Что такое ШИМ: почему от экранов многих смартфонов болит голова

Это касается далеко не всех, но у некоторых пользователей современных смартфонов начинает болеть голова во время их ежедневной эксплуатации. Большая часть подобных жалоб поступает от владельцев флагманов, в которых установлены дисплеи, выполненные по технологии OLED. Эксперты считают, что всё дело в низкой частоте мерцания экранов при пониженной яркости за счёт широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Явление это далеко не новое, но из-за бума органических светодиодов в мобильных устройствах сегодня его обсуждают особенно активно. Вопрос точно имеет место.

В теории глобальным решением этой проблемы может стать относительно новая технология DC Dimming. Но новая она только для OLED-экранов — аналогичный принцип давно использовали в том же IPS. Про неё, а также непосредственно про ШИМ мы и расскажем в этом материале.

Что собой представляет ШИМ и как она влияет на здоровье

Если верить статистике, в среднем каждый из нас берёт в руки смартфон и активирует его экран около 90 раз в день, а также использует его в сумме больше 3 часов. Тем не менее, лично я более чем уверен, что реальные значения для многих куда выше — особенно для тех, кто связан с новыми технологиями по работе. Лично я только листаю новости каждое утро не меньше полутора часов и ещё час трачу на их прочтение на протяжении дня. Если прибавить сюда мессенджеры, социальные сети и другие активности, итоговое время получится в разы больше.

Учитывая наше настолько тесное общение с мобильными устройствами, качество их экранов должно быть как можно более высоким. Многие из нас уверены, что необходимый уровень нам предоставят дисплеи, которые выполнены по прогрессивной технологии OLED с максимально глубоким чёрным цветом, рекордными яркостью, разрешением и числом точек на каждый квадратный дюйм. Тем не менее, большинство из них ведёт себя достойно только на максимальной яркости. А вот при её уменьшении всё становится не так гладко.

Дело в том, что при понижении яркости подсветки экрана зачастую снижается и частота его мерцания. В данном случае в дело вступает технология широтно-импульсной модуляции, которую чаще всего сокращённо называют просто ШИМ. Опустим сложные нюансы и расскажем о базовых принципах её работы.

Абсолютно все цифровые сигналы могут иметь два логических уровня, которые можно условно назвать «включено» и «выключено», единицей и нулём, а также активным и неактивным напряжением. Если есть желание получить какое-то среднее значение, как у аналоговых сигналов, то приходится использовать модуляцию. Речь о периодическом включении и выключении сигнала, что создаёт ощущение работы не на полную мощность. Например, если нужна подсветка на 40%, то 40% времени она будет включена, а 60% — выключена. Так как подача и отключение напряжения происходит с большой частотой, человеческий мозг усредняет данные значения и действительно создаётся ощущение, что используется некий средний уровень яркости. Но далеко не каждый воспринимает это безболезненно. У многих действительно начинаются головные боли, «вываливаются» глаза, появляется дискомфорт использования гаджета.

Чем выше частота этого самого мерцания, тем проще она воспринимается. Это прекрасно понимают производители современных смартфонов, но далеко не все они хотят тратить дополнительные средства, чтобы достичь необходимых значений. Таковы реалии современного рынка.

Рейтинг популярных смартфонов по уровню мерцания

В теории, для того, чтобы ШИМ был незаметен для глаз, его частота при яркости от 0 до 99% должна превышать хотя бы 200–250 Гц. Когда используется яркость 100%, ни о какой модуляции не может быть даже речи, поэтому именно его можно считать максимально безопасным для использования. Если частота меньше, голова вместе с глазами начинают болеть у многих. Если частота выше 500 Гц, негативных последствий обычно нет. Тем не менее, есть те, на кого плохо действуют даже значения в 10 кГц. Таким пользователям лучше отказаться от использования OLED-экранов и заранее проверять мерцание в IPS.

Некоторые смартфоны вообще не используют ШИМ, но их экраны всё равно мерцают из-за некачественного экранирования адаптеров питания. Модуляция обычно касается только экранов OLED, у IPS её практически нет. Дальше короткая выдержка из огромного списка замеров мерцания от NotebookCheck.

