En août 2020, Samsung a lancé le nouveau Note20 Ultra – un appareil intéressant que nous avons sur notre banc d’essai. Il est prudent de dire qu’au cours des dernières générations, la gamme d’appareils Note n’a pas été très excitante – les téléphones utilisent généralement les nouvelles technologies de silicone et d’appareil photo qui ont été introduites dans la série Galaxy S de la même année. , et la note prête sur son facteur de forme, n’améliorant que la conception et l’expérience logicielle autour du S-Pen. Le Note20 Ultra de cette année, basé sur nos tests, suit généralement la même formule, mais à l’exception importante: le Samsung Note20 Ultra possède, selon la société, le premier écran à taux de rafraîchissement variable (VRR) mobile du secteur.

Qu’est-ce que le taux de rafraîchissement variable ou VRR

Le taux de rafraîchissement, dans sa définition la plus large, est une propriété donnée à un affichage en ce qui concerne la fréquence à laquelle un affichage se mettra à jour avec les dernières données fournies par le processeur graphique. Un affichage standard, que ce soit sur un smartphone ou sur un écran d’ordinateur, s’actualise souvent à 60 fois par seconde, ou à 60 Hz, avec le délai entre chaque image à 16,66 millisecondes. Ce 60 Hz est un taux de rafraîchissement statique et fixe pour la durée de vie du produit. Au cours de la dernière décennie, les fabricants d’écrans ont construit des écrans avec des taux de rafraîchissement différents en fonction du contenu: pour le contenu statique, l’affichage pourrait choisir de se rafraîchir à 33,33 millisecondes, ou 30 fois par seconde, et économiser de l’énergie; pour un contenu actif, comme un jeu vidéo, si le jeu peut être rendu assez rapidement, l’affichage pourrait s’actualiser à 13,33 millisecondes (75 Hz) ou 11,11 millisecondes (90 Hz) ou 8,33 millisecondes (120 Hz).

Les affichages peuvent également être réalisés avec plusieurs taux de rafraîchissement différents. En fonction du produit, comme un simple moniteur de PC, 30 Hz ou 60 Hz peuvent être pris en charge. Les appareils de jeu peuvent aller dans l’autre sens et proposer des modes fonctionnant à 30 Hz, 60 Hz, 90 Hz et 120 Hz, le tout dans le même panneau. Ces modes peuvent être sélectionnables par l’utilisateur ou s’activer lorsque des applications spécifiques sont en cours d’exécution. Dans l’écosystème du jeu, on parle d’écrans à «taux de rafraîchissement élevé».

Là où les affichages à taux de rafraîchissement variable diffèrent, c’est qu’ils peuvent souvent prendre en charge une large gamme de délais de trame sur une base très granulaire. Sur les feuilles de spécifications de ces écrans, le taux de rafraîchissement peut être donné sous forme de plage, telle que «60 – 90 Hz», indiquant que l’écran peut prendre en charge toute valeur entre ces deux nombres. Les meilleurs écrans s’efforcent de prendre en charge des plages plus larges, mais en ce qui concerne le marché des smartphones, le terme «  taux de rafraîchissement variable  » a été un peu abusé ces derniers temps, car il existe deux façons de mettre en œuvre un affichage à taux de rafraîchissement variable.

Les deux méthodes sont appelées:

  • Taux de rafraîchissement variable continu
  • Changement de mode de fréquence de rafraîchissement

La différence entre les deux est importante. Dans un affichage VRR transparent, on s’attend à ce que la fréquence de rafraîchissement change image par image selon les besoins du système. Pour un affichage «  compatible VRR  » mais non transparent, il repose sur le changement du mode de fréquence de rafraîchissement entre différentes valeurs – le panneau d’affichage fonctionnera en mode «normal» ou «taux de rafraîchissement élevé», mais la commutation entre les modes n’est pas un processus continu. Pour ces panneaux, la «  plage  » des taux de rafraîchissement pris en charge est assez discrète, comme des fractions du taux de rafraîchissement principal, tandis qu’un affichage VRR transparent est conçu pour être un support continu d’un taux de rafraîchissement standard à un taux de rafraîchissement élevé avec tous entre.

