«Не мерцай в глаза»: как устроена технология подсветки экрана электронных ридеров

    Яркость дисплеев обычно регулируют с помощью ШИМ-сигнала. Технология простая и дешевая, но вызывает мерцание экрана, что сказывается на здоровье глаз. Расскажем, какие есть альтернативы, как они работают, и обсудим «экранные» технологии, снижающие нагрузку на организм в целом.


    Изображение: Serge Kutuzov / Unsplash

    Предыстория вопроса


    Дисплеи электронных ридеров выполнены по технологии E Ink. Изображение формируют черные и белые гранулы, расположенные внутри шариков-капсул с прозрачной жидкостью. Они «всплывают» наверх в зависимости от заряда, приложенного к электродам. В дисплее E Ink нет светодиодов, как в мониторах или планшетах, поэтому он хорошо виден при дневном свете. Но есть и недостаток — в темноте нельзя различить текст, написанный «электронными чернилами».


    Изображение: Nicolas M / CC BY-SA

    Первые производители ридеров поставляли свои устройства без подсветок, поэтому для чтения в вечернее время требовалась лампа — как в случае с обычной книгой. Но ситуация начала меняться в 2008 году. Тогда компания Sony выпустила первый ридер с подсветкой, выполненной по технологии front-lit. Инженеры разместили восемь синих диодов по краям экрана.


    Идея была хорошей, но её реализация оставляла желать лучшего — экран освещался неравномерно. Компания получила огромное количество негативных отзывов как от пользователей устройств, так и в прессе. Один из резидентов тематического форума Mobileread назвал решение Sony отличным примером того, как не нужно делать подсветку в читалках. Редактор издания Goodereader отметил, что решение японской компании оставило неприятное послевкусие и запятнало всю концепцию экранов с подсветкой. В итоге руководство Sony решило отказаться от технологии и больше не добавлять её в ридеры. Глава ИТ-департамента Sony France Стэфани Лэнг (Stephanie Lang) в одном из интервью признала, что их подсветка действительно мешает читать.

    На какое-то время в сфере подсветок для E Ink возникло затишье. До тех пор, пока в 2012 году Barnes and Noble не представили Nook Simple Touch с технологией Glowlight. Инженеры добавили специальный светопроводящий слой, который рассеивал излучение светодиодов, но на экране все равно были видны «засветки».

    Проблему решили в том же году компании Amazon и ONYX. Первая представила ридер Kindle Paperwhite в США, а вторая — читалку Aurora в России. Разработчики направили свет белых LED-огней в торец световода. В результате создавалось впечатление, что дисплей освещен внешним источником света.

    В ONYX BOOX технологию назвали MOON Light. Она позволила читать книги при любом освещении и снизила нагрузку на глаза, поскольку в зрачок попадал отраженный, а не прямой свет. Как пишет BusinessInsider, подсветка для экрана стала одной из самых востребованных функций для ридеров. Но на этом разработчики ONYX BOOX и других электронных читалок не остановились и продолжают внедрять технологии, которые улучшают опыт пользователя. Одной из них стала немерцающая подсветка.

    Немерцающая подсветка


    Яркость свечения светодиодных дисплеев обычно регулируют с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В этом случае для управления яркостью используют метод пульсирующего включения и выключения прибора с изменением длительности импульса относительно периода сигнала. Если увеличить длительность импульсов, не меняя их частоту, то в глаз попадет больший световой поток — будет казаться, что яркость увеличилась. Если длительность импульса сократить, то экран, наоборот, будет выглядеть темнее.



    Схема проста в реализации, поэтому её используют как при производстве мониторов и смартфонов, так и для подсветки E Ink-экранов. Если частота следования ШИМ-импульсов достаточно высока, человеческий глаз не видит мерцания. Но оно все равно влияет на нервную систему — быстрее наступает утомляемость, появляется чувство «песка в глазах». Согласно анализу, проведенному группой специалистов из Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), мерцающие светодиоды способы вызывать головные боли и сухость глаз, особенно во время чтения с экрана. Научные сотрудники института окружающей среды и устойчивого развития в Университете Эксетера также отмечают, что в особо серьезных случаях мерцание может вызывать эпилептические приступы.

    Исключить негативное влияние можно, если отказаться от ШИМ. В этом случае светодиоды питают постоянным напряжением, а яркость свечения определяется его уровнем. Одними из первых такую технологию внедрили производители мониторов. Например, ViewSonic еще в 2014 году предлагали flicker-free дисплеи.

