1. Co to jest PWM

PWM oznacza modulację szerokości impulsu (PWM lub Pulse Width Modulation) i jest technologią do regulacji jasności wyświetlaczy różnych gadżetów — od smartfonów do telewizorów. Każdy ekran składa się z diod LED, które pozwalają widzieć obrazy i tekst. Istnieją dwa sposoby regulacji ich jasności. Pierwszy polega na zmniejszeniu napięcia: im mniej energii otrzymuje wyświetlacz, tym słabiej świeci. Jednak ta metoda ma wadę: z powodu zmniejszenia napięcia jakość obrazu ulega pogorszeniu.

Drugą metodą jest PWM, który pomaga zachować jakość obrazu. Zamiast zmniejszać siłę świecenia, ekran włącza i wyłącza się wielokrotnie w ciągu sekundy. Przykładowo, to jak szybkie klikanie wyłącznikiem lampy. Im niższa jasność — tym krótsze te błyski i dłuższe przerwy między nimi. Na przykład, jeśli poziom jasności ustawiony jest na 30%, to 30% czasu diody LED będą włączone, a przez resztę czasu — wyłączone.

PWM wykorzystuje okresowe włączanie i wyłączanie diod LED do regulacji jasności,
a im niższa jasność – tym dłużej diody LED są wyłączone.

W ten sposób przy 100% jasności migotanie nie występuje, ponieważ diody LED świecą ciągle i nie wyłączają się. Jeśli jednak obniżysz wskaźnik do 40 – 50% — PWM na pewno się pojawi. I im niższa jasność — tym częstsze i bardziej zauważalne są te migotania.

Jednak dzięki temu, że napięcie zmienia się z wysoką częstotliwością, oko nie dostrzega tych migotań, nawet jeśli się mocno wpatruje, a tworzy to wrażenie, że ekran świeci nieprzerwanie. Chodzi o to, że mózg przestaje odbierać migotanie już przy częstotliwości 60 Hz, a PWM ma częstotliwość znacznie większą. Za bezpieczny uważa się wskaźnik wynoszący 300 Hz i więcej.

Dlaczego więc producenci w pełni nie rezygnują z technologii PWM? W rzeczywistości jest to trudne technicznie i ekonomicznie. Po pierwsze, PWM pozwala obniżać jasność bez utraty efektywności. Po drugie, wielu uważa, że PWM lepiej zachowuje nasycenie kolorów i głębię czerni przy zmniejszaniu jasności, zwłaszcza w wyświetlaczach OLED. Po trzecie, jest to stosunkowo prosta i tania technologia. Dodatkowo, cyfrowe kontrolery regulujące jasność za pomocą PWM są mniejszych rozmiarów niż analogowe, co oznacza, że smartfona, laptopa lub monitor można zrobić cienkim i lekkim. Wszystkie te czynniki sprawiają, że firmy godzą się z wadami technologii.

2. Jak PWM wpływa na zdrowie

Naukowo udowodniono, że PWM wpływa na ludzi w różny sposób: niektórzy są bardziej wrażliwi na migotanie, inni — mniej. U osób wrażliwych długotrwałe używanie gadżetów może prowadzić do następujących problemów:

  • suchość, zaczerwienienie, pieczenie oczu;
  • ból głowy lub nawet migrena;
  • drażliwość;
  • zmęczenie;
  • zawroty głowy;
  • nudności.

Na szczęście, naukowcy nie wykryli znaczącej szkody dla zdrowia, a wszystkie opisane objawy są krótkotrwałe. Jednak długoterminowe korzystanie z urządzeń z PWM może pogorszyć wzrok.

Długotrwałe korzystanie z gadżetów z PWM może powodować suchość,
zaczerwienienie oczu, bóle głowy, zmęczenie, zawroty głowy i nudności.