Pour la plupart, les vendeurs de smartphones ont minimisé lequel de ces deux qu’ils utilisaient, en annonçant les deux comme un «  taux de rafraîchissement variable  ». jef un fournisseur de téléphone a affirmé prendre en charge la fréquence de rafraîchissement variable, il a été trompeur, car aucun appareil n’a jusqu’à présent pris en charge un «  taux de rafraîchissement variable transparent  » qui interrupteurs sur une base par image, ce qui est généralement ce que nous considérons comme une véritable solution VRR. Ce que ces entreprises font à la place, c’est qu’elles utilisent le taux de rafraîchissement mode commutation, qui est une distinction assez importante.

Samsung Note20 Ultra: VRR transparent

Par contre, Samsung avec le nouveau Note20 Ultra prétend avoir réalisé un VRR transparent, et j’ai été très curieux de mettre la main sur un appareil et de finalement dévoiler comment cela est mis en œuvre et s’il tient ses promesses.

Pour commencer, la première chose qu’un utilisateur peut remarquer sur le Note20 Ultra, par rapport à un appareil S20, est que son mode à taux de rafraîchissement élevé est appelé «adaptatif» plutôt que «élevé». Le texte de description est spécifique en ce qu’il indique maintenant que le taux de rafraîchissement ira «jusqu’à» 120 Hz au lieu d’indiquer carrément 120 Hz sur les appareils de la série S20. Jusqu’ici tout va bien.

Enquête sur la VRR transparente

En creusant dans le logiciel, nous trouvons quelques indications clés sur les options de mode d’affichage de Samsung.

I/DisplayManagerService: Display device changed: 
DisplayDeviceInfo{"Built-in Screen": uniqueId="local:19261213734341249", 
1440 x 3088, modeId 1, defaultModeId 1, 
supportedModes [
  {id=1, width=1440, height=3088, fps=60.000004},
  {id=2, width=1440, height=3088, fps=48.0},
  {id=3, width=1080, height=2316, fps=120.00001},
  {id=4, width=1080, height=2316, fps=96.00001},
  {id=5, width=1080, height=2316, fps=60.000004},
  {id=6, width=1080, height=2316, fps=48.0},
  {id=7, width=720, height=1544, fps=120.00001},
  {id=8, width=720, height=1544, fps=96.00001},
  {id=9, width=720, height=1544, fps=60.000004},
  {id=10, width=720, height=1544, fps=48.0}
]

D’un point de vue logiciel, vous vous attendriez normalement à ce que les modes de taux de rafraîchissement annoncés par Samsung de 1 Hz à 120 Hz soient exposés au système, mais ce n’est pas le cas, et le téléphone dispose des mêmes modes de résolution et de taux de rafraîchissement que ceux également disponibles sur le Série S20. À partir des données ci-dessus, cela signifie 48 Hz, 60 Hz, 96 Hz et 120 Hz.

Cependant, la principale différence entre la série S20 et la Note20 Ultra est que son mode de fréquence de rafraîchissement est décrit comme fonctionnant dans «REFRESH_RATE_MODE_SEAMLESS» au lieu de «REFRESH_RATE_MODE_ALWAYS». À cet égard, il semble que les choses fonctionnent correctement.

Cependant, l’un des éléments clés des affichages à taux de rafraîchissement variable sont les modes de rafraîchissement inférieurs pour aider à économiser l’énergie. Comme indiqué dans la liste ci-dessus, le taux de rafraîchissement «  le plus bas  » annoncé est de 48 Hz. Alors je suis allé chercher.

2020-09-07 19:42:16.764 948-948/? I/SurfaceFlinger: 
  setActiveConfig::RefreshRate: ID=2, Width=1080
2020-09-07 19:42:21.758 948-948/? I/SurfaceFlinger: 
  setActiveConfig::RefreshRate: ID=4, Width=1080

