DXOMARK и аккумуляторы

Жители мира мобильной электроники хоть раз, да слышали о французской компании DXOMARK. Чаще всего ее вспоминают в связи с оценкой камер или качества звука смартфонов, но в их деятельности есть и другие аспекты, скрытые от нелюбопытных обывателей. Давно слежу за деятельностью этих инженеров и заметил, что они периодически берутся за новые исследования, пускай их результаты появляются и не сразу. Компания расположена в пригороде Парижа, в ней работает 120 человек разных национальностей и инженерных специализаций, которых действительно можно назвать «ведущей лабораторией оценки качества» носимой бытовой электроники, они имеют на это право, о чем вы узнаете из материала ниже. И вот, как уже было сказано выше, мушкетеры смартфона (не путать с гвардейцами iPhone) взялись за оценку аккумуляторов, пытаясь в одной цифре выразить множество результатов тестирования каждого конкретного смартфона во всех мыслимых сценариях использования. DXOMARK демонстрирует итог оценки так же, как и конкуренты, в итоге публикуя сводный рейтинг. Но есть одно колоссальное отличие, которое подкупает и выдвигает на первое место, оно очень простое. DXOMARK тестирует так же, как если бы были наняты 1000 человек, которых заставили писать лабораторную работу о конкретном смартфоне, используя только классическое измерительное оборудование. Никаких программ-бенчмарков, никаких «мне кажется» или «я считаю, что», только голые факты, полученные научным методом познания. Как заведено в их группе, инженеры DXOMARK добавляют новый рейтинг (таблицу с результатами) только тогда, когда количество протестированных образцов становится достаточным для охвата хотя бы одной ценовой группы рынка смартфонов, чего еще не произошло для оценки мобильных аккумуляторов. Сводного рейтинга на сайте пока нет, но работа продолжается, и когда это случится, то у потребителя появится еще один важнейший фактор для принятия решения при покупке смартфона. Согласитесь, большая емкость аккумулятора смартфона сама по себе не говорит ни о чем, важнее реальный опыт использования его функций, частота встречи с розеткой и время ожидания зарядки. С этими целями DXOMARK и создали новую лабораторию, она впечатляет. Далее — адаптированная версия оригинального материала DXOMARK, а в конце подведем итоги.

Пристальный взгляд на то, как DXOMARK тестирует работу аккумулятора смартфона.

Ранее мы уже рассказывали, почему компания DXOMARK разработала свой собственный протокол тестирования аккумуляторов, и в общих чертах описали виды тестов, которые мы проводим, чтобы оценить производительность аккумулятора смартфона в плане автономности, срока службы батареи, времени перезарядки и энергоффективности (контроль разряда). В этой статье мы более подробно рассмотрим некоторые особенности оборудования, которое используют наши инженеры, и процедуры, которым они следуют при тестировании.

Оценка работы батареи выходит далеко за рамки емкости батареи. Продолжительность зарядки смартфона зависит от нескольких факторов, в том числе от аппаратного и программного обеспечения, их особенностей, запущенных в фоновом режиме процессов, использования смартфона во время зарядки, и, конечно же, от поведения самого владельца.

Задача производителей состоит в том, чтобы найти правильный баланс между насыщением устройства функциями и временем автономной работы смартфона. Нелегко удовлетворить ожидания потребителей в отношении самого мощного чипсета, самых лучших и ярких дисплеев, а также, например, предоставления 5G и других энергоемких подключений, все более и более качественных функций камеры и видео.

Давайте начнем с подробного описания оборудования, которое мы используем, после чего мы более подробно расскажем о конкретных процедурах тестирования и вариантах использования, на которых мы основываем наши оценки.

Наши инструменты тестирования

Клетка Фарадея

Лаборатория тестирования аккумуляторов – это последнее наше приобретение, а основным ее компонентом является разработанная нами вариация клетки Фарадея. Стены, потолок и пол этой комнаты состоят из стальных панелей толщиной 2 мм, которые служат для изоляции смартфонов от внешних сетей и других помех, которые могут повлиять на точность и повторяемость измерений. Внутри клетки Фарадея установлены точка доступа Wi-Fi и ретранслятор сотовой связи, что обеспечивает стабильную связь с постоянными неизменяемыми параметрами. Наружная антенна, расположенная на крыше нашего здания, принимает сигнал французского сетевого оператора Orange, а наш сетевой ретранслятор усиливает его до заданного уровня и распространяет внутри клетки через встроенную антенну: –100 дБ для 4G, –80 дБ для 3G и –70 дБ для 2G.

