Так вреден ШИМ или нет? Закрываем вопрос о мерцании дисплея iPhone раз и навсегда
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.
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.
В отличие от них экран LCD снижаемо
И это особенный сюрприз для владельцев iPhone 8 и ранее, а ещё для тех, кто раньше пользовался iPhone XR и iPhone 11.
моделей с LCD-дисплеями, то есть тех, у кого был любой iPhone до iPhone X
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 Широтно-импульсная модуляция. В английском языке он называется PWM или Pulse Width Modulation.
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
