«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.

^[1]
Изображение: Serge Kutuzov ^[2] / Unsplash

Предыстория вопроса

Дисплеи электронных ридеров выполнены по технологии E Ink. Изображение формируют ^[3] 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 на солнце. Но есть и недостаток — в темноте нельзя различить текст, написанный «электронными чернилами».

Изображение: Nicolas M ^[4] / 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 ^[5] 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 ^[6] решение Sony отличным примером того, как не нужно делать подсветку в читалках. Редактор издания Goodereader отметил ^[7], 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 ^[8] её в ридеры. Глава ИТ-департамента Sony France Стэфани Лэнг (Stephanie Lang) в одном из интервью признала ^[9], 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 ^[10] специальный светопроводящий слой, который рассеивал излучение светодиодов, но на экране все равно были видны ^[11] «засветки».

Проблему решили в том же году компании Amazon и ONYX. Первая представила ^[12] ридер Kindle Paperwhite в США, а вторая — читалку Aurora ^[13] 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 ^[14] 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 ^[15], 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 ^[16], 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 ^[17] 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 ^[18] 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 ^[19].

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 ^[20], 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 ^[21], что длительное воздействие синего света способно повредить сетчатку глаза и даже клетки мозга ^[22].

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 ^[23]. 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 ^[24] и Caesar 3 ^[25] до премиум моделей вроде Monte Cristo 4 ^[26] и Note 2 ^[27].

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.

• ONYX BOOX Livingstone: ридер популярного формата в необычном оформлении ^[28]
• Вокруг света с электронной книгой: обзор ONYX BOOX James Cook 2 ^[29]
• ONYX BOOX Faust — кто ищет, не вынужден блуждать ^[30]
• Обзор ONYX BOOX Max 3: ридер с максимальным экраном ^[31]
• Тест и обзор ONYX BOOX Caesar 3: недорогой ридер с премиальными функциями ^[32]

Автор: IvanPavlov

Источник ^[33]