Роботы для взаимодействия с экранами смартфонов.

На данный момент у нас есть массив из четырех сенсорных роботов внутри клетки Фарадея, которых мы используем в двух из трех наших основных процедур тестирования автономности, режима дом/офис и калиброванном сценарии использования. В дополнение к их сенсорным функциям, которые запрограммированы на использование тех же жестов, что и у людей, для взаимодействия со смартфонами (прокрутка, касание, свайпы и т.д.), они оснащены компьютерным зрением, поэтому идентифицируют значки приложений, клавиатуру и реагируют на навязчивые всплывающие сообщения. Кроме того, каждый робот оснащен системой освещения, которая воспроизводит условия освещения дома, на улице и в офисе. Интенсивность и цветовая температура меняются в зависимости от времени суток, что заставляет телефон адаптироваться и регулировать яркость (что может существенно повлиять на энергопотребление). Рядом с роботами установлены умные розетки для контроля уровня заряда телефонов. Например, они могут одновременно остановить зарядку четырёх полностью заряженных устройств, чтобы начать тест одновременно, или начать зарядку смартфонов при определенном уровне заряда батареи.

Роботы оснащены простыми кнопочными приводами, чтобы активировать экран перед каждым тестовым случаем или время от времени просто для имитации быстрой проверки уведомлений или времени (посмотреть, который час) в течение дня. Четыре наших робота работают одновременно и управляются секвенсором, который запускает все стандартные тестовые события, систему освещения и интеллектуальные розетки. Мы используем пятого робота для запуска мастера настройки, прежде чем начнется процедура тестирования, чтобы убедиться, что другие роботы правильно распознают каждый значок и что их жесты адаптированы к конкретному пользовательскому интерфейсу (у каждого производителя смартфона своя оболочка) устройства.  Мы тестируем телефоны с заводскими настройками по умолчанию; единственное, что мы деактивируем, — это подключение к сетям 5G, потому что наша лаборатория находится в месте, которое еще не охвачено этими сетями (мы добавим измерения 5G в наш протокол, как только наша лаборатория получит покрытие).

Осциллограф.

Мы используем осциллограф Rohde&Schwartz RTE 10124 с пробниками тока и напряжения для измерения как первичной, так и вторичной мощности во времени. Где первичная мощность — это энергия, отбираемая из сетевой розетки до того, как она попадает в зарядное устройство, а вторичная — это энергия, которую зарядное устройство отдает до того, как она попадает в смартфон. Чтобы иметь возможность измерять вторичную мощность, мы разработали специальные карты печатных плат (USB-A и USB-C), которые позволяют подключать датчики тока и напряжения, не затрагивая протоколы зарядки.

Тесты протокола батареи

Автономность

Дом и офис

В нашем типичном сценарии использования смартфоны начинают работу с полного заряда батареи, наши роботы выполняют точно определенный 24-часовой цикл действий, а затем повторяют его до тех пор, пока батареи телефонов полностью не разрядятся (до выключения смартфона). Система отслеживает индикаторы батареи на каждом этапе цикла, чтобы определить, сколько энергии батареи было израсходовано и какой процент заряда батареи фактически остался.

24-часовой сценарий включает в себя 4 часа включенного экрана в день, что, согласно различным исследованиям, является средним временем использования во всем мире, а также несколько видов деятельности, таких как разговоры по голосовой связи и в социальных сетях, музыка и видео, игры и т. д. Выборка приложений, используемых в сценарии теста, зависит от их популярности в нашем регионе.

На ходу

Мобильные телефоны на то и мобильные, что их используют везде, в том числе и в дороге. Также как и для нашего стационарного роботизированного тестирования, мы установили на всех телефонах настройки по умолчанию, но здесь включаем определение местоположения и отключаем Wi-Fi. Мы берем с собой эталонный телефон (всегда один и тот же), чтобы учитывать колебания погоды, температуры и т.д.  Наши тесты «на ходу» включают в себя действия, которые люди часто совершают в общественном транспорте, такие как телефонные звонки и просмотр социальных приложений, а также мы тестируем поведение аккумулятора в автомобиле (с использованием GPS-навигации) и пешком (потоковое воспроизведение музыки, съемка фото и видео). Мы запускаем тесты в контрольных точках по заранее определенному маршруту и выключаем их в контрольной точке, измеряя уровень заряда, потом все повторяется.

Калиброванные тесты

Так мы называем тесты, проведенные в идеальных условиях в клетке Фарадея, где наши роботы повторяют последовательности действий согласно конкретному сценарию. Вот наш текущий набор сценариев использования:

• Потоковое видео (в сотовой сети и Wi-Fi)
• Проигрывание видео (локальный файл в памяти смартфона)
• Потоковая передача музыки
• Игры
• Звонки
• Бездействие

Термин «Откалиброванный тест» означает, что мы используем одни и те же настройки и параметры приложения для каждого тестируемого телефона — например, мы устанавливаем яркость дисплея на 200 кд/м2; измеряем звук, исходящий из динамика телефона на расстоянии 20 см; выставляем уровень громкости динамика телефона на 60 дБ; мы гарантируем, что условия окружающего освещения одинаковы. Затем мы измеряем, сколько энергии потребляет каждое из этих действий, чтобы вы имели представление о том, сколько времени у вас будет, например, на то, чтобы играть в интенсивную видеоигру или сколько часов вы сможете слушать музыку.

Результаты этих трех категорий тестов автономности позволят вам узнать, какого времени автономной работы вы можете ожидать от конкретного смартфона, в том числе сколько энергии он теряет за ночь, когда вы не используете его активно, и как много энергии потребляют конкретные виды деятельности. Идя дальше, мы смогли разработать 3 различных профиля автономности на основе результатов нашего типичного сценария использования и тестовых случаев на ходу: легкий, умеренный и интенсивный. По нашей оценке, «легкий» профиль смартфона означает 2,5 часа активного использования в день, «умеренный» означает 4 часа активного использования, а «интенсивный» — 7 часов. Эти оценки профиля предназначены для того, чтобы дать вам лучшее представление о том, какой автономности вы можете ожидать в зависимости от того, как часто вы используете свой телефон.

Соответствие заряда и его индикатора

Еще один аспект наших тестов автономности фокусируется на том, насколько точным является индикатор заряда аккумулятора смартфона. Давно известно, что процент заряда, отображаемый в пользовательском интерфейсе дисплея, не всегда отражает точное количество энергии, оставшейся в аккумуляторе. Это может означать, что два разных телефона с аккумулятором одинаковой емкости (и типа), индикаторы которых показывают 10% оставшегося заряда, могут разрядиться в разное время.

Чтобы измерить линейность батареи, мы разработали вариант использования, который потребляет постоянное количество энергии от батареи. После полной зарядки аккумулятора мы воспроизводим видео, представляющее собой просто белый цвет, без звука и в полноэкранном режиме. Телефоны при этом настроены на режим полета, фиксированную частоту обновления, разрешение экрана и максимальную яркость.

Мы выполняем это измерение дважды для каждого устройства. Если датчик телефона показывает оставшееся время работы от батареи 20%, но фактический оставшийся заряд составляет менее 20%, мы вычитаем баллы из его оценки, потому что нет ничего более неприятного, чем видеть, как ваши последние 20% заряда батареи быстро исчезают!

Зарядка

Наша оценка зарядки основана на двух разделах, это полная зарядка и быстрая зарядка. При проведении этих тестов мы либо используем официальное зарядное устройство и кабели, поставляемые с телефоном, либо покупаем рекомендованное зарядное устройство на официальном сайте производителя.

Полный заряд

После того, как мы полностью разряжаем аккумулятор смартфона, мы измеряем, сколько энергии и времени требуется, чтобы телефон зарядился от нуля до полного заряда. Также мы оцениваем промежуточный результат в 80% заряда аккумулятора, когда достигается 80% полного заряда. Мы снимаем баллы в зависимости от того, сколько энергии добавляется к заряду после того, как датчик смартфона показывает 100%.

Мы также измеряем первичную мощность и скорость беспроводной зарядки для устройств, оснащенных этой функцией.

Кратковременная зарядка (в оригинале Quick boost)

В наших тестах мы измеряем мощность, получаемую при подключении смартфона к сети в течение пяти минут при различных уровнях заряда батареи — 20%, 40% и 60%, поскольку уровень заряда батареи может существенно повлиять на производительность смартфона. Эффективность оценивается количеством энергии, усваиваемой аккумулятором смартфона за это время. Больше – лучше.

В другом тесте мы играем в Asphalt 9 от Gameloft, пока индикатор заряда не показал, что осталось 5% заряда батареи, а затем мы подключаем телефон к зарядному устройству, чтобы проверить, сколько и как быстро потребляется электричества от розетки. Это помогает нам проверить влияние интенсивных игр на телефон, так как телефоны, которые нагреваются от интенсивного использования, заряжаются иначе, чем телефоны, которые не нагреваются.

Эффективность

КПД системы зарядки

Наша оценка эффективности частично основана на измерениях заряда, то есть способности передавать питание от розетки к смартфону, а также на том, сколько остаточной энергии потребляется после полной зарядки телефона и при отключении от зарядного устройства. Измеряется нашими пробниками и осциллографом.

Возьмем для примера аккумулятор емкостью 5000 мАч с номинальным напряжением 4В. Мы считаем, что типичная энергетическая емкость этой батареи составляет 20 Втч (Ватт-часы = 5А x 4В). В нашем плане тестирования зарядки мы измеряем мощность, потребляемую от сетевой розетки для полной зарядки. Допустим, мы фиксируем потраченные на заряд до 100% 25 Втч, что означает, что система зарядки смартфона (всей в целом) имеет эффективность 80% (КПД, аккумулятор накопил 20 Втч, получив 25 Втч из розетки).

В нашей справочной базе данных эффективность зарядки, которую мы измеряем, находится в диапазоне от 63% до 88,6%. Когда наши протестированные смартфоны полностью заряжены, но все еще подключены к зарядному устройству, остаточная потребляемая мощность колеблется от 90 мВт до 850 мВт; а когда смартфоны отключены от зарядного устройства, но зарядное устройство все еще включено в розетку, остаточное потребление составляет от 10 до 150 мВт.

Разрядка

Мы также рассчитываем эффективность разрядки, которая представляет собой отношение емкости батареи к результатам наших стационарных и калиброванных дополнительных показателей автономности.

Почему мы оцениваем эффективность? Хотя влияние вашего смартфона на счет за электроэнергию незначительно по сравнению с отоплением или освещением, если ваш смартфон энергоэффективен, то будет достаточно аккумулятора меньшего размера (что делает смартфон легче и компактнее). Хорошая эффективность также свидетельствует о качестве разработки и надежности программного обеспечения. Другими словами, энергоэффективный смартфон лучше спроектирован и сделан.

Подсчет очков

Чтобы кратко резюмировать нашу систему подсчета очков (которую мы более подробно объяснили в нашей вводной статье), мы вычисляем общую оценку батареи по трем дополнительным показателям — автономность, зарядка и эффективность. Мы рассчитываем показатель автономности на основе результатов трех различных видов тестов: стационарных, мобильных и калиброванных вариантов использования, а также линейности разряда батареи. Наша оценка зарядки учитывает результаты полного заряда и быстрого повышения. И, наконец, наша оценка эффективности основана на зарядке (эффективности зарядного адаптера) и разрядке (общее энергопотребление, измеренное в нашем типичном сценарии использования и в наших откалиброванных случаях использования).  Мы надеемся, что эта статья дала вам более полное представление об оборудовании, которое мы используем, и о тестах, которые мы проводим для составления наших обзоров и рейтингов аккумуляторов DXOMARK.

Итоги

DXOMARK снова удивил, взявшись измерять один из самых критических вопросов – автономность и… назовем это «юзабилити зарядки». И хотя измеренных смартфонов пока еще маловато, чтобы составить общий чарт-лист энергоэффективных смартфонов, уже можно кое-что посмотреть. Возьмем текущего чемпиона по энергоэффективности в конкурсе DXOMARK Oppo Reno 6 5G со 146 баллами и самого провального неудачника (на текущий момент), коим является Xiaomi Redmi 9 c ничтожными 88 баллами. Несмотря на наличие более емкого аккумулятора (5020 мАч против 4300 мАч) и слабого процессора (Helio G80 против Dimensity 900), Redmi 9 полностью проигрывает по всем статьям:

Говорит ли это об адекватности рейтинга DXOMARK? Безусловно. Помогли бы данные об энергоэффективности смартфона в виде нового стандарта потенциальным покупателям? Безусловно. Надеюсь, у DXOMARK получится раскачать производителей и получить больше смартфонов на тестирование, ведь энергоэффективность – это важно для мобильной электроники, ведь никто не хочет лишний раз таскать с собой внешний аккумулятор.

А вы что думаете? Нужен ли ввод нового такого стандарта? Нужен ли новый параметр выбора, напечатанный на коробке со смартфоном?