    Свет источников, яркость которых регулируют постоянным напряжением, комфортнее для глаз, поэтому её адаптировали и производители электронных читалок. Первыми это сделали инженеры из ONYX BOOX — решение назвали MOON Light 2.



    Первым ридером с технологией flicker-free стал ONYX BOOX Livingstone с экраном E Ink Carta Plus и разрешением 1072x1448 точек. Комфорта при чтении добавляет функция SNOW Field, которая уменьшает число артефактов при частичной перерисовке изображения. Недавно в нашем блоге на Хабре мы представили подробный обзор устройства.

    В будущем немерцающая подсветка появится во всех моделях ONYX BOOX, включая бюджетные ридеры. Она практически не влияет на энергопотребление устройства, поэтому аккумулятора в 3000 мАч, который установлен в большую часть ридеров ONYX, также будет хватать на несколько недель.

    Управление температурой подсветки


    Это — еще одна технология электронных ридеров, которая позволяет снизить нагрузку на глаза и организм человека в целом. Специалисты из Медицинской школы Гарварда говорят, что в вечернее время синий свет смещает циркадные ритмы и подавляет мелатонин, поэтому чтение с экрана перед сном может помешать заснуть ночью. При этом их коллеги из Университета штата Орегон утверждают, что длительное воздействие синего света способно повредить сетчатку глаза и даже клетки мозга.

    Современные ридеры позволяют регулировать температуру подсветки. Они имеют два ряда диодов холодного и теплого оттенков, излучение от которых «смешивается» в световоде и распределяется по экрану. Их интенсивность регулируется независимо. Так, можно выбрать белый и желтоватый свет для чтения днем и вечером соответственно.


    Устройства с такой функцией предлагают многие производители, например Kobo и Amazon. Но первым ридером с «теплой» подсветкой в России стал ONYX BOOX Cleopatra 3. Цветовую гамму в устройстве регулируют семь теплых и восемь холодных диодов (их яркость подстраивается индивидуально). Сегодня аналогичные экраны установлены практически во все гаджеты ONYX BOOX — от бюджетных James Cook 2 и Caesar 3 до премиум моделей вроде Monte Cristo 4 и Note 2.

    На сегодняшний день подсветка с возможностью регулирования цвета (Color Temperature Modulation) и питанием от источника тока является наиболее прогрессивной в сфере E Ink экранов. Но компания ONYX планирует и дальше развивать технологии подсветки, улучшать качество световодов и повышать «читательский опыт» клиентов.



    Еще несколько обзоров ридеров ONYX BOOX:



    МакЦентр
    Компания
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 25

      +1
      Так в чём суть-то? Я увидел только описание работы ШИМ-управляемой подсветки, как во всех мониторах последних 15 лет.
      «Чтобы не мерцало, надо питать постоянкой.»
      Новизна в том, что если повесить на выходе достаточно толстый конденсатор — то пульсации сгладятся?
        0
        Не конденсатор, а LC цепочку, но все равно очевидность данного решения явно не тянет на «революционный прорыв»
          +1
          Так в чём суть-то?
          Реклама товара. В таких статьях технических подробностей не ждите.
            0

            Казалось бы, если пульсации вредные, их нужно научиться измерять и как-то нормировать… Как в осветительных приборах например. Но лучше придумать красивое название для LC фильтра ;)

            –2
            В данном случае светодиоды питаются источником постоянного тока. ШИМ не используется.
            +1
            Расскажите пожалуйста с чем связано крайне слабая программная часть? Множество ошибок и очень медленное их исправление.
              +3
              Скорость исправления ошибок пропорциональна скорости обновления экрана.
                –1
                Напишите в техподдержку.
                  0
                  Зачем вы меня туда отправляете? ТП помогает когда есть конкретная ошибка. А у меня общий вопрос.
                    0
                    Зачем вы меня туда отправляете?

                    Я предположил, что Вы обнаружили ошибку. У ТП часто есть более свежие прошивки, которые отсутствуют на сайте.
                    А у меня общий вопрос.

                    Слишком общий :)
                    Хорошо попробую ответить.
                    ПО ониксов более функционально, чем у любого другого ридера. Вполне очевидно, что чем программа сложнее, тем больше вероятность появления ошибок. Кроме того, по понятным причинам ситуацию осложняет возможность использования сторонних приложений.
                    Конечно, я разделяю Ваше желание ускорить процесс исправления этих ошибок. И наша команда делает всё возможное для скорейшего выхода обновлений: тестируем, пишем отчёты, передаём пожелания и жалобы. Китайцы тоже стараются, мы это видим. Хотя сейчас им очень тяжело, сами понимаете.
                    В любом случае наилучший способ ускорить решение проблемы — это обращение в ТП. Все запросы собираются, обрабатываются, и формируется отчёт для производителя.
                0
                В дисплее E Ink нет светодиодов, как в мониторах или планшетах, поэтому он хорошо виден на солнце.

                У меня есть старичок Onyx Boox 60, всё в нем устраивало, но как раз на солнце его читать невозможно было — от лучей солнца текст на экране пропадал (не яркости не хватало, а просто экран становился белым, пока не обновишь его), на пляже читать невозможно было.
                  0
                  Пиксели разряжались…
                    –1
                    В новых экранах E Ink PVI решил эту проблему.
                    +1
                    Во-первых, яркость светодиодов зависит от тока, а не напряжения.
                    Во-вторых, главная причина что все нормальные мониторы со светодиодной подсветкой используют ШИМ это в том, что при изменении яркости током у светодиодов гуляет цвет в зависимости от приложенного тока. Чего в принципе не бывает при изменении яркости с помощью ШИМ.
                      0
                      Пользуюсь Onyx Darwin 6 сентября. Читаю 1-9 часов в день, в среднем около 3. Подсветку использую 2-3 часа, раза два в неделю, когда неудбно читать со светом. В этой книге, как я понимаю, «старый» способ подсветки Moonlight+. Дискомфорта не вызывает абсолютно, никакого сравнения с TFT (а я пробовал им пользоваться). Думаю, это связано с тем, что частота ШИМ много выше 100 Гц, да и (возможно, тут я не столь уверен) светодиоды имеют некоторую инерционность. Короче, по моему личному мнению, ШИМ в е-книгах и сейчас не имеет описанных проблем.
                        0
                        В Вашем случае частота следования импульсов ШИМ составляет 6 кГц. Глаз увидеть это не может. В подсветке MOON Light 2 светодиоды питаются постоянным током. ШИМ не используется.
                        0
                        В этом случае светодиоды питают постоянным напряжением, а яркость свечения определяется его уровнем.

                        Уровнем напряжения? Светодиоды? Серьёзно?
                          0
                          Подсветка у Darwin прекрасна, но вот время службы аккумулятора… В спящем режиме андроид невозможно жрёт аккум, весь заряд улетает за 3 дня. Отключил всё, что только можно, а ждать каждый раз минуту запуска книги — это очень долго. У меня была до этого книга другого производителя (без андроида), в спящем режиме больше 1 мес. Зачем вы всунули андроид???
                            0
                            Проблема быстрой разрядки аккумулятора в спящем режиме была на старых моделях вплоть до Darwin 3 включительно. Связано это с отсутствием поддержки режима Deep Sleep процессором RK3026. В новых моделях, начиная с Darwin 5 используется процессор RK3128 с полноценной поддержкой спящего режима. Время автономной работы в режиме сна составляет около 2 месяцев. Вот независимый тест на 4pda.
                            Андроид тут вообще ни при чём.
                              0
                              Спасибо за чёткий ответ. Жаль, что проблема оказалась аппаратной, а это значит, что я так и продолжу страдать со своей Darwin 3. И это главное моё разочарование от данной электронной книги.
                                0
                                Просто выключайте книжку на ночь или настройте автовыключение через определённое время бездействия. Если это Вас утешит, могу сказать, что основным конкурентом этой модели был ПБ 626 на процессоре Allwinner A13. Там тоже не было спящего режима. Если ридер не выключать, он садился за сутки.
                                  0
                                  Не хотел писать, до этого была Kindle, прекрасная книга, но без подсветки и не читала fb2 из коробки, зато 2 месяца можно было читать, открыл закрыл сразу читаешь. Покупал Darwina ради подсветки, а оказалось надо ждать минуту пока загрузится, в спящем режиме жор батареи, меньше недели, да ещё и кнопки боковые глючат, каждое 5-6е нажатие переворачивает 2 страницы. Хотя подсветка работает прекрасно, тачскрин то же замечательно, но неприятный осадок есть. Следующую книгу буду ждать формата 9-10", по приемлемой цене.
                                    0
                                    В киндлах стоят процессоры Freescale/NXP. Автономность в спящем режиме сопоставима с RK3128.
                            0
                            Она позволила читать книги при любом освещении и снизила нагрузку на глаза, поскольку в зрачок попадал отраженный, а не прямой свет.

                            а как зрачок понимает, что свет отражённый, а не прямой?

                              –1
                              Сравните прямой свет от лампы и свет от лампы, отражённый от листа бумаги.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое