1. Що таке ШИМ

ШИМ розшифровується як широтно-імпульсна модуляція (PWM або Pulse Width Modulation) і представляє собою технологію для регулювання яскравості дисплеїв різних гаджетів — від смартфонів до телевізорів. Будь-який екран складається з світлодіодів, які дозволяють бачити зображення і текст. Для регулювання їх яскравості існує два способи. Перший передбачає зниження напруги: чим менше енергії отримує дисплей, тим слабкіше він світиться. Але у цього методу є недолік: через зниження напруги страждає якість зображення.

Другим способом є ШИМ, який допомагає зберегти якість картинки. Замість того, щоб зменшувати силу свічення, екран просто вмикається і вимикається багато разів за секунду. Для прикладу, це як швидко клацати вимикачем лампи. Чим нижче яскравість — тим коротші ці спалахи і довші паузи між ними. Наприклад, якщо рівень яскравості встановлений на 30%, то 30% часу світлодіоди будуть ввімкнені, а в інший час — вимкнені.

ШИМ використовує для регулювання яскравості періодичне ввімкнення та вимкнення світлодіодів,
і чим нижче яскравість – тим довше вимкнені світлодіоди.

Таким чином, при 100% яскравості мерехтіння відсутнє, оскільки світлодіоди горять постійно і не вимикаються. Якщо ж знизити показник до 40 – 50% — ШИМ точно з'явиться. І чим нижче яскравість — тим частіші і помітніші ці миготіння.

Однак завдяки тому, що напруга змінюється з високою частотою, око не розпізнає ці миготіння, навіть якщо сильно вдивитися, і створюється враження, що екран горить безперервно. Справа в тому, що мозок перестає сприймати мерехтіння вже на частоті 60 Гц, а у ШИМ частота в кілька разів вища. Безпечним вважається показник в 300 Гц та вище.

Тож чому виробники повністю не відмовляться від використання технології ШИМ? Насправді це технічно і економічно складно. По-перше, ШИМ дозволяє знижувати яскравість без втрати ефективності. По-друге, багато хто вважає, що ШИМ краще зберігає насиченість кольорів і глибину чорного при зниженні яскравості, особливо в OLED-дисплеях. По-третє, це досить проста і дешева технологія. Окрім цього, цифрові контролери, які регулюють яскравість за допомогою ШИМ, відрізняються від аналогових компактними розмірами, а отже — смартфон, ноутбук або монітор можна зробити тонким і легким. Усі ці фактори і змушують компанії миритися з недоліками технології.

2. Як ШИМ впливає на здоров'я

Науково доведено, що ШИМ впливає на людей по-різному: одні більш чутливі до мерехтіння, інші — менш. У сприйнятливих людей при тривалому використанні гаджетів можуть виникнути наступні проблеми:

  • сухість, почервоніння, печіння очей;
  • головний біль або навіть мігрень;
  • дратівливість;
  • втома;
  • запаморочення;
  • нудота.

На щастя, значної шкоди для здоров'я вчені не виявили, а всі вищезазначені симптоми короткочасні. Однак якщо протягом кількох років користуватися пристроями з ШИМ-ом, зір може погіршитися.

При тривалому використанні гаджетів з ШИМ можуть з'явитись сухість,
почервоніння очей, головні болі, втома, запаморочення і нудота.

3. OLED, IPS, AMOLED - що краще?

ШИМ використовується далеко не в усіх екранах. Технологія більш поширена в матрицях OLED (в тому числі AMOLED і Super AMOLED). Вони використовують органічні світлодіоди, пікселі працюють окремо і не пов'язані один з одним. У цьому випадку яскравість не можна просто зменшити, знизивши яскравість лампи підсвічування — її просто немає, адже кожен піксель виступає самостійним джерелом світла. Тому яскравість регулюється часом свічення пікселів, тобто вмиканням і вимиканням його на частки мілісекунди.

А ось у IPS екранів будова інша: рідкі кристали і підсвічування. Для зниження яскравості можна просто знизити потужність світлодіодів, і мерехтіння не буде. Однак деякі моделі все ж використовують ШИМ для здешевлення конструкції.

Серед панелей VA (Vertical Alignment), які використовуються в телевізорах, моніторах і деяких ноутбуках, ШИМ трапляється досить рідко і в основному в бюджетних моделях.

У дисплеїв Mini LED, QLED і MicroLED, які встановлюють в телевізори, монітори і ноутбуки, технологія широтно-імпульсної модуляції теж є, але досить рідкісно і в основному з високою частотою.

4. ШИМ у смартфонах і планшетах

Більшість сучасних смартфонів і планшетів оснащені OLED, AMOLED і Super AMOLED дисплеями, тому наявність мерехтіння в них неминуче. Необхідно звертати увагу на рівень мерехтіння, тобто кількість світлових імпульсів. Абсолютно безпечним показником вважається 300 Гц і вище, тобто понад 300 мерехтінь за хвилину — мозок не розпізнає їх, а відповідно це ніяк не впливає на здоров'я. На жаль, у багатьох сучасних моделях цей показник нижчий.

Деякою «панацеєю» є функція DC Dimming (Direct Current Dimming), яку вперше реалізувала компанія Xiaomi і підхопили інші виробники. У цьому випадку яскравість знижується шляхом зменшення напруги. Повністю мерехтіння вона не прибирає, особливо при яскравості нижче 40%, але імпульси стають не такими активними. Щоправда, це призводить до спотворення кольорів і погіршення кольоропередачі.

Функція DC Dimming знижує яскравість екрану шляхом зменшення напруги.
Популярні смартфони з частотою оновлення екрану від 144 Гц

5. ШИМ у ноутбуках

В основі більшості ноутбуків лежать IPS панелі, і серед них зустрічаються як моделі з ШИМ, так і без нього. Правило досить просте: чим дорожчий гаджет — тим більша ймовірність відсутності мерехтіння. Також поширені OLED дисплеї, і у них майже завжди є ШИМ. Щоб мінімізувати дискомфорт, обирайте пристрої з високим рівнем частоти (від 500 Гц). Для цього перед покупкою бажано ознайомитися з тестами — багато оглядачів фіксують наявність мерехтіння.

Популярні ноутбуки з частотою оновлення екрану 300 Гц

6. ШИМ у моніторах

Для роботи з текстом, графікою і геймінгу відсутність ШИМ має велике значення, так як мерехтливі монітори не сприяють концентрації та продуктивності. Рішенням є технологія Flicker-Free, яка виключає або суттєво знижує мерехтіння екрану. Для цього для підсвічування замість змінного використовується постійний струм, який забезпечує стабільне і безперервне свічення світлодіодів. Крім того, деякі моделі комбінують ШИМ і постійний струм на високій частоті, таким чином знижуючи мерехтіння до непомітності.

Технологія Flicker-Free запобігає або суттєво знижує мерехтіння екрану.

На сьогоднішній день технологія Flicker-Free стала стандартом у багатьох виробників моніторів і зустрічається в майже всіх високоякісних та професійних моделях. Інформація про це часто вказується в характеристиках, а на упаковці можна знайти подібні позначення:

Також радимо звертати увагу на наявність сертифікації TÜV Rheinland. Спеціалісти великого міжнародного концерну проводять тести екрану, а їх сертифікація підтверджує безпечний рівень випромінювання синього кольору і частоти мерехтіння. Зокрема, позначення TÜV Flicker-Free (або TÜV Flicker-Free Certified Display) означає, що на всіх або більшості рівнів яскравості немає шкідливого ШИМу або його частота дуже висока та безпечна для зору. Про наявність сертифікату вказує ця маркування:

Популярні монітори з підтримкою Flicker-Free

7. ШИМ у телевізорах

У телевізорах ШИМ грає меншу роль, так як зазвичай користувач дивиться на екран з великої відстані, і очі не так швидко втомлюються. Однак у темних сценах і при зниженій яскравості мерехтіння може бути присутнім, особливо на OLED-панелях. У LED-телевізорах з IPS-матрицями ШИМ зустрічається рідше.

8. Як самостійно перевірити ШИМ

Виробники не вказують інформацію про ШИМ в характеристиках, але перевірити його наявність можна самостійно. В першу чергу для цього існують спеціальні вимірювальні пристрої (люксметр, осцилограф), які використовуються тестувальниками, журналістами і блогерами, оглядачами техніки. Навряд чи у багатьох вдома завалялись такі прилади, тому пропонуємо більш прості методи визначення ШИМ.

Перший спосіб називають олівцевим тестом. Візьміть олівець в руки і поведіть ним перед світлим монітором, як віялом. Якщо слід від олівця розмитий і виглядає змазаним, то мерехтіння на екрані немає. Якщо ж слід розділяється і виглядає як набір тіней від кількох олівців — то на моніторі є ШИМ.

Олівцевий тест - один із найпростіших способів визначення ШИМ.

Проводьте тест з різними налаштуваннями яскравості, щоб дізнатися, який рівень безпечний.

Ще один простий спосіб — сфотографувати екран гаджета або зняти його на відео. Якщо на кадрах видно смужки і артефакти, це може свідчити про використання ШИМ.

ШИМ також можна розпізнати, сфотографувавши або знявши на відео екран.

9. Як захистити зір

Якщо ви чутливі до мерехтіння екрану і відчуваєте негативний вплив ШИМ, ось дієві способи подбати про своє здоров'я:

  • обирайте гаджети з IPS дисплеями;
  • відключіть автоматичне регулювання яскравості і вручну оберіть максимальні значення (але для цього потрібне гарне освітлення в приміщенні або на вулиці, інакше все одно будуть боліти очі);
  • активуйте темний режим в системі і додатках;
  • робіть перерви кожні 30 – 60 хвилин роботи за екраном;
  • віддавайте перевагу техніці з Flicker-Free або DC Dimming.

Крім того, існують спеціальні додатки-фільтри, які знижують ефект ШИМ:

  • OLED Saver (для Android) — затемнює OLED екран, не знижуючи апаратну яскравість;
  • Darker (Screen Filter) — додаток для Android, що накладає темний фільтр;
  • f.lux (Windows/macOS) — змінює колірну температуру в залежності від часу доби;
  • Twilight — аналогічний фільтр для Android смартфонів, зменшує синє свічення і робить кольори більш «теплими».