Czy użycie ciemnoszarego w projekcie trybu ciemnego oszczędza tyle samo baterii, co czysta „czerń AMOLED” w wyświetlaczach OLED? Wyniki mogą Cię zaskoczyć.
Projekt trybu ciemnego przyciągnął ostatnio wiele uwagi, a Google i Apple spieszą się z nim projekty w ciemnej tematyce W ich aplikacje tak szybko, jak to możliwe, przygotowując się do ich kolejne główne wydania systemu operacyjnego, w obu przypadkach kluczową funkcją jest tryb ciemny. W świecie komputerów ludzie zadają odwieczne pytanie: czy w projektach motywów trybu ciemnego należy używać czystej czerni AMOLED czy ciemnoszarej?
Chociaż nie jestem tutaj, aby odpowiedzieć, który ton wygląda lepiej — to sprawa osobista i w tym momencie jest to w zasadzie polityka — chciałbym odpowiedzieć na inną, powszechnie towarzyszoną pytanie, a mianowicie, czy użycie ciemnoszarego w ciemnym projekcie oszczędza baterię w porównaniu z czystą „czarnością AMOLED” w OLED wyświetla.
Odpowiedź na to brzmi tak, ciemnoszary nadal oszczędza baterię, ale to jest ta część, o której mówi większość ludzi
„ale czysta czerń oszczędza więcej energii, ponieważ piksele są w rzeczywistości wyłączone!” Zamierzam tutaj w pewnym sensie zaprzeczyć mojemu własnemu tytułowi, ale tak, oba stwierdzenia zawarte w tym oburzeniu są prawdziwe. Jednakże, ile mocy ma czysta czerń Właściwie zapisać na ciemnoszarym? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw zrozumieć podstawową anatomię OLED.Podstawy wyświetlaczy OLED
W OLEDzie (Oorganiczny Lok-mirękawiczka Diode), każdy pojedynczy piksel wytwarza własne światło, które widzisz. Każdy piksel ma czerwony, niebieski i zielony subpiksel (zakładając dla uproszczenia RGB w paski) i są to poszczególne diody OLED, które emitują odpowiedni kolor z określoną jasnością, a jasność ta zależy od ilości prądu elektrycznego wysyłanego do obiektu PROWADZONY. Każdy kolor wytwarzany przez wyświetlacz jest mieszaniną tych trzech diod OLED o różnej jasności, a biel jest po prostu mieszanką wszystkich trzy z tych diod OLED. Jak powiedziano wcześniej, kolor czarny oznacza brak wszystkich trzech mieszanin kolorów i brak prądu elektrycznego przesyłanego do którejkolwiek z trzech diody OLED.
Jak więc powstaje ciemnoszary? Szary, ciemnoszary i jasnoszary to w rzeczywistości tylko odcienie bieli. Szary piksel powstaje poprzez utworzenie białego piksela, a następnie obniżenie prądu do trzech diod OLED o określoną wartość procentową w zależności od tego, jak jasny lub ciemny powinien być piksel. Łatwiej to sobie wyobrazić w kodach kolorów RGB, gdzie #FFFFFF/rgb (100%,100%,100%) to czysta biel, #000000/rgb (0,0,0) to kolor czarny, a odcienie szarości są dowolne potrójne z tym samym kolorem czerwonym, zielonym i niebieskim składniki. Poszczególne wartości składowej czerwonego/niebieskiego/zielonego wejściowego kodu koloru są zasadniczo przekazywane do odpowiedniego RGB OLED piksela.
Jednak podczas wyprowadzania tych kodów kolorów ma miejsce jeszcze jeden krok, a mianowicie korekcja gamma. Nie będę szczegółowo wyjaśniał gammy, ale mówiąc prościej, korekcja gamma przyjmuje wartości liniowego kodu koloru z zakresu od 0% do 100% i podnosi je do potęgi. W branżowym standardzie gamma wyświetlacza wykorzystuje wykładnik mocy 2,2, więc każdy wejściowy składnik koloru jest podnoszony do 2,2, co odpowiada luminancji wyjściowej odpowiedniego OLED.
Podsumowując, wejściowe składowe kodu koloru RGB są podnoszone do 2,2, a następnie przekazywane do odpowiedniego czerwonego, niebieskiego i zielonego wyświetlacza OLED piksela. Prosty.
Teraz możemy zacząć odpowiadać na pytania.
Ile energii zużywają ciemnoszare piksele?
Będziemy korzystać z Specyfikacja Google Material Dark Themezalecany kolor powierzchni firmy to #121212, co przekłada się na rgb (7%,7%,7%). Po korekcji gamma (0,07^2,2) otrzymujemy wartość 0,3%, co oznacza, że ciemnoszara powierzchnia Google'a daje 0,3% luminancji czysto białej powierzchni.
ciemnoszary to 0,3% luminancji czystej bieli
Przypomnijmy, że luminancja/jasność diody OLED zależy od wysyłanego do niej prądu elektrycznego. Aby uzyskać kolor ciemnoszary, potrzebne jest tylko 0,3% mocy bieli. Ale wiem, co myślisz,
„0,3% to nadal więcej niż 0%!”
Masz całkowitą rację, ale spójrzmy na liczby z prawdziwego świata.
Zmierzyłem skuteczność świetlną wyświetlacza OnePlus 7 Pro (przy 60 Hz) za pomocą regresji liniowej z wykreślenia mocy urządzenia w funkcji luminancji wyświetlacza wyjściowego. Wyświetlacze również zużywają energię od samego włączenia — sterownik wyświetlacza staje się aktywny i gotowy do wysyłania i odbierania sygnałów z SoC do tranzystorów cienkowarstwowych. Zmierzyłem moc urządzenia, gdy wyświetlacz wyświetlał całkowicie czarny obraz, a drugi pomiar przy wyłączonym wyświetlaczu, po czym odjąłem różnicę. Wyświetlacz OnePlus 7 Pro zużywał bazowe 400 mW i dodatkowe 4 mW na nit (jednostka luminancji).
Teraz, gdy zebraliśmy realistyczne dane dotyczące mocy, możemy modelować, ile energii zużywa ciemnoszary w porównaniu do czystej „AMOLED czarny”. Załóżmy, że jasność wyświetlacza dla czystej bieli wynosi 100 nitów, tak właśnie wyglądają obliczenia prosty. Przy tym poziomie bieli wyświetlacz OnePlus 7 Pro powinien zużywać 400 mW + (4 mW/nit × 100 nitów) = 800 mW. Gdy wyświetlana jest tylko czerń, wyświetlacz powinien zużywać tylko swoją moc bazową, która wynosi 400 mW. Przypomnijmy, że w przypadku ciemnej szarości obliczyliśmy, że jego luminancja wyjściowa wynosi 0,3% luminancji poziomu bieli, więc powinna emitować 0,3 nita. 4 mW/nit × 0,3 nita = 1,2 mW, zatem ciemnoszary powinien zużywać tylko o 1,2 mW więcej niż czysta czerń.
400mW w porównaniu do 400mW 401,2 mW — mikroskopijny wzrost zużycia energii o 0,3%.
Więc, teoretycznie, ciemnoszary zużywa a nieistotny ilość dodatkowej mocy w porównaniu do używania koloru czarnego. Być może nadal jesteś sceptyczny co do jego skuteczności w trybie ciemnym i nie ufasz matematyce, więc po prostu zmierzmy to cholerstwo.
Rzeczywiste pomiary mocy urządzenia
Za pomocą światłomierza ustawiłem w moim OnePlus 7 Pro poziom bieli wyświetlacza wynoszący 100 nitów i zostawiłem go na pełny obraz składający się wyłącznie z bieli, czerni i ciemnoszarości, każdy przez pięć minut, i zmierzył całe urządzenie moc. Wyświetlacz OnePlus 7 Pro ma wyższą wartość gamma w cieniach, więc podczas pomiaru luminancji wyjściowej dla #121212 odczytał 0,18 nitów zamiast przewidywanych 0,3 nitów, więc zużyje jeszcze mniej moc.
Gdy OnePlus 7 Pro wyświetla pełną biel przy 100 nitach, urządzenie zużywało średnio 1000 mW w ciągu pięciu minut. Podczas wyświetlania obrazu „AMOLED black” OnePlus 7 Pro zużywał średnio 600 mW — tyle samo, co różnica 400 mW w naszym modelowaniu powyżej. I wreszcie, podczas pomiaru koloru ciemnoszarego, urządzenie zużywało średnio od 600 mW do 610 mW. Wszystkie zmierzone wartości mocy są zgodne z tym, co modelowaliśmy wcześniej. 10 dodatkowych miliwatów mocy w teście ciemnoszarym prawdopodobnie nie pochodzi z wyświetlacza, ale z czegoś innego w urządzeniu – być może radia, krótkie impulsy SoC, kto wie – dziennik poboru mocy pokazuje nagły wzrost natężenia prądu dla ostatniego wpisu, który zwiększa średnią z 0,6 W do 0,61 W. Oto kolejny przebieg z tym samym scenariuszem, z tą różnicą, że w tym przypadku test czystej czerni pochłonął o 50 mW więcej mocy – ponownie, najprawdopodobniej z czynników zewnętrznych.
Ale w najgorszym przypadku załóżmy, że 10 mW nie było dziełem przypadku. Przy średnim napięciu urządzenia wynoszącym 4,03 V te dodatkowe 10 mW przekłada się na średnie natężenie prądu wynoszące 2,5 mA. W przypadku baterii OnePlus 7 Pro o pojemności 4000 mAh oznaczałoby to, że ciemnoszary motyw zużywa dodatkowe 0,063% baterii urządzenia na godzinę. Oj.
Więc AMOLED czarny lub ciemnoszary dla trybu ciemnego? Wybierz, który wolisz, oba oszczędzają taką samą ilość cennej baterii.