Lors de l’interaction avec le téléphone, il est possible de détecter le moment où le système d’exploitation change ses taux de rafraîchissement. Pour le journal ci-dessus, j’étais dans le navigateur Samsung sur une page Web – une situation dans laquelle je m’attendrais à être dans un taux de rafraîchissement élevé lors du défilement, mais un taux de rafraîchissement plus faible en veille et une transition fluide et sans heurt entre les deux. Lorsque j’ai tapé sur l’écran pour interagir avec lui et faire défiler, le système est passé à un taux de rafraîchissement de 120 Hz (représenté par ID = 2). Quatre secondes plus tard, il est revenu en mode 60 Hz (indiqué par ID = 4). C’est en fait assez étrange dans la mesure où ce n’est vraiment pas ce que vous attendez d’une mise en œuvre transparente de VRR – il semblerait qu’il s’agisse de modes de fréquence de rafraîchissement prédéfinis intégrés dans le système d’exploitation et intégrés aux interactions des utilisateurs.

Peut-être plus important encore du point de vue de la durée de vie de la batterie, nous nous attendrions à ce que le passage à la fréquence de rafraîchissement inférieure se produise presque immédiatement, en une ou deux images. Le délai de 4 secondes entre le téléphone étant en mode 120 Hz, puis placé en mode 60 Hz, même s’il s’agit d’un écran statique, n’est pas ce que nous attendons d’une implémentation VRR, transparente ou non – cela devrait se produire essentiellement immédiatement sur les images suivantes de tout type d’animation, d’interaction ou de mouvement d’écran. Cela nécessitait une enquête plus approfondie.

Tout se résume à une nouvelle technologie de panneau

En recherchant davantage et en nous plongeant dans les pilotes du panneau d’affichage, nous trouvons quelques mentions supplémentaires et des preuves de la nouvelle technologie de panneau de Samsung trouvée dans le Note20 Ultra. Tout d’abord, nous avons la confirmation que Samsung appelle la nouvelle technologie de panneau «HOP» – qui, selon nous, représente la technologie supposée «à l’oxyde hybride et à la polycristaline» que Samsung a taquiné. Ceci est similaire au LTPO (silicium polycristallin à basse température), mais utilise une nouvelle technologie de fond de panier qui permet des transistors de commutation plus rapides, réduisant également la consommation d’énergie.

En outre, la caractéristique clé de Samsung pour obtenir un taux de rafraîchissement plus bas semble être surnommée «LFD» ou entraînement à basse fréquence. Au début, c’est un peu déroutant car LFD ne semble pas vraiment avoir d’interaction avec l’implémentation VRR de l’espace utilisateur. D’après notre analyse, le LFD semble être quelque chose qui fonctionne uniquement au niveau du panneau et du pilote d’affichage (DDIC).

Sur la base de la sortie illustrée ci-dessous, les modes de fonctionnement du LFD montrent qu’il est programmé pour fonctionner avec les basses fréquences de fonctionnement annoncées par Samsung, jusqu’à 1 Hz. Le fonctionnement du pilote basse fréquence semble également être un sous-mode sous les modes de fonctionnement VRR de niveau supérieur, ceux-ci étant les modes réels entre lesquels le téléphone bascule de manière plus fine en utilisant l’interface MIPI-DSI.

/* 8. Freq. (60h): frequency in image update case (non-LFD mode),
 HS: 24hz~120hz, NS: 30hz~60hz

 * - 48HS VRR mode:
 *     48hz  : 00 01 : div=2
 *     32hz  : 00 02 : div=3
 *     24hz  : 00 03 : div=4
 *     12hz  : 00 07 : div=8
 *      1hz  : 00 5F : div=96
 *
 * - 48NS VRR mode: turn off LFD
 *
 * - 60HS VRR mode:
 *     60hz  : 00 01 : div=2
 *     40hz  : 00 02 : div=3
 *     30hz  : 00 03 : div=4
 *     24hz  : 00 04 : div=5
 *     10hz  : 00 0B : div=12
 *      1hz  : 00 77 : div=120
 *
 * - 60NS VRR mode:
 *     60hz  : 00 09 : div=1
 *     30hz  : 00 01 : div=2
 *
 * - 96HS VRR mode:
 *     96hz  : 08 00 : div=1
 *     48hz  : 00 01 : div=2
 *     32hz  : 00 02 : div=3
 *     24hz  : 00 03 : div=4
 *     12hz  : 00 07 : div=8
 *      1hz  : 00 5F : div=96
 *
 * - 120HS VRR mode:
 *    120hz  : 08 00 : div=1
 *     60hz  : 00 01 : div=2
 *     40hz  : 00 02 : div=3
 *     30hz  : 00 03 : div=4
 *     24hz  : 00 04 : div=5
 *     11hz  : 00 0A : div=11
 *     10hz  : 00 0B : div=12
 *      1hz  : 00 77 : div=120
 */

Les commentaires du pilote notent que le panneau du Note20 Ultra est capable de «s’auto-scanner» et que pour maintenir les fréquences de rafraîchissement les plus basses, il utilise des insertions d’images pour un contenu non changeant. Il semble que cela soit basé sur un ensemble fixe de multiples de fréquence et de diviseurs, de sorte que le mécanisme n’est pas capable de taux de rafraîchissement arbitraires, mais a un ensemble fixe de fréquences de fonctionnement en dessous de 120 Hz maximum. Cela le place finalement quelque part entre les définitions de «  changement de mode  » et Seamless VRR, mais avec la granularité, il offre un éventail plus large de taux de rafraîchissement pour l’écran que presque tous (sinon tous) les smartphones sur le marché aujourd’hui.

Un problème (de notre point de vue) avec ce mécanisme LFD est qu’il est apparemment complètement transparent pour l’espace utilisateur, il n’y a donc pas de bon moyen de vérifier qu’il est actif ou qu’il fonctionne – le système d’exploitation déclare simplement que vous êtes soit dans le 120Hz ou 60Hz. Modes VRR, mais avec LFD en haut, le taux de rafraîchissement réel peut être différent. Une façon de vérifier cela en externe consiste simplement à mesurer le résultat final que la nouvelle technologie de panneau est censée apporter à l’utilisateur: une consommation d’énergie réduite. C’est également ici que nous rencontrons certaines des bizarreries dans la mise en œuvre de Samsung.

Confirmation du VRR transparent: mesure de la consommation électrique de l’écran

Au début, lorsque j’ai mis la main sur le Note20 Ultra, j’ai été quelque peu déçu lorsque les résultats que j’obtenais pour la puissance n’étaient pas différents de ceux de la série S20 entre les modes 60 et 120Hz. Tout avait l’air et se mesurait de la même manière, avec une forte pénalité de puissance lors du passage au mode 120 Hz, même sur un contenu d’écran statique. C’était le seul scénario où le nouveau mécanisme VRR était censé apporter de grands avantages.

J’avais contacté Samsung Display à ce sujet, en supposant que Samsung Mobile n’avait peut-être pas implémenté le VRR comme annoncé. Au départ, j’ai reçu en retour des questions me posant des questions sur les conditions de test, parmi lesquelles ils ont également posé des questions sur la luminosité ambiante, ce que j’ai trouvé étrange à poser.

Effectivement, modifier la luminosité ambiante dans mon bureau / le niveau de luminosité capté par le capteur de lumière du téléphone modifie considérablement le comportement électrique du téléphone. Voici une vidéo montrant l’effet de la luminosité ambiante ajustant la puissance utilisée par l’écran, où je recouvre le capteur de lumière avec un bloc.

Lors de l’affichage d’une image statique en noir pur dans l’application Galerie du téléphone, j’ai constaté un changement radical de la consommation d’énergie entre le moment où le téléphone est dans un environnement plus lumineux et celui où vous couvrez la partie supérieure de l’appareil et le capteur de lumière.

En examinant plus en détail les journaux du système d’exploitation du téléphone, l’appareil cherche à suivre activement les valeurs du capteur de lumière à tout moment, même en luminosité manuelle, et entre dans un mode spécial lorsqu’il détecte un environnement plus sombre:

En particulier, il semble que chaque fois que le téléphone détecte un niveau de luminosité ambiante inférieur à 40 lux, il le forcera à ne fonctionner que dans ses modes 120 Hz, avec un indicateur supplémentaire qui définit également le taux de rafraîchissement minimum à 120 Hz. En revanche, dans un réglage de luminosité plus élevé, le mode de fonctionnement «normal» a ce qui semble être un minimum de 48 Hz.

