Excitación directa y multiplexada