Статьи

Что такое ШИМ в смартфоне

С развитием техники ШИМ (англ. PWM) в наше время получает особое место. Понятным языком рассказываем о том, что представляет собой этот процесс.

ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) в англоязычной литературе обозначается как PWM (Pulse-width modulation). Основная задача данного процесса заключается в том, чтобы повышать КПД источника питания до максимально возможного значения и минимизировать потерю энергии.

Для того, чтобы ответить на вопрос «что такое ШИМ в смартфоне», нужно немного ознакомиться с принципом работы дисплея и регуляторов.

Немного теории

Представим себе небольшую схему из 3 элементов: источника питания, регулятора (например, какой-либо линейный резистор) и нагрузки. Задача первого элемента заключается в том, чтобы подавать мощность на нагрузку. Регулятор же необходим для плавного изменения этой мощности и передачи ее нагрузке только в том количестве, в котором это нужно (чтобы не расходовать все ресурсы).

Для регулировки яркости дисплея мы должны от источника питания подавать соответствующее напряжение на нагрузку. Но все дело в том, что используя обычные линейные регуляторы, большая часть этой подаваемой энергии просто рассеивается в виде тепла и не доходит до конечного пункта.

Инженеры задались вопросом, как можно снизить эти потери и увеличить КПД всей этой схемы, чтобы не терять большое количество мощности на регуляторе (резисторе), для которого коэффициент полезного действия составляет лишь 20-30%.

В качестве решения этой проблемы стали использовать не линейные, а импульсные регуляторы. При их использовании напряжение на дисплей подается не постоянное (как мы рассмотрели на примере выше), а импульсное. Каждый цикл пульсации имеет собственный период и частоту, которая измеряется в Герцах.

Рассмотрим процесс на графике. Простыми словами, «горки» – это и есть пульсации. Это те промежутки времени (выделены красным), в которые регулятор подает напряжение на нагрузку. Зеленые линии обозначают места, в которых напряжение не подается и, фактически, в эти моменты дисплей отключается. За счет такого чередования при работе импульсного регулятора удается достичь КПД в районе 90-95%.

Что такое ШИМ в смартфоне

Если простой линейный регулятор экономит энергию всегда, попросту рассеивая ее в качестве тепла, то импульсный пользуется хитростью человеческого глаза, при которой мы не замечаем мерцания с частотой свыше 60 Гц. Благодаря этому он экономит ресурсы, постоянно включая/отключая питание дисплея с частотами 150-400+ Гц.

Что нужно знать об этом

Выше мы ознакомились с принципом работы ШИМ. Для полноты картины стоит добавить, что рабочий цикл на графике соответствует уровню яркости дисплея. Например, 100% яркости – 100% рабочего цикла. Отсюда следует, что чем больше продолжительность одной пульсации, тем меньше их приходится на определенный промежуток времени.

Что такое ШИМ в смартфоне

Источник: developer.android.com

Например, вы смотрите на экран 10 секунд, ни на что не отвлекаясь. Посчитаем, что на устройстве установлен дисплей с уровнем мерцания 400 Гц (значит период 1 импульса равен 0,0025 сек.) и установлена яркость 50%. Как мы уже выяснили, процент яркости = проценту рабочего цикла, значит за все время, что вы смотрите на дисплей, ровно 5 секунд на него вообще не будет подаваться питания.

Что такое ШИМ на смартфоне

Источник: developer.android.com

Но учитывая особенности нашего зрения и частоту в 400 Гц, которая неуловима для человеческого глаза, для наблюдения картинки в течение всех 10 секунд нам хватит 4000 импульсов продолжительностью 0,00125 секунд (так как яркость мы установили в 50%, что в 2 раза меньше максимальной, то и «ширина», а именно период, также уменьшился в 2 раза), которые равномерно разбиваются на протяжении всего времени.

Такая интересная особенность работы наблюдается в OLED дисплеях и ее производных: AMOLED (в том числе Dynamic, Super и пр.), POLED. Чтобы не соврать, стоит упомянуть, что и в IPS-дисплеях применяется такая технология, но в случае с такими матрицами об эффекте ШИМа говорить не приходится, так как частоты мерцания там запредельно высокие (около 4000 Гц), что незаметно для нас в любых условиях.

Лучшие смартфоны без мерцания

Самое время поговорить о наиболее безопасных смартфонах, мерцание экрана на которых меньше всего заметно человеческому глазу. Как мы знаем, наше зрение не способно улавливать смену кадров со скоростью более 60 Гц. То есть пульсацию при 70, 80, 90 и более герцах мы уже не различим. Но для мозга потолок отодвигается немного выше и составляет примерно 300 Гц.

И если глаза, например, уже на 65 Гц не будут отличать импульсы и смену кадров, то мозг все еще будет фиксировать это. Поэтому если вы хотите обезопасить себя от эффекта ШИМ на смартфонах с AMOLED, OLED, POLED матрицами, лучше поискать информацию об уровне мерцания. Нежелательно, если этот показатель находится на отметке ниже 300 Гц.

Что такое ШИМ на смартфоне

Есть и модели с уровнем мерцания в районе 250 Гц, но ввиду особенности процесса ШИМ, на малой яркости использование устройства может доставлять вам дискомфорт (ширина пульсаций уменьшится вслед за рабочим циклом, но это придется компенсировать большим числом этих самых пульсаций и, как следствие, большим мерцанием).

Примечательно, что даже на устройствах крепкого среднего класса или вовсе на дорогих флагманах производители нередко экономят в этом плане. Например, уровень мерцания на OnePlus 9 Pro составляет лишь 192 Гц, тогда как на относительно бюджетном OnePlus Nord этот показатель находится в районе 367-368 Гц. Будьте внимательны, если вы по-настоящему беспокоитесь за свое зрение.

Самыми безопасными в этом плане смартфонами на данный момент являются:

  1. Xiaomi: Black Shark 3 Pro, Redmi Note 10 Pro, Mi 11, Mi 10 Ultra, Mi 10 Pro, Mi 10.
  2. HuaweiP40 Pro Plus, P40 Pro.
  3. OppoFind X2 Pro, Find X2 Neo, Find X3 Pro, Find X3 Neo, Find X3 Lite, Reno4 Pro, Reno3 Pro (+ версия с 5G).
  4. OnePlus: 8T, 8, Nord, 7T.

Как избавиться от мерцания

Есть несколько советов, которыми вы можете воспользоваться, если чувствуете дискомфорт от мерцания дисплея во время использования своего устройства.

Самый простой и банальный совет – замена девайса. Приобретите смартфон с IPS-матрицей или, если вам важно наличие OLED/AMOLED/POLED, присмотритесь к тем, что мы выделили выше. Это относительно безопасные гаджеты, уровень мерцания на которых превышает отметки в 300, а то и в 400 Гц, что не уловимо даже человеческим мозгом.

Также помните, что негативный эффект будет увеличиваться пропорционально уменьшению яркости экрана. Кроме того, можно воспользоваться несколькими полезными приложениями, накладывающими особый фильтр и автоматически управляющими этим параметром.

OLED Saver [NO ROOT]

OLED Saver
OLED Saver
Developer: MrJS
Price: Free
  • OLED Saver Screenshot
  • OLED Saver Screenshot
  • OLED Saver Screenshot
  • OLED Saver Screenshot

Очень простое и легкое приложение, которое практически не занимает место в памяти (установочный файл «весит» менее 0.4 Мб), но может помочь вам минимизировать неприятный эффект OLED/AMOLED/POLED матриц.

Шаг 1. Перейдите в официальный магазин Google Play и скачайте программу OLED Saver на свое устройство. Запустите ее.

Шаг 2. На главном экране нажмите кнопку «Watch the wizard». Далее сразу появится небольшая инструкция с иллюстрациями, которая подскажет вам, как активировать нужные для работы приложения пункты в настройках.

Шаг 3. Включите сервис, нажав на «Enable Service» и установите параметры яркости и прочие возможности программы, после чего нажмите клавишу «Next».

Шаг 4. Предоставьте разрешение на изменение системных настроек (нужно, например, для изменения яркости) и нажмите «Next».

Шаг 5. Снова включаем нужную опцию, выбирая «Use service» и продолжаем, нажимая на «Next» на всех остальных этапах.

Скачать на Google Play

Lux Auto Brightness [ROOT]

Lux Lite
Lux Lite
Developer: Vito Cassisi
Price: Free
  • Lux Lite Screenshot
  • Lux Lite Screenshot
  • Lux Lite Screenshot
  • Lux Lite Screenshot

Еще одна полезная программа – Lux Auto Brightness. За весь функционал придется заплатить, но в магазине есть и бесплатная версия «Lux Lite». К сожалению, для работы необходимо наличие прав суперпользователя, поэтому не все смогут опробовать возможности утилиты.

Как и в случае с OLED Saver, скачиваем по ссылке программу, запускаем и просто следуем инструкциям на экране, предоставляя необходимые разрешения. Единственным минусом может оказаться, разве что, плохая совместимость с самыми актуальными версиями Android (уже с 9.0 Pie могут быть проблемы).

Скачать на Google Play

Что такое DC Dimming

Есть еще один способ, который поможет устранить эффект ШИМа. Это функция DC Dimming, которая активно используется некоторыми производителями и внедряется во множество мобильных устройств. В основном ее можно найти в телефонах Samsung, OnePlus, Xiaomi, Huawei с актуальной версией Android.

Пожалуй, это самый эффективный метод подавления мерцания, который в разы превосходит любые приложения. Для включения опции DC Dimming нет определенного алгоритма, придется самостоятельно покопаться в настройках устройства.

На некоторых системах она может называться «Подавление мерцания» или «Режим защиты от мерцания» (Xiaomi, OPPO) и будет находиться в настройках дисплея. На других смартфонах, возможно, придется поискать в прочих вкладках. Например, DC Dimming на некоторых прошивках OnePlus находится в разделе «Лаборатория OnePlus».

Пример использования технологии (слева выключена, справа включена):

Что такое ШИМ в смартфоне

Комментировать