Apple

• iPhone 11 Pro Max — 245,1 Гц;
• iPhone 11 Pro — 290,7 Гц;
• iPhone 11 — 0;
• iPhone XS Max — 240 Гц;
• iPhone XS — 240,4 Гц;
• iPhone XR — 0;
• iPhone X — 240 Гц;
• iPhone 8 Plus — 0;
• iPhone 8 — 0.

Samsung

• Galaxy Fold — 240,4 Гц;
• Galaxy Note 10+ — 250 Гц;
• Galaxy Note 10 — 236 Гц;
• Galaxy S10+ — 235,8 Гц;
• Galaxy S10 — 240,4 Гц;
• Galaxy S10e — 232 Гц;
• Galaxy Note 9 — 227 Гц;
• Galaxy S9+ — 215,5 Гц;
• Galaxy S9 — 240,4 Гц.

Huawei

• Huawei P30 Pro — 231,5 Гц;
• Huawei P30 — 240,4 Гц;
• Huawei Mate 20 Pro — 245,1 Гц;
• Huawei Mate 20 — 0;
• Huawei P20 Pro — 238,1 Гц;
• Huawei P20 — 0;
• Huawei Mate 10 Pro — 247,5 Гц;
• Huawei Mate 10 — 0;
• Huawei P10 — 0.

Xiaomi

• Xiaomi Mi 9T Pro — 223 Гц;
• Xiaomi Mi 9T — 245,1 Гц;
• Xiaomi Mi 9 — 245,1 Гц;
• Xiaomi Mi 9 SE — 255 Гц;
• Xiaomi Mi Mix 3 — 240,4 Гц;
• Xiaomi Black Shark 2 — 242,7 Гц;
• Xiaomi Mi Mix 2 — 0;
• Xiaomi Mi 8 — 238 Гц;
• Xiaomi Mi Mix — 0.

OnePlus

• OnePlus 7 Pro — 122 Гц;
• OnePlus 7 — 200 Гц;
• OnePlus 6T — 240 Гц;
• OnePlus 6 — 236 Гц;
• OnePlus 5T — 242,7 Гц;
• OnePlus 5 — 250 Гц;
• OnePlus X — 237 Гц;
• OnePlus 3T — 244 Гц;
• OnePlus 3 — 243,9 Гц.

Нулями в этом списке отмечены устройства, экраны которых демонстрируют настолько низкий уровень мерцания, что им можно пренебречь. В остальном, чем выше значения, тем лучше. Результаты остальных устройств можно найти в полном перечне замеров вот по этой ссылке.

Спасаться от мерцания предлагают технологией DC Dimming

Если говорить о сегодняшней реальности, толковых заменителей для ШИМ в современных смартфонах банально нет. Компоненты для аналоговой регулировки яркости экранов просто не поместятся в компактные корпуса мобильных устройств, а ещё они потребляют слишком много заряда аккумулятора.

Вместе с тем, в пресс-релизах некоторых производителей всё чаще встречается указание DC Dimming. Технология вроде как должна стать реальным спасением от ШИМ, значительно уменьшить влияние на глаза и голову в целом. Некоторые уже даже называют её самой настоящей панацеей. Но на практике в этой технологии нет ничего сверхъестественного. Более того, в IPS-экранах она используется с незапамятных времён. Вместе с ней мерцание всё-таки будет ощущаться, но только на самой маленькой яркости. Опустим сложные нюансы и расскажем о базовых принципах её работы.

Суть DC Dimming заключается в контроле уровня напряжения, которое подаётся на отдельные пиксели в экране. Чем оно ниже, тем меньше яркость. Этот простой принцип даёт возможность IPS-экранам практически не мерцать. Тем не менее, с OLED не всё настолько просто. Если менять напряжение, на пикселях в таких экранах, они начинают искажать цвета. Эксперты часто говорят, что их цветопередача начинает банально «плыть», поэтому использовать такие гаджеты становится ещё менее комфортно, чем в случае с ШИМ.

