Всем привет! В данной статье мы продолжим попытки улучшить время автономной работы телефона, как мы пытались это сделать в предыдущих статьях:
чехол-повербанк: https://dzen.ru/a/Yxg6bWNSE0aSQu9t?share_to=link
отключаем пиксели: https://dzen.ru/a/Y5rpP57zgjW6oalC?share_to=link
изменяем яркость экрана: https://dzen.ru/a/Y6FPkxJywlPS1nlf?share_to=link
Только теперь мы будем экспериментировать с темной и светлой темами Android.
Как мы и отмечали в предыдущих статьях: все экраны представляют собой набор маленьких лампочек, называемых пикселями (упрощенно). При этом скорость разряда аккумулятора телефона будет меняться в зависимости от того, как ярко светят пиксели. То есть, чем ярче светит пиксель, тем быстрее тратится заряд из аккумулятора телефона. Для экономии заряда телефона производители устанавливают датчики освещенности, которые автоматически меняют яркость экрана в зависимости от интенсивности окружающего света. Наиболее распространенными экранами, устанавливаемыми на телефоны являются экраны выполненные по технологиям IPS (https://dzen.ru/media/id/626c4d4ccf4d6a5464cc7d6a/ipsekran-pod-h160kratnym-mikroskopom-my-vse-polzuemsia-telefonami-626ccbd798f1253f5458b6f3) и AMOLED (https://dzen.ru/media/id/626c4d4ccf4d6a5464cc7d6a/amoledekran-pod-h160kratnym-mikroskopom-vygliadit-ochen-neobychno-kto-by-mog-626c4f443a809e09ef0c7a7f). Отличительной особенностью AMOLED-экранов является то, что они умеют по-отдельности отключать каждый суб-пиксель или весь пиксель целиком, когда требуется отобразить черный цвет.
Из вышесказанного можно однозначно заключить, что чем больше будет черного цвета на экране телефона, тем меньше он будет расходовать заряд аккумулятора телефона и тем дольше можно будет пользоваться гаджетом без подзарядки. В современных телефонах на базе операционной системы Android присутствует возможность переключения в ручную или в автоматическом режиме на темную или светлую тему. Переключение на темную тему заменяет большую часть светлого интерфейса системы и приложений на темную. Данный факт должен помочь сэкономить заряд телефона за счет отключения пикселя, отображающего темный цвет. Но это все теория, а что же будет на практике? Все эксперименты будем выполнять на телефоне Xiaomi Redmi Note 10 4/64 с кастомной прошивкой Pixel Experience на основе Android 13 собранной в январе (про ноябрьскую сборку можно почитать тут: https://dzen.ru/a/Y3EuVCJeATTtoY8W?share_to=link).
Учитывая все вышесказанное я приступил к тестированию, обозначив основные этапы тестирования и допущения. Во-первых, алгоритм тестирования был следующий: на первом этапе заряжаем телефон до 100% (Рис. 1а), включаем темную тему, отключаем автояркость, а яркость экрана выставляем на 34% (Рис. 1б), отключаем телефон от зарядки и пользуемся телефоном как обычно. На втором этапе проделывалось все тоже самое только тема меняется на светлую (Рис. 1в). Тест останавливается, когда заряд батареи телефона опускается до 20%. Такие условия были выбраны для того, чтобы посмотреть работает ли данный способ и, если он работает, то была бы возможность получить наиболее явное отличие, которое не потеряется среди погрешности измерений. Во-вторых, так как мы пытаемся уменьшить потребление энергии экраном телефона, то целесообразно смотреть не на время работы телефон в целом, а на время работы экрана при разряде телефона со 100 до 20%. В-третьих, повторить один-в-один сценарий использования телефона при его повседневной эксплуатации очень сложно, хоть я и пытался это сделать. Следовательно, время работы экрана телефона может отличаться изо дня в день даже при одной и той же яркости экрана, хотя практика показывает, что разница редко достигает больших значений, что и было продемонстрировано в предыдущих статьях, ссылки на которые представлены выше. Поэтому в качестве порогового значения, после которого можно будет констатировать, что изменение темы на устройстве работает, была выбрана прибавка времени работы экрана телефона равная 10% от общего времени работы экрана телефона с использованием светлой темы. Таким образом, при среднем времени работы экрана телефона от 5 до 10 часов прибавка составит от 30 до 60 минут, что будет заметно, а уменьшение яркости экрана будет оправдано. Теоретическую прибавку от переключения темы на устройстве оценить сложно, но мы предположим, что переключение со светлой на темную тему "затемняет" хотя бы 50% интерфейса системы. Поэтому теоретическая прибавка от смены темы устройства со светлой на темную должна составить те же 50%. При этом смена светлой на темную тему с большой долей вероятности не будет сказываться на расход заряда батареи, например, для случаев просмотра фото и видео, т.к. большую часть экрана займет контент выводимы приложением, а оставшуюся - черный цвет. Так что скорее всего большее различие будет заметно при использовании мессенджеров, браузеров, навигаторов и других приложений, которые меняют цвет своего интерфейса при смене темы и их интерфейс занимает большую часть экрана телефона. Так ли это мы увидим далее. А теперь к результатам.
На рис. 2а представлен результат использования телефона при яркости экрана 34% и активированной темной темой. Видно, что с темной темой в моем случае телефон со 100 до 20% проработал 11 часов 5 минут с включенным экраном. При этом телефон использовался и как навигатор, и для просмотра видео, и для телефонных звонков (экран был включен), и для просмотра интернета, и для чтения мессенджеров. То есть сценарий использования максимально приближен к реальному сценарию, что является очень ценным, так как он будет повторяться у бОльшего числа пользователей. Также стоит отметить тот факт, что в ходе тестирования в отличие о способа с отключением пикселей (https://dzen.ru/a/Y5rpP57zgjW6oalC?share_to=link) не была выявлена нагрузка на глаза. Единственным замеченным неудобством при использовании телефона с темной темой были отмечены редкие блики от солнца или света в помещении, что легко исправлялось либо прикрытием экрана телефона ладонью, либо небольшим отклонением экрана телефона до устранения бликов. Данный факт был обусловлен тем, что выбранная яркость экрана была недостаточной для погашения бликов от окружающего освещения на экране телефона и вне рамках эксперимента должна быть увеличена до комфортного уровня.
Помимо общих данных о разряде телефона со 100 до 20% были сделаны скриншоты разряда телефона со 100 до 80 и 40% с яркостью экрана 34% и активированной темной темой (Рис. 2б и в). Благодаря полученным данным мы можем построить график разряда телефона с активированной темной темой (Рис. 3). Из графика видно, что одна из точек, в частности для заряда 40%, слегка выбивается из строго линейно зависимости, что, как упоминалось ранее, вызвано невозможностью повторения сценария использования телефона точь-в-точь изо дня в день. Однако, отклонение измеренной от линейной величины слегка превышает значения в 10%, поэтому в будущем анализе будет считаться не существенным. Таким образом, разряд телефона был максимально линейным и равномерным, что подтверждается практически полным совпадением с линией тренда (средняя линия). Данный результат очень показателен и косвенно говорит нам о том, что в данном тесте одним из основных потребителей независимо от нагрузки (навигатор, просмотр видео, звонки, мессенджеры) является экран телефона. Данный факт подтверждают и скриншоты разряда телефона со 100 до 80, 40 и 20% (Рис. 2а, б и в), так как на первой строчке в большинстве случаев находится экран. Постараемся повторить тот же сценарий использования, но при яркости активированной светлой теме.
На рис. 4а представлен результат использования телефона при яркости экрана 34% и активированной светлой темой. Видно, что со светлой темой в моем случае телефон со 100 до 20% проработал 9 часов 35 минут с включенным экраном. При этом удалось максимально приблизиться к тому же сценарию использования, что и в случае использования телефона с активированной светлой темой (Рис. 2а, б и в). То есть, повторюсь, сценарий использования максимально приближен к реальному сценарию, что является очень ценным, так как он будет повторяться у бОльшего числа пользователей. Также стоит отметить тот факт, что в ходе тестирования в отличие о способа с отключением пикселей (https://dzen.ru/a/Y5rpP57zgjW6oalC?share_to=link) не была выявлена нагрузка на глаза, а также при использовании телефона при дневном и искусственном освещении не было замечено бликов солнца или света в помещении, когда интерфейс отображаемый на кране был максимально светлым. Следовательно, при использовании светлой темы пользователь может выставить яркость экрана ниже, чем при использовании темной темы. В свою очередь снижение яркости поможет снизить расход заряда батареи экраном телефона, что было показано в статье: https://dzen.ru/a/Y6FPkxJywlPS1nlf?share_to=link.
Также как и в случае с использованием телефона с яркостью экрана 34% и активированной темной темой были сделаны скриншоты разряда телефона со 100 до 80 и 40% (Рис. 4б и в). Благодаря полученным данным мы можем построить график разряда телефона с активированной светлой темой (Рис. 5). Из графика видно, что одна из точек, в частности для заряда 40%, слегка выбивается из строго линейно зависимости, что, как упоминалось ранее, вызвано невозможностью повторения сценария использования телефона точь-в-точь изо дня в день. Однако, отклонение измеренной от линейной величины слегка превышает значения в 10%, поэтому в будущем анализе будет считаться не существенным. Таким образом, разряд телефона был максимально линейным и равномерным, что подтверждается практически полным совпадением с линией тренда (средняя линия). Данный результат очень показателен и косвенно говорит нам о том, что в данном тесте одним из основных потребителей независимо от нагрузки (навигатор, просмотр видео, звонки, мессенджеры) является экран телефона. Данный факт подтверждают и скриншоты разряда телефона со 100 до 80, 40 и 20% (Рис. 4а, б и в), так как на первой строчке в большинстве случаев находится экран.
Теперь совместим графики разряда телефона со 100 до 20%, чтобы посмотреть сильно ли отличаются результаты экспериментов при яркости экрана 34% для случая использования темной и светлой тем. Из рис. 7а можно сделать вывод, что телефон с активированной темной темой расходует заряд меньше, а именно: со светлой темой телефон проработал с включенным экраном 9 часов 35 минут, а с темной темой - 11 часов 5 минут. То есть выигрыш от использования темной темы составил 90 минут или 1 час 30 минут или чуть менее 16%. Для объяснения полученного результата и большей наглядности я построил график отражающий разницу во времени работы экрана для случая использования темной и светлой темы (рис. 7б). Из графика вино, что среднее значение выигрыша от использования телефона с темной темой составляет чуть менее 37 минут (для заряда батареи телефона 80, 40 и 20%). Если же обратить внимание на линию тренда (зеленая пунктирная линия), то видно, что максимально возможный выигрыш, который теоретически можно получить от использования телефона в реальных условиях при его разрядке со 100 до 0% при яркости экрана 34% с темной темой составит более 97 минут (пересечение линии тренда и вертикальной оси графика). При этом максимальная выгода от использования телефона с темной темой зафиксирована при заряде телефона 20% и составляет 90 минут. Значения времени в случае использования телефона с темной темой для подавляющего большинства данных полученных из рис. 7а и б превосходят пороговое значение в 10% от времени работы экрана телефона при 100% яркости (9 часов 35 минут)*10%=57,5 минутам (красная линия на графике) установленного как минимально необходимого для выявления разницы между использованием светлой и темной темой. При этом нужно учесть, что в отличие от способа с отключением пикселей (https://dzen.ru/a/Y5rpP57zgjW6oalC?share_to=link) результат достигаемый при уменьшении яркости демонстрирует куда большую целесообразность и прогнозируемость без существенного увеличения нагрузки на глаза сравнимую со способом уменьшения яркости экрана (https://dzen.ru/a/Y6FPkxJywlPS1nlf?share_to=link).
И так, что же мы получаем? Во-первых, для выявления преимуществ уменьшения яркости экрана была выбрана яркость экрана равная 34% для темной и светлой темы. Данный факт привел к тому, что пользоваться телефоном в таких условиях комфортно независимо от установленной темы, так как проблем с читаемостью мелких элементов в видео или фото, а также текста выявлено не было. Во-вторых, вне зависимости от установленной темы мы получаем хорошую читаемость информации с экрана телефона за счет равномерной яркости экрана по его площади особенно при искусственном освещении в помещениях, а также ночью без дополнительных источников освещения. Однако, при включении светлой темы отсутствуют блики на поверхности экрана телефона, что позволяет более комфортно пользоваться телефоном. Для случая же использования темной темы необходимо увеличение яркости экрана, что должно в худшую сторону сказаться на расходе заряда батареи телефона. В-третьих, главный вывод состоит в том, что мы получаем преимущество от активации темной темы без необходимости использования дополнительных программ или устройств (https://dzen.ru/a/Yxg6bWNSE0aSQu9t?share_to=link). При этом преимущество отчетливо регистрируется даже не смотря на то, что при просмотре видео или фото часть экрана телефона, которая не отображает информацию, заливается черным цветом независимо от установленной темы, что по сути должно отождествлять использование светлой и темной тем. Это связано с тем, что, ощутимый вклад вносит использование, например, навигаторов, мессенджеров, браузеров и других приложений большая часть интерфейса которых при активации темной темы отображается в темном цвете. Получаемый результат легко прогнозируется и он стабилен. То есть, пользователь может спокойно использовать данный способ для снижения потребления заряда телефона. При этом ему достаточно руководствоваться простым правилом: если есть необходимость в том, чтобы сэкономить заряд телефона, то включаем темную тему, если важен комфорт от использования при ярком освещении, то либо повышаем яркость, либо переключаемся на темную тему.
Если Вы заметили ошибку, неточность или у Вас есть предложения, то пишите об этом в комментариях!