Все современные телевизоры с ЖК-экранами используют светодиодную подсветку – лампы остались в прошлом. Когда яркость подсветки установлена на 100%, пульсация обычно отсутствует – светодиоды питаются от постоянного напряжения. Но стопроцентная подсветка хороша лишь в магазине – дома такая яркость оказывается избыточной, ее приходится уменьшать.
Для регулировки яркости подсветки почти всегда используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – светодиоды включаются и выключаются с частотой от ста до нескольких тысяч раз в секунду. Соотношение времени, когда светодиоды горят (длина импульса включения), и времени, когда они выключены (длина паузы между импульсами), определяет среднюю яркость.
Когда частота импульсов небольшая (100 или 120 герц), пульсацию света можно заметить боковым зрением или при быстром переводе взгляда с одной точки на другую. Считается, что пульсация с частотой до 300 Гц вызывает усталость глаз и мозга и может приводить к головным болям и обострению нервных заболеваний. Кроме того, есть мнение, что снижение яркости с помощью ШИМ вызывает раздражение сетчатки глаза из-за того, что зрачок расширяется, ориентируясь на средний уровень освещения, а сетчатка получает "удары" импульсами света максимальной яркости.
Вооружившись камерой Nikon 1 V1, снимающей видео со скоростью 1200 кадров в секунду, я отправился в магазины электроники и проверил, как работает подсветка матрицы у 42 моделей телевизоров шести производителей.
На витринах магазинов все телевизоры всегда работают со стопроцентной яркостью подсветки, поэтому перед измерениями я снижал яркость подсветки у каждого телевизора до 30-50%.
Начну с хорошего – у всех протестированных телевизоров Sony пульсации подсветки не обнаружено. Скорее всего, там используется очень высокая частота ШИМ (десятки тысяч переключений в секунду). Я проверил следующие модели:
На видео, замедленном в 40 раз, экраны телевизоров LG 32LH570U (слева) и Sony KDL-32RE303 (справа) с подсветкой 30% выглядят так:
Пульсации не было также у китайских телевизоров Haier, но причина этого весьма банальна: у них просто нет регулировки яркости подсветки – она всегда горит на полную мощность. Я протестировал две модели:
Телевизоры Panasonic теперь сложно встретить в магазинах, но две 32-дюймовые модели мне все же удалось обнаружить. Причем они оказались совершенно разными. У дешевого Panasonic TX-32DR300 подсветка мигает с троекратной частотой сигнала (150/180 Гц), у более дорогого Panasonic TX-32ESR50 пульсация подсветки полностью отсутствует.
Пульсация подсветки телевизоров Samsung зависит от модели. У относительно дешевых телевизоров, в том числе в младших моделях шестой серии, наблюдается стопроцентная пульсация на частоте 100/120 Гц (частота пульсации подсветки вдвое больше частоты входного сигнала). В центре замедленного в 40 раз видео Samsung UE43NU7140U:
Такая пульсация обнаружена у следующих моделей телевизоров:
Модели шестой серии Samsung 2017 года ведут себя совсем по-другому. У них отсутствует пульсация при снижении яркости подсветки до определенного уровня (предположительно, регулируется ток, идущий через светодиоды), а при дальнейшем снижении уровня подсветки включается ШИМ. У младших моделей (MU61**) пульсации нет при уровнях подсветки 13-20, а при уровнях 0-12 частота ШИМ составляет 100/120 Гц. У старших моделей (MU64**, MU65**) пульсации нет при уровнях подсветки 10-20, а при уровнях 0-9 частота ШИМ 200/240 Гц.
Samsung 49MU6650U, яркость подсветки 50% (10 из 20 по шкале настройки):
Тот же телевизор при яркости подсветки 25% (5 из 20 по шкале настройки):
Я протестировал следующие модели:
Эти телевизоры вполне можно отнести к категории flicker free, так как снижения уровня подсветки до 50-65% по большей части вполне достаточно – а в этом случае пульсация отсутствует.
У QLED-телевизора Samsung QE49Q7 по экрану 100 или 120 раз в секунду пробегает темная полоса, ширина которой тем больше, чем меньше установлена яркость подсветки:
Гораздо лучше это видно, если замедлить видео не в 40, а в 120 раз:
Это гораздо более щадящая для глаз пульсация, чем полное выключение и включение подсветки.
Больше всего меня удивил телевизор восьмой серии Samsung UE55NU8000U. Смотрите сами (замедление в 120 раз):
С частотой 180 Гц подсветка меняется на красную. Судя по всему, для подсветки в этом телевизоре применяются RGB-светодиоды.
У всех протестированных мной ЖК-телевизоров LG нижнего и среднего ценового диапазона при снижении яркости подсветка пульсирует с частотой 100/120 Гц. Вот, к примеру, LG 32LJ610V:
Такая работа подсветки зафиксирована у следующих моделей:
Совсем по-другому работает подсветка у старших моделей LG. От центра экрана в стороны расходятся темные полосы. Вот как это выглядит у LG 49SJ810 при 40-кратном замедлении:
Весь цикл повторяется 100/120 раз в секунду. При 120-кратном замедлении можно увидеть, что подсветка разбита на шесть зон, погасающих парами.
Такая работа подсветки зафиксирована у следующих моделей:
Недавно в России появились телевизоры китайского бренда Hisense. У дешевых моделей подсветка мигает с троекратной частотой сигнала (150/180 Гц).
Среди протестированных мной так работают следующие модели:
На видео, замедленном в 48 раз, видно, как быстро мигает Hisense H50A6100, слева от него бегают полосы на дорогом LG, справа на Samsung QLED.
У более дорогих моделей Hisense частота ШИМ еще выше. При 40-кратном замедлении пульсация Hisense H55N6800 выглядит как быстрое мельтешение:
При 120-кратном замедлении видно, что так же, как в Samsung восьмой серии, используется изменение цвета подсветки. Частота, скорее всего, 500/600 Гц, но для точного анализа скорости съемки 1200 fps уже не хватает.
Так работает подсветка у двух протестированных телевизоров:
Помимо множества ЖК-телевизоров, я для сравнения протестировал OLED-телевизор LG 55EG9A7V. В отличие от ЖК-телевизоров, здесь подсветки нет – светятся сами пиксели матрицы. Видимой пульсации тоже нет. На скоростной съемке (замедление в 40 раз) видно лишь пробегающую 100/120 раз в секунду узкую горизонтальную полосу, которая чуть бледнее остального изображения.
Все протестированные телевизоры:
Я не знаю, почему производители большинства телевизоров используют ШИМ, работающую с частотой 100/120 Гц. На первый взгляд, ничто не мешает увеличить эту частоту в десять или даже в сто раз. Возможно, через несколько лет так и произойдет, после чего нам начнут рассказывать про «революционную технологию» Flicker Free.
Вы сами можете проверить наличие видимой пульсации экрана телевизора без специального оборудования. Уменьшите уровень подсветки до минимального (именно уровень подсветки, не яркость!). Покрутите карандашом перед экраном (см. карандашный тест). Если стробоскопического эффекта нет и вы видите размытое изображение карандаша, видимой пульсации нет (или ее нет совсем, или частота ШИМ выше 300 Гц). Если вы видите стробоскопический эффект – карандаш "распадается" на много карандашей – пульсация есть.
Способ избавиться от пульсации экрана ЖК-телевизора без его переделки только один – отключить все экорежимы, установить уровень подсветки на 100% и снизить яркость для достижения комфортной картинки. Черный цвет при этом, скорее всего, станет серым и картинка будет более блеклой, но глаза без пульсации будут уставать меньше.