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

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. 

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.