Spart die Verwendung von Dunkelgrau in einem Dark-Mode-Design genauso viel Batterie wie reines „AMOLED-Schwarz“ in OLED-Displays? Die Ergebnisse werden Sie vielleicht überraschen.
Das Design des Dark Mode hat in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erregt, und sowohl Google als auch Apple drängen darauf dunkle Designs In ihre Apps so schnell sie können, um sich darauf vorzubereiten nächsten großen Betriebssystemversionen, die beide über den Dark Mode als Hauptmerkmal verfügen. In der Computerwelt wird seit jeher die Frage gestellt: Sollten Dark-Mode-Designs reines „AMOLED-Schwarz“ oder Dunkelgrau verwenden?
Ich bin zwar nicht hier, um in welchem Ton zu antworten sieht aus Besser – das ist eine persönliche Angelegenheit, und an dieser Stelle geht es im Grunde um eine Politik – ich möchte auf eine andere häufig gestellte Frage antworten Frage, und die ist, ob die Verwendung von Dunkelgrau in einem dunklen Design den Akku gegenüber reinem „AMOLED-Schwarz“ in OLED spart oder nicht zeigt an.
Die Antwort darauf lautet
Grundlagen des OLED-Displays
In einem OLED (Öorganisch Light-EFausthandschuh DBei der Anzeige erzeugt jedes einzelne Pixel sein eigenes Licht, das Sie sehen. Jedes Pixel hat ein rotes, blaues und grünes Subpixel (der Einfachheit halber wird von gestreiftem RGB ausgegangen), und das sind die einzelnen OLEDs, die geben ihre jeweilige Farbe bei einer bestimmten Helligkeit ab, und diese Helligkeit hängt davon ab, wie viel elektrischer Strom an sie gesendet wird LED. Jede einzelne Farbe, die das Display erzeugt, ist eine Mischung dieser drei OLEDs mit unterschiedlichen Helligkeiten, und Weiß ist einfach eine Mischung aus allen drei dieser OLEDs. Wie bereits erwähnt, ist Schwarz das Fehlen aller drei Farbmischungen, ohne dass elektrischer Strom an alle drei davon gesendet wird OLEDs.
Wie entsteht also Dunkelgrau? Grau, Dunkelgrau und Hellgrau sind eigentlich nur Weißtöne. Ein graues Pixel entsteht, indem ein weißes Pixel gebildet und dann der Strom zu seinen drei OLEDs um einen Prozentsatz verringert wird, je nachdem, wie hell oder dunkel das Pixel sein muss. Dies kann man sich leichter bei RGB-Farbcodes vorstellen, bei denen #FFFFFF/rgb (100 %, 100 %, 100 %) reines Weiß ist. #000000/rgb (0,0,0) ist Schwarz und die Grautöne sind beliebige Dreiergruppen mit den gleichen Rot-, Grün- und Blautönen Komponenten. Die einzelnen Rot-/Blau-/Grün-Komponentenwerte eines Eingabefarbcodes werden im Wesentlichen an die jeweilige RGB-OLED des Pixels weitergeleitet.
Bei der Ausgabe dieser Farbcodes findet jedoch noch ein weiterer Schritt statt, und zwar Gamma-Korrektur. Ich werde Gamma nicht zu ausführlich erläutern, aber vereinfacht ausgedrückt nimmt die Gammakorrektur die linearen Farbcodewerte im Bereich von 0 % bis 100 % und erhöht sie auf eine Potenz. Das Industriestandard-Display-Gamma verwendet einen Leistungsexponenten von 2,2, sodass jede Eingangsfarbkomponente auf 2,2 erhöht wird, und das ist die Ausgangsleuchtdichte der jeweiligen OLED.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die eingegebenen RGB-Farbcodekomponenten auf 2,2 angehoben und dann an die jeweilige rote, blaue und grüne OLED des Pixels weitergeleitet werden. Einfach.
Jetzt können wir mit der Beantwortung von Fragen beginnen.
Wie viel Strom verbrauchen dunkelgraue Pixel?
Wir werden das verwenden Google Material Dark Theme-SpezifikationDie empfohlene Oberflächenfarbe von #121212 entspricht RGB (7 %, 7 %, 7 %). Nach der Gammakorrektur (0,07^2,2) erhalten wir einen Wert von 0,3 %, was bedeutet, dass die dunkelgraue Oberfläche von Google 0,3 % der Leuchtdichte einer reinweißen Oberfläche ausgibt.
Dunkelgrau hat 0,3 % der Leuchtdichte von reinem Weiß
Denken Sie daran, dass die Leuchtdichte/Helligkeit der OLED vom zugeführten elektrischen Strom abhängt. Für die Wiedergabe von Dunkelgrau werden nur 0,3 % der Stärke von Weiß benötigt. Aber ich weiß, was du denkst,
„0,3 % sind immer noch höher als 0 %!“
Sie haben völlig Recht, aber lassen Sie uns ein paar Zahlen aus der realen Welt heranziehen.