Le comportement de puissance mesuré sur le téléphone semble maintenant beaucoup plus logique, et dans un petit moment «D’oh», j’ai également réalisé que lorsque j’ai mesuré l’appareil pour la première fois, le téléphone avait ce drapeau de faible luminosité tout le temps car il mesurait ci-dessous 40 lux dans mon bureau. Il s’avère que l’heure de la journée où vous travaillez et la luminosité de l’endroit où vous travaillez affecteront désormais la consommation d’énergie de l’écran de votre téléphone.

En mesurant à nouveau la consommation électrique de base des téléphones, dans différentes conditions d’éclairage, nous voyons la première preuve factuelle des nouveaux avantages VRR / LFD de Samsung:

Consommation électrique de l'écran noir sur l'appareil (mode avion)

Dans un environnement sombre et forcé en mode 120 Hz, la consommation d’énergie de la Note20 Ultra n’est pas si différente de celle de la série S20 (je ne sais toujours pas pourquoi le Snapdragon S20U se comporte si mal ici). Cela signifie qu’il y a une forte pénalité de puissance d’environ 180 mW qui est présente à tout moment, même sur un écran statique noir, à cause de 120 Hz. Cette pénalité provient de la puissance mesurée, avec 640 mW et 465 mW dans les modes respectifs 120 et 60Hz.

Dans des conditions ambiantes un peu plus lumineuses, le panneau est enfin autorisé à présenter ses avantages technologiques et la consommation d’énergie diminue considérablement. En mode 120 Hz, mais avec le taux de rafraîchissement minimum maintenant dans le réglage normal de «48 Hz», le chiffre de puissance passe de 640 mW à 428 mW, ce qui représente une baisse massive de 220 mW.

Le mode 60Hz semble également voir un avantage en termes de puissance. Lors de nos tests, la consommation électrique passe de 465 à 406 mW. Cela indiquerait qu’en effet le LFD fonctionne en arrière-plan et réduit le taux de rafraîchissement du panneau à moins de 60 Hz – bien que nous n’ayons aucun moyen de mesurer avec précision à quel point il descend.

Cela dépend également du contenu

Comme indiqué, le fait de faire fonctionner le téléphone dans des conditions sombres semble désactiver l’affichage du taux de rafraîchissement variable «  transparent  » et, par conséquent, le fonctionnement qui permet au téléphone de passer dans des modes de fréquences plus basses.

Mais ce n’est pas tout à fait correct dans toutes les circonstances.

Dans l’extrait vidéo ci-dessus, nous voyons que l’appareil revient toujours à un faible taux de rafraîchissement tant que le contenu et la luminosité à l’écran dépassent un certain niveau, même si le capteur de lumière mesure 0 lux.

Le problème est que cela n’est pas basé sur le niveau de luminosité de l’écran spécifique que l’utilisateur peut sélectionner, ou sur la luminosité automatique peut choisir. Il dépend également du contenu de l’écran, qui affecte la luminosité de l’écran, car le téléphone passera également entre le retour en mode basse fréquence ou le maintien d’un mode haute fréquence plus gourmand en énergie. Dans ce cas, le mécanisme de fréquence de rafraîchissement est également basé sur le niveau d’image moyen (APL).

L’effet sur la durée de vie de la batterie

Sur la base de tout ce que nous avons appris jusqu’à présent, il arrive qu’il y ait maintenant quatre coins dans la durée de vie de la batterie du nouveau S20 Ultra:

  • Réglé à 120 Hz dans les options utilisateur, faible luminosité ambiante (faible lux)
  • Réglé à 120 Hz dans les options utilisateur, luminosité ambiante élevée (lux élevé)
  • Réglé à 60 Hz dans les options utilisateur faible luminosité ambiante (faible lux)
  • Réglé à 60 Hz dans les options utilisateur, luminosité ambiante élevée (lux élevé)

Chaque variante, en raison de la mise en œuvre transparente du VRR de Samsung (qui n’est transparente qu’en haute luminosité et / ou en contenu lumineux), donnera un niveau d’autonomie de batterie différent. Assurez-vous de demander à votre critique de smartphone préféré lequel il utilise.

Pour ce qui est de nos tests d’autonomie, afin de mettre en valeur les différences de résultats pour le Note20 Ultra, je me suis d’abord tourné vers PCMark. Ici, nous voyons des résultats mitigés.

En termes de chiffres absolus, le téléphone n’obtient pas d’excellents résultats – il se situe en dessous des appareils de la série S20. Cela ne vaut rien que le Note20 Ultra ait une batterie 10% plus petite que le S20 Ultra, ainsi qu’un processeur différent – le nouveau Snapdragon 865+ du Note20 Ultra est plus gourmand en énergie et moins efficace que le Snapdragon 865 ordinaire du S20 Ultra, mais ces deux aspects doivent être couverts dans l’examen complet.

PCMark Work 2.0 - Autonomie de la batterie

En ce qui concerne la différence d’autonomie de la batterie entre le fonctionnement du téléphone dans un environnement sombre ou lumineux, nous constatons des différences, même si elles sont quelque peu petites. En mode de rafraîchissement maximal de 60 Hz, VRR / LFD permet au téléphone de gagner 4% d’autonomie supplémentaire. Dans le mode 120Hz, nous constatons un saut plus important de 8,5% en temps d’exécution.

En regardant le graphique de consommation de puissance dans PCMark dans les modes 120 Hz, nous voyons une baisse de puissance d’une moyenne de 1,937 W à 1,796 W à une luminosité d’écran de 200 cd / m². La seule chose à noter ici est qu’il n’y a pas de différence matérielle pendant la section de montage vidéo de PCMark, les résultats de puissance étant les deux modes se situant dans les 21 mW. Cela indique que dans un contenu non vidéo plus régulier, les gains d’autonomie de la batterie pourraient être plus importants que ce qui a été observé ici dans ce test de batterie.

Premières impressions

Dans l’ensemble, je pense que les nouvelles technologies d’affichage de Samsung, telles que le VRR et le LFD sur le Note20 Ultra, font un grand pas en avant en termes de capacités des smartphones à taux de rafraîchissement élevé d’aujourd’hui. Cependant, il y a des bizarreries, et le plus gros inconvénient ici est le fait que sous une certaine luminosité ambiante, Samsung désactive son VRR.

À une luminosité ambiante de 40 lux, qui est encore relativement brillante pour les cas d’utilisation en intérieur, nous pouvons voir le VRR désactivé. Les utilisateurs peuvent télécharger dès maintenant une application de luxmètre pour leurs smartphones actuels et la tester dans l’environnement pour voir quels scénarios s’appliquent et lesquels ne le sont pas. Personnellement, c’est un peu décevant, car le plus grand avantage d’une implémentation VRR était de se débarrasser de la grande pénalité de puissance fixe du mode 120Hz – une pénalité qui, en termes absolus, représentait un pourcentage de consommation d’énergie plus élevé lors d’une utilisation de faible luminosité d’un appareil. Ceci est comparé à des conditions de luminosité élevée à l’écran, où la consommation d’énergie est dominée par la puissance de luminance, où la pénalité de 120 Hz représentait un pourcentage plus faible de la puissance totale, et donc un gain plus petit grâce au VRR.

La bonne nouvelle est que Samsung a introduit une technologie qui, de notre point de vue, est indépendante du logiciel. Il y a certaines interactions entre le VRR de niveau supérieur côté OS et la technologie LFD de niveau inférieur côté panneau que nous souhaitons voir plus clair au niveau de l’utilisateur, mais c’est un beau saut technologique qui parvient à réduire la pénalité de puissance des affichages de rafraîchissement plus élevés, et devrait à son tour populariser davantage la fonctionnalité.

La question finale est donc de savoir pourquoi Samsung a cette limitation VRR dans des conditions de faible luminosité ambiante? J’ai contacté Samsung Display pour savoir pourquoi cette limitation existe, mais je n’ai pas encore reçu de réponse. Je dois noter que «  simuler  » un environnement lumineux en projetant une lumière sur le capteur de lumière n’a pas entraîné de différences de qualité d’image notables quelle que soit la luminosité – mais je suis sûr qu’il existe un cas d’angle qui entraîne une certaine dégradation car sinon je ne peux pas expliquer l’existence de la limitation.

Nous ferons bientôt le suivi d’un examen complet du Note20 Ultra (Snapdragon S865 +).

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