Non, le «noir AMOLED» n'économise PAS plus de batterie que le gris foncé

Le design du mode sombre a beaucoup attiré l'attention ces derniers temps. Google et Apple élaborent aussi rapidement que possible des conceptions sur le thème des ténèbres dans leurs applications en vue de la préparation de leurs prochaines versions majeures du système d'exploitation. . Dans le monde de l'informatique, les gens se posaient la question séculaire: les conceptions de thème en mode sombre devraient-elles utiliser du «noir AMOLED» pur ou du gris foncé?

Bien que je ne sois pas ici pour vous dire quel ton est meilleur (c'est personnel, et c'est essentiellement de la politique à ce stade-ci), j'aimerais répondre à une autre question courante, à savoir si l'utilisation du gris foncé dans un motif sombre évite batterie sur «AMOLED black» pur dans les écrans OLED.

La réponse à cette question est oui, le gris foncé économise toujours la batterie, mais c'est la partie où la plupart des gens disent «mais le noir pur économise davantage d'énergie, car les pixels sont désactivés!». Je vais contredire mon titre ici., mais oui, les deux déclarations dans ce tollé sont vraies. Cependant, combien de puissance le noir pur économise-t-il réellement sur le gris foncé? Pour répondre à cette question, nous devons d’abord comprendre certaines notions de base de l’anatomie des OLED.

Principes de base de l'affichage OLED

Dans un écran OLED (diode électroluminescente lumineuse), chaque pixel produit sa propre lumière. Chaque pixel a un sous-pixel rouge, bleu et vert (en supposant que le mode RVB par bandes soit simplifié). Il s’agit des OLED individuelles qui émettent leur couleur respective avec une certaine luminosité. Cette luminosité dépend de la quantité de courant électrique envoyée à la LED. Chaque couleur produite par l’affichage est un mélange de ces trois OLED de luminosité différente, et le blanc n’est qu’un mélange de ces trois OLED. Comme indiqué précédemment, le noir est l'absence des trois mélanges de couleurs sans courant électrique envoyé à trois de ses OLED.

Alors, comment fait-on le gris foncé? Gris, gris foncé et gris clair ne sont en réalité que des nuances de blanc. Un pixel gris est créé en formant un pixel blanc, puis en abaissant le courant à ses trois OLED d’un pourcentage en fonction de la luminosité ou de l’obscurité du pixel. Ceci est plus facilement envisageable dans les codes de couleurs RVB, où # FFFFFF / rgb (100%, 100%, 100%) est un blanc pur, # 000000 / rgb (0, 0, 0) est en noir et des nuances de gris sont quelconques. triple avec les mêmes composants rouge, vert et bleu. Les valeurs individuelles des composantes rouge / bleu / vert d'un code de couleur d'entrée sont essentiellement transmises à l'OLED RVB du pixel.

Cependant, lors de la sortie de ces codes de couleur, il reste une étape supplémentaire: la correction gamma . Je ne vais pas expliquer le gamma de manière trop approfondie, mais, simplement, la correction gamma prend les valeurs de code de couleur linéaire qui vont de 0% à 100% et augmente le pouvoir. Le gamma d'affichage standard de l'industrie utilise un exposant de puissance de 2, 2, de sorte que chaque composant de couleur d'entrée est porté à 2, 2, soit la luminance de sortie de l'OLED respectif.

Luminosité OLED vs valeur de la composante couleur. Remarquez comment la réponse n'est pas linéaire.

En résumé, les composants de code de couleur RVB en entrée sont élevés à 2, 2, puis transmis aux images OLED respectives du pixel en rouge, en bleu et en vert. Facile.

Nous pouvons maintenant commencer à répondre aux questions.

Quelle est la consommation d'énergie des pixels gris foncé?

Nous allons utiliser la couleur de surface recommandée par la spécification Google Material Dark Theme (n ° 121212), qui se traduit par rgb (7%, 7%, 7%). Après correction gamma (0, 07 ^ 2, 2), nous obtenons une valeur de 0, 3%, ce qui signifie que la surface gris foncé de Google émet 0, 3% de la luminance d'une surface d'un blanc pur.

gris foncé correspond à 0, 3% de la luminance du blanc pur

Rappelez-vous que la luminance / luminosité de l’OLED dépend du courant électrique qui lui est envoyé. Il suffit de 0, 3% de la puissance du blanc pour obtenir un gris foncé. Mais je sais ce que tu penses,

"0, 3% est toujours supérieur à 0%!"

Vous avez tout à fait raison, mais intégrons des chiffres réels.

