Существует огромное количество способов для проверки качества работы монитора или телевизора перед покупкой. В магазинах консультанты всегда акцентируют внимание покупателя на размер и разрешение.

Но большинство опытных продвинутых покупателей уверены, что проверка экрана на ШИМ-мерцание при помощи обычного карандаша или ручки позволяет избежать покупки некачественного монитора, который будет вредить здоровью.

Что такое ШИМ

ШИМ или широтно-импульсная модуляция представляет собой один из методов уменьшения восприятия яркости экрана монитора или телевизора. Эффект мерцания создаётся при помощи регулярной подачи импульсов при заранее установленной чистоте. При этом подсветка экрана с очень быстрой скоростью включается и выключается. Самостоятельно заметить такой эффект достаточно тяжело.

Стоит отметить, что чем больше частота мерцания, тем сложнее человеку будет работать за ноутбуком или компьютером.

Его используют для того, чтобы достигнуть широкий спектр управления яркостью. По мнению специалистов, это один из самых удобных, а также простых способов достижения этой цели.

Любой объект, который является генератором света, производит эффект мерцания. Исключением являются лампы накаливания.

В законодательстве Российской Федерации прописано, что коэффициент мерцания на рабочем месте не должен превышать 10-20 % при частоте ниже 300 Гц.

Несмотря на то, что широтно-импульсная модуляция стандартно работает на частоте 175 Герц, это может приводить к заметным негативным изменениям в работе монитора.

Почему нужно проверять мерцание

В первую очередь, главной задачей при проверке мерцания является покупка качественного оборудования. По мнению программистов, если монитор регулярно и непрерывно мерцает, то человек, который в течение длительного времени использует его для работы, может ощущать сильную усталость и другие признаки недомогания, например:

• Это отражается на здоровье наших глаз. Так как они постоянно напрягаются от постоянной пульсации, может заметно ухудшиться зрение;
• Также одним из признаков постоянной пульсации монитора является появление головной боли и сонливость. В таком состоянии человеку очень сложно сосредоточиться на своей работе.

Поэтому, несмотря на то, что надежное устройство, которое не будет вредить вашему состоянию здоровья, будет стоить в несколько раз дороже, то стоит отдать ему предпочтение.

Для того чтобы проверить экран своего монитора на мерцание, которое создает ШИМ, необходимо:

• Воспользоваться обычным карандашом или ручкой;
• После этого найдите очень светлую картинку, желательно белого цвета. Если у вас нет доступа к Интернету, вы можете открыть любой текстовый редактор, например, Блокнот, и открыть пустой документ во всю ширину экрана. Главное, чтобы большая часть экрана была белая;
• Затем возьмите свой карандаш или любой длинный и тонкий предмет;
• Далее крутите его полукругом в 10-15 см от экрана.

В том случае, если контур карандаша вам практически не заметен, то мерцание экрана минимально. Это означает, что качество экрана вашего монитора достаточно хорошее. При долгой работе вы не будете чувствовать усталость и напряжение в своих глазах и теле.

Если контур виден достаточно отчётливо, то пульсация света экрана очень большая. Поэтому необходимо принять меры, чтобы устранить данную проблему.

Как убрать мерцание

Эксперты утверждают, что единственным способом исправления данной проблемы является полная замена экрана на новый. При этом существует мнение, что можно снизить ШИМ – пульсацию можно при помощи уменьшения частоты мерцания в настройках. В таком случае пользователю будет легче работать за компьютером.

Также существует альтернативный способ уменьшения эффект пульсации:

• Для начала сделайте так, чтобы яркость вашего экрана была максимальной;
• Далее проверьте, чтобы функция «Автонастройки» было отключена;
• А после этого вам нужно найти регулировку цветокоррекции или контрастности на драйвере видеокарты и уменьшить ее до нормы;
• Таким образом, мы уменьшаем яркость и контрастность экрана, а подсветка вашего экрана позволяет игнорировать Вашим глазам все мерцания.

Стоит отметить что такой эффект будет длиться недолго. Поэтому, если вы заботитесь о своём здоровье, лучше всего приобрести монитор, в котором отсутствует широтно — импульсная модуляция. Например, отличным вариантом будет экран, способ управления яркости которого имеет высоту в несколько раз больше, чем ШИМ.

Как ВАС ДУРЯТ при ПРОДАЖЕ МОНИТОРОВ и ТВ. РАЗОБЛАЧЕНИЕ:

Прежде чем начинать обзор лучших для глаз популярных мониторов, рассмотрим технические характеристики, на которые следует опираться при выборе безопасного для зрения устройства.

Матрица

На сегодняшнем рынке жидкокристаллических дисплеев (LCD) представлены устройства с тремя семействами матричных панелей: TN, IPS и *VA. Сам по себе тип используемой матрицы влияния на усталость глаз не оказывает . Неприятные ощущения может вызывать неправильное расположение экрана относительно глаз, например, его чрезмерный наклон или слишком большое отклонение от перпендикуляра в вертикальной плоскости. Первое сильнее сказывается на зрении в мониторах с TN-панелями, а второе характерно для IPS-устройств (Glow-эффект). Для последней разновидности дисплеев имеет значение и величина кристаллизации, обусловленной особенностями защитного покрытия.

Подсветка

LCD-мониторы, в которых применялась подсветка флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL), окончательно уступили место устройствам, использующим светодиоды (LED), и уже практически не встречаются в продаже. Бытует мнение, что светодиодная подсветка мониторов вызывает большую усталость глаз. Отчасти это так, но характерна такая зависимость для мониторов с W-LED при недостаточно качественном преобразовании длины волны. Поскольку «белых» светодиодов в природе не существует — используют «синие», а нужный цвет получают за счет люминофора специального состава и пленочных фильтров. Усталость глаз вызывает высокая нескомпенсированная интенсивность свечения в длинноволновой области спектра. Лучшим для глаз, но и более дорогим решением является подсветка на основе двух (GB - LED ) или трех (RGB - LED ) цветов .

Частота

Увеличение частоты обновления экрана до 120 или даже 144 Гц связано с появлением 3D-технологий и в обычном режиме отображения слабо сказывается на усталости глаз. Значительно больший вклад здесь вносит время отклика , особенно в динамичных играх. Не успевающие достаточно быстро переключаться пиксели вызывают появление шлейфа за перемещающимися по экрану объектами, что смазывает картинку. В качестве игрового монитора лучше выбирать модели на основе TN -матриц .

Яркость

С физиологической точки безопасности для зрения, оптимальная яркость для самосветящихся мониторов составляет 100 нит . В условиях естественного или интенсивного искусственного освещения, нормальным считается значение 150—200 нит, и такой уровень способен обеспечить любой современный монитор. Чем выше яркость — тем сильнее устают глаза. С другой стороны, уменьшение яркости также плохо влияет на зрение. Связан подобный эффект с реализованным в мониторе принципом регулировки яркости: постоянным током или широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Второй вариант проще, но при работе соответствующего узла на невысокой частоте, ему требуется качественное сглаживание пульсаций управляющих сигналов. В противном случае уровень яркости монитора также колеблется и раздражает глаза.

Разрешение

Независимо от размера монитора, оптимальным для зрения является его работа при «родном» разрешении . Отображение картинки с меньшим количеством пикселей сводится к интерполяции изображения и неизбежной потере четкости. При этом следует иметь в виду, что мониторы с большим разрешением нуждаются и в более мощной видеокарте . Кроме того, все элементы изображения будут выглядеть на них мельче, чем на экране с меньшей плотностью пикселей.

Расстояние до монитора

Учитывая особенности строения человеческого глаза, комфортно воспринимается картинка при максимальном отклонении взгляда от перпендикуляра порядка 18—20 градусов. Другими словами, края экрана должны быть видны под углом до 36 - 40 градусов . С другой стороны, нормальный глаз уже не различает объекты с размерами меньше одной угловой минуты. Поэтому рекомендуемое безопасное для глаз расстояние до монитора лежит в пределах от полутора до двух его диагоналей .

Почему у некоторых людей болят глаза от монитора (компьютера)?

Этим вопросом в наше время задаются многие пользователи. Действительно, проблема с болью в глазах и голове, с раздражением зрительного нерва от работы за компьютером стала актуальной. В этой статье я хочу рассказать и раскрыть основную причину такой реакции человеческого глаза на современные экраны.

Итак, немного истории. Несколько лет назад я купил себе новый ноутбук и через несколько месяцев работы, однажды ощутил острую боль в глазу. Работать дальше за ноутбуком я не смог, подумал, что глаза и голова у меня разболелись на погоду. Однако, на следующий день после того как я сел поработать за свой ПК я снова почувствовал дискомфорт в правом глазу и боль в голове от глаза до самого затылка. Так началась моя история борьбы с некачественными экранами современной электроники.

Я пробовал настроить яркость и цвета монитора нового ноутбука, включал и настраивал в комнате свет, но это не помогало, глаза от компьютера по-прежнему болели. С тех пор глаза от компьютеров и мониторов у меня начали болеть постоянно, как только я садился поработать за любой ПК. Эта проблема встала очень остро для меня, так как я работал программистом и был вынужден целыми днями смотреть в экран монитора. Я купил себе специальные компьютерные очки, пользовался каплями, ходил на приемы к офтальмологам, но все было безрезультатно. Апогеем моей борьбы с недугом стала поездка в Москву в институт офтальмологии имени Гельмгольца. Кандидаты медицинских наук и профессоры разводили руками и делали заключение, что никаких патологий в моем здоровье нет.

Я не понимал, в чем причина этого раздражения, ведь я более десяти лет работал за компьютерами, играл много часов без перерыва в компьютерные игры и никогда ранее не испытывал подобных проблем. Единственное, что я точно знал – больше всего мои глаза болели от нового ноутбука. Я прекратил пользоваться им и стал искать причину такой реакции глаз на новый экран. На то время один мой друг уже несколько месяцев боролся с не комфортной работой за новым ноутбуком и сообщил мне о таком понятии как ШИМ.

Широтно-импульсный модулятор (ШИМ)

Производителям современных мониторов нужно было сделать механизм, позволяющий регулировать яркость подсветки экрана. Для этой функции большинство мониторов оснащаются широтно-импульсным модулятором, или сокращенно ШИМ. Что это такое и как он работает?

ШИМ – это устройство, через которое подается напряжение на подсветку монитора, способное изменять длительность фаз кратковременного включения и выключения питания подсветки для изменения её яркости. Попросту говоря, на яркости подсветки отличной от максимальной светодиоды, если мы говорим про современную LED-подсветку, не всегда горят — они очень быстро включаются и выключаются, тем самым создавая определенную яркость. Чем больший промежуток времени горят светодиоды – тем яркость больше и наоборот. Это своеобразный реостат для подсветки. Человеческий глаз не видит эти мерцания (включения и выключения) подсветки, так как мы замечаем частоту лишь до 80 Гц, но как оказалось, наш зрительный тракт и мозг негативно воспринимают эти мерцания, так как подсветка мерцает вплоть до 300 Гц. Из-за мерцаний подсветки и возникает боль в глазах, они покрываются «сеточкой», начинает болеть голова и появляются прочие негативные последствия работы за таким экраном.

Так я и нашел главную причину того, от чего у меня болели глаза, весь зрительный тракт и голова – это мерцание подсветки монитора .

Наглядное подтверждение мерцания экранов

Ниже представлены фотографии двух мониторов. Фотографирование происходило с выдержкой 1/800. Первый экран (выше на фотографии) не мерцает. Второй экран, как видно по фотографиям, мерцает и от него болят глаза. При очень маленькой выдержке можно поймать момент, когда подсветка полностью выключается. Это видно на 4 фотографии. Фотографии имеют шум, так как на них для увеличения яркости и наглядности была сильно выкручена гамма.

LED-подсветка и ШИМ – огненная смесь для глаз

Как выяснилось через некоторое время, мой новый ноутбук был оснащен экраном на основе LED-подсветки и естественно оснащался широтно-импульсным модулятором (ШИМ). А на моем рабочем компьютере в офисе был ЖК-экран старого образца с подсветкой матрицы на основе ламп с холодным катодом (CCFL-подсветка), от которого глаза у меня практически не уставали. В чем разница между ними? Разве старые ЖК-мониторы не оснащались ШИМ? Оснащались, но разница в том, что светодиоды в отличие от люминесцентных ламп (CCFL) имеют очень быстрый отклик на включение и отключение напряжения. Если не ошибаюсь, то светодиоды загораются и гаснут со скоростью света. Они мгновенно зажигаются и гаснут при подаче на них напряжения и его отключении. В этом случае работа ШИМ становятся критичной а мерцания очень четкими, в отличие от мерцаний люминесцентных ламп, которые светятся некоторое время после отключения напряжения с них.

Все старые ЖК-мониторы оснащались CCFL-подсветкой и при отключении напряжения от такой подсветки (работа широтно-импульсного модулятора) не имели четко выраженных мерцаний. Точно также не заметны мерцания на мониторах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).

Отсюда и растут ноги у проблемы. Проблема боли в глазах от мониторов появилась именно с появлением LED-подсветки. Именно на LED-экранах широтно-импульсная модуляция начала вызывать у людей проблемы с глазами.

Что делать, если болят глаза от монитора?

Мы выяснили, что основная современная причина неврозов при работе с мониторами – мерцания подсветки. Поэтому необходимо удостовериться, что на вашем экране нет ШИМ. Это можно проверить несколькими способами:

• С помощью «карандашного теста»;
• С помощью видеокамеры;
• С помощью профессионального фотоаппарата;
• С помощью специального дорогостоящего оборудования;
• С помощью различных интернет-сервисов.

Обычно хватает первых трех методов, так как они наиболее просты в применении. При выборе монитора, например в магазине, удобно пользоваться карандашным методом.

ВНИМАНИЕ! Все тесты необходимо выполнять на различных уровнях яркости подсветки. Как правило, на максимальной яркости ШИМ выключается и подсветка светится постоянно. Проверяйте мониторы на максимальном, на минимальном и на среднем уровне яркости.

Карандашный тест

Берете любой карандаш или ручку и быстро перемещаете (машете) им перед исследуемым экраном. Если при этом видны четкие (отдельные) изображения карандаша, то подсветка экрана мерцает и имеет ШИМ. Если же изображение плавно размывается, то мерцаний и ШИМ нет. Пример «карандашного теста» представлен на следующей картинке.

Тест видеокамерой

В некоторых случаях запечатлеть мерцания подсветки могут обычные видеокамеры, например камера мобильного телефона. Но не всегда этот способ достоверно может сказать о наличии мерцаний. Если на видео не видны мерцания, неровности и волны это не значит, что мерцаний нет на самом деле. Иногда видеокамеры не улавливают подобные мерцания.

В следующем видео вы можете наглядно увидеть, как выглядит экран с ШИМ и экран без него. На мониторе слева есть ШИМ и от него болят глаза. Экран справа отлично показывает и за ним можно комфортно работать долгое время.

Тест профессиональным фотоаппаратом

Достоверно определить мерцает или нет подсветка вашего экрана можно с помощью фотоаппарата на котором вручную выставляется выдержка и диафрагма. Обычно выдержки 1/800-1/1000 вполне достаточно. Вам нужно взять фотоаппарат, выставить на нем выдержку 1/800 и сфотографировать экран исследуемого монитора с белым фоном (например открыть новый документ MS Word или блокнот). Для того, что бы при такой маленькой выдержке что-то запечатлеть на фото необходимо открыть диафрагму на максимум. Также желательно производить фотографирование в темном помещении.

Если на полученных фотографиях вы увидите волны или неравномерность яркости изображения экрана (сверху более яркое чем снизу или наоборот), то определенно ваш экран мерцает. В другом случае – нет. Примеры такого фотографирования вы можете видеть ниже. На одном из экранов присутствуют мерцания.

Что делать если у вас монитор с ШИМ и мерцает?

В таком случае есть несколько решений:

1. Выставить яркость подсветки на максимум. При максимальном уровне яркости широтно-импульсная модуляция отключается и мерцания пропадают. Однако справедливо, что не всегда и не все могут работать с монитором на самой высокой яркости. Как временное решение этот способ использовать можно.
2. Более кардинальный способ — сменить монитор. Попросту говоря, приобретите монитор, лишенный этого недостатка. Это самый простой способ уберечь ваши глаза и здоровье. Для проверки нового экрана лучше использовать карандашный метод в совокупности с фотографированием.

Мониторы и ноутбуки без ШИМ

Для тех кто ищет мониторы и ноутбуки без мерцаний в этом разделе статьи будут публиковаться проверенные модели. На данный момент многие производители уже начали выпускать flicker-free мониторы, например фирмы Benq и ViewSonic. Думаю остальные производители в скором времени не останутся в стороне от решения этой проблемы. Однако, как выяснилось, бирка flicker-free не дает гарантии того, что монитор не будет мерцать.

Не смотря на наличие проверенных моделей мониторов и ноутбуков без ШИМ и заявленной технологии flicker-free нет гарантии того, что купленный вами экземпляр будет без ШИМ. Таковы реалии ситуации. Каждый экземпляр перед покупкой нужно проверять.

Ноутбуки:

• ACER V3-571G-736b8G75BDCaii
• ACER Swift SF113-31 (ACER Siwft 1)

Видеобзор ноутбука без ШИМ ACER Swift 1:

Для более детального изучения того, почему у вас болят глаза от компьютера, рекомендую посмотреть нижеследующее видео:

P.P.S. Если Вы знаете модель ноутбука или монитора без ШИМ, то будем благодарны если вы поделитесь ценной информацией с читателями в комментариях.

Желаем приятной работы за компьютером! Берегите своё здоровье!

Введение

Жидкокристаллические (ЖК-, LCD-) мониторы используются в самых разных условиях, поэтому желательно производить дисплеи, позволяющие изменять яркость и подходящие для работы как при свете, так и в темноте. Тогда пользователь сможет настроить экран на комфортный уровень яркости в зависимости от условий его работы и общего освещения.

В технических характеристиках дисплея производители обычно указывают его максимальную яркость, но важно принимать во внимание и более низкие значения яркости, на которых способен работать экран - ведь вы вряд ли захотите использовать его на максимальной яркости. Хотя в спецификациях часто фигурируют значения до 500 кд/м², вам наверняка потребуется использовать экран при яркости, несколько более комфортной для ваших глаз.

Напомним, что в каждом из наших обзоров на сайте tftcentral.co.uk мы проверяем полный диапазон регулирования яркости подсветки и соответствующие значения яркости. При калибровке мы также пытаемся установить яркость экрана на уровне 120 кд/м², который является рекомендуемым для ЖК-монитора при обычных условиях освещённости. Это помогает вам получить представление о том, как установить такой уровень яркости, при котором вы, скорее всего, захотите использовать его ежедневно.

Как в случае подсветки на люминесцентных лампах (CCFL), так и при светодиодной (LED-) подсветке, изменение яркости дисплея достигается уменьшением общей светоотдачи подсветки. В настоящее время для ослабления яркости подсветки наиболее часто применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ, Pulse Width Modulation, PWM), которая уже много лет используется в дисплеях настольных компьютеров и ноутбуков. Тем не менее, этот способ не лишён некоторых проблем, а с появлением дисплеев с высокими уровнями яркости и распространением светодиодной подсветки побочные эффекты ШИМ стали более заметными, чем раньше, и в некоторых случаях ШИМ может быть причиной быстрой утомляемости зрения у чувствительных к ней людей.

Цель этой статьи - не вселить в вас тревогу, а рассказать, как ШИМ работает, почему она используется, и как проверить дисплей, чтобы разглядеть эти эффекты более явно.

Что такое ШИМ?

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - один из способов снижения воспринимаемой яркости в дисплеях, работающий путём быстрого циклического включения и выключения подсветки. Такая периодическая подача импульсов обычно происходит на постоянной частоте, а отношение длительности части каждого цикла, в течение которой подсветка включена, к общей длительности цикла называется коэффициентом заполнения (величина, обратная скважности). Изменением скважности достигается изменение общей светоотдачи подсветки. На зрительном уровне этот механизм работает благодаря тому, что чередование включённого и выключенного состояний подсветки происходит достаточно быстро, и пользователь не замечает мерцания, поскольку оно находится за пределами порога слияния мельканий (подробнее об этом ниже).

Ниже вы можете видеть графики светоотдачи подсветки на протяжении нескольких циклов с использованием «идеальной» ШИМ. Максимальная светоотдача подсветки в этом примере составляет 100 кд/м², а воспринимаемая яркость для коэффициентов заполнения 90%, 50% и 10% - 90, 50 и 10 кд/м² соответственно. Соотношение между минимальным и максимальным уровнями яркости в течение одного цикла называется глубиной модуляции и в данном случае составляет 100%. Обратите внимание, что на протяжении цикла в приведённом примере яркость подсветки максимальна.

Коэфф. заполнения 90% Коэфф. заполнения 50% Коэфф. заполнения 10%

Аналоговые (без использования ШИМ) графики, соответствующие воспринимаемым уровням яркости, представлены ниже. Здесь модуляция отсутствует.

Постоянная яркость 90% Постоянная яркость 50% Постоянная яркость 10%

Почему применяется ШИМ

Основными причинами применения ШИМ являются лёгкость её реализации, для которой от подсветки нужна лишь способность часто включаться и выключаться, а также обеспечиваемый с её помощью широкий диапазон возможных значений яркости.

Снизить яркость CCFL-подсветки можно путём снижения тока, протекающего через лампу, но лишь примерно вдвое ввиду их строгих требований к току и напряжению. Это делает ШИМ единственным простым способом достижения широкого диапазона регулирования яркости. CCFL-лампа обычно управляется инвертором, включающимся и выключающимся с частотой в десятки килогерц, что находится за пределами мерцания, заметного для человека. Однако ШИМ обычно работает на гораздо более низкой частоте, около 175 Гц, что может приводить к заметным дефектам изображения.

Яркость светодиодной подсветки можно регулировать в широких пределах путём изменения проходящего через них тока, правда в результате несколько изменяется цветовая температура. Этот аналоговый подход к изменения яркости светодиодов также нежелателен ввиду того, что вспомогательные цепи обязаны учитывать тепло, выделяемое светодиодами. Светодиоды во включённом состоянии нагреваются, что уменьшает их сопротивление и дополнительно увеличивает протекающий через них ток. Это может привести к быстрому росту тока в сверхъярких светодиодах и послужить причиной выхода их из строя. При использовании ШИМ ток можно принудительно удерживать на постоянном уровне в течение рабочего цикла, в результате чего цветовая температура всегда одинакова и перегрузок по току не возникает.

Побочные эффекты ШИМ

Несмотря на привлекательность ШИМ для производителей ввиду обозначенных выше причин, при неосторожном использовании она может также приводить к неприятным визуальным эффектам. Чтобы понять, что мы видим, нам необходимо рассмотреть мерцание настоящих дисплеев. Ниже показана видеозапись CCFL-подсветки, замедленная в 40 раз, благодаря чему мерцание можно увидеть более отчётливо. Графики изменения яркости RGB-компонентов в течение одного цикла показаны непосредственно под ней. Данный конкретный дисплей настроен на его минимальную яркость, при которой мерцание должно быть выражено наиболее ярко.

Как видно из видео и соответствующих графиков, в течение одного цикла общая яркость изменяется примерно в 4 раза. Что интересно, цвет подсветки тоже значительно изменяется в течение каждого цикла. Скорее всего, это связано с тем, что люминофоры в CCFL имеют различающееся время отклика, и в этом случае мы можем сделать вывод, что люминофор, задействованный при продуцировании синего света, может включаться и выключаться быстрее, чем для других цветов. Применение люминофоров также означает, что подсветка продолжит излучать свет в течение нескольких миллисекунд после отключения подсветки в конце рабочего цикла и обеспечивает более постоянный уровень свечения (меньшую модуляцию), чем имели бы место в противном случае. Обратите внимание, что усреднённый во времени цвет остаётся неизменным.

Мерцание светодиодной подсветки обычно гораздо заметнее, чем мерцание CCFL-подсветки при той же скважности, поскольку светодиоды способны включаться и выключаться гораздо быстрее и при этом не продолжают светиться после отключения питания. Это означает, что там, где CCFL-подсветка показывала достаточно плавное колебание яркости, светодиодная версия демонстрирует более резкие переходы между включённым и выключенным состояниями. Именно поэтому совсем недавно тему ШИМ стали поднимать в интернете и в обзорах на фоне появления всё большего и большего количества дисплеев со светодиодной подсветкой на основе белых светодиодов (W-LED). Как можно видеть ниже, существенного изменения цвета подсветки в течение рабочего цикла не происходит.

Особенно заметен эффект мерцания, когда глаза пользователя двигаются. При постоянном освещении без мерцания (например, при солнечном свете) изображение плавно размывается, и именно так мы обычно воспринимаем движение. Однако при сочетании с источником света, использующим ШИМ, человек может увидеть одновременно несколько раздельных остаточных изображений экрана, что может привести к снижению удобочитаемости и способности фиксировать взгляд на объектах. Из предыдущего анализа CCFL-подсветки мы знаем, что может также искажаться цвет, даже если исходное изображение чёрно-белое. Ниже показаны примеры того, как может выглядеть текст по мере горизонтального движения глаз при использовании подсветки разных типов.

Исходное изображение Без ШИМ ШИМ при CCFL-подсветке ШИМ при LED-подсветке

Важно помнить, что это обусловлено исключительно подсветкой, и дисплей как таковой отображает статичное изображение. Часто говорят, что человек не способен воспринимать более 24 кадров в секунду (fps), что не является правдой и в действительности лишь соответствует приблизительной частоте кадров, необходимой для восприятия непрерывного движения. На самом деле при движении глаз (например, при чтении) реально увидеть эффекты мерцания на нескольких сотнях герц. У разных людей способность замечать мерцание значительно различается и даже зависит от расположения пользователя относительно дисплея, поскольку периферическое зрение является наиболее чувствительным.

Так насколько же часто включается и выключается подсветка при использовании ШИМ? По-видимому, это зависит от типа используемой подсветки. Подсветка на основе люминесцентных ламп почти всегда переключается с частотой 175 Гц, или 175 раз в секунду. Частота мерцания светодиодной подсветки, по разным сведениям, составляет от 90 Гц до 420 Гц, и при более низких частотах мерцание гораздо заметнее. Может показаться, что частота слишком высокая, чтобы быть заметной, но не забывайте, что 175 Гц - это ненамного чаще, чем мерцание 100-120 Гц, характерное для ламп освещения, подключённых напрямую к электросети.

В действительности частота 100-120 Гц мерцания люминесцентных ламп была связана с такими симптомами, как перенапряжение глаз и головная боль у части людей. Именно поэтому были разработаны высокочастотные стабилизирующие цепи, обеспечивающие почти непрерывную светоотдачу. Использование ШИМ на низких частотах сводит на нет преимущества использования этих улучшенных стабилизирующих цепей в подсветке, поскольку источник почти непрерывного света в этом случае снова превращается в мерцающий. Дополнительно следует учитывать, что низкокачественные или бракованные стабилизаторы в подсветке на основе люминесцентных ламп могут издавать слышимый шум. Зачастую это происходит при использовании ШИМ, поскольку электроника в настоящее время имеет дело с дополнительной частотой, с которой изменяется энергопотребление.

Важно также понимать разницу между мерцанием дисплеев на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ, CRT) и TFT-дисплеев с CCFL- и LED-подсветкой. В то время как ЭЛТ может мерцать на низкой частоте 60 Гц, лишь узкая полоса освещена в каждый отдельно взятый момент времени, поскольку луч электронной пушки движется сверху вниз. При использовании TFT-дисплеев с CCFL- и LED-подсветкой вся поверхность экрана светится одновременно, что означает гораздо большее количество света, излучённого за короткое время. В некоторых случаях это может быть более неприятно, чем мерцание ЭЛТ, особенно при высокой скважности.

Для некоторых людей мерцание как таковое в подсветке дисплеев может быть трудноуловимым и малозаметным, но для других - является весьма заметным в силу естественных различий в человеческом зрении. С ростом использования светодиодов высокой яркости, для управления яркостью приходится всё больше использовать высокую скважность ШИМ, что делает проблему мерцания более актуальной. Учитывая что пользователи ежедневно проводят многие часы, смотря на свои мониторы, не следует ли нам рассмотреть долгосрочные последствия как воспринимаемого, так и незаметного мерцания?

Ослабление побочных эффектов ШИМ

Если для вас ШИМ-мерцание подсветки неприятно или вы просто хотите проверить, станет ли легче читать, если мерцание уменьшить, я рекомендовал бы вам попробовать следующее. Установите яркость вашего монитора на максимум и отключите все механизмы автоматической подстройки яркости. Теперь уменьшите яркость до нормального уровня (обычно с помощью ползунка контрастности) с помощью цветокоррекции, доступной в драйверах вашей видеокарты, или с помощью устройства калибровки. Это уменьшит яркость и контрастность вашего монитора, при этом подсветка будет включена в течение максимально продолжительного времени на протяжении ШИМ-циклов. Хотя из-за уменьшенной контрастности этот способ в качестве долгосрочного решения многим не подойдёт, эта техника может помочь определить степень положительного влияния уменьшения использования ШИМ.

Гораздо лучшим методом, конечно, было бы приобрести дисплей, не использующий ШИМ для управления яркостью или хотя бы использующий гораздо более высокую частоту ШИМ. К сожалению, похоже, ни один из производителей пока не реализовал ШИМ, работающую на частотах, которые находились бы за пределами воспринимаемых зрительных дефектов (вероятно, значительно выше 500 Гц для CCFL и выше 2 КГц для светодиодов). Кроме того, в некоторых дисплеев, в которых применяется ШИМ, коэффициент заполнения не равен 100% даже на полной яркости, в результате чего они мерцают в любом случае. Возможно, в некоторых из доступных сейчас дисплеев со светодиодной подсветкой ШИМ не используется, но до тех пор, пока частоту подсветки и модуляцию не станут указывать в технических характеристиках, каждый конкретный дисплей необходимо проверять лично.

Проверка и анализ

Было бы здорово, если бы существовал простой способ измерения ШИМ-частоты подсветки, и, к счастью, для этого достаточно фотоаппарата с возможностью ручной настройки выдержки. Как именно использовать этот способ, описано далее.

Съёмка:

1. Установите на мониторе настройки, которые вы хотите проверить.
2. (Необязательно) Установите баланс белого на фотоаппарате при отображении на экране только белого цвета. Если это невозможно, установите баланс белого вручную примерно на уровне 6000 K.
3. Выведите на монитор узкую белую вертикальную полосу на чёрном фоне (толщины 1-3 точки будет достаточно). Должно быть видно только это изображение.
4. Установите выдержку на фотоаппарате в значение из промежутка от 1/2 до 1/25 секунды. Для получения достаточного для съёмки количества света вам может потребоваться установить ISO-чувствительность и диафрагму. Убедитесь, что полоса располагается на фокусном расстоянии (при необходимости зафиксируйте его).
5. Удерживайте камеру на расстоянии примерно 60 см от монитора и перпендикулярно ему. Нажмите кнопку спуска затвора во время медленного горизонтального перемещения камеры относительно экрана (при движении сохраняйте их взаимно перпендикулярное положение). Вам может потребоваться поэкспериментировать с перемещением фотоаппарата на разных скоростях.

Обработка:

1. Подстройте яркость полученного изображения так, чтобы был хорошо различим узор.
2. Подсчитайте количество циклов, запечатлённых на изображении.
3. Разделите это число на величину выдержки. Например, если вы используете выдержку 1/25 секунды и насчитали 7 циклов, количество циклов в секунду составит 25 * 7 = 175 Гц. Это частота мерцания подсветки.

Проверочное изображение Фотография Вырезанный полезный фрагмент

Смысл данной техники в том, что, перемещая фотоаппарат во время съёмки, мы превращаем временной эффект в пространственный. Единственным существенным источником света при съёмке является узка полоса на экране, которая попадает на светочувствительную матрицу в виде следующих друг за другом столбцов. Если подсветка мерцает, разные столбцы будут иметь разные значения яркости или цвета, определяемые подсветкой в конкретный момент съёмки.

Типичной проблемой при первых попытках использования этой техники является слишком тёмное изображение. Улучшить ситуацию в этом плане может использование большей диафрагмы фотоаппарата (более низкое значение f/число) или увеличение ISO-чувствительности. Выдержка на эскпозицию влияния не оказывает, поскольку мы используем её только для управления общей продолжительностью съёмки. Яркость изображения можно также подстроить путём изменения скорости перемещения фотоаппарата: более высокая скорость обеспечит более тёмное изображение при более высоком разрешении по времени, а следствием более низкой скорости будет более яркое изображение при более низком разрешении.

Другая встречающаяся проблема - неравные расстояния между отдельными полосами на результирующем изображении вследствие изменения скорости перемещения фотоаппарата во время съёмки. Для достижения постоянства скорости начинайте перемещение фотоаппарата за некоторое время до начала съёмки, а заканчивайте - через некоторое время после её окончания.

Изображение, выглядящее слишком ровно, может быть следствием расфокусированности. В некоторых случаях с этим можно справиться путём половинного нажатия кнопки спуска затвора для наведения фокуса и дальнейшего продолжения в обычном режиме.

В зависимости от конкретного монитора могут наблюдаться дополнительные эффекты. Подсветка на основе CCFL часто демонстрирует разные цвета в начале и конце каждого цикла, что означает, что используемые люминофоры реагируют с разной скоростью. Подсветка на основе светодиодов часто использует более высокую частоту, чем CCFL-подсветка, и, чтобы увидеть циклы, может потребоваться перемещать фотоаппарат быстрее. Тёмные полосы между циклами означают, что скважность ШИМ была увеличена в такой степени, что во время этой части цикла свет не излучается.

Dell 2007WFP (CCFL)

Яркость = 100 Яркость = 50 Яркость = 0

Используя выдержку 1/25 секунды, мы можем ясно увидеть 7 циклов, из чего следует, что подсветка мерцает на частоте 175 Гц. Даже на полной яркости есть небольшое мерцание, хотя оно, скорее всего, достаточно мало, чтобы быть незаметным. На половинной яркости появляется небольшое мерцание, а при достижении минимальной яркости появляется гораздо более заметное мерцание наряду с цветовым сдвигом.

NEC EA231WMi (CCFL)

Яркость = 100 Яркость = 50 Яркость = 0

На полной яркости видимое мерцание отсутствует. На половинной яркости становятся видны мерцание и цветовой сдвиг. При минимальной яркости наблюдаются более сильное мерцание и значительный цветовой сдвиг. При выдержке 1/25 секунды видно около 8 циклов, что соответствует частоте примерно 200 Гц. При более длительной выдержке получено более точное значение частоты - 210 Гц.

Samsung LN40B550 Television (CCFL)

Яркость = Max Яркость = Min

Отключить автоматическую подстройку яркости нет возможности, поэтому показаны максимальный и минимальный уровни яркости, которых можно легко достичь. На полной яркости видимое мерцание отсутствует. На минимальной яркости есть сильное мерцание и цветовой сдвиг, за счёт которого видно разделение на жёлтую и синюю составляющие. При выдержке 1/25 секунды видны лишь 6 циклов, из чего следует, что подсветка мерцает на частоте 150 Гц.

2009 Apple MacBook (LED)

Яркость = 100 Яркость = 50 Яркость = 0

При использовании выдержки 1/25 секунды видимые мерцание и цветовой сдвиг отсутствуют вне зависимости от яркости. Этот дисплей не использует ШИМ. Причиной бороздчатости является зашумлённость изображения.

2008 Apple MacBook Pro (LED)

Яркость = 100 Яркость = 50 Яркость = 0

При выдержке 1/25 секунды наблюдается небольшое мерцание на полной яркости. При яркости 50 и 0 используется очень высокая скважность, дающая сильное мерцание. В этой светодиодной подсветке используется более высокая частота - 420 Гц, но она всё же слишком низка, чтобы устранить эффект мерцания. Видимый цветовой сдвиг в течение циклов отсутствует.

Заключение

Как мы отметили вначале, эта статья написана не для того, чтобы отпугнуть людей от современных ЖК-дисплеев, а для того, чтобы помочь людям узнать о потенциальной проблеме, связанной с ШИМ. С учётом растущей популярности мониторов с подсветкой на основе белых светодиводов (W-LED) довольно вероятно появление большего количества жалоб пользователей по сравнению с более старыми дисплеями, и связано это с использованием ШИМ-метода и, в конечном итоге, с выбранным типом подсветки. Конечно, проблемы, к которым может привести использование ШИМ, заметны не каждому, и в действительности я ожидаю, что людей, которые никогда не испытают описанных симптомов, гораздо больше, чем тех, кто испытает. Для тех, кто страдает от побочных эффектов, включая головные боли и перенапряжение глаз, теперь есть хотя бы объяснение.

Учитывая, что такая технология, как ШИМ, используется давно и успешно, а также многие годы её использования в CCFL-дисплеях, я, откровенно говоря, сомневаюсь, что в ближайшее время в этом плане что-то изменится, даже при усиливающемся переходе к светодиодной подсветке. ШИМ по-прежнему является надёжным способом управления интенсивностью подсветки и, следовательно, предлагает возможности регулирования яркости, необходимые каждому пользователю.

Тем, кто беспокоится о побочных эффектах или имеет проблемы с предыдущими дисплеями, следует попробовать определить частоту ШИМ в их новом дисплее и, возможно, даже попробовать найти экран, в котором ШИМ для управления яркостью подсветки не используется вообще. К сожалению, нам ещё предстоить увидеть, как производители станут указывать какие-либо технические характеристики, касающиеся использование ШИМ, или её частоту при определённых уровнях яркости, поэтому сейчас об этом судить трудно.

Установка максимальной яркости экрана является одним из возможных методов, помогающих уменьшить побочные эффекты благодаря меньшей скважности. Это решение, конечно, не идеально, поскольку многие дисплеи имеют очень высокий заводской или максимальный уровень яркости, но это что-то, что может помочь. Управление яркостью на программном уровне или средствами драйвера видеокарты может помочь вернуть более комфортную яркость, но может привести к снижению контрастности.

В предыдущей статье вы узнали, . В качестве продолжения, предлагаю узнать, что такое ШИМ в мониторах, как с ним жить и не испортить глаза.

Осторожно, они мерцают!

Все привыкли к мысли, что мерцают только старые большие мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), но на самом деле, для глаз гораздо более вредно мерцание современных ЖК и OLED-дисплеев!

Да, вам не показалось, большинство современных дисплеев мерцают и это мерцание обычно проявляется при понижении яркости .

Посмотрите на эту анимацию, левый символ яркости неприятно мерцает при уровне 50%

И такое можно наблюдать не только на мониторах настольных компьютеров, то же самое происходит и со многими ноутбуками, смартфонами и планшетами.

Что такое ШИМ в мониторах?

Понизить яркость монитора можно двумя способами:

а.) Уменьшить интенсивность свечения лампы подсветки (лампа уменьшает свечение)
б.) Светить с перерывами, чтобы за единицу времени света было меньше (лампа начинает мерцать)

С технической точки зрения оказалось проще сделать так, чтобы яркость регулировалась мерцанием, часть времени лампа горит, а часть времени не светится.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - процесс управления мощностью, путём изменения длительности импульсов, при постоянной частоте.

В мониторах с ШИМ при уменьшении яркости экрана уменьшается длительность импульса свечения ламп подсветки или светодиодов, в результате более заметно мерцание , которое может отрицательно повлиять на наше зрение .

На рисунке вы может увидеть сравнение двух способов регулировки яркости:

ШИМ работает следующим образом: на яркости 50% мы половину времени видим импульс света, а вторую половину времени видим черный экран, глаз усредняет увиденное и мы воспринимаем серое свечение. Когда яркость меньше – мерцание заметно больше.

Вот только глазу такое мерцание совсем не идёт на пользу.

Все ли мониторы мерцают?

Производители не спешат указывать в характеристиках, каким образом регулируется яркость и используется ли ШИМ. К счастью, есть мониторы, в которых нет ШИМа , либо мерцание появляется на совсем маленькой яркости.

У таких мониторов иногда в описании есть надпись «Flicker-Free» (переводится «без мерцания») и встречается подобный логотип:

Перед покупкой можно изучить специализированные форумы в поисках нужной модели, но что делать, если вы уже купили монитор который мерцает?

Как узнать, мерцает ли ваш монитор?

Есть очень простой способ узнать, мерцает ли ваш монитор – «карандашный тест ».

Возьмите карандаш в руки и поводите им перед светящимся монитором как веером (в плоскости экрана). Если след от карандаша размыт (выглядит смазанным), то мерцания нет , если же след разделяется (выглядит как набор теней от нескольких карандашей), то ваш монитор мерцает .

На этом видео показан пример проведения «карандашного теста»:

Сделайте проверку на разных уровнях яркости , от 0% до 100%, таким образом можно узнать, какая яркость безопасна для зрения.

Есть более сложные тесты, которые позволяют узнать частоту мерцания, но в большинстве случаев карандашного теста достаточно.

Что делать, если монитор мерцает?

Если вы обнаружили, что ваш монитор мерцает на комфортном уровне яркости, есть способ не испортить глаза:

Настройте яркость с помощью драйвера видеокарты

Качество изображение может стать немного хуже, но глазам станет намного легче.

Нужно настроить яркость монитора, так, чтобы мерцания не было, и, если в итоге яркость слишком большая, уменьшайте яркость в настройках драйвера видеокарты .

Алгоритм настройки простой:

1. Настройте яркость монитора либо на максимум, либо на уровень, когда мерцание отсутствует;
2. Зайдите в настройки драйвера видеоадаптера и в них уменьшите яркость до комфортного уровня;
3. Примените настройки.

Пример настройки яркости

Если возникнут сложности с поиском настроек драйвера – пишите в комментариях, постараюсь помочь.

Заключение

Сегодня вы узнали, что такое ШИМ, чем он опасен для глаз и как свести риски к минимуму .

Пишите, интересны ли вам уроки на тему здоровья и нужны ли подробности по рассмотренным в статье вопросам.

Копирование запрещено , но можно делиться ссылками.