Из-за очевидных недостатков DC Dimming в случае OLED сегодня его используют только в качестве эксперимента. Например, эта технология есть в относительно свежих Android-смартфонах OnePlus 7 Pro и Xiaomi Black Shark 2. Первому она не пошла на пользу из-за некачественного экранирования, а второй демонстрирует средние для OLED показатели на всем промежутке по яркости от 0 до 99%. Прорыва не случилось, но вот цвета на экранах стали менее насыщенными при прямом сравнении с устройствами, которые используют ШИМ. Хорошо, что отклик экрана при этом остаётся в порядке.

Словом, в будущем от DC Dimming действительно может быть практическая польза, но сегодня ничего сверхъестественного добиться от этой технологии у производителей не получается. Будем наблюдать за её развитием и постараемся не пропустить её прорыв.

Что делать, чтобы не ощущать влияние технологии ШИМ

Во-первых, учтите, что реакция на ШИМ проявляется далеко не у всех. Например, я вообще не ощутил присутствие технологии за целый год, когда пользовался iPhone XS Max. Мой пример показателен, потому что проводил вместе со смартфоном действительно очень много времени: читал новости каждый день, смотрел видео на YouTube и фильмы в дороге, играл и так далее. При этом яркость далеко не всегда была выставлена на 100%, поэтому экран мерцал, и на меня это теоретически влияло. Голова болела скорее от обилия информации, которую я пытался уместить в ней каждый день.

Это я к тому, что не нужно себя накручивать. Почему-то по поводу ШИМ ещё год назад никто вообще не говорил, а сегодня СМИ пытаются раздуть эту проблему буквально до небес. Объяснение простое — чем больше хайпа вокруг темы, тем больше просмотров. Математика достаточно примитивная.

Во-вторых, чтобы не беспокоиться про ШИМ, выбирайте смартфоны, которые используют IPS-экраны. Обычно они ещё и стоят дешевле, поэтому явный профит налицо. В этом случае можно, как вариант, сравнить iPhone 11 и его старших братьев с приставкой Pro. У первого — IPS и нет ШИМ, пара последних — с OLED и среднестатистическим ШИМ до 300 Гц. На него вряд ли будут массово жаловаться, но теоретическая вероятность всё же есть. Вот с Samsung сложнее. Поправьте меня, но почти все современные смартфоны компании уже с OLED, ведь она — главный производитель таких матриц во всём мире.

Если хотите OLED, смотрите в таблицу, расположенную выше. Чем больше частота модуляции в Гц, тем лучше. Для большинства будет достаточно 200-250 Гц, и у флагманов в этом плане всё более-менее нормально. А вот середнячки чаще до OLED ещё не доросли, поэтому и у них всё в норме.

В-третьих, если у вас смартфон с OLED-экраном, старайтесь использовать его максимальную яркость. Чтобы это было комфортно, позаботьтесь об адекватном внешнем освещении. Когда находитесь на улице днём, в этом почти никогда нет проблем. А вот ночью всё становится хуже, поэтому лучше не «втыкать» в экран слишком долго. Дома же куда лучше для головы смотреть на гаджет при максимальной яркости, когда вокруг светло. Я к тому, что читать на минималках под одеялом — самая плохая затея из всех, которые можно придумать. Помните, что ШИМ проявляется даже на яркости 99%.

В-четвёртых, когда знаешь про ШИМ, повсеместное внедрение тёмных тем во всех операционных системах уже не кажется настолько плохой идеей. В вечернее время смартфоны с ними можно спокойно использовать даже в том случае, если яркость на максимуме. Что-то мне подсказывает, что все настолько активно взялись за них именно из-за хайпа по поводу проблемы с широтно-импульсной модуляцией. Это особенно касается компании Apple, которой не нужны проблемы вокруг её смартфонов, ведь за их косяками охотятся абсолютно все IT-журналисты. Хорошо хоть, это не взрывающиеся аккумуляторы…

В-пятых, если вы активно читаете книги, лучше выбирайте для этого специализированные устройства, которые используют экраны на электронных чернилах. Мне же в последнее время больше по душе бумажные издания в твёрдом переплёте, из которых можно собрать небольшую домашнюю библиотеку.

В итоге, ШИМ — это действительно проблема, но не настолько массовая, какой её рисуют. Теперь вы знаете про неё всё самое основное, а главное — как с ней бороться. Когда DC Dimming доработают или придумают другое решение, про вопрос вообще забудем. А сейчас его можно обсудить в комментариях.