¿Cómo funciona un monitor OLED profesional de Sony?

Hola a todos de nuevo.

Siento no haber encontrado un título más atractivo para esta entrada; de hecho, en principio iba a llamarse “Cómo funciona un monitor OLED”, pero se ha escrito tanto, y tan bien, que no tenía sentido incidir en el mismo.

Sin embargo, no he visto tanto acerca de cómo funciona un monitor OLED profesional de Sony. O los motivos físicos de que la tecnología OLED proporcione tan buenos resultados, y se puedan aplicar de forma fiable al entorno profesional.

En primer lugar, para saber, de forma general, cómo funciona un OLED en comparación con las dos tecnologías que teníamos hasta ahora: LCD y TRC.

LCD Y TRC: CÓMO FUNCIONA CADA TECNOLOGÍA

En primer lugar, hemos de pensar que uno de los factores más importantes para delimitar el entorno profesional en que se pueda utilizar un monitor es el espacio de color (“cantidad de colores distintos que se pueden representar en la pantalla”, para entendernos).

En un TRC (tubo de rayos catódicos), la imagen se escanea “punto por punto”, ya que hay un triple (R,G,B) haz de electrones que salen de un cátodo (de ahí el nombre) e impactan sobre unos fósforos/fosfitos que se encuentran en la parte posterior de la pantalla, tras atravesar una rejilla. Esos tres rayos tienen que incidir exactamente en cada uno de los subpíxeles de la parte posterior de la pantalla, y es muy habitual que haya que efectuar ajustes con cierta asiduidad para alinear esos tres haces. Por otra parte, son unos monitores muy sensibles a los campos electromagnéticos, y no sólo a la situación típica de tener un altavoz cerca de “la tele de tubo”, sino incluso al campo magnético terrestre, que puede llegar a condicionar la posición del monitor en nuestra sala de edición o de ajuste de color.

Obviamente, el factor más influyente para determinar el espacio de color es la pureza de cada una de las componentes (RGB), y, por lo tanto, de los fosfitos de la pantalla. Además, como los rayos se emiten desde “un punto”, proyectando a su vez esos rayos sobre otro punto (el píxel), si utilizásemos una pantalla plana los rayos no recorrerían la misma distancia en el centro o en las esquinas de la imagen, y podría darse el caso de que apareciese cierta aberración geométrica. Por eso (y por consistencia/robustez de la pantalla – recordemos que dentro tienen, idealmente, vacío) las pantallas de tubo han tenido tradicionalmente el interior cóncavo, “redondeado”, excepto en el que quizá ha sido el máximo exponente en lo que a calidad en TRC se refiere: la tecnología Trinitron de Sony, que aunque tenía cierta curvatura horizontal, no la tenía vertical (además de no utilizar rejilla de sombra, sino rejilla de apertura). Hay mucha literatura al respecto.

Aunque la tecnología Trinitron abría las puertas de una mayor resolución y una reproducción de bajas luces realmente profunda, todos recordamos la sensación de desasosiego que entraba cuando teníamos que mover un monitor de tubo. Peso y volumen, sus mayores problemas, aparte de eficiencia energética, seguridad, etc. Pues ahora imaginaos un panel de monitorado en una unidad móvil. Pobres amortiguadores. Y el reflejo en la pantalla, o la vista lateral: la luz se refractaba en el propio cristal, y se dispersaba hacia los lados de modo que limitaba muchísimo el ángulo de visión.

Así que, por suerte o por desgracia (hablo de las primeras generaciones), llegó la tecnología LCD al mercado de forma masiva, y, lógicamente, también al entorno profesional. Y, sí, todos recordamos los dos principales problemas de la tecnología LCD: los negros y el arrastre. Pero quizá sea mejor entender cómo funciona una pantalla LCD para dar una explicación a esos efectos.

En primer lugar, al fondo de la pantalla, tenemos un emisor de luz blanca. Tradicionalmente ha sido algo tan sencillo como unos cuantos tubos fluorescentes (CCFL) distribuidos regular y horizontalmente. Más adelante se utilizó la tecnología LED, bien mediante LEDs blancos, o bien alcanzando el color blanco mediante suma aditiva (de LEDs rojos, azules y verdes); en ambos casos distribuidos uniformemente a lo largo y ancho de la parte posterior de la pantalla.

La luz así generada es “caótica”: es blanca, sí, pero no tiene ningún “orden”, ninguna polarización. Sí, sí, el mismo concepto que se utiliza en las gafas de sol para eliminar la luz que procede del suelo (y que, por tanto, conocemos su ángulo de incidencia, más o menos).

Pues bien, esta luz tiene que ser polarizada para entregársela “ordenada” a la capa de cristal líquido: se hace mediante un polarizador, que, para entendernos, es “un peine”, que hace que todo el campo eléctrico de la luz que lo atraviesa sea paralelo entre sí, y lo mismo con el campo magnético (recordemos que la luz es un campo electromagnético). Así, por ejemplo, pensemos en un peine puesto en horizontal, y sus cerdas, por lo tanto estarán en vertical; sólo la luz que tenga polarización vertical lo podrá atravesar.

Lo siguiente que atraviesa la luz es un electrodo (cátodo o ánodo) transparente, al cual están “ancladas” las moléculas de cristal líquido. Obviamente, la siguiente capa es el propio cristal líquido; es una sustancia a medio camino entre un sólido y un líquido, puesto que sus moléculas (bastante grandes, por cierto) tienen cierta ordenación por ser típicamente longitudinales, pero también disponen de una cierta libertad de movimiento – por eso tenemos que anclarlas a uno de los dos electrodos-. Y, para terminar de confinar la capa de cristal líquido, al otro lado tenemos el otro electrodo (ánodo o cátodo), pero que no tiene “anclaje” con las moléculas de cristal líquido más cercanas, para permitirles moverse.

Tras ese electrodo, otro polarizador (por ejemplo, en horizontal) que entrega la luz a los filtros del panel, que son verdes, azules y rojos, y que finalmente por delante llevan una capa que da consistencia (algun material sintético parecido al cristal o al policarbonato).

Vale, esas son las capas, pero, ¿cómo funciona? Nos habíamos quedado en que “peinábamos” la luz. Tras pasar por ese polarizador y por el primer electrodo, la luz, ya polarizada, se entrega a la capa de cristal líquido, que, recordemos, está “anclada” a ese electrodo. Así, maximizamos la transferencia de luz. Es como decir que la luz “vertical” se encuentra unas “puertas verticales” al entrar al CL. Y en el CL, dependiendo de la tecnología (voy a referirme a TN – Twisted Nematic, para hacer el ejemplo más digerible), se produce mayor o menor giro de la luz, puesto que en un TN, dependiendo del voltaje que tenga en los electrodos que lo rodean, las moléculas giran más o menos grados. Y se entrega al otro polarizador, al otro lado del CL.

Es decir, si un píxel está con una luminancia al 100%, se aplica máximo voltaje entre los electros que confinan al CL, provocándole un giro de 90º, y la luz que entra con polarización vertical gira en el interior del CL esos 90% (como si fuese un tramo de montaña rusa, o un tornillo de 1/4 de vuelta), y sale hacia el otro polarizador con polarización horizontal, y como ese polarizador está dispuesto en polarización horizontal, lo atraviesa. El caso opuesto: si un píxel tiene que estar al 0% (negro), no se aplica tensión entre ambos electrodos, el CL no se orienta de forma que pueda girar la luz, y por lo tanto la luz queda bloqueada porque no puede atravesar el segundo polarizador, ya que lo ataca con polarización vertical, y ese polarizador es horizontal.

Posteriormente, como ya he mencionado, tenemos los filtros R, G y B que dotan de color a esa luz: tratamos, por tanto, por separado la luminancia y la crominancia.

Parece buen plan, pero, entonces, ¿por qué no ha funcionado como debía, excepto en los monitores de más alta gama?

En primer lugar, el “leaking” o “fugas”: aunque, en teoría, el CL oriente la luz como queramos, se pueden producir reflexiones y refracciones dentro del panel, y es por eso que incluso a bajas luces, era muy difícil alcanzar un nivel de negros “decente”. De hecho, recordaréis que era muy, muy distinta la sensación del monitor LCD con señal en negro y con el monitor apagado: sabíamos perfectamente que el monitor estaba encendido debido a este ligero brillo azulado que emitía, pese a no tener señal. Por eso la reproducción de niveles bajos de señal era bastante deficiente, sobre todo en equipos de bajo coste.

Y otro de los artefactos típicos era el “motion blur” o “arrastre”. Se debe principalmente a dos factores: el comportamiento del cristal líquido es “con memoria”, debido a que obedece a unos ciclos de histéresis en su respuesta de paso de luz frente a voltaje. Sorry por ponerme en plan técnico. Esto hace que si damos un impulso eléctrico a un píxel, esa posición del CL se mantiene hasta que un nuevo pulso aparece. Claro motivo de arrastre, ¿no? El segundo factor es que, como he comentado, las moléculas de cristal líquido son relativamente grandes, y, por lo tanto, tienen inercia, y esa limitación física hace que no puedan responder “a velocidades eléctricas” o “electrónicas”. Por eso los fabricantes de monitores, especiamente del entorno profesional, son extremadamente selectivos con la capa de CL: si la hacen tan estrecha que las moléculas puedan conmutar con cierta velocidad (para reducir el arrastre), la capa no será tan gruesa como para filtrar totalmente la luz en caso de reproducir bajas luces, y por lo tanto el comportamiento de los negros no será el esperado.  También se pueden aplicar algunos algoritmos para reducir el motion blur; por ejemplo, si el CL es suficientemente rápido, podemos aplicar el impulso de señal, y a continuación aplicar un “impulso a 0 voltios” para que las moléculas retornen a su posición de negro antes del siguiente campo.

Incluso en algunos monitores profesionales finalmente se ha podido implementar un escaneo entrelazado nativo: las pantallas LCD son, por naturaleza, de escaneo progresivo (tenemos que dar señal a TODOS los píxeles en cada campo), pero si conseguimos mantener las líneas pares e impares (alternativamente) “iluminadas con negro” (vamos, “apagadas”), podremos reproducir la señal en entrelazado nativo.

Otro “pequeño” inconveniente es que, como habéis podido comprobar, la luz originalmente blanca atraviesa muchas capas (dos polarizadores, dos electrodos, una capa de cristal líquido, los filtros RGB…), y eso hace que, si la transparencia de cada capa no es elevada, la luz acabe “tiñéndose”. Estaban muy de moda las televisiones “LED”, haciendo referencia a su retroiluminación (y con la intención, claro, de acercar la mentalidad de algunos usuarios a que estaba “cercano al OLED”), pero no por ser retroiluminación LED tiene por qué dar unos blancos más puros que con CCFL (eso sí, el panel será más plano).

VALE, Y AHORA, ¿CÓMO FUNCIONA UNA PANTALLA OLED?

En primer lugar, dejemos claro que la evolución de las pantallas OLED ha sido análoga a la de los monitores LCD: se comenzó con pantallas de pequeño formato, y cuando se han alcanzado unos niveles de calidad y unos costes razonables, se ha ido incrementando el tamaño de los paneles. Tengo en casa mi amado MiniDisc MZ-RH1, que ya traía una pantalla matricial monocroma OLED. Ahí queda eso.

A grandes rasgos, el problema de la fabricación de los OLED es que se tiene que hacer crecer el sustrato de silicio en un área cada vez más grande, y la eficiencia que se tenía al principio era relativamente pobre (no se respetaba el porcentaje mínimo de píxeles muertos, o hacerlo era extremadamente caro). A medida que se han ido mejorando los procesos de fabricación, se ha optimizado ese crecimiento del silicio, y hoy en día tenemos este tipo de pantallas incluso en televisores de consumo.

Con respecto al funcionamiento, más simple no podría ser: ¿recordáis la estructura de los LCDs? ¿Retroiluminación, polarizador, electrodo, cristal líquido, electrodo, polarizador, filtros? Pues bien, quedémonos sólo con lo último, pero en lugar de ser filtros, hagamos que sean directamente los emisores de luz. Así, en lugar de compartir el blanco entre ellos y filtrarlo (mezcla sustractiva), haremos mezcla aditiva.

Así, tendremos el control DE CADA SUBPÍXEL EN CADA MOMENTO. Adiós al motion blur. Adiós al leaking. Así que adiós al arrastre y al pedestal de negros. E, insisto, “en cada momento”: nada de ciclos de histéresis o retención de señal hasta el siguiente frame (a menos que queramos emularlo mediante algún algoritmo; de hecho, hay gente que en determinados casos aprecia cierto flicker debido a la rapidez del propio panel).

Si quiero rojo, sólo ilumino los subpíxeles rojos, y el verde y el azul se quedan callados. ¿Blanco? Pues todos a trabajar al 100%.

Como podéis imaginar, tener un control tan preciso y absoluto sobre el panel hace que, lo primero, podamos trabajar incluso con más profundidad de bit, puesto que ya únicamente vamos a depender de la electrónica, no de la capa de CL. Además, el contraste es insultantemente alto, puesto que ¿cómo se genera el negro? Apagando todos los subpíxeles, es decir, ¡NO HAY LUZ! Por lo tanto, el margen dinámico del monitor es mucho mayor (ya veremos en un medio plazo cómo trabajar con HDR en monitores profesionales).

Pero con esta tecnología Sony ha ido un paso más allá. Tienen una marquita, un logotipo con una tipografía rara, de color verde, que se hace llamar “STE”. “Super Top Emission”. Suena a la lista de los más oídos de la semana, pero ¿a qué hace referencia?

En lugar de disponer de los electrodos de cada uno de los subpíxeles en lados opuestos del mismo (lo que haría que la luz tuviese que atravesar el electrodo que está entre el LED y el observador), han situado los dos electrodos en el mismo plano, y el LED está edificado “sobre ellos”. Buena idea, pero lo realmente revolucionario es la segunda parte: dentro de cada uno de los LEDS, usar una “microcavidad”.

Muchos recordaréis, o tendréis una ligera idea, de lo que es una cavidad resonante en audio, o simplemente un filtro: algo que, debido a ciertos “rebotes” (eléctricos, acústicos…) actúa como un filtro de ciertas frecuencias o longitudes de onda. Pues la microcavidad de la tecnología STE obedece al mismo concepto, pero dentro del entorno óptico: cada LED tiene un pequeño “recinto” que hace de filtro de longitudes de onda.

¿Y para qué sirve eso? Cada LED, pese a ser ya de por sí de gran pureza, emite centrado en una longitud de onda correspondiente al rojo, al verde o al azul. Pero alrededor de esa longitud de onda puede abarcar más o menos espectro (como una campana de Gauss). Si logramos reducir ese espectro “adyacente” a la longitud de onda que realmente deseamos extraer, ese color será más puro, y tendremos mucho más control sobre esa componente a la hora de hacer una mezcla aditiva de color. Es decir, el blanco será más puro, y podremos abarcar un mayor número de colores a reproducir, lo que quiere decir que tendremos un mayor espacio de color.

 

¿Y CÓMO ESTAMOS A DÍA DE HOY?

Pues la verdad es que las noticias son muy, muy buenas.

Sony ya disponía de la familia TRIMASTER en tecnología LCD, y ahora la heredera es la TRIMASTER EL (ElectroLuminiscent, en referencia al OLED). Los monitores actuales (hablo a día 23 de Septiembre de 2014) de la familia PVM-A (PVM-A170, PVM-A250) están orientado a un entorno broadcast, pero sin las exigencias (por ejemplo, de espacio de color) del mundo de la cinematografía.

En monitores de referencia para ese mismo entorno broadcast están los modelos BVM-F (BVM-F170, BVM-F250), pero los monitores de grado 1 para cine, con la menor tolerancia del mercado, son los de la familia BVM-E (BVM-E170, BVM-E250).

Todos tienen resolución FullHD (1920×1080) ó 1920×1200, pero hoy en día se habla mucho, y ya es una realidad, el 4K.

Ya teníamos desde hace meses el PVM-X300, de resolución 4K real (4x 2K) en tecnología LCD, pero este IBC se presentó, por fin, el esperado monitor OLED de grado 1 en resolución 4K, el BVM-X300. Como su hermano, tiene 30 pulgadas de tamaño, lo cual para salas de ajustes de color/etalonaje parece ser a lo que los coloristas están acostumbrados (recordemos que muchos no han pasado por la etapa LCD, y harán la migración directamente de TRC a OLED).

Pero, vamos, tenéis bastante información al respecto en la parte profesional de la página web de Sony (os recomiendo echarle un ojo; tiene algunos documentos interesantes), y, si habéis leído hasta aquí, estaréis deseando que llegue el final para recuperar un poco de vuestra vida, porque posiblemente ya se hayan olvidado hasta de vosotros. Disculpad por la extensión del artículo…

Un atento saludo, y MUCHAS GRACIAS 🙂

 

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s