Ich habe die Lichtausbeute des OnePlus 7 Pro-Displays (bei 60 Hz) mithilfe einer linearen Regression gemessen, indem ich die Geräteleistung im Vergleich zur Ausgangsleuchtdichte des Displays aufgetragen habe. Displays verbrauchen auch schon beim Einschalten Strom – der Displaytreiber wird aktiv und ist bereit, Signale vom SoC an die Dünnschichttransistoren zu senden und zu empfangen. Ich habe die Geräteleistung gemessen, während das Display ein vollschwarzes Bild gerendert hat, und eine weitere Messung, während das Display ausgeschaltet war, und dann die Differenz abgezogen. Das Display des OnePlus 7 Pro verbrauchte im Grunde 400 mW und zusätzlich 4 mW pro Nit (Leuchtdichteeinheit).
Nachdem wir nun realistische Leistungswerte ermittelt haben, können wir modellieren, wie viel Strom Dunkelgrau im Vergleich zu reinem Grau verbraucht „AMOLED schwarz.“ Nehmen wir eine Displayhelligkeit von 100 Nits für reines Weiß an, so wie es die Berechnungen sind einfach. Bei diesem Weißwert sollte das Display des OnePlus 7 Pro 400 mW + (4 mW/nit × 100 nits) = 800 mW verbrauchen. Wenn nur Schwarz angezeigt wird, sollte das Display nur seine Grundleistung verbrauchen, die 400 mW beträgt. Denken Sie daran, dass wir für Dunkelgrau die Ausgangsluminanz auf 0,3 % der Luminanz des Weißpegels berechnet haben, sodass die Ausgabe 0,3 Nits betragen sollte. 4 mW/nit × 0,3 nits = 1,2 mW, also sollte Dunkelgrau nur 1,2 mW mehr verbrauchen als reines Schwarz.
400mW vs. 401,2 mW – eine mikroskopische Steigerung des Stromverbrauchs um 0,3 %
Also, theoretisch, dunkelgrau verbraucht a unerheblich Menge zusätzlicher Leistung im Vergleich zur Verwendung von Schwarz. Aber vielleicht sind Sie immer noch skeptisch, was die Wirksamkeit im Dunkelmodus angeht, und trauen der Mathematik nicht, also messen wir einfach das verdammte Ding.
Echte Geräteleistungsmessungen
Ich habe mein OnePlus 7 Pro mithilfe eines Belichtungsmessers auf einen Display-Weißwert von 100 Nits eingestellt und es auf einem belassen Fünf Minuten lang habe ich jeweils nur ein Vollbild von Weiß, Schwarz und Dunkelgrau aufgenommen und das gesamte Gerät vermessen Leistung. Das OnePlus 7 Pro-Display weist in seinen Schatten ein höheres Gamma auf, also bei der Messung seiner Ausgangsleuchtdichte Für #121212 wurden 0,18 Nits statt unserer prognostizierten 0,3 Nits angezeigt, sodass der Verbrauch sogar noch geringer ist Leistung.
Wenn das OnePlus 7 Pro bei 100 Nits Vollweiß anzeigt, verbraucht das Gerät über fünf Minuten durchschnittlich 1000 mW. Bei der Anzeige eines „AMOLED-Schwarz“-Bildes verbrauchte das OnePlus 7 Pro durchschnittlich 600 mW – der gleiche Unterschied von 400 mW in unserer obigen Modellierung. Und schließlich verbrauchte das Gerät bei der Messung von Dunkelgrau durchschnittlich zwischen 600 mW und 610 mW. Alle diese gemessenen Leistungswerte stimmen mit dem überein, was wir zuvor modelliert haben. Die 10 zusätzlichen Milliwatt Leistung für den Dunkelgrau-Test stammen wahrscheinlich nicht vom Display, sondern von etwas anderem im Gerät – vielleicht dem Radio, Kurze SoC-Sprünge, wer weiß – das Stromprotokoll zeigt einen plötzlichen Anstieg der Stromstärke für die letzte Auflistung, der den Durchschnitt von 0,6 W auf erhöht 0,61 W. Hier ist ein weiterer Durchlauf mit dem gleichen Szenario, außer dass in diesem Durchlauf der reine Schwarztest 50 mW mehr Strom verbrauchte – wiederum höchstwahrscheinlich aufgrund externer Faktoren.
Aber im schlimmsten Fall gehen wir davon aus, dass 10 mW kein Zufall waren. Bei einer durchschnittlichen Gerätespannung von 4,03 V entsprechen diese zusätzlichen 10 mW einer durchschnittlichen Stromstärke von 2,5 mA. Mit dem 4000-mAh-Akku des OnePlus 7 Pro würde das bedeuten, dass das dunkelgraue Design zusätzlich 0,063 % des Akkus des Geräts pro Stunde verbraucht. Wow.
Also AMOLED Schwarz oder Dunkelgrau für den Dark Mode? Wählen Sie, was Ihnen am besten gefällt, beide sparen gleich viel kostbaren Akku.