Ei, "AMOLED Black" EI säästa rohkem akut kui tumehall

Kas tumehalli kasutamine pimedas režiimis säästab sama palju akut kui puhas AMOLED must OLED-ekraanidel? Tulemused võivad teid üllatada.

Dark Mode disain on viimasel ajal palju tähelepanu äratanud ning nii Google kui Apple tormavad välja tumedateemalised kujundused sisse nende rakendusi nii kiiresti kui võimalik, valmistudes selleks järgmised suuremad OS-i väljalasked, mille mõlema peamise funktsioonina on tume režiim. Arvutimaailmas on inimesed esitanud igivana küsimuse: kas tumeda režiimi teemakujunduses tuleks kasutada puhast "AMOLED black" või tumehalli?

Kuigi ma ei ole siin, et vastata, mis toonil näeb välja parem — see on isiklik ja praegu on see põhimõtteliselt poliitika — tahaksin vastata teisele sageli kaasas olevale küsimusele küsimus ja see, kas tumehalli kasutamine tumedateemalises kujunduses säästab akut OLED-is puhta "AMOLED black" asemel või mitte. kuvab.

Vastus sellele on jah, tumehall säästab ikka akut, kuid see on osa, mida enamik inimesi ütleb "aga puhas must säästab rohkem energiat, sest pikslid on tegelikult välja lülitatud!"

 Ma lähen siin oma pealkirjaga omamoodi vastuollu, kuid jah, mõlemad väited selles hüüdis on tõesed. Kuid, kui palju jõudu teeb puhas must tegelikult säästa üle tumehalli? Sellele küsimusele vastamiseks peame kõigepealt mõistma mõnda põhilist OLED-i anatoomiat.

OLED-ekraani põhitõed

OLED-is (Orgaaniline Lõige-Elabakindad Djood) ekraan, iga piksel toodab oma valgust, mida näete. Igal pikslil on punane, sinine ja roheline alampiksel (lihtsuse huvides eeldades triibulist RGB-d) ja need on üksikud OLED-id, mis kiirgavad oma värvi teatud heledusega ja see heledus sõltub sellest, kui palju elektrivoolu suunatakse LED. Iga värv, mida ekraan toodab, on segu neist kolmest erineva heledusega OLED-ist ja valge on lihtsalt segu kõigist kolm neist OLED-idest. Nagu varem öeldud, on must kõigi kolme värvisegu puudumine ja ühelegi kolmele ei saadeta elektrivoolu OLED-id.

Niisiis, kuidas tehakse tumehalli? Hall, tumehall ja helehall on tegelikult ainult valge varjundid. Halli piksli valmistamiseks moodustatakse valge piksel ja seejärel vähendatakse voolu kolmele OLED-ile protsendi võrra vastavalt sellele, kui hele või tume piksel peab olema. Seda on lihtsam mõelda RGB värvikoodide puhul, kus #FFFFFF/rgb (100%, 100%, 100%) on puhas valge, #000000/rgb (0,0,0) on must ja hallid toonid on mis tahes kolmikud sama punase, rohelise ja sinisega komponendid. Sisendvärvikoodi individuaalsed punase/sinise/rohelise komponendi väärtused edastatakse sisuliselt piksli vastavale RGB OLED-ile.

Nende värvikoodide väljastamisel toimub aga veel üks samm ja see on gamma korrektsioon. Ma ei selgita gammat liiga põhjalikult, kuid lihtsalt öeldes võtab gammakorrektsioon lineaarsed värvikoodi väärtused vahemikus 0% kuni 100% ja tõstab selle astmeni. Tööstusstandardi kuvari gamma kasutab võimsuseksponenti 2,2, seega tõstetakse iga sisendi värvikomponent 2,2-ni ja see on vastava OLED-i väljundheledus.

OLED-i heledus vs värv komponendi väärtus. Pange tähele, et vastus ei ole lineaarne.

Kokkuvõttes tõstetakse sisend RGB värvikoodi komponendid väärtusele 2,2 ja edastatakse seejärel piksli vastavale punasele, sinisele ja rohelisele OLED-ile. Lihtne.

Nüüd saame hakata küsimustele vastama.

Kui palju energiat tarbivad tumehallid pikslid?

Me kasutame Google Materiali tumeda teema spetsifikatsioonsoovitatud pinnavärv #121212, mis tähendab rgb (7%, 7%, 7%). Pärast gammakorrektsiooni (0,07^2,2) saame väärtuseks 0,3%, mis tähendab, et Google'i tumehall pind annab 0,3% puhta valge pinna heleduse.

tumehall on 0,3% puhta valge heledusest

Tuletage meelde, et OLED-i heledus/heledus sõltub sellele saadetavast elektrivoolust. Tumehalli värvimiseks on vaja ainult 0,3% valge võimsusest. Aga ma tean, mida sa mõtled,

"0,3% on ikka kõrgem kui 0%!"

Teil on täiesti õigus, kuid toome sellesse mõned tegelikud arvud.

Seadme võimsus vs. Ekraani heledus – OnePlus 7 Pro

Mõõtsin OnePlus 7 Pro ekraani valgustugevust (sagedusel 60 Hz), kasutades lineaarset regressiooni seadme võimsuse ja väljundekraani heleduse graafikust. Ekraanid tarbivad energiat ka lihtsalt sisselülitamisega – ekraanidraiver muutub aktiivseks ja on valmis SoC-lt õhukese kilega transistoridele signaale saatma ja vastu võtma. Mõõtsin seadme võimsust ajal, mil ekraan andis täismusta pildi, ja teist mõõtmist, kui ekraan oli välja lülitatud, siis lahutasin erinevuse. OnePlus 7 Pro ekraan tarbis baasväärtust 400 mW ja lisaks 4 mW niti (heleduse ühik) kohta.

Nüüd, kui oleme kogunud realistlikud võimsusnäitajad, saame modelleerida, kui palju energiat tumehall tarbib võrreldes puhtaga "AMOLED must." Oletame, et puhasvalge puhul on ekraani heledus 100 niti, nii et arvutused on nii lihtne. Sellel valgel tasemel peaks OnePlus 7 Pro ekraan tarbima 400 mW + (4 mW/nit × 100 niti) = 800 mW. Kui kuvatakse ainult musta värvi, peaks ekraan tarbima ainult oma baasvõimsust, mis on 400 mW. Tumehalli puhul pidage meeles, et arvutasime selle väljundheleduseks 0,3% valge taseme heledusest, seega peaks see väljastama 0,3 niti. 4 mW/nit × 0,3 niti = 1,2 mW, seega peaks tumehall tarbima ainult 1,2 mW rohkem kui puhas must.

400mW vs. 401,2 mW – mikroskoopiline 0,3% energiatarbimise kasv

Niisiis, teoreetiliselt, tumehall kulutab a ebaoluline lisavõimsust võrreldes musta kasutamisega. Kuid võib-olla olete endiselt skeptiline selle tõhususe suhtes pimedas režiimis ega usalda matemaatikat, nii et mõõdame lihtsalt seda kuradi asja.

Seadme tegelik võimsuse mõõtmine

Seadsin oma OnePlus 7 Pro valgusmõõturi abil ekraani valgeks 100 niti ja jätsin selle sisse täispilt ainult valgest, mustast ja tumehallist, kumbki viis minutit, ja mõõtis seadme koguarvu võimsus. OnePlus 7 Pro ekraanil on varjudes suurem gamma, nii et selle väljundheleduse mõõtmisel #121212 puhul näis see meie prognoositud 0,3 niti asemel 0,18 niti, nii et see tarbib veelgi vähem võimsus.

Kui OnePlus 7 Pro kuvab täisvalget 100 niti, tarbis seade viie minuti jooksul keskmiselt 1000 mW. "AMOLED black" kujutise kuvamisel tarbis OnePlus 7 Pro keskmiselt 600 mW – sama 400 mW erinevus meie ülaltoodud modelleerimisel. Ja lõpuks, tumehalli mõõtmisel tarbis seade keskmiselt 600mW-610mW. Kõik need mõõdetud võimsusnäitajad on kooskõlas sellega, mida me varem modelleerisime. 10 täiendavat millivatti tumehalli testi jaoks ei tule tõenäoliselt mitte ekraanilt, vaid millestki muust seadmes – võib-olla raadiost, lühikesed SoC-spurdid, kes teab – voolulogi tühjendamine näitab viimase kirje puhul järsku voolutugevuse tõusu, mis suurendab keskmist 0,6 W-lt 0,61 W. Siin on veel üks sama stsenaariumiga katse, välja arvatud see, et puhasmustast testis kulus 50 mW rohkem energiat – jällegi suure tõenäosusega välistest teguritest.

Kuid halvimal juhul oletame, et 10mW ei olnud juhus. Seadme keskmise pinge korral 4,03 V tähendab see täiendav 10 mW keskmiseks voolutugevuseks 2,5 mA. OnePlus 7 Pro 4000 mAh aku puhul tähendaks see, et tumehall teema tarbib täiendavalt 0,063% seadme akust tunnis. Vau.

Nii et AMOLED must või tumehall tumeda režiimi jaoks? Valige, kumb eelistate, mõlemad säästavad sama palju väärtuslikku akut.