, изучая показатели на осциллографе - эффект от применения DC dimming действительно есть. Амплитуда сигнала становится намного более плоской, частоте варьируется гораздо меньше. Уже только за счет данной особенности нагрузка на глаза кардинально снижается.

Результат OnePlus 7 Pro еще более интересен. При 50% яркости мерцания нет вообще, а появляется оно лишь на низкой яркости. У Xiaomi Black Shark 2 все немного по другому: частота мерцания принудительно ограничивается до 60 Гц на всем диапазоне яркости.

Нам также удалось выяснить, что DC dimming никак не повлиял на время отклика дисплея, что уже само по себе хорошо.

PWM OnePlus 7 Pro (яркость 0%)
PWM OnePlus 7 Pro (яркость 0%)
DC Dimming OnePlus 7 Pro (яркость 50%)
DC Dimming OnePlus 7 Pro (яркость 50%)
ШИМ Xiaomi Black Shark 2 (яркость 0%)
ШИМ Xiaomi Black Shark 2 (яркость 0%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 0%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 0%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 33%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 33%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 50%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 50%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 100%)
DC Dimming Xiaomi Black Shark 2 (яркость 100%)

И разница действительно есть. Во-первых, заметно изменился показатель цветопередачи оттенков серого - с включением DC dimming они больше ушли в красный, чем при ШИМ (профиль дисплея Натуральный). Кроме того, разница заметно у всех оттенков цвета на большой насыщенности. Тем не менее, в силу того, что в целом у дисплея OnePlus 7 Pro отличнейшая цветопередача, показатели в обоих случаях оказались в рамках нормы. Кроме того, разница настолько мала, что вряд-ли вы сможете заметить ее невооруженным глазом.

С субъективной точки зрения можем сказать, что с обычным ШИМ цвета на экране кажутся чуть более насыщенными.

CalMAN Grayscales – Натуральный – ШИМ
CalMAN Grayscales – Натуральный – ШИМ
CalMAN Grayscales – Натуральный – DC Dimming
CalMAN Grayscales – Натуральный – DC Dimming
CalMAN Color Accuracy – Натуральный – ШИМ
CalMAN Color Accuracy – Натуральный – ШИМ
CalMAN Color Accuracy – Натуральный – DC Dimming
CalMAN Color Accuracy – Натуральный – DC Dimming

Вердикт – Большой прорыв с незначительными недостатками 

Что же, оказалось, DC dimming действительно является жизнеспособной альтернативой для тех, кто страдает от ШИМ. Однако, стоит помнить о недостатках данной технологии. Во-первых, мерцание дисплея все же может проявляться на низком уровне яркости, да и в целом оно не исчезло, просто амплитуда колебаний максимально сгладилась.В целом, такой подход значительно снижает нагрузку на глаза.

Вторым недостатком выступает изменение цветопередачи, что мы подтвердили на примере OnePlus 7 Pro. Тем не менее, разница минимальна и невооруженным глазом заметить ее довольно сложно - в данном конкретном случае это происходит за счет отличной цветопередачи дисплея.

Тем не менее, мы все равно будет рекомендовать проверять смартфон с DC dimming лично в магазине перед покупкой. Сразу стоит проверить реакцию своих глаз на дисплей при минимальной подсветки. Если вы сразу ощущаете дискомфорт или боль, то стоит подыскать другую модель.

Кроме того, вы можете заглянуть в наш список устройств с и без ШИМ, где также указана частота (можно выбрать устройство с максимальной частотой ШИМ, либо вовсе без него)

Please share our article, every link counts!
> Обзоры Ноутбуков, Смартфонов, Планшетов. Тесты и Новости > Обзоры > DC Dimming против ШИМ или как регулировать яркость AMOLED без мерцания.
Florian Schmitt, 2019-06- 9 (Update: 2019-06- 9)