Gli schermi 4K peggiorano davvero l’autonomia di uno smartphone?

Tuttavia esiste un argomento che mette d’accordo tutti, ovvero che gli schermi UltraHD sono una piaga per la batteria. Quella che però si è consolidata come verità assoluta, in realtà potrebbe rivelarsi un’informazione scorretta e usata di convenienza, un po’ come dire che i politici sono tutti ladri (forse ho sbagliato esempio). In questo articolo cercheremo di fare chiarezza sui consumi effettivi di uno schermo 4K!

Da cosa deriva il consumo energetico di un display?

Un presupposto universalmente riconosciuto è che il maggiore impatto sulla batteria in uno smartphone è causato dal display. Questo è un concetto ben assodato, che potete verificare voi stessi andando nella pagina dedicata alla batteria nelle impostazioni del vostro dispositivo. Ma da dove proviene tutta questa necessità di energia? Principalmente, da due aspetti:

• Illuminazione
• Processore (scheda grafica)

Come avrete notato, non troviamo la voce “risoluzione del display”. Ciononostante una maggiore risoluzione equivale ad un notevole aumento di pixel, l’elemento alla base dei display che potremmo definire come i puntini che compongono l’immagine visualizzata.

Indirettamente, il numero di pixel incide in entrambi gli aspetti sopracitati. Questo vuol dire che una maggiore risoluzione, può incidere sui consumi derivati dall’illuminazione necessaria a visualizzare l’immagine, così come sul consumo dovuto ad una maggiore potenza di calcolo richiesta dalla scheda grafica per gestire tutti quei pixel in più.

Partendo da questa analisi, in molti commettono lo sbaglio di assumere una proporzionalità diretta tra risoluzione e consumo: uno schermo con risoluzione UltraHD (di 3840 x 2160 pixel e più comunemente definita 4K) ha quattro volte il numero di pixel di uno schermo in FullHD (1920 x 1080 pixel) ma non è assolutamente detto che il consumo del primo display sia di quattro volte superiore al secondo.

In realtà quello che conta davvero se si analizza il consumo di un display è la tecnologia utilizzata dal produttore, qualcosa che non può essere quindi generalizzata ad un numero, ma deve essere testata accuratamente tramite prove di stress o altre analisi specifiche.

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Un esempio eclatante che smentisce da verità assoluta il concetto “maggiore risoluzione = maggiore consumo” è l’analisi eseguita da DisplayMate, standard industriale per ottimizzazione, taratura, collaudo, valutazione e comparazione di tutti i tipi di display su Samsung Galaxy Note 3 e Note 4.

Nonostante il display del secondo contenga quasi il doppio (l’1,7 periodico) dei pixel del Note 3, la sua potenza media richiesta è minore: 0.85W contro 0.90W. Anche nel test più stressante (il Peek White test) la massima potenza del display del Note 4 è di 1.80W contro i 2.00W del Note 3. Questo vuol dire che nonostante la maggiore risoluzione e la parità di dimensione, lo schermo del Note 4 è del 14% più efficiente nei consumi.

Naturalmente anche questa non è una risposta applicabile a qualunque dispositivo, ma ci fa comprendere quanto la tecnologia impiegata in un display possa incidere sui consumi energetici.

Illuminazione dei display

A prescindere dalle ottimizzazioni particolari attuate dai diversi produttori, il rapporto tra illuminazione e risoluzione cambia notevolmente a seconda della natura di un display. In particolare, vediamo come si comportano le due tipologie di schermi più diffuse: i display LCD e i display AMOLED.

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Nel caso degli schermi LCD, l’illuminazione è data da una retroilluminazione che appunto sta dietro alla matrice di pixel. Questo vuol dire che un maggiore numero di pixel a parità di dimensione dello schermo, ostruirà maggiormente il passaggio della luce, soprattutto con i colori scuri. Di conseguenza sarà necessario aumentare il livello di retroilluminazione per avere gli stessi risultati.

Negli schermi AMOLED, invece, sono i singoli pixel ad illuminare l’immagine, godendo di luce propria. Logica vuole che una maggiore risoluzione in uno schermo AMOLED comporti inevitabilmente un aumento di illuminazione con i conseguenti consumi, perciò anche in questo caso occorre ottenere dei compromessi per bilanciare la situazione.

Processore e software

Come abbiamo detto, per gestire un maggiore numero di pixel è necessario uno sforzo supplementare dal chip del nostro smartphone, in particolare dalla scheda grafica (GPU). Questo vuol dire che inevitabilmente con una maggiore risoluzione e a parità di potenza grafica, il consumo energetico del processore aumenterà notevolmente.

Tuttavia è una considerazione inappropriata: così come non avrebbe senso mettere il motore di una Panda su una Ferrari, i futuri smartphone con risoluzione 4K monteranno il massimo offerto dal panorama dei processori del momento. Via via che si susseguono i diversi modelli dei chip, non è solo la frequenza massima o il numero di core ad aumentare, ma anche la loro efficienza energetica.

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In aggiunta a questo, e similmente alla tecnologia dei display, con delle ottimizzazioni i produttori possono abbassare ulteriormente i consumi energetici e perfino abbassare il carico di lavoro del processore. Per fare un esempio, LG dedica una piccola partizione di memoria che viene utilizzata per visualizzare le immagini statiche, senza impegnare inutilmente il processore a caricare e ricaricare la stessa immagine.

Anche la frequenza di aggiornamento potrà essere abbassata (ad esempio da 60 Hz a 50 Hz) nei momenti di bisogno per risparmiare energia, per non parlare di un intervento sulla luminosità del display e soprattutto delle modalità avanzate di risparmio energetico sempre più efficienti.

Batteria

Naturalmente, alla base dell’autonomia di uno smartphone vi è la batteria. Anche in questo caso è lecito supporre che la capacità (mAh) delle batterie contenute nei dispositivi con display 4K aumenterà sempre di più, almeno fino a quando la tecnologia attuale ci consentirà di farlo (o meglio, fino a quando l’altra inutile corsa allo spessore ridotto ci permetterà).

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È proprio il raggiungimento delle attuali capacità delle batterie uno dei principali motivi per cui gli smartphone con display QuadHD (2K) del momento se la battono ad armi pari con la maggior parte dei compagni FullHD. Oltre ad un aumento della capacità, possiamo ormai sperare in una nuova tecnologia di batterie più efficienti a parità di spazio.

Conclusione

In definitiva, un display con risoluzione 4K consuma davvero di più? Generalmente sì e nel caso degli schermi LCD potenzialmente ancora di più. Tuttavia le nuove tecnologie di realizzazione dei display cercheranno di assottigliare le differenze, arrivando perfino a ridurre i consumi, come abbiamo visto nel test di DisplayMate tra Note 4 con i suoi 2K e il display in FullHD del Note 3.

Fino a quanto questo potrà essere possibile, lo potremo sapere solo analizzando i prossimi smartphone con display 4K. Il Sony Xperia Z5 Premium non è altro che il primo dispositivo a superare il muro dei 2K: non lo abbiamo ancora analizzato, ma Sony dichiara che “la batteria è in grado di garantire fino a due giorni di autonomia”. Verità o mossa pubblicitaria che sia, quello che è certo è che si tratta del primo tentativo di questo genere e che nel futuro la situazione non potrà che migliorare ulteriormente.

Senza considerare che alla fine non è importante il consumo energetico del display: quello che conta davvero è l’autonomia complessiva dello smartphone! Ammesso che un display 4K richieda molta più energia, cosa ci importa se alla fine un processore più efficiente, un’ottimizzazione software ed una batteria più capiente ci garantiranno la stessa autonomia a cui siamo abituati?

Questo, tuttavia, è vero se rimaniamo nell'ottica di “arrivare a fine giornata”. È doveroso infatti considerare che se applicassimo gli stessi progressi software e hardware impiegati con i futuri schermi 4K su un degnissimo schermo FullHD, otterremo dispositivi con molta più autonomia senza rinunciare ad un'ottima qualità visiva.

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