Puissance du périphérique et luminosité de l'écran - OnePlus 7 Pro

J'ai mesuré l'efficacité lumineuse de l'écran OnePlus 7 Pro (à 60hz) à l'aide d'une régression linéaire en traçant la puissance du périphérique en fonction de la luminance de sortie. Les écrans consomment également de l'énergie simplement en étant allumés - le pilote d'affichage devient actif et prêt à envoyer et recevoir des signaux du SoC aux transistors à couches minces. J'ai mesuré la puissance de l'appareil pendant que l'écran affichait une image entièrement noire et une autre mesure alors que l'écran était éteint, puis je soustrayais la différence. L’affichage OnePlus 7 Pro consomme 400 mW de base et 4 mW supplémentaires par unité de luminance.

Maintenant que nous avons rassemblé des chiffres de puissance réalistes, nous pouvons modéliser la quantité de puissance consommée par le gris foncé par rapport au «noir AMOLED». Supposons une luminosité de l'écran de 100 nits pour le blanc pur, pour des calculs simples. À ce niveau de blanc, l’affichage OnePlus 7 Pro doit consommer 400 mW + (4 mW / nit × 100 nits) = 800 mW. Lorsqu’il n’affiche que du noir, l’écran ne doit consommer que sa puissance de base, qui est de 400 mW. Pour le gris foncé, rappelez-vous que nous avons calculé que sa luminance de sortie était égale à 0, 3% de la luminance du niveau de blanc. Elle devrait donc produire 0, 3 nits. 4 mW / nit × 0, 3 nits = 1, 2 mW, le gris foncé ne devrait donc consommer que 1, 2 mW de plus que le noir pur.

400 mW contre 401, 2 mW - une augmentation microscopique de la consommation d'énergie de 0, 3%

Donc, théoriquement, le gris foncé consomme une quantité supplémentaire d'énergie supplémentaire par rapport à l'utilisation du noir. Mais peut-être êtes-vous toujours sceptique quant à son efficacité pour le mode sombre et ne faites pas confiance aux calculs, alors mesurons simplement cette fichue chose.

Mesures de puissance réelles

J'ai réglé mon OnePlus 7 Pro sur un niveau d'affichage blanc de 100 nits à l'aide d'un posemètre, puis je l'ai laissé sur une image complète de blanc, noir et gris foncé, chacun pendant cinq minutes, et mesuré la puissance totale de l'appareil. L’écran du OnePlus 7 Pro a un gamma plus élevé dans les ombres. Ainsi, lors de la mesure de la luminance de sortie pour # 121212, il lit 0, 18 nits au lieu des 0, 3 nits prévus, afin de consommer encore moins d’énergie.

Puissance de l'appareil «blanche» - 100 nits

Alimentation «noire» de l'appareil - 0 nits

“Puissance de l'appareil gris foncé - 0, 18 nits

Lorsque le OnePlus 7 Pro s’affiche en blanc à 100 nits, l’appareil a consommé en moyenne 1 000 mW en cinq minutes. Lors de l'affichage d'une image «AMOLED black», le OnePlus 7 Pro consommait en moyenne 600 mW - la même différence de 400 mW dans notre modélisation ci-dessus. Enfin, lorsqu’il mesure le gris foncé, l’appareil consomme en moyenne entre 600 et 610 mW. Toutes ces valeurs de puissance mesurées cadrent avec ce que nous avions précédemment modélisé. Les 10 milliwatts supplémentaires de puissance pour le test gris foncé ne proviennent probablement pas de l'écran, mais de quelque chose d'autre dans l'appareil - peut-être une radio, de brefs éclairs de SoC, qui sait - les drains du journal de l'alimentation indiquent une augmentation soudaine de l'intensité de l'ampérage pour le dernier listing cela augmente la moyenne de 0, 6W à 0, 61W. Voici une autre exécution avec le même scénario, sauf que dans cette exécution, le test du noir pur consomme 50 mW de plus - encore une fois, probablement à cause de facteurs externes.

Mais dans le pire des cas, supposons que 10 mW n’était pas un hasard. À une tension moyenne du dispositif de 4, 03 V, ces 10 mW supplémentaires se traduisent par une intensité moyenne de 2, 5 mA. Avec la batterie 4000mAh du OnePlus 7 Pro, cela signifie que le thème gris foncé consomme 0, 063% supplémentaire de la batterie du périphérique par heure. Whoa.

Donc, AMOLED noir ou gris foncé pour le mode sombre? Choisissez ce que vous préférez, économisez la même quantité de précieuse batterie.