«Не мерцай в глаза»: как устроена технология подсветки экрана электронных ридеров
Яркость дисплеев обычно регулируют с помощью ШИМ-сигнала. Технология простая и дешевая, но вызывает мерцание экрана, что сказывается на здоровье глаз. Расскажем, какие есть альтернативы, как они работают, и обсудим «экранные» технологии, снижающие нагрузку на организм в целом.
Изображение: Serge Kutuzov / Unsplash
Предыстория вопроса
Дисплеи электронных ридеров выполнены по технологии E Ink. Изображение формируют черные и белые гранулы, расположенные внутри шариков-капсул с прозрачной жидкостью. Они «всплывают» наверх в зависимости от заряда, приложенного к электродам. В дисплее E Ink нет светодиодов, как в мониторах или планшетах, поэтому он хорошо виден на солнце. Но есть и недостаток — в темноте нельзя различить текст, написанный «электронными чернилами».
Изображение: Nicolas M / CC BY-SA
Первые производители ридеров поставляли свои устройства без подсветок, поэтому для чтения в вечернее время требовалась лампа — как в случае с обычной книгой. Но ситуация начала меняться в 2008 году. Тогда компания Sony выпустила первый ридер с подсветкой, выполненной по технологии front-lit. Инженеры разместили восемь синих диодов по краям экрана.
Идея была хорошей, но её реализация оставляла желать лучшего — экран освещался неравномерно. Компания получила огромное количество негативных отзывов как от пользователей устройств, так и в прессе. Один из резидентов тематического форума Mobileread назвал решение Sony отличным примером того, как не нужно делать подсветку в читалках. Редактор издания Goodereader отметил, что решение японской компании оставило неприятное послевкусие и запятнало всю концепцию экранов с подсветкой. В итоге руководство Sony решило отказаться от технологии и больше не добавлять её в ридеры. Глава ИТ-департамента Sony France Стэфани Лэнг (Stephanie Lang) в одном из интервью признала, что их подсветка действительно мешает читать.
На какое-то время в сфере подсветок для E Ink возникло затишье. До тех пор, пока в 2012 году Barnes and Noble не представили Nook Simple Touch с технологией Glowlight. Инженеры добавили специальный светопроводящий слой, который рассеивал излучение светодиодов, но на экране все равно были видны «засветки».
Проблему решили в том же году компании Amazon и ONYX. Первая представила ридер Kindle Paperwhite в США, а вторая — читалку Aurora в России. Разработчики направили свет белых LED-огней в торец световода. В результате создавалось впечатление, что дисплей освещен внешним источником света.
В ONYX BOOX технологию назвали MOON Light. Она позволила читать книги при любом освещении и снизила нагрузку на глаза, поскольку в зрачок попадал отраженный, а не прямой свет. Как пишет BusinessInsider, подсветка для экрана стала одной из самых востребованных функций для ридеров. Но на этом разработчики ONYX BOOX и других электронных читалок не остановились и продолжают внедрять технологии, которые улучшают опыт пользователя. Одной из них стала немерцающая подсветка.
Немерцающая подсветка
Яркость свечения светодиодных дисплеев обычно регулируют с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В этом случае для управления яркостью используют метод пульсирующего включения и выключения прибора с изменением длительности импульса относительно периода сигнала. Если увеличить длительность импульсов, не меняя их частоту, то в глаз попадет больший световой поток — будет казаться, что яркость увеличилась. Если длительность импульса сократить, то экран, наоборот, будет выглядеть темнее.
Схема проста в реализации, поэтому её используют как при производстве мониторов и смартфонов, так и для подсветки E Ink-экранов. Если частота следования ШИМ-импульсов достаточно высока, человеческий глаз не видит мерцания. Но оно все равно влияет на нервную систему — быстрее наступает утомляемость, появляется чувство «песка в глазах». Согласно анализу, проведенному группой специалистов из Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), мерцающие светодиоды способы вызывать головные боли и сухость глаз, особенно во время чтения с экрана. Научные сотрудники института окружающей среды и устойчивого развития в Университете Эксетера также отмечают, что в особо серьезных случаях мерцание может вызывать эпилептические приступы.
Исключить негативное влияние можно, если отказаться от ШИМ. В этом случае светодиоды питают постоянным напряжением, а яркость свечения определяется его уровнем. Одними из первых такую технологию внедрили производители мониторов. Например, ViewSonic еще в 2014 году предлагали flicker-free дисплеи.
Свет источников, яркость которых регулируют постоянным напряжением, комфортнее для глаз, поэтому её адаптировали и производители электронных читалок. Первыми это сделали инженеры из ONYX BOOX — решение назвали MOON Light 2.
Первым ридером с технологией flicker-free стал ONYX BOOX Livingstone с экраном E Ink Carta Plus и разрешением 1072×1448 точек. Комфорта при чтении добавляет функция SNOW Field, которая уменьшает число артефактов при частичной перерисовке изображения. Недавно в нашем блоге на Хабре мы представили подробный обзор устройства.
В будущем немерцающая подсветка появится во всех моделях ONYX BOOX, включая бюджетные ридеры. Она практически не влияет на энергопотребление устройства, поэтому аккумулятора в 3000 мАч, который установлен в большую часть ридеров ONYX, также будет хватать на несколько недель.
Управление температурой подсветки
Это — еще одна технология электронных ридеров, которая позволяет снизить нагрузку на глаза и организм человека в целом. Специалисты из Медицинской школы Гарварда говорят, что в вечернее время синий свет смещает циркадные ритмы и подавляет мелатонин, поэтому чтение с экрана перед сном может помешать заснуть ночью. При этом их коллеги из Университета штата Орегон утверждают, что длительное воздействие синего света способно повредить сетчатку глаза и даже клетки мозга.
Современные ридеры позволяют регулировать температуру подсветки. Они имеют два ряда диодов холодного и теплого оттенков, излучение от которых «смешивается» в световоде и распределяется по экрану. Их интенсивность регулируется независимо. Так, можно выбрать белый и желтоватый свет для чтения днем и вечером соответственно.
Устройства с такой функцией предлагают многие производители, например Kobo и Amazon. Но первым ридером с «теплой» подсветкой в России стал ONYX BOOX Cleopatra 3. Цветовую гамму в устройстве регулируют семь теплых и восемь холодных диодов (их яркость подстраивается индивидуально). Сегодня аналогичные экраны установлены практически во все гаджеты ONYX BOOX — от бюджетных James Cook 2 и Caesar 3 до премиум моделей вроде Monte Cristo 4 и Note 2.
На сегодняшний день подсветка с возможностью регулирования цвета (Color Temperature Modulation) и питанием от источника тока является наиболее прогрессивной в сфере E Ink экранов. Но компания ONYX планирует и дальше развивать технологии подсветки, улучшать качество световодов и повышать «читательский опыт» клиентов.
Еще несколько обзоров ридеров ONYX BOOX:
