Nie, „AMOLED czarny” NIE oszczędza więcej baterii niż ciemnoszary

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.

Jasność OLED a wartość składnika Kolor. Zwróć uwagę, że odpowiedź nie jest liniowa.

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.

Moc urządzenia vs. Jasność wyświetlacza — OnePlus 7 Pro

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.