Типы экранов смартфонов: какой лучше для глаз?
Медицинская статистика утверждает, что мы проводим до 10 часов в день, глядя в различные экраны. CHIP разобрался в технических характеристиках дисплеев современных смартфонов и в том, как они влияют на наше зрение.
Врачи-офтальмологи не устают твердить, что визуальный контакт с экраном гаджета — не лучшее времяпровождение для наших глаз. Какие характеристики экрана смартфона влияют на зрение и что необходимо учитывать при выборе дисплея, расскажем в этом материале.
Медицинский «ликбез» от CHIP
Человеку, который проводит много времени в компании смартфона или любого другого устройства с дисплеем, следует опасаться двух вещей. Первая из них — это сухость глазного яблока, вторая — риск развития близорукости.
В норме мы моргаем около восемнадцати раз в минуту. При такой частоте движения век роговица глаза постоянно увлажняется слезной жидкостью. Глядя в экран, будь то монитор, экран ТВ или дисплей смартфона, мы попросту забываем моргать, из-за чего возникает ощущение сухости и усталости глаз. Ученые подсчитали, что при контакте с экраном частота опускания век снижается до 2-3 раз в минуту — почти в 9 раз!
Защитные очки без диоптрий пригодятся не только хипстерам, но и гаджетофилам
Близорукость, или миопия, вызванная контактом с экраном, бывает истинной и ложной. Сначала возникают спазмы глазных мышц, из-за которых при резком отрыве от экрана окружающая действительность начинает «расплываться». Это так называемая ложная миопия. Если же глазные мышцы постоянно испытывают напряжение, она постепенно нарастает, переходя в близорукость истинную, при которой глазное яблоко немного вытягивается. Тут уже ничего не попишешь — приходится надевать очки.
Каким образом дисплей цифрового устройства так плохо влияет на наши глаза? Есть несколько важных характеристик экрана смартфона, которые определяют, насколько вреден контакт с ним для человеческого зрения.
PPI: количество точек на дюйм
Первая важная с офтальмологической точки зрения характеристика дисплея смартфона — это соотношение между его размером и разрешением, то есть количество точек на дюйм (pixels-per-inch или PPI).
В плане вреда для зрения это соотношение следует рассматривать следующим образом. Маленький экран с высоким разрешением гораздо более безопасен для глаз, чем большой с низким. На маленьком экране с высоким разрешением PPI будет выше, так как пиксели будут располагаться плотнее друг к другу, и картинка будет более четкой.
И наоборот: чем больше экран и ниже разрешение, тем ниже показатель PPI, и тем более размытым становится изображение. Из-за этого наши глаза вынуждены будут напрягаться, самостоятельно подстраивая резкость. Это ведет к вышеупомянутому перенапряжению и спазму мышц, который впоследствии может привести к близорукости.
Если не следить за собой, то очки вскоре станут печальной необходимостью
Если вы хотите выбрать смартфон, который будет более безопасным для глаз, при покупке обратите внимание на размер диагонали экрана (в дюймах) и разрешение (ширина в пикселях и высота в пикселях). Соотношение между ними и будет значением PPI.
Для примера возьмем два экрана с одинаковым разрешением 720×1280 (HD). Первый имеет диагональ 4,3″, и его PPI будет равен 342. Второй с диагональю 4,7″, и его PPI — 312. Несмотря на то, что оба дисплея являются HD-экранами, первый для глаз все-таки безопаснее.
Подсчитать PPI смартфона вашей мечты можно при помощи специальных онлайн-калькуляторов — например, вот такого. А если вам любопытно, насколько вреден для глаз ваш текущий смартфон, можно посетить сайт DPI love, который автоматически определит фактическую диагональ и разрешение экрана и подсчитает ваш показатель PPI.
Яркость и технология подсветки
Человеческий глаз не приспособлен к тому, чтобы долго смотреть на яркий свет. Сколько вы продержитесь, уставившись на лампочку? Смартфоны и другие цифровые гаджеты помещают нас в искусственную обстановку, в которой мы вынуждены долго различать текст и изображения на фоне яркого освещения.
Именно это является причиной неестественной реакции организма: мы перестаем моргать. Глазное яблоко не смачивается достаточным количеством слезной жидкости, и в глазах возникает сухость, напряжение, ощущение «песка». Все в совокупности называется специальным медицинским термином – «синдром сухого глаза».
Здесь действует следующее правило: чем ярче и резче свет, тем вреднее он для глаз. Первый параметр зависит от того, насколько ярко светит экран по отношению к окружающей обстановке (читать с экрана ночью в темноте — определенно вредно), но это можно подкорректировать в настройках смартфона. Второй больше зависит от типа дисплея и использующейся в нем технологии подсветки.
От солнца мы защищаемся темными очками, а от подсветки — почему-то ничем
Более старые дисплеи семейства LCD используют технологию постоянной подсветки. Жидкие кристаллы, составляющие основу таких дисплеев, подсвечиваются изнутри, за счет чего и формируется изображение. В зависимости от подвида дисплея, подсветка может быть более яркой или более приглушенной. Так, более дешевые дисплеи LCD-TFT тусклее, чем более продвинутые LCD-IPS, в которых применяется усиленная подсветка. Тем не менее, эффект здесь один и тот же: глаза постоянно подвергаются воздействию яркого света.
Более современные OLED-дисплеи в этом плане менее вредоносны, так как подсветка в них выборочная. Фактически, OLED-дисплей «всегда выключен», а светодиоды, составляющие основу экрана, загораются в зависимости от того, где и что нужно отобразить. Соответственно, световое воздействие этих экранов куда ниже, чем у предшественников, а свет намного мягче и безвреднее для глаз.
В целом, можно сказать, что четко ранжировать смартфоны по безвредности для глаз при всем желании не получится. Нельзя с уверенностью утверждать, что смартфон не портит зрение только потому, что он имеет разрешение Ultra HD или использует технологию Super AMOLED. Оценивать то, насколько экран подходит для ваших глаз, нужно исходя из комплекса факторов, и в первую очередь — из соображений собственного комфорта.
Какой дисплей для смартфона лучше: AMOLED или IPS?
Разбираемся в терминологии
Разных типов матриц очень много, но актуальных технологий производства экранов для смартфонов две – LCD и OLED. Все остальные варианты — их разновидности и маркетинговые названия.
В технологии LCD (Liquid Crystal Display) используются жидкие кристаллы кремния, в OLED (Organic Light-Emitting Diode) – органические светодиоды. Первоначально и LCD- и OLED-матрицы были пассивными, но такие дисплеи быстро расходовали заряд батареи. Для решения проблемы к матрицам добавили TFT (Thin film transistor) – тонкопленочные транзисторы, которые управляют работой кристаллов или диодов. Так появились активные матрицы: IPS – на основе LCD, а AMOLED – разновидность OLED.
Из LCD-матриц в смартфонах сейчас применяются IPS и LTPS – улучшенная версия IPS с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния. Экраны на LTPS реагируют на нажатия почти в два раза быстрее IPS и потребляют меньше энергии, но и стоят дороже.
У активных матриц AMOLED также есть несколько маркетинговых названий: Super AMOLED, Super AMOLED Plus и Dynamic AMOLED. Они незначительно отличаются точностью цветопередачи и четкостью изображения, но основаны на одной и той же технологии. А в смартфонах с изогнутым дисплеем применяется P-OLED: та же OLED-матрица, но с пластиковой подложкой, которая позволяет изгибать экран.
Samsung Galaxy Fold с изогнутым OLED-экраном
Особняком стоят экраны Retina, которые использует Apple. Однако это не отдельный тип матрицы, а наименование дисплеев с повышенной плотностью пикселей на дюйм. При этом под названием Retina могут скрываться обе технологии: до появления iPhone X это была только IPS, но сейчас флагманы Apple с Retina-дисплеем оснащены AMOLED-матрицами.
Что касается новых технологий — Mini LED, microLED, QLED, — то их массовое производство еще не налажено. В частности, Mini LED дешевле, чем OLED, но они пока появились только топовых планшетах Apple. Дисплеи с MicroLED слишком дороги для смартфонов. А QLED-матрицы пока применяются только в телевизорах, так как в маленьких экранах трудно добиться нужной плотности квантовых точек.
Экраны LCD
В LCD используется принцип поляризации света: под воздействием тока частицы в жидких кристаллах поворачиваются и пропускают световые волны с заданной осью поляризации, в результате субпиксели окрашиваются в один из основных цветов спектра (красный, зеленый, синий).
Первоначально в LCD-матрице TN+film (Twisted Nematic) применялись скрученные кристаллы, которые вращались по спирали. В более новой IPS (In-Plane Switching) кристаллы поворачиваются в одной плоскости, что обеспечивает высокое качество изображения.
Схема расположения пикселей в матрицах TN (слева) и IPS
Что касается цены, то производство и ремонт IPS-экранов обходится дешевле, чем OLED, поэтому они больше распространены.
Цветопередача и яркость
В сравнении с яркими OLED-дисплеями LCD отличаются более сдержанными цветами из-за воздушной прослойки между тачскрином и матрицей, которая снижает яркость и насыщенность. Но многим пользователям цвета LCD-экранов кажутся более натуральными, так что это вопрос предпочтений.
Схема жидкокристаллического дисплея
Черный цвет на ЖК-дисплее кажется сероватым их-за постоянной подсветки, а по краям экрана может появляться засветка. При этом белый цвет, напротив, чистый, так как при его отображении кристаллы просто пропускают весь цветовой спектр.
Угол обзора у IPS-дисплеев составляет 178º, так что изображение будет видно под острым углом. По этому показателю LCD–экраны незначительно уступают OLED (180º). Также при взгляде сбоку на IPS-панель могут немного меняться яркость и цветопередача.
Частота обновления
Частота обновления экрана – количество кадров, которое выводится на него в секунду. Чем больше этот показатель, тем более плавным будет изображение. Стандартом считается 60 Гц, но сейчас производители используют в смартфонах матрицы с частотой 90, 120 и даже 144 Гц. В целом, 60 Гц вполне достаточно для работы с приложениями и просмотра видео. Но в сравнении с экранами с поддержкой 90 Гц и выше недостаточная плавность становится заметна, например, при быстрой прокрутке страниц, не говоря уже об играх и VR.
Apple iPhone 11 с IPS-экраном
IPS-матрицы в теории могут поддерживать все перечисленные частоты, но тогда их стоимость заметно вырастет, и они потеряют свое основное конкурентное преимущество. Поэтому в реальности 120 Гц поддерживают только смартфоны с OLED-экранами – например, модели линейки Samsung Galaxy S21 и новый iPhone 13 Pro.
Быстродействие
Скорость отклика у матриц типа IPS одна из самых низких в сравнении с другими – в среднем она составляет 80-100 мс. У LTPS этот показатель лучше, но все равно ЖК-экраны проигрывают в OLED из-за воздушной прослойки между сенсором и матрицей.
Однако это не тот показатель, за который стоит сильно переживать – низкая скорость отклика LCD-экранов заметна только фанатам видеоигр, для обычной работы ее вполне достаточно.
Энергоэффективность
Матрицам LCD нужна подсветка, а значит, энергии им требуется больше, чем OLED. Так, если вы возьмете два смартфона с одинаковыми характеристиками, но разными экранами, то гаджет с IPS-дисплеем разрядится быстрее.
Экраны OLED
В дисплеях на органических светодиодах источником света являются сами субпиксели. Ток проходит через светодиоды и заставляет их светиться одним из трех цветов: красным, синим или зеленым. Таким матрицам не нужна внешняя подсветка, потому OLED-экраны тоньше, чем жидкокристаллические.
Но главная «фишка» OLED — в отсутствии воздушной прослойки между сенсорным дисплеем и матрицей. Это уменьшает время отклика, улучшает цветопередачу и увеличивает угол обзора.
Кроме того, в AMOLED — OLED с активной матрицей, — TFT-транзисторы управляют каждым субпикселем по отдельности, потому можно включать только нужную часть экрана. На этом основана технология Always-On-Display: отображение уведомлений, заряда батареи и другой важной информации на выключенном экране смартфона.
Производство OLED-матриц обходится дорого, поэтому такие экраны ставят, в основном, на флагманские смартфоны. Но технология оптимизируется: например, замена стеклянной подложки на пластиковую сделала дисплеи более доступными, и теперь она применяется не только в P-OLED устройствах с изогнутым экраном, а во всех гаджетах с OLED-матрицами.
Цветопередача и яркость
Цвета OLED-экранов очень насыщенные, поэтому они могут казаться неестественными. Для снижения яркости применяется ШИМ – широтно-импульсная модуляция, то есть включение и выключение цифрового сигнала с частотой более 60 Гц. Считается, что ШИМ незаметна для глаз, но на практике многие люди испытывают от нее усталость и головную боль.
Обычное расположение субпикселей и схема Pentile с дополнительным зеленым субпикселем
Дисплеи на базе OLED могут воспроизводить глубокий черный цвет, так как для этого они просто отключают светодиоды. Однако у них есть проблема с отображением белого цвета – он может иметь серый или желтый оттенок. Этот недостаток устраняется с помощью технологии PenTile: так, Samsung в экранах AMOLED и Super AMOLED к привычным красным, синим и зеленым субпикселям добавила два зеленых субпикселя. За счет этого также увеличивается разрешение дисплея и на треть снижается количество субпикселей.
Угол обзора OLED-экрана — 180º, так что картинка видна без искажений цвета, яркости и контрастности под любым острым углом.
Частота обновления
Гаджеты с OLED-экранами используют новые стандарты частоты обновления кадров 90 Гц и 120 Гц. Реже встречаются модели с поддержкой 144 Гц – например, игровой смартфон ASUS ROG Phone 5. Флагманские устройства также поддерживают технологию адаптивной настройки частоты обновления, благодаря которой скорость смены кадров автоматически устанавливается в зависимости от используемого приложения. Это позволяет экономить заряд батареи, так как при постоянно активных 120 или 90 Гц аккумулятор разряжается быстрее.
HUAWEI P40 Pro с OLED-экраном, поддерживающим частоту 90 Гц
Быстродействие
Время отклика OLED-дисплеев намного ниже, чем у LCD, и в среднем составляет около 15-40 мс. А у самых быстрых игровых устройств, например, у смартфона Black Shark 4, достигает 8,3 мс. Это также объясняется отсутствием воздушной прослойки и объединением тачскрина и матрицы.
Отметим, что высокая скорость реакции OLED-дисплеев пригодится в основном для мобильного гейминга – при работе с мессенджерами, серфинге и просмотре видео вы не заметите никакой разницы между быстрым и долгим откликом.
Энергоэффективность
Органическим светодиодам не требуется постоянная подсветка, а точное управление позволяет включать только нужные группы диодов. Следовательно, OLED-дисплеи более энергоэффективны. Кроме того, при включении так называемой «темной темы» на смартфоне можно значительно экономить заряд батареи: темные пиксели будут выключены и перестанут потреблять энергию. С IPS такое не сработает.
Итоги: смартфон с каким экраном выбрать
Итак, подведем итоги, обозначив достоинства и недостатки разных типов экранов у смартфонов.
Плюсы и минусы LCD
Если вы не любите мобильные игры и слишком насыщенные цвета, то нет смысла переплачивать за устройство с OLED-экраном. Современные технологии IPS и LTPS почти не отстают от AMOLED, к тому же такие матрицы доступнее по цене и долговечнее.
Плюсы и минусы OLED-экранов
Смартфон с OLED-дисплеем будет хорошим выбором для геймеров и тех пользователей, у которых нет реакции на ШИМ. OLED-матрицы более яркие, позволяют экономить заряд смартфона и обеспечивают плавную работу интерфейса за счет высокой частоты обновления кадров.
Учи матчасть. Ищем лучший дисплей в смартфонах
В этой серии материалов мы подробно разбираем смартфоны «по винтикам». В прошлый раз говорили о том, какую роль в современных телефонах играет процессор. Сегодня речь пойдет о другом важнейшем компоненте любого смартфона — дисплее. OLED или IPS? Full HD или 4K? 60 или 120 Гц? В конце концов, что все это вообще такое и на что ориентироваться при выборе?
Коротко, о чем пойдет речь
Тип матрицы
Абсолютное большинство современных смартфонов используют экран одного из двух типов: OLED (матрицы на органических светодиодах) или LCD (жидкокристаллические — или ЖК — панели). Так уж сложилось, что первые чаще применяются в телефонах подороже, а вторые — в более бюджетных аппаратах. Впрочем, бывают и исключения.
Если у вас есть стационарный компьютер, то вы наверняка смотрите в ЖК-экран. Если речь идет о более-менее современном дисплее, очень высока вероятность, что это IPS-матрица. Вот именно такие и встречаются во многих нынешних телефонах.
Если говорить максимально упрощенно, то работает эта технология следующим образом. Есть своеобразный «бутерброд» из слоя с множеством жидких кристаллов и слоя со светодиодной подсветкой этих самых кристаллов-пикселей. Благодаря подсветке и реакции на нее кристаллов мы и видим изображение на экране. Ключевое отличие технологии OLED в том, что там не нужен слой с подсветкой — и свет, и цвет способны выдавать сами пиксели.
Нет идеального дисплея, потому что и у IPS, и у OLED (еще можно встретить название AMOLED) есть свои достоинства и недостатки. Так, у IPS-матриц очень большой ресурс работы и имеется то, что принято называть «естественной цветопередачей». Однако они не обеспечивают отображение глубокого черного цвета (обычно вместо черного мы видим темно-серый) и отличаются довольно высоким энергопотреблением из-за наличия отдельного слоя подсветки. Это из того, что может быть заметно любому пользователю.
У OLED все отлично с выводом черного (лучше просто не может быть), а энергопотребление чуть ниже (в первую очередь за счет того, что «окрашенные» в черный цвет пиксели вообще не потребляют энергии: они просто выключены). С другой стороны, органические светодиоды со временем выгорают и теряют яркость (впрочем, для смартфонов, которые мы меняем относительно часто, это не так уж важно), а еще многие видят мерцание.
Раньше считалось, что у OLED-экранов более «ядовитые» цвета, слишком далекие от естественной цветопередачи. Но с этой «фишкой» (назвать это недугом язык не повернется, ведь многим как раз больше нравится такое перенасыщенное изображение) давно научились бороться — цветопередачу в современных смартфонах с OLED легко настроить на свой вкус.
Но есть другой момент, связанный с передачей белого цвета. Из-за особенности строения матрицы на органических светодиодах светлые тона обычно имеют зеленовато-синий оттенок. А у IPS часто можно заметить уход в теплые оттенки и преобладание желтого с легким отклонением в красный спектр.
Самое главное во всей этой истории — тот факт, что IPS-панели дешевле OLED-матриц. Поэтому в бюджетных смартфонах OLED вы не увидите, хотя в средний ценовой сегмент такие экраны уже проникли благодаря в первую очередь Samsung.
Ответить на вопрос «Какой тип матрицы лучше?» невозможно. При правильной заводской настройке визуально различимые характеристики экранов на разных матрицах очень близки. AMOLED в недорогом телефоне может оказаться куда хуже IPS в смартфоне аналогичной ценовой категории или даже дешевле. Поэтому при выборе мы бы вообще не рекомендовали ориентироваться только на тип матрицы («Ого! OLED в телефоне за 400 рублей! Беру!»). В целом современные телефонные матрицы уже избавились от некогда имевших место существенных недостатков (низкая скорость отклика, маленькие углы обзора), и даже после покупки самых недорогих телефонов вы вряд ли останетесь недовольны тем или иным дисплеем.
Разрешение
В отличие от типа матрицы, этот показатель куда критичнее для восприятия картинки. При этом и разобраться здесь куда проще. Например, вы видите, что разрешение экрана заинтересовавшего вас смартфона выглядит так: 1080×1920. Первое число указывает на количество пикселей, расположенных по горизонтали, а второе — по вертикали. Все разрешения, помимо числового формата, также обозначаются аббревиатурой. Наиболее распространенные вы наверняка видели: так, те же 1080×1920 — это Full HD, 1440×2560 — QHD (или еще 2K), а 2160×3840 — Ultra HD (или 4K) и так далее.
Чем больше пикселей на экране, тем больше информации на нем помещается и тем четче выглядит изображение. Но есть нюанс. Одно дело — разместить 1080 пикселей по горизонтали и 1920 по вертикали, например, на 27-дюймовом компьютерном мониторе, и совсем другое — на относительно маленьком 6,5-дюймовом дисплее смартфона. Разрешение одинаковое, но в первом случае получим огромные пиксели, каждый из которых вы будете видеть невооруженным глазом. Отсюда «зернистость» картинки, которая не радует глаз.
Поэтому вместо разрешения правильнее обращать внимание на такой показатель, как плотность пикселей на дюйм. Потому что он учитывает не только разрешение экрана, но и его размер. Видите значение 300 ppi? Значит, на одном дюйме помещается 300 пикселей. Другой вопрос — много этого, мало или достаточно? Вопрос в некоторой степени анатомический.
Считается, что здоровый глаз человека физически не способен разглядеть нюансы экрана с разрешающей способностью более 350 ppi. То есть что 350, что 1350 ppi — для вас оба дисплея будут в равной степени четкие, без возможности различить отдельные пиксели. Для примера: в том же экране 27-дюймового монитора с разрешением Full HD показатель ppi составит 105, а в 6,5-дюймовом дисплее — неразличимые 340.
Сегодня маркетологи стараются работать в команде с инженерами. Так в смартфонах появляются дисплеи с 500, 600 и даже 800 ppi! Все это не несет никакой пользы для человека. Более того, подобные дисплеи отличаются повышенным энергопотреблением.
Скорее всего, вы будете полностью довольны смартфоном с экраном на 350 ppi. Для чересчур впечатлительных особ, которым нужна особая «противопиксельная гарантия», можно посоветовать что-нибудь в районе 400 ppi. Все, что выше, по крайней мере не стоит рассматривать в качестве определяющего фактора при покупке: экран с 600 ppi не будет четче дисплея с 400 ppi. Именно поэтому во многих флагманских смартфонах по умолчанию установлено разрешение пониже, хотя в рекламе всенепременно делается упор на сверхвысокое разрешение. Пользователь же даже не заметит разницы.
Таким образом, применительно к дисплеям важно не столько разрешение, сколько значение ppi — количество пикселей, помещаемых на одном дюйме площади экрана. Однако и в этом случае формула «чем больше, тем лучше» работает только до определенного момента. Точнее, до 300—400 ppi. Все, что выше, — чистейшей воды маркетинг, абсолютно ненужный в быту.
Частота обновления
До недавнего времени большинство смартфонов довольствовались частотой обновления экрана на уровне 60 Гц. Здесь тоже все просто: это означает лишь то, что в течение секунды изображение на дисплее перерисовывается 60 раз. Однако вслед за настольными мониторами этот показатель начал расти и в смартфонах.
Сначала появились модели с частотой обновления экрана 90 Гц, а с недавнего времени расширяется модельный ряд с 120 Гц. Что это дает в реальности? В первую очередь — более плавную анимацию различных эффектов. Плавно скроллится текст в браузере, плавно перемещаются менюшки. В общем и целом глазам становится приятнее. Но опять же не без нюансов.
В целом высокая частота обновления экрана — это круто. Но не для всех и не так чтобы «вау!». Лучше всего здесь самому вживую посмотреть на высокогигагерцевый экран, чтобы определиться, насколько этот параметр окажется важным именно для вас.