3. OLED, IPS, AMOLED - co jest lepsze?

PWM nie jest stosowane we wszystkich ekranach. Technologia ta jest bardziej rozpowszechniona w matrycach OLED (w tym AMOLED i Super AMOLED). Korzystają z organicznych diod LED, których piksele działają oddzielnie i nie są ze sobą połączone. W takim przypadku nie można po prostu zmniejszyć jasności przez obniżenie jasności lampy podświetlającej - ponieważ jej nie ma, gdyż każdy piksel stanowi samodzielne źródło światła. Dlatego jasność regulowana jest czasem świecenia pikseli, czyli ich włączaniem i wyłączaniem w ułamkach milisekundy.

Natomiast ekrany IPS mają inną strukturę: ciekłe kryształy i podświetlenie. Dla zmniejszenia jasności można po prostu zmniejszyć moc diod LED, przez co migotanie nie występuje. jednak niektóre modele mimo wszystko używają PWM w celu obniżenia kosztów konstrukcji.

Wśród paneli VA (Vertical Alignment), które są stosowane w telewizorach, monitorach i niektórych laptopach, PWM występuje dość rzadko i głównie w modelach budżetowych.

Wyświetlacze Mini LED, QLED i MicroLED, które są instalowane w telewizorach, monitorach i laptopach również czasami korzystają z technologii modulacji szerokości impulsu, ale jest to dość rzadkie i głównie przy wysokiej częstotliwości.

4. PWM w smartfonach i tabletach

Większość nowoczesnych smartfonów i tabletów jest wyposażona w wyświetlacze OLED, AMOLED i Super AMOLED, dlatego też obecność migotania w nich jest nieunikniona. Konieczne jest zwracanie uwagi na poziom migotania, czyli liczbę impulsów świetlnych. Za całkowicie bezpieczny wskaźnik uważa się 300 Hz i wyżej, czyli powyżej 300 migotań na minutę — mózg ich nie rozpoznaje, a zatem nie mają one wpływu na zdrowie. Niestety, w wielu nowoczesnych modelach ten wskaźnik jest niższy.

Pewnym „panaceum” jest funkcja DC Dimming (Direct Current Dimming), którą po raz pierwszy wdrożyła firma Xiaomi, a która została zaadoptowana przez innych producentów. W tym przypadku jasność jest zmniejszana poprzez obniżenie napięcia. Funkcja ta nie usuwa całkowicie migotania, zwłaszcza przy jasności poniżej 40%, ale impulsy stają się mniej aktywne. Niestety, prowadzi to do zniekształcenia kolorów i pogorszenia odwzorowania barw.

Funkcja DC Dimming zmniejsza jasność ekranu poprzez obniżenie napięcia.
Popularne smartfony z częstotliwością odświeżania ekranu 144 Hz

5. PWM w laptopach

Większość laptopów opiera się na panelach IPS, a wśród nich znajdują się zarówno modele z PWM, jak i bez niego. Zasada jest dość prosta: im droższy gadżet — tym większe prawdopodobieństwo braku migotania. Większość laptopów OLED również korzysta z PWM. Aby zminimalizować dyskomfort, wybieraj urządzenia z wysokim poziomem częstotliwości (od 500 Hz). W tym celu przed zakupem warto zapoznać się z testami — wielu recenzentów potrafi zarejestrować istnienie migotania.

Popularne laptopy z częstotliwością odświeżania ekranu 300 Hz

6. PWM w monitorach

Dla pracy z tekstem, grafiką oraz gier brak PWM ma duże znaczenie, ponieważ migoczące monitory nie sprzyjają koncentracji i produktywności. Rozwiązaniem jest technologia Flicker-Free, która wyklucza lub znacząco redukuje migotanie ekranu. Aby tego dokonać, dla podświetlenia zamiast zmiennego prądu używa się stałego, co pozwala na stabilne i ciągłe świecenie diod LED. Ponadto, niektóre modele łączą PWM i stały prąd o wysokiej częstotliwości, w ten sposób redukując migotanie do niezauważalności.

Technologia Flicker-Free zapobiega lub znacząco redukuje migotanie ekranu.

Obecnie technologia Flicker-Free stała się standardem wśród wielu producentów monitorów i można ją znaleźć praktycznie we wszystkich wysokiej jakości i profesjonalnych modelach. Informacje o tym często znajdują się w specyfikacjach technicznych, a na opakowaniu można znaleźć takie oznaczenia:

Również warto zwracać uwagę na obecność certyfikatu TÜV Rheinland. Specjaliści z tego dużego międzynarodowego koncernu przeprowadzają testy ekranów, a ich certyfikacja potwierdza bezpieczny poziom promieniowania niebieskiego i częstotliwości migotania. W szczególności, oznaczenie TÜV Flicker-Free (lub TÜV Flicker-Free Certified Display) oznacza, że na wszystkich poziomach jasności nie ma szkodliwego PWM lub jego częstotliwość jest bardzo wysoka i bezpieczna dla wzroku. O obecności certyfikatu wskazuje taka marka:

Popularne monitory z obsługą Flicker-Free

7. PWM w telewizorach

W telewizorach PWM odgrywa mniejszą rolę, ponieważ zwykle użytkownik ogląda ekran z dużej odległości i oczy nie męczą się tak szybko. Jednak w ciemnych scenach i przy zmniejszonej jasności migotanie może występować, szczególnie w panelach OLED. U telewizorów LED z matrycami IPS PWM występuje rzadziej.

8. Jak samodzielnie sprawdzić PWM

Producenci nie podają informacji o PWM w specyfikacjach, ale można to sprawdzić samodzielnie. Przede wszystkim istnieją specjalne urządzenia pomiarowe (luksometry, oscyloskopy), które są używane przez testerów, dziennikarzy i blogerów zajmujących się techniką. Niewielu z nas posiada takie gadżety w domu, dlatego proponujemy prostsze metody określania PWM.

Pierwsza metoda nazywana jest testem ołówkowym. Weź ołówek do ręki i prowadź nim przed świecącym monitorem, jak wachlarzem. Jeśli ślad po ołówku jest rozmyty i wygląda na rozmazany, to na ekranie nie występuje migotanie. Jeśli ślad dzieli się i wygląda jak zestaw cieni od kilku ołówków — to na monitorze jest PWM.

Test ołówkowy jest jednym z najprostszych sposobów na zidentyfikowanie PWM.

Przeprowadzaj test z różnymi ustawieniami jasności, aby dowiedzieć się, który poziom jest bezpieczny.

Innym prostym sposobem jest zrobienie zdjęcia ekranowi gadżetu lub nagranie go na wideo. Jeśli na kadrach widoczne są paski i artefakty, może to świadczyć o występowaniu PWM.

PWM można również rozpoznać, fotografując lub nagrywając ekran na wideo.

9. Jak chronić wzrok

Jeśli jesteś wrażliwy na migotanie ekranu i odczuwasz negatywny wpływ PWM, oto skuteczne sposoby na zadbanie o swoje zdrowie:

  • wybieraj gadżety z wyświetlaczami IPS;
  • wyłącz automatyczną regulację jasności i ręcznie wybierz maksymalne wartości (ale wymagane jest dobre oświetlenie w pomieszczeniu lub na zewnątrz, inaczej oczy będą i tak boleć);
  • aktywuj ciemny tryb w systemie i aplikacjach;
  • rób przerwy co 30 – 60 minut pracy przed ekranem;
  • wpreferuj technologię z Flicker-Free lub DC Dimming.

Ponadto istnieją specjalne aplikacje-filtry, które redukują efekt PWM:

  • OLED Saver (dla Android) — przyciemnia ekran OLED bez zmniejszania jego sprzętowej jasności;
  • Darker (Screen Filter) — aplikacja dla Android, nakładająca ciemny filtr;
  • f.lux (Windows/macOS) — zmienia temperaturę kolorów w zależności od pory dnia;
  • Twilight — podobny filtr dla smartfonów Android, zmniejsza niebieskie promieniowanie i sprawia, że kolory są bardziej „ciepłe”.