Какой цвет экрана телефона наиболее энергосберегающий
В последние годы производители смартфонов ведут довольно интенсивную «пропаганду» тёмной темы на смартфонах как способа продлить время автономной работы устройств.
Как показало новое исследование, проведённое в Университете Пердью (Purdue University), в реальности темный режим не сильно влияет на время автономной работы, учитывая то, как большинство людей используют свои телефоны в повседневной жизни.
Конечно, нельзя сказать, что тёмная тема бесполезна с точки зрения продления автономности. Однако заметные результаты это приводит лишь при соблюдении определённых условий, даже для смартфонов с экранами OLED.
Темный режим оказывает существенное влияние только тогда, когда пользователь переключается со стандартного светлого интерфейса на темный с яркостью, близкой к 100%. Однако в большинстве случаев средняя яркость держится на уровне 30-50%. В этом случае темный режим позволяет получить увеличение времени работы всего на 3-9%. И пользователь вряд ли почувствует положительный эффект в плане увеличения времени работы.
Вряд ли многие из нас постоянно «выкручивают» яркость до максимального уровня на постоянной основе. Таким образом, на ощутимое увеличение автономности рассчитывать не приходится. Исследователи пришли к выводу, что маркетологи по-прежнему довольно хитры и преувеличивают эффект использования темной темы для автономности устройства.
Один из исследователей пояснил:
Когда промышленность поспешила перейти на темный режим, ещё не существовало инструментов для точного измерения потребляемой мощности пикселями экрана. Но теперь мы можем предоставить разработчикам инструменты, необходимые для создания более энергоэффективных приложений».
В исследовании рассматривались шесть самых загружаемых приложений в Google Play: Google Maps, Google News, Google Phone, Google Calendar, YouTube и Calculator. Исследователи проанализировали, как темный режим влияет на 60 секунд активности в каждом из этих приложений на Pixel 2, Moto Z3, Pixel 4 и Pixel 5.
В последнее время все чаще люди надеятся на то, что истинный чёрный цвет в приложениях и интерфейсе ОС экономит заряд смартфона. Один из пользователей форума XDA Developers решил разобраться в этом вопросе, сравнив чёрное оформление и серое.
Есть нюанс, на который он обратил внимание. Да, при чёрном цвете пиксели на самом деле отключены и вообще не должны в этих зонах расходовать заряд, но он доказал, что серый цвет справляется с задачей не хуже.
Чтобы разобраться в вопросе, надо понимать базовые принципы работы OLED-дисплеев.
Как работает OLED
На OLED-дисплее каждый пиксель создает свой собственный свет, который вы видите.
Каждый пиксель имеет красный, синий и зеленый подпиксели, и это отдельные диоды, которые излучают свой соответствующий цвет с определенной яркостью. Яркость зависит от того, какое напряжение подается на диод.
А как получается темно-серый? Серый, темно-серый и светло-серый на самом деле являются всего лишь оттенками белого. Серый пиксель получается путем формирования белого пикселя, а затем снижения напряжения, поступающего на светодиоды.
Белый цвет в RGB — (100%, 100%, 100%), а чёрный (0%, 0%, 0%). К этому мы ещё вернёмся.
Яркость OLED против значения компонента цвета. Зависимость меняется нелинейно
Отдельные значения красного/синего/зеленого компонентов входного цветового кода передаются в соответствующий RGB-показатель светодиода в качестве напряжения.
Сколько энергии потребляют серые пиксели
Темно-серый получается из 0,3% подаваемого напряжения (яркости белого цвета). Да, это больше, чем 0% у чёрного, но есть нюанс.
Дисплей OnePlus 7 Pro потреблял базовую мощность 400 мВт и дополнительно 4 мВт на нит.
Давайте предположим, что яркость дисплея для чистого белого составляет 100 нит. При этом уровне белого экран OnePlus 7 Pro должен потреблять 400 мВт + (4 мВт / нит × 100 нит) = 800 мВт. При отображении только черного цвета дисплей должен потреблять только базовую мощность в 400 мВт.
Для темно-серого цвета выходная яркость составила 0,3% от яркости белого, поэтому она должна выдавать 0,3 нит. 4 мВт / нит × 0,3 нит = 1,2 мВт, поэтому темно-серый должен потреблять только на 1,2 мВт больше, чем чистый черный.
400 мВт против 401,2 мВт — микроскопическое увеличение энергопотребления
Теоретически выходит, что серый цвет потребляет совсем немного больше энергии, чем чёрный.
Проверка на практике
Автор установил экран своего OnePlus 7 Pro на яркость белого в 100 нит, используя экспонометр. И вывел на экран только белый, чёрный и темно-серый цвет, каждый на пять минут, и измерил общую мощность устройства.
Белый фон
Чёрный фон
Темно-серый фон
Когда OnePlus 7 Pro отображает белый цвет при 100 нит, устройство потребляет в среднем 1000 мВт в течение пяти минут.
При отображении черного цвета OnePlus 7 Pro потребляет в среднем 600 мВт.
И наконец, при измерении темно-серого, устройство потребляло в среднем от 600 до 610 мВт.
В итоге получается несущественная разница в потреблении энергии, которую вы никогда не заметите на практике. Так что серые оттенки тоже отлично подходят для темной темы. Не обязательно использовать истинно чёрный в AMOLED-дисплеях. [XDA]
(23 голосов, общий рейтинг: 4.70 из 5)
Сказать что тёмная тема сейчас на пике популярности у разработчиков и пользователей - ничего не сказать.
По данным опросов около 87% пользователей хотели бы или уже используют её каждый день.
Что уж говорить, если даже Apple которая редко идёт на поводу у моды, а скорее предпочитает её создавать, в последней версии iOS представила миру эту самую тёмную тему как одно из основных нововведений, аргументируя это не только тем что тёмная тема позволяет айфону "дольше жить", но и не так нагружает глаза.
Давайте разбираться так ли это.
1.Польза для глаз
Действительно, тёмный интерфейс не только экономит заряд батареи вашего смартфона,при определённом типе экрана, но так же полезен для глаз, ведь яркие цвета иконок и виджетов воспринимаются глазами намного лучше, чем на белом фоне.
С научной точки зрения : белый текст на чёрном фоне в условиях умеренного или слабого освещения- предпочтительнее. Это происходит из-за свойств цветов и света попадающего на радужную оболочку человеческого глаза.
На графике видно что для распознавания белого цвета глазу не придётся сильно напрягаться. На графике видно что для распознавания белого цвета глазу не придётся сильно напрягаться.В цветовом спектре, белый цвет отражает больше волн , что означает, что радужные оболочки не должны широко раскрываться и соответственно меньше нагружаются чтобы поглощать достаточно света для читаемости.
Таким образом научно доказано что:
- Темные темы действительно уменьшают нагрузку на глаза при слабом или умеренном освещении.
- Приложения, которые используют тёмную тему лучше воспринимаются глазом и работать в них комфортнее.
Однако нельзя не заметить что при ярком свете (скажем в солнечный день) использование тёмных тем, может наоборот заставить глаза уставать быстрее, это происходит потому что глазу необходимо дополнительные старания чтобы отделить окружающее освещение и сфокусироваться на светлом тексте.
2. Экономия заряда батареи
Если Ваше устройство имеет OLED или AMOLED -экран, то темные темы действительно могут сэкономить заряд батареи!
Если же производители Вашего устройства использовали при его создании IPS дисплей, то никакой экономии не будет и вот почему:
Экраны AMOLED работают работают таким образом что каждый пиксель ( кстати что такое пиксель Вы можете прочитать здесь ) подсвечивается своим цветом поэтому когда он чёрный, он просто выключен и не потребляет энергию вовсе.
Правда абсолютно черный цвет является единственным цветом, который "выключает" пиксель, ведь чем светлее оттенок тем больше энергии нужно для его подсветки и естественно белый, будет самым плохим для отображения с точки зрения вашей автономности Вашей батареи.
В процентном соотношении выходит картина при которой использование тёмных тем (кстати как включить тёмную тему в google chrome Вы можете прочитать здесь ) на OLED и AMOLED экранах в среднем позволяет экономить от 21 до 43 % заряда. В зависимости от общей яркости дисплея
Надеюсь Вы оцените мою работу лайком и подпиской, ведь у Вас на это уйдёт секунда, а мне будет очень приятно что мой труд оценен.
Разных типов матриц очень много, но актуальных технологий производства экранов для смартфонов две – LCD и OLED. Все остальные варианты — их разновидности и маркетинговые названия.
В технологии LCD (Liquid Crystal Display) используются жидкие кристаллы кремния, в OLED (Organic Light-Emitting Diode) – органические светодиоды. Первоначально и LCD- и OLED-матрицы были пассивными, но такие дисплеи быстро расходовали заряд батареи. Для решения проблемы к матрицам добавили TFT (Thin film transistor) – тонкопленочные транзисторы, которые управляют работой кристаллов или диодов. Так появились активные матрицы: IPS – на основе LCD, а AMOLED – разновидность OLED.
Из LCD-матриц в смартфонах сейчас применяются IPS и LTPS – улучшенная версия IPS с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния. Экраны на LTPS реагируют на нажатия почти в два раза быстрее IPS и потребляют меньше энергии, но и стоят дороже.
У активных матриц AMOLED также есть несколько маркетинговых названий: Super AMOLED, Super AMOLED Plus и Dynamic AMOLED. Они незначительно отличаются точностью цветопередачи и четкостью изображения, но основаны на одной и той же технологии. А в смартфонах с изогнутым дисплеем применяется P-OLED: та же OLED-матрица, но с пластиковой подложкой, которая позволяет изгибать экран.
Samsung Galaxy Fold с изогнутым OLED-экраном
Особняком стоят экраны Retina, которые использует Apple. Однако это не отдельный тип матрицы, а наименование дисплеев с повышенной плотностью пикселей на дюйм. При этом под названием Retina могут скрываться обе технологии: до появления iPhone X это была только IPS, но сейчас флагманы Apple с Retina-дисплеем оснащены AMOLED-матрицами.
Что касается новых технологий — Mini LED, microLED, QLED, — то их массовое производство еще не налажено. В частности, Mini LED дешевле, чем OLED, но они пока появились только топовых планшетах Apple. Дисплеи с MicroLED слишком дороги для смартфонов. А QLED-матрицы пока применяются только в телевизорах, так как в маленьких экранах трудно добиться нужной плотности квантовых точек.
Экраны LCD
В LCD используется принцип поляризации света: под воздействием тока частицы в жидких кристаллах поворачиваются и пропускают световые волны с заданной осью поляризации, в результате субпиксели окрашиваются в один из основных цветов спектра (красный, зеленый, синий).
Первоначально в LCD-матрице TN+film (Twisted Nematic) применялись скрученные кристаллы, которые вращались по спирали. В более новой IPS (In-Plane Switching) кристаллы поворачиваются в одной плоскости, что обеспечивает высокое качество изображения.
Схема расположения пикселей в матрицах TN (слева) и IPS
Что касается цены, то производство и ремонт IPS-экранов обходится дешевле, чем OLED, поэтому они больше распространены.
Цветопередача и яркость
В сравнении с яркими OLED-дисплеями LCD отличаются более сдержанными цветами из-за воздушной прослойки между тачскрином и матрицей, которая снижает яркость и насыщенность. Но многим пользователям цвета LCD-экранов кажутся более натуральными, так что это вопрос предпочтений.
Схема жидкокристаллического дисплея
Черный цвет на ЖК-дисплее кажется сероватым их-за постоянной подсветки, а по краям экрана может появляться засветка. При этом белый цвет, напротив, чистый, так как при его отображении кристаллы просто пропускают весь цветовой спектр.
Частота обновления
Частота обновления экрана – количество кадров, которое выводится на него в секунду. Чем больше этот показатель, тем более плавным будет изображение. Стандартом считается 60 Гц, но сейчас производители используют в смартфонах матрицы с частотой 90, 120 и даже 144 Гц. В целом, 60 Гц вполне достаточно для работы с приложениями и просмотра видео. Но в сравнении с экранами с поддержкой 90 Гц и выше недостаточная плавность становится заметна, например, при быстрой прокрутке страниц, не говоря уже об играх и VR.
Apple iPhone 11 с IPS-экраном
IPS-матрицы в теории могут поддерживать все перечисленные частоты, но тогда их стоимость заметно вырастет, и они потеряют свое основное конкурентное преимущество. Поэтому в реальности 120 Гц поддерживают только смартфоны с OLED-экранами – например, модели линейки Samsung Galaxy S21 и новый iPhone 13 Pro.
Быстродействие
Скорость отклика у матриц типа IPS одна из самых низких в сравнении с другими – в среднем она составляет 80-100 мс. У LTPS этот показатель лучше, но все равно ЖК-экраны проигрывают в OLED из-за воздушной прослойки между сенсором и матрицей.
Однако это не тот показатель, за который стоит сильно переживать – низкая скорость отклика LCD-экранов заметна только фанатам видеоигр, для обычной работы ее вполне достаточно.
Энергоэффективность
Матрицам LCD нужна подсветка, а значит, энергии им требуется больше, чем OLED. Так, если вы возьмете два смартфона с одинаковыми характеристиками, но разными экранами, то гаджет с IPS-дисплеем разрядится быстрее.
Экраны OLED
В дисплеях на органических светодиодах источником света являются сами субпиксели. Ток проходит через светодиоды и заставляет их светиться одним из трех цветов: красным, синим или зеленым. Таким матрицам не нужна внешняя подсветка, потому OLED-экраны тоньше, чем жидкокристаллические.
Структура OLED-экрана
Но главная «фишка» OLED — в отсутствии воздушной прослойки между сенсорным дисплеем и матрицей. Это уменьшает время отклика, улучшает цветопередачу и увеличивает угол обзора.
Кроме того, в AMOLED — OLED с активной матрицей, — TFT-транзисторы управляют каждым субпикселем по отдельности, потому можно включать только нужную часть экрана. На этом основана технология Always-On-Display: отображение уведомлений, заряда батареи и другой важной информации на выключенном экране смартфона.
Производство OLED-матриц обходится дорого, поэтому такие экраны ставят, в основном, на флагманские смартфоны. Но технология оптимизируется: например, замена стеклянной подложки на пластиковую сделала дисплеи более доступными, и теперь она применяется не только в P-OLED устройствах с изогнутым экраном, а во всех гаджетах с OLED-матрицами.
Цветопередача и яркость
Цвета OLED-экранов очень насыщенные, поэтому они могут казаться неестественными. Для снижения яркости применяется ШИМ – широтно-импульсная модуляция, то есть включение и выключение цифрового сигнала с частотой более 60 Гц. Считается, что ШИМ незаметна для глаз, но на практике многие люди испытывают от нее усталость и головную боль.
Обычное расположение субпикселей и схема Pentile с дополнительным зеленым субпикселем
Дисплеи на базе OLED могут воспроизводить глубокий черный цвет, так как для этого они просто отключают светодиоды. Однако у них есть проблема с отображением белого цвета – он может иметь серый или желтый оттенок. Этот недостаток устраняется с помощью технологии PenTile: так, Samsung в экранах AMOLED и Super AMOLED к привычным красным, синим и зеленым субпикселям добавила два зеленых субпикселя. За счет этого также увеличивается разрешение дисплея и на треть снижается количество субпикселей.
Частота обновления
Гаджеты с OLED-экранами используют новые стандарты частоты обновления кадров 90 Гц и 120 Гц. Реже встречаются модели с поддержкой 144 Гц – например, игровой смартфон ASUS ROG Phone 5. Флагманские устройства также поддерживают технологию адаптивной настройки частоты обновления, благодаря которой скорость смены кадров автоматически устанавливается в зависимости от используемого приложения. Это позволяет экономить заряд батареи, так как при постоянно активных 120 или 90 Гц аккумулятор разряжается быстрее.
HUAWEI P40 Pro с OLED-экраном, поддерживающим частоту 90 Гц
Быстродействие
Время отклика OLED-дисплеев намного ниже, чем у LCD, и в среднем составляет около 15-40 мс. А у самых быстрых игровых устройств, например, у смартфона Black Shark 4, достигает 8,3 мс. Это также объясняется отсутствием воздушной прослойки и объединением тачскрина и матрицы.
Отметим, что высокая скорость реакции OLED-дисплеев пригодится в основном для мобильного гейминга – при работе с мессенджерами, серфинге и просмотре видео вы не заметите никакой разницы между быстрым и долгим откликом.
Энергоэффективность
Органическим светодиодам не требуется постоянная подсветка, а точное управление позволяет включать только нужные группы диодов. Следовательно, OLED-дисплеи более энергоэффективны. Кроме того, при включении так называемой «темной темы» на смартфоне можно значительно экономить заряд батареи: темные пиксели будут выключены и перестанут потреблять энергию. С IPS такое не сработает.
Итоги: смартфон с каким экраном выбрать
Итак, подведем итоги, обозначив достоинства и недостатки разных типов экранов у смартфонов.
Плюсы и минусы LCD
- чистый белый цвет;
- большая четкость при малой плотности пикселей на дюйм;
- долгий срок службы экрана;
- относительно доступная стоимость.
- меньшая в сравнении с OLED яркость;
- отсутствие глубокого черного цвета;
- не самый экономный расход батареи;
- производители пока ограничивают частоту обновления кадров 60 Гц;
- могут появляться битые пиксели из-за того, что кристаллы застревают в одном положении и перестают поворачиваться под действием тока;
- долгое время отклика экрана;
- толщина экрана больше, чем у OLED.
Если вы не любите мобильные игры и слишком насыщенные цвета, то нет смысла переплачивать за устройство с OLED-экраном. Современные технологии IPS и LTPS почти не отстают от AMOLED, к тому же такие матрицы доступнее по цене и долговечнее.
Плюсы и минусы OLED-экранов
-
;
- малый срок службы органических светодиодов (чуть меньше 3-х лет);
- ШИМ;
- высокая стоимость;
- большая чувствительность к влаге из-за отсутствия воздушной прослойки.
Смартфон с OLED-дисплеем будет хорошим выбором для геймеров и тех пользователей, у которых нет реакции на ШИМ. OLED-матрицы более яркие, позволяют экономить заряд смартфона и обеспечивают плавную работу интерфейса за счет высокой частоты обновления кадров.
Читайте также: