Nej, "AMOLED Black" sparar INTE mer batteri än mörkgrå

Dark Mode-design har väckt stor uppmärksamhet den senaste tiden, och både Google och Apple rusar ut mönster med mörkt tema i deras appar så fort de kan som förberedelser för deras nästa stora OS-släpp, som båda har Dark Mode som en nyckelfunktion. I datorvärlden har människor ställt den uråldriga frågan: Ska mörkt lägestema använda ren "AMOLED-svart" eller mörkgrå?

Även om jag inte är här för att svara på vilken ton utseende bättre — det är personligt, och det är i grunden politik vid det här laget — jag skulle vilja svara på en annan vanlig fråga, och det är huruvida användning av mörkgrå i en design med mörkt tema sparar batteri över rent "AMOLED-svart" i OLED visas.

Svaret på det är ja, mörkgrå sparar fortfarande batteri, men det är den här delen som de flesta säger "men rent svart sparar mer ström eftersom pixlarna faktiskt är avstängda!" Jag ska liksom motsäga min egen titel här, men ja, båda påståendena i det ramaskriet är sanna.

dock, hur mycket kraft gör rent svart faktiskt spara över mörkgrått? För att svara på denna fråga måste vi först förstå lite grundläggande OLED-anatomi.

Grunderna för OLED-skärmar

I en OLED (Organisk Lrätt-Emitting Diod), producerar varje enskild pixel sitt eget ljus som du ser. Varje pixel har en röd, blå och grön subpixel (för enkelhetens skull antar randig RGB), och det här är de individuella OLED: erna som avger sin respektive färg vid en viss ljusstyrka, och den ljusstyrkan beror på hur mycket elektrisk ström som skickas till LED. Varje enskild färg som bildskärmen producerar är en blandning av dessa tre OLED med olika ljusstyrkor, och vitt är helt enkelt en blandning av alla tre av dessa OLED. Som sagt tidigare är svart frånvaron av alla tre färgblandningar utan någon elektrisk ström som skickas till någon av tre av dess färger OLED.

Så, hur görs mörkgrå? Grå, mörkgrå och ljusgrå är alla faktiskt bara nyanser av vitt. En grå pixel skapas genom att bilda en vit pixel och sedan sänka strömmen till sina tre OLED: er med en procentsats baserat på hur ljus eller mörk pixeln behöver vara. Detta är lättare att tänka på i RGB-färgkoder, där #FFFFFF/rgb (100%, 100%, 100%) är rent vitt, #000000/rgb (0,0,0) är svart och nyanser av grått är alla trippel med samma rött, grönt och blått komponenter. En inmatad färgkods individuella röd/blå/gröna komponentvärden överförs i huvudsak till pixelns respektive RGB OLED.

När man matar ut dessa färgkoder är det dock ytterligare ett steg som äger rum, och det är gammakorrigering. Jag kommer inte att förklara gamma för mycket, men enkelt uttryckt tar gammakorrigering de linjära färgkodvärdena som sträcker sig från 0 % till 100 % och höjer den till en potens. Industristandardens skärmgamma använder en effektexponent på 2,2, så varje ingångsfärgkomponent höjs till 2,2, och det är utgångsluminansen för respektive OLED.

Sammanfattningsvis höjs ingående RGB-färgkodskomponenter till 2,2 och skickas sedan vidare till pixelns respektive röda, blå och gröna OLED. Enkel.

Nu kan vi börja svara på frågor.

Hur mycket ström förbrukar mörkgrå pixlar?

Vi kommer att använda Google Material Dark Theme specs rekommenderade ytfärg #121212, vilket översätts till rgb (7%,7%,7%). Efter gammakorrigering (0,07^2,2) får vi ett värde på 0,3%, vilket betyder att Googles mörkgråa yta ger 0,3% luminans av en rent vit yta.

mörkgrå är 0,3 % av luminansen för rent vitt

Kom ihåg att OLED: ns luminans/ljusstyrka beror på den elektriska ström som skickas till den. Endast 0,3 % av vitts kraft behövs för att göra mörkgrå. Men jag vet vad du tänker,

"0,3% är fortfarande högre än 0%!"

Du har helt rätt, men låt oss få in några verkliga siffror i detta.

Jag mätte ljuseffektiviteten hos OnePlus 7 Pro-skärmen (vid 60hz) med hjälp av en linjär regression från att plotta enhetens effekt mot displayens luminans. Skärmar förbrukar också ström bara genom att slås på – bildskärmsdrivrutinen blir aktiv och redo att skicka och ta emot signaler från SoC till tunnfilmstransistorerna. Jag mätte enhetens effekt medan displayen återgav en helsvart bild och en annan mätning medan displayen var avstängd, sedan subtraherade jag skillnaden. OnePlus 7 Pro-skärmen förbrukade en baslinje på 400mW och ytterligare 4mW per nit (luminansenhet).

Nu när vi har samlat realistiska effektsiffror kan vi modellera hur mycket ström mörkgrå förbrukar kontra ren "AMOLED svart." Låt oss anta en displayens ljusstyrka på 100 nits för rent vitt bara så att beräkningarna är enkel. Vid denna vitnivå bör OnePlus 7 Pro-skärmen förbruka 400mW + (4mW/nit × 100 nits) = 800mW. När du inte visar något annat än svart bör skärmen bara förbruka sin baslinjeeffekt, vilket är 400mW. För mörkgrå, kom ihåg att vi beräknade dess utgående luminans till 0,3 % av luminansen för den vita nivån, så den borde mata ut 0,3 nits. 4mW/nit × 0,3 nits = 1,2mW, så mörkgrå bör bara förbruka 1,2mW mer än rent svart.

400mW vs. 401,2 mW — en mikroskopisk ökning av strömförbrukningen med 0,3 %

Så, teoretiskt sett, mörkgrå förbrukar en försumbar mängd extra kraft jämfört med att använda svart. Men du kanske fortfarande är skeptisk till dess effektivitet för mörkt läge och litar inte på matematiken, så låt oss bara mäta det jävla.

Verkliga mätningar av enhetens effekt

Jag ställde in min OnePlus 7 Pro på en skärmvitnivå på 100 nits med en ljusmätare och lämnade den på en full bild av bara vit, svart och mörkgrå, vardera i fem minuter, och mätte den totala enheten kraft. OnePlus 7 Pro-skärmen har ett högre gamma i sina skuggor, så när man mäter dess utgående luminans för #121212 stod det 0,18 nits istället för våra beräknade 0,3 nits, så det kommer att förbruka ännu mindre kraft.

När OnePlus 7 Pro visar helvit vid 100 nits förbrukade enheten i genomsnitt 1000mW under fem minuter. När du visar en "AMOLED-svart"-bild förbrukade OnePlus 7 Pro i genomsnitt 600mW - samma skillnad på 400mW i vår modellering ovan. Och slutligen, när man mätte mörkgrå, förbrukade enheten i genomsnitt mellan 600mW-610mW. Alla dessa uppmätta effektsiffror ligger i linje med vad vi tidigare modellerat. De ytterligare 10 milliwatteffekten för det mörkgrå testet kommer sannolikt inte från skärmen, utan från något annat i enheten - kanske radio, korta SoC-sprutor, vem vet -- kraftloggavloppet visar en plötslig topp i strömstyrkan för den senaste noteringen som ökar genomsnittet från 0,6W till 0,61W. Här är en annan körning med samma scenario, förutom i denna körning förbrukade det rena svarta testet 50mW mer ström - återigen, troligen från externa faktorer.

Men i värsta fall, låt oss anta att 10mW inte var en slump. Vid en genomsnittlig enhetsspänning på 4,03V översätts de ytterligare 10mW till en genomsnittlig strömstyrka på 2,5mA. Med OnePlus 7 Pros 4000mAh-batteri skulle det betyda att det mörkgråa temat förbrukar ytterligare 0,063% av enhetens batteri per timme. Oj.

Så AMOLED svart eller mörkgrå för mörkt läge? Välj vilken du föredrar, båda sparar lika mycket dyrbart batteri.