L'utilizzo del grigio scuro in un design in modalità oscura consente di risparmiare la stessa quantità di batteria del puro "nero AMOLED" nei display OLED? I risultati potrebbero sorprenderti.
Il design della modalità oscura ha attirato molta attenzione ultimamente e sia Google che Apple si stanno affrettando a uscire disegni a tema scuro In le loro app il più velocemente possibile in preparazione per il loro prossime versioni principali del sistema operativo, entrambi vantano la modalità oscura come caratteristica chiave. Nel mondo dei computer, le persone si pongono l'annosa domanda: i design dei temi in modalità oscura dovrebbero utilizzare il puro "nero AMOLED" o il grigio scuro?
Mentre non sono qui per rispondere con quale tono sembra meglio – è una questione personale, ed è fondamentalmente politica a questo punto – vorrei rispondere ad un'altra cosa comunemente accompagnata domanda, e cioè se l'utilizzo o meno del grigio scuro in un design a tema scuro fa risparmiare batteria rispetto al puro "nero AMOLED" in OLED visualizza.
La risposta è: sì, il grigio scuro consente comunque di risparmiare batteria, ma questa è la parte in cui la maggior parte delle persone dice "ma il nero puro fa risparmiare più energia perché i pixel sono effettivamente spenti!" In un certo senso contraddirò il mio stesso titolo qui, ma sì, entrambe le affermazioni in quella protesta sono vere. Tuttavia, quanta potenza ha il nero puro In realtà risparmiare sul grigio scuro? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima comprendere alcune nozioni di base dell’anatomia degli OLED.
Nozioni di base sui display OLED
In un OLED (Oorganico lbene-Emiting Diode), ogni singolo pixel produce la propria luce che vedi. Ogni pixel ha un subpixel rosso, blu e verde (assumendo RGB a strisce per semplicità) e questi sono i singoli OLED che emettono il rispettivo colore ad una certa luminosità, e tale luminosità dipende dalla quantità di corrente elettrica inviata al GUIDATO. Ogni singolo colore prodotto dal display è una miscela di questi tre OLED con luminosità diverse e il bianco è semplicemente una miscela di tutti tre di questi OLED. Come detto in precedenza, il nero è l'assenza di tutte e tre le miscele di colori senza che alcuna corrente elettrica venga inviata a nessuna di queste tre OLED.
Allora, come è fatto il grigio scuro? Il grigio, il grigio scuro e il grigio chiaro sono in realtà solo sfumature di bianco. Un pixel grigio viene creato formando un pixel bianco e quindi abbassando la corrente ai suoi tre OLED di una percentuale basata su quanto chiaro o scuro deve essere il pixel. Questo è più facilmente pensabile nei codici colore RGB, dove #FFFFFF/rgb (100%,100%,100%) è bianco puro, #000000/rgb (0,0,0) è nero e le sfumature di grigio sono triple con gli stessi rosso, verde e blu componenti. I singoli valori dei componenti rosso/blu/verde di un codice colore in ingresso vengono essenzialmente trasmessi al rispettivo OLED RGB del pixel.
Quando si emettono questi codici colore, tuttavia, c'è un ulteriore passaggio da eseguire, e cioè correzione gamma. Non spiegherò la gamma in modo troppo approfondito, ma in parole povere, la correzione della gamma prende i valori del codice colore lineare che vanno dallo 0% al 100% e li eleva a una potenza. La gamma di visualizzazione standard del settore utilizza un esponente di potenza di 2,2, quindi ciascun componente di colore in ingresso viene aumentato a 2,2, ovvero la luminanza in uscita del rispettivo OLED.
In sintesi, i componenti del codice colore RGB in input vengono aumentati a 2,2 e quindi trasmessi ai rispettivi OLED rosso, blu e verde del pixel. Semplice.
Ora possiamo iniziare a rispondere alle domande.
Quanta energia consumano i pixel grigio scuro?
Utilizzeremo il Specifiche del tema scuro del materiale GoogleIl colore di superficie consigliato da # 121212, che si traduce in rgb (7%,7%,7%). Dopo la correzione gamma (0,07^2,2) otteniamo un valore dello 0,3%, il che significa che la superficie grigio scuro di Google emette lo 0,3% della luminanza di una superficie bianca pura.
il grigio scuro corrisponde allo 0,3% della luminanza del bianco puro
Ricordiamo che la luminanza/luminosità dell'OLED dipende dalla corrente elettrica ad esso inviata. Per ottenere il grigio scuro è necessario solo lo 0,3% della potenza del bianco. Ma so cosa stai pensando,
"Lo 0,3% è ancora superiore allo 0%!"
Hai assolutamente ragione, ma analizziamo alcuni dati del mondo reale.
Ho misurato l'efficacia luminosa del display di OnePlus 7 Pro (a 60 Hz) utilizzando una regressione lineare tracciando la potenza del dispositivo rispetto alla luminanza del display in uscita. I display consumano energia anche semplicemente quando vengono accesi: il driver del display diventa attivo e pronto a inviare e ricevere segnali dal SoC ai transistor a film sottile. Ho misurato la potenza del dispositivo mentre il display visualizzava un'immagine completamente nera e un'altra misurazione mentre il display era spento, quindi ho sottratto la differenza. Il display di OnePlus 7 Pro ha consumato una base di 400 mW e ulteriori 4 mW per nit (unità di luminanza).
Ora che abbiamo raccolto dati di potenza realistici, possiamo modellare la quantità di energia consumata dal grigio scuro rispetto a quella pura "AMOLED nero." Supponiamo che la luminosità del display sia di 100 nit per il bianco puro, così come sono i calcoli semplice. A questo livello di bianco, il display di OnePlus 7 Pro dovrebbe consumare 400 mW + (4 mW/nit × 100 nit) = 800 mW. Quando non viene visualizzato altro che nero, il display dovrebbe consumare solo la sua potenza di base, ovvero 400 mW. Per il grigio scuro, ricorda che abbiamo calcolato che la sua luminanza in uscita è pari allo 0,3% della luminanza del livello bianco, quindi dovrebbe emettere 0,3 nit. 4 mW/nit × 0,3 nit = 1,2 mW, quindi il grigio scuro dovrebbe consumare solo 1,2 mW in più rispetto al nero puro.
400 mW contro 401,2 mW: un microscopico aumento dello 0,3% del consumo energetico
COSÌ, teoricamente, il grigio scuro consuma a trascurabile quantità di energia aggiuntiva rispetto all'utilizzo del nero. Ma forse sei ancora scettico sulla sua efficacia per la modalità oscura e non ti fidi dei calcoli, quindi misuriamo semplicemente quella dannata cosa.
Misurazioni della potenza del dispositivo reale
Ho impostato il mio OnePlus 7 Pro su un livello di bianco del display di 100 nit utilizzando un esposimetro e l'ho lasciato acceso immagine completa composta solo da bianco, nero e grigio scuro, ciascuna per cinque minuti, e ha misurato l'intero dispositivo energia. Il display di OnePlus 7 Pro ha una gamma più elevata nelle ombre, quindi quando si misura la luminanza in uscita per #121212, legge 0,18 nit invece dei nostri 0,3 nit previsti, quindi consumerà ancora meno energia.
Quando OnePlus 7 Pro viene visualizzato completamente in bianco a 100 nit, il dispositivo ha consumato in media 1000 mW in cinque minuti. Quando si visualizza un'immagine "AMOLED nera", OnePlus 7 Pro consuma in media 600 mW - la stessa differenza di 400 mW nel nostro modello sopra. Infine, misurando il grigio scuro, il dispositivo ha consumato in media tra 600 mW e 610 mW. Tutti questi dati di potenza misurati sono in linea con ciò che abbiamo modellato in precedenza. I 10 milliwatt aggiuntivi di potenza per il test del grigio scuro probabilmente non provengono dal display, ma da qualcos'altro nel dispositivo, forse dalla radio, brevi scatti del SoC, chi lo sa: i consumi del registro di potenza mostrano un improvviso picco di amperaggio per l'ultimo elenco che aumenta la media da 0,6 W a 0,61 W. Ecco un'altra esecuzione con lo stesso scenario, tranne che in questa esecuzione il test del nero puro ha consumato 50 mW di energia in più, ancora una volta, molto probabilmente da fattori esterni.
Ma nella peggiore delle ipotesi, supponiamo che 10 mW non siano stati un colpo di fortuna. Con una tensione media del dispositivo di 4,03 V, quei 10 mW aggiuntivi si traducono in un amperaggio medio di 2,5 mA. Con la batteria da 4000mAh di OnePlus 7 Pro, ciò significherebbe che il tema grigio scuro consumerebbe un ulteriore 0,063% della batteria del dispositivo all'ora. Ehi.
Quindi AMOLED nero o grigio scuro per la modalità oscura? Scegli quello che preferisci, entrambi risparmiano la stessa quantità di preziosa batteria.