Nei, “AMOLED Black” Sparer IKKE mer batteri enn mørkegrå

Dark Mode-design har vakt stor oppmerksomhet i det siste, og både Google og Apple suser ut design med mørke temaer i appene sine så raskt de kan for å forberede deres neste store OS-utgivelser, som begge kan skryte av Dark Mode som en nøkkelfunksjon . I datamaskinens verden har folk stilt det gamle spørsmålet: Bør temaer i mørk modus bruke ren “AMOLED svart” eller mørk grå?

Selv om jeg ikke er her for å svare på hvilken tone som ser bedre ut - det er personlig, og det er i grunnen politikk på dette tidspunktet - vil jeg gjerne svare på et annet ofte ledsaget spørsmål, og det er om du bruker mørkegrå i et mørkt tema design eller ikke batteri over rent “AMOLED svart” i OLED-skjermer.

Svaret på det er ja, mørkegrå sparer fortsatt batteri, men dette er den delen der folk flest sier "men ren svart sparer mer strøm fordi pikslene faktisk er slått av!" Jeg vil på en måte motsiømme min egen tittel her, men ja, begge uttalelsene i det ropet stemmer. Hvor mye energi sparer imidlertid rent svart over mørkegrå? For å svare på dette spørsmålet, må vi først forstå noen grunnleggende OLED-anatomi.

OLED Grunnleggende om skjerm

På en OLED-skjerm ( O rganic L ight- E mitting D iode) produserer hver eneste piksel sitt eget lys du ser. Hver piksel har en rød, blå og grønn delpiksel (forutsatt stripete RGB for enkelhet), og dette er de individuelle OLED-ene som avgir hver sin farge i en viss lysstyrke, og at lysstyrken avhenger av hvor mye elektrisk strøm som sendes til LED-en. Hver eneste farge som displayet produserer er en blanding av disse tre OLED-ene i forskjellige lysstyrker, og hvitt er ganske enkelt en blanding av alle disse tre OLED-ene. Som tidligere fortalt, er svart fraværet av alle tre fargeblandinger uten elektrisk strøm sendt til noen av OLED-ene.

Så hvordan er mørkegrå laget? Grå, mørkegrå og lysegrå er faktisk bare hvite nyanser. En grå piksel lages ved å danne en hvit piksel og deretter senke strømmen til de tre OLED-ene med en prosentandel basert på hvor lys eller mørk pikslen trenger å være. Dette er lettere tenkt på i RGB-fargekoder, der # FFFFFF / rgb (100%, 100%, 100%) er ren hvit, # 000000 / rgb (0, 0, 0) er svart og gråtoner er noen tredobbelt med de samme røde, grønne og blå komponentene. En inndata fargekode sine individuelle røde / blå / grønne komponentverdier overføres i det vesentlige til pikselens respektive RGB OLED.

Når du skriver ut disse fargekodene, er det imidlertid et trinn til som skjer, og det er gammakorreksjon . Jeg vil ikke forklare gamma i for mye dybde, men ganske enkelt, gammakorreksjon tar de lineære fargekodeverdiene som varierer fra 0% til 100% og hever den til en kraft. Bransjestandardskjerm-gamma bruker en krafteksponent på 2, 2, slik at hver inngangsfargekomponent heves til 2, 2, og det er utgangslyset for den respektive OLED.

OLED Brightness vs Color component value. Legg merke til hvordan responsen ikke er lineær.

Oppsummert blir input RGB-fargekodekomponenter hevet til 2.2 og deretter sendt videre til pikselens respektive røde, blå og grønne OLED. Enkel.

Nå kan vi begynne å svare på spørsmål.

Hvor mye strøm bruker mørkegrå piksler?

Vi bruker Google Material Dark Theme-spesifikasjonens anbefalte overflatefarge # 121212, som oversettes til rgb (7%, 7%, 7%). Etter gammakorreksjon (0, 07 ^ 2.2) får vi en verdi på 0, 3%, noe som betyr at Googles mørkegrå overflate gir 0, 3% lysstyrke på en ren hvit overflate.

mørkegrå er 0, 3% luminansen til rent hvitt

Husk at luminansen / lysstyrken til OLED avhenger av den elektriske strømmen som sendes til den. Bare 0, 3% av kraften i hvitt er nødvendig for å gjøre mørkegrå. Men jeg vet hva du tenker,

“0, 3% er fremdeles høyere enn 0%!”

Du har helt rett, men la oss få noen virkelige tall inn i dette.

Device Power vs. Display Luminance - OnePlus 7 Pro

Jeg målte den lysende effektiviteten til OnePlus 7 Pro-skjermen (ved 60 hz) ved å bruke en lineær regresjon fra å plotte enhetens kraft versus output-luminans. Skjermene bruker også strøm bare ved å være slått på - skjermdriveren blir aktiv og klar til å sende og motta signaler fra SoC til tynnfilmtransistorene. Jeg målte enhetens strøm mens skjermen ga et fullsvart bilde og en annen måling mens skjermen var av, så trakk jeg fra forskjellen. OnePlus 7 Pro-skjermen konsumerte en baseline 400 mW og ytterligere 4 mW per nit (luminansenhet).

Nå som vi har samlet realistiske kraftfigurer, kan vi modellere hvor mye strøm mørkegrå bruker mot ren “AMOLED svart.” La oss anta en lysstyrke på 100 nits for rent hvitt, bare slik at beregningene er enkle. På dette hvite nivået bør OnePlus 7 Pro-skjermen forbruke 400 mW + (4 mW / nit × 100 nits) = 800 mW. Når du bare viser svart, skal skjermen bare bruke strømstyrken, som er 400 mW. For mørkegrå, husk at vi beregnet dens output-luminans til 0, 3% av luminansen til det hvite nivået, så det skulle produsere 0, 3 nits. 4 mW / nit × 0, 3 nit = 1, 2 mW, så mørkegrå bør bare forbruke 1, 2 mW mer enn rent svart.

400 mW vs. 401, 2 mW - en mikroskopisk 0, 3% økning i strømforbruket

Teoretisk sett bruker mørkegrå en ubetydelig mengde ekstra kraft sammenlignet med bruk av svart. Men kanskje du fortsatt er skeptisk til effekten av mørk modus og ikke stoler på matematikken, så la oss bare måle den forbaskede tingen.

Ekte målinger av effekt

Jeg satte OnePlus 7 Pro til et hvitt nivå på 100 nits ved å bruke en lysmåler, og la den ligge på et fullstendig bilde av bare hvitt, svart og mørkegrått, hver i fem minutter, og målte den totale enhetens effekt. OnePlus 7 Pro-skjermen har en høyere gamma i skyggene, så når du måler utgangslyset for # 121212, leser den 0, 18 nits i stedet for våre projiserte 0, 3 nits, så den vil forbruke enda mindre strøm.

“Hvit” enhetsstrøm - 100 nits

“Svart” enhetsstrøm - 0 nits

“Mørkegrå enhetskraft - 0, 18 nits

Når OnePlus 7 Pro viser helhvit på 100 nits, forbrukte enheten i gjennomsnitt 1000 mW i løpet av fem minutter. Når du viser et "AMOLED svart" bilde, forbrukte OnePlus 7 Pro i gjennomsnitt 600 mW - den samme forskjellen på 400 mW i vår modellering ovenfor. Og til slutt, når man måler mørk grå, konsumerte enheten gjennomsnittlig mellom 600 mW-610 mW. Alle disse målte krafttallene faller i tråd med det vi tidligere modellerte. De ti ekstra milliwatt strømmen til den mørkegrå testen kommer sannsynligvis ikke fra displayet, men fra noe annet i enheten - kanskje radio, korte SoC-spurter, hvem vet - kraftloggavløp viser en plutselig økning i strømstyrke for den siste oppføringen som øker gjennomsnittet fra 0, 6W til 0, 61W. Her er et nytt løp med det samme scenariet, bortsett fra i denne kjøringen forbrukte den rene, svarte testen 50 mW mer kraft - igjen, mest sannsynlig fra eksterne faktorer.

Men i verste fall, la oss anta at 10mW ikke var et fluke. Ved en gjennomsnittlig enhetsspenning på 4, 03V, tilsvarer den ytterligere 10 mW en gjennomsnittlig strømstyrke på 2, 5 mA. Med OnePlus 7 Pro's 4000mAh-batteri vil det bety at det mørkegrå temaet bruker ytterligere 0, 063% av enhetens batteri i timen. Whoa.

Så AMOLED svart eller mørk grå for mørk modus? Velg hva du foretrekker, spar begge den samme mengden dyrebart batteri.