В iPhone X компания Apple впервые использовала дисплейную панель, основанную на технологии органических светодиодов. И если достоинства OLED дисплеев очевидны, то об их недостатках пишут достаточно редко. Один из таких недостатков – мерцание экрана на низких уровнях яркости вследствие использования широтно-импульсной модуляции для управления свечением светодиодов на низких уровнях яркости. На языке обычного пользователя – в темноте экран мерцает.

Производители выбирают частоту мерцания экрана таким образом, чтобы большинство пользователей её не замечало. Чаще всего используется частота 240 Гц. Даже если отбросить значительную группу людей, которые замечают такое мерцание, остаются те, кто мерцания не замечает, но испытывает повышенную утомляемость, слезотечение, воспаление и покраснение глаз и даже мигрени. Таких людей не так уж мало: в зависимости от исследования и используемой методологии, их число составляет от 20 до 30% всех пользователей.

В устройствах под управлением Android проблему мерцания OLED-дисплеев часто можно решить установкой приложения, отображающего затемняющий фильтр; можно даже сохранить автоматическое управление яркостью, если для этого использовать приложение Lux Dash (о том, как его правильно настроить для отключения мерцания экранов, мы напишем в одной из следующих статей).

Как оказалось, в iOS есть встроенный механизм, позволяющий добиться схожего эффекта и полностью избавиться от мерцания дисплея в темноте. Рассмотрим необходимые для этого шаги, но прежде ответим на вопрос о том, зачем OLED дисплеям нужно мерцание.

Почему OLED мерцают: управление яркостью посредством ШИМ

Мерцание экранов OLED – прямое следствие механизма, который используется для управления яркостью таких панелей. Для изменения яркости экрана (как обычного LCD, на которых основаны матрицы IPS, так и OLED) можно либо снизить напряжение, подаваемое на светодиоды подсветки (или индивидуальные светодиоды в случае OLED), либо использовать так называемую широтно-импульсную модуляцию.

Широтно-импульсная модуляция управляет яркостью изображения включая и выключая светодиоды. Чем короче период, на который включается подсветка, и чем длиннее паузы между включениями, тем ниже воспринимаемая человеческим глазом яркость. Вот как это выглядит:

(Источник: OLED-info)

Именно мерцание, а не зловредная синяя компонента цвета или перенасыщенные цвета OLED, вызывает повышенную утомляемость и мигрени. Наибольшую нагрузку на глаза мерцание даёт в темноте, когда зрачок максимально расширен и яркие вспышки буквально бомбардируют сетчатку.

OLED без мерцания: миф или реальность?

Можно ли собрать OLED экран без мерцания? Да, такое вполне возможно, но на практике используется нечасто. Одним из немногих примеров таких экранов является матрица P-OLED, которую устанавливали в смартфоны LG G Flex 2. Обратной стороной таких экранов были вот такие эффекты, проявляющиеся на минимальной яркости:

Ошибкой было бы полагать, что LG сделали матрицу настолько хуже конкурентов. Матрицы Samsung в те времена обладали похожим качеством – с одним крупным отличием. OLED панели, которые Samsung устанавливает во все свои флагманы, мерцают на всех уровнях яркости – даже на 100%. Почему же изображение на мерцающей матрице выглядит настолько чище, чем на OLED без мерцания?

Эффект связан с разбросом параметров между соседними светодиодами. Разброс присутствует на матрицах всех производителей, но проявляется он в большей степени тогда, когда на светодиоды подаётся низкое напряжение. Эффект чем-то похож на цифровые шумы при фотографировании в тёмных условиях с короткой выдержкой. Чем меньше фотонов попадает на светочувствительные элементы матрицы – и чем меньше фотонов излучается диодом OLED – тем больше вероятность возникновения погрешности, «цифрового шума наоборот».

В Samsung решили проблему, всегда подавая на светодиоды максимальное напряжение и регулируя яркость при помощи скважности импульсов. Но постоянное мерцание экрана по вкусу далеко не всем, и ряд производителей остановились на гибридном подходе: до некоторого значения яркость регулируется уменьшением напряжения светодиодов; после пересечения заданного минимального уровня (обычно 15-50%) дальнейшее понижение яркости достигается при помощи ШИМ.

Если говорить конкретно про iPhone X, то яркость в нём регулируется так (по данным iXBT):

Источник: iXBT

До уровня 50% мерцания нет; дальнейшее снижение яркости достигается мерцанием на частоте 240 Гц. Убедительно продемонстрировали это немецкие обозреватели с сайта Notebookcheck.net:

Как проверить мерцание экрана

Мерцает ли экран вашего телефона? Даже если ваши глаза не замечают никакого мерцания, его наличие или отсутствие легко проверить дома без какого-либо специального оборудования. Достаточно открыть на смартфоне страницу с белым фоном (например, about:blank в браузере Safari или Chrome), поместить телефон в тёмную комнату, снизить яркость до минимума и навести на экран камеру другого смартфона. Если мы видим что-то похожее на показанное в видеоролике ниже, мерцание экрана присутствует:

Чтобы определить, на каком уровне яркости прекращается мерцание экрана, откроем центр управления и плавно сдвигаем ползунок яркости. Исчезновение диагональных полос означает отсутствие ШИМ на данном уровне яркости.

Экспериментально установлено, что у iPhone X минимальный уровень яркости без мерцания – 50%. Но если держать яркость на этом уровне, то в тёмных условиях устройством будет пользоваться некомфортно. Задача – понизить эффективный уровень яркости экрана, но не допустить мерцания.

Как оказалось, это вполне возможно. Для этого в настройках iOS предусмотрен специальный режим, который можно найти в настройках Accessibility > Display Accomodations.

В этом режиме экран затемняется программным фильтром. Чтобы включить этот режим, нужно зайти в Display Accomodations и активировать ползунок. Теперь нужно нажать на надпись Display Accomodations и активировать ползунок Reduce White Point (см. скриншот). Попробуйте начать со значения в промежутке от 85 до 100% и настройте до комфортного для ваших глаз уровня (яркость экрана в центре управления должна быть на уровне 50%).

Отключение ШИМ тремя кликами

Итак, нам удалось активировать программный фильтр, отключающий мерцание экрана на низких уровнях яркости. Однако пользоваться телефоном с постоянно включенным фильтром неудобно: на ярком свету экран всегда будет тусклым.

На iPhone X включение и отключение фильтра можно реализовать по трёхкратному нажатию на боковую кнопку, в прошлых поколениях устройств выполняющую функции включения и выключения телефона. Для этого нужно найти в настройках опцию Accessibility Shortcut и назначить на неё включение и отключение функции Reduce White Point (см. скриншоты).

На том всё. После активации этой функции мы получили iPhone X, мерцание экрана которого можно быстро включать и отключать трёхкратным нажатием на боковую кнопку. Теперь вы сможете пользоваться устройством в темноте без переутомления и сможете быстро отключать тёмный фильтр трёхкратным нажатием боковой кнопки.

Дополнительная информация

По ссылкам ниже доступна дополнительная информация о мерцании OLED дисплеев.

The iPhone X is using AMOLED, so what is the PWM frequency?

iPhone X has PWM with 240Hz

Eye-strain while using iPhone X

Pulse-width modulation (PWM) in OLED displays

OLED eye strain and migraines