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

Projekt Dark Mode przyciągnął ostatnio wiele uwagi, a zarówno Google, jak i Apple, starają się jak najszybciej wprowadzać ciemne projekty w swoich aplikacjach, przygotowując się do następnych głównych wydań systemu operacyjnego, z których oba mają kluczową funkcję Dark Mode . W świecie komputerów ludzie zadają odwieczne pytanie: czy projekty motywów trybu ciemnego powinny używać czystej „AMOLED czerni” czy ciemnej szarości?

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 inne często zadawane pytanie, czy to, czy użycie ciemnoszarego wzoru w ciemnych motywach oszczędza bateria ponad czystą „AMOLED czarną” na wyświetlaczach OLED.

Odpowiedź brzmi: tak, ciemnoszary nadal oszczędza baterię, ale jest to część, w której większość ludzi mówi: „ale czysta czerń oszczędza więcej energii, ponieważ piksele są faktycznie wyłączone!” Mam zamiar zaprzeczyć temu własnemu tytułowi, ale tak, oba stwierdzenia w tym oburzeniu są prawdziwe. Ile jednak mocy oszczędza czysta czerń w porównaniu z ciemnoszarym? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw zrozumieć podstawową anatomię OLED.

Podstawy wyświetlania OLED

Na wyświetlaczu OLED ( O rganic L Ight- E mitting D iode) każdy piksel wytwarza własne światło, które widzisz. Każdy piksel ma subpiksel czerwony, niebieski i zielony (przy założeniu prostoty w paski RGB), a są to poszczególne diody OLED, które emitują odpowiedni kolor przy określonej jasności, a jasność ta zależy od tego, ile prądu elektrycznego jest wysyłane do diody LED. Każdy pojedynczy kolor, który wytwarza wyświetlacz, jest mieszanką tych trzech diod OLED o różnych jasnościach, a biel jest po prostu mieszanką wszystkich trzech tych diod OLED. Jak powiedziano wcześniej, czerń oznacza brak wszystkich trzech mieszanek kolorów bez prądu elektrycznego przesyłanego do dowolnych trzech jego diod OLED.

Jak powstaje ciemnoszary? Szary, ciemnoszary i jasnoszary to właściwie tylko odcienie bieli. Szary piksel powstaje przez utworzenie białego piksela, a następnie obniżenie prądu do trzech diod OLED o wartość procentową w zależności od tego, jak jasny lub ciemny musi być piksel. Łatwiej jest o tym pomyśleć w kodach kolorów RGB, gdzie # FFFFFF / rgb (100%, 100%, 100%) to czysta biel, # 000000 / rgb (0, 0, 0) jest czarny, a odcienie szarości są dowolne trzykrotnie z tymi samymi składnikami czerwonym, zielonym i niebieskim. Indywidualne wartości wejściowego kodu koloru czerwony / niebieski / zielony są zasadniczo przekazywane do odpowiedniego RGB OLED piksela.

Przy wysyłaniu tych kodów kolorów zachodzi jeszcze jeden krok, a mianowicie korekcja gamma . Nie będę wyjaśniać gamma zbyt głęboko, ale mówiąc prosto, korekcja gamma przyjmuje liniowe wartości kodów kolorów w zakresie od 0% do 100% i podnosi ją do potęgi. Standardowy gamma wyświetlania w branży wykorzystuje wykładnik mocy 2, 2, więc każdy komponent koloru wejściowego jest podnoszony do 2, 2, i to jest luminancja wyjściowa odpowiedniego OLED.

Jasność OLED a wartość koloru. Zauważ, że odpowiedź nie jest liniowa.

Podsumowując, wejściowe elementy kodu kolorów RGB są podnoszone do 2.2, a następnie przekazywane do odpowiedniego czerwonego, niebieskiego i zielonego OLED piksela. Prosty.

Teraz możemy zacząć odpowiadać na pytania.

Ile mocy zużywają ciemnoszare piksele?

Użyjemy zalecanego koloru powierzchni Google Material Dark Theme # 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 generuje 0, 3% luminancji czysto białej powierzchni.

ciemnoszary stanowi 0, 3% luminancji czystej bieli

Przypomnij sobie, że luminancja / jasność OLED zależy od prądu elektrycznego przesyłanego do niego. Tylko 0, 3% mocy bieli jest potrzebne, aby uzyskać ciemnoszary kolor. Ale wiem o czym myślisz

„0, 3% to wciąż więcej niż 0%!”

Masz całkowitą rację, ale weźmy w to kilka rzeczywistych postaci.

Moc urządzenia a luminancja wyświetlacza - OnePlus 7 Pro

Zmierzyłem skuteczność świetlną wyświetlacza OnePlus 7 Pro (przy 60 Hz), stosując regresję liniową od wykreślenia mocy urządzenia w stosunku do luminancji wyświetlacza wyjściowego. Wyświetlacze również zużywają energię po włączeniu - sterownik ekranu staje się aktywny i gotowy do wysyłania i odbierania sygnałów z SoC do tranzystorów cienkowarstwowych. Zmierzyłem moc urządzenia, gdy wyświetlacz renderował całkowicie czarny obraz, i kolejny pomiar, gdy wyświetlacz był wyłączony, a następnie odjąłem różnicę. Wyświetlacz OnePlus 7 Pro zużywał linię podstawową 400 mW i dodatkowe 4 mW na nit (jednostka luminancji).

Teraz, gdy zebraliśmy realistyczne wartości mocy, możemy modelować, ile mocy zużywa ciemnoszary w porównaniu do czystej „AMOLED czerni”. Załóżmy, że jasność wyświetlacza wynosi 100 nitów dla czystej bieli, więc obliczenia są proste. Na tym poziomie bieli wyświetlacz OnePlus 7 Pro powinien zużywać 400 mW + (4 mW / nit × 100 nitów) = 800 mW. Gdy wyświetla się tylko czerń, wyświetlacz powinien zużywać jedynie swoją moc wyjściową, która wynosi 400 mW. W przypadku ciemnoszarego przypomnijmy, że oblicziliśmy jego luminancję wyjściową na 0, 3% luminancji poziomu bieli, więc powinna ona dawać 0, 3 nitki. 4 mW / nit × 0, 3 nitów = 1, 2 mW, więc ciemnoszary powinien zużywać tylko 1, 2 mW więcej niż czysta czerń.

400 mW vs. 401, 2 mW - mikroskopowy wzrost zużycia energii o 0, 3%

Teoretycznie ciemnoszary zużywa znikomą ilość dodatkowej mocy w porównaniu do czerni. Ale być może nadal jesteś sceptyczny co do jego skuteczności w trybie ciemnym i nie ufasz matematyce, więc zmierzmy to cholerstwo.

Rzeczywiste pomiary mocy urządzenia

Ustawiłem OnePlus 7 Pro do wyświetlania poziomu bieli 100 nitów za pomocą światłomierza i zostawiłem go na pełnym obrazie tylko białym, czarnym i ciemnoszarym, każdy na pięć minut, i zmierzyłem całkowitą moc urządzenia. Wyświetlacz OnePlus 7 Pro ma wyższą gamma w swoich cieniach, więc podczas pomiaru luminancji wyjściowej dla # 121212 odczytuje 0, 18 nitów zamiast naszych prognozowanych 0, 3 nitów, więc zużywa jeszcze mniej energii.

„Biała” moc urządzenia - 100 nitów

Moc „czarnego” urządzenia - 0 nitów

„Moc ciemnoszarego urządzenia - 0, 18 nitów

Gdy OnePlus 7 Pro wyświetla białą barwę przy 100 nitach, urządzenie zużywało średnio 1000 mW przez pięć minut. Podczas wyświetlania obrazu „AMOLED czarny” OnePlus 7 Pro zużywał średnio 600 mW - ta sama różnica 400 mW w naszym powyższym modelowaniu. I wreszcie, podczas pomiaru ciemnoszarego urządzenia zużywało średnio między 600mW-610mW. Wszystkie te zmierzone wartości mocy są zgodne z tym, co wcześniej modelowaliśmy. 10 dodatkowych miliwatów mocy dla testu ciemnoszarego prawdopodobnie nie pochodzi z wyświetlacza, ale z czegoś innego w urządzeniu - być może z radia, krótkich impulsów SoC, kto wie - drenaż dziennika mocy pokazuje nagły skok natężenia prądu dla ostatniej listy co zwiększa średnią z 0, 6 W do 0, 61 W. Oto kolejny przebieg z tym samym scenariuszem, z tym wyjątkiem, że w tym czysto czarnym teście zużyto o 50 mW więcej energii - ponownie, najprawdopodobniej z czynników zewnętrznych.

Ale w najgorszym przypadku załóżmy, że 10 mW to nie był przypadek. Przy średnim napięciu urządzenia 4, 03 V, dodatkowe 10 mW przekłada się na średnie natężenie prądu 2, 5 mA. Dzięki baterii 4000 mAh OnePlus 7 Pro oznaczałoby to, że ciemnoszary motyw zużywa dodatkowe 0, 063% baterii urządzenia na godzinę. Whoa

Więc AMOLED czarny lub ciemnoszary dla trybu ciemnego? Wybierz, co wolisz, oba oszczędzają tyle samo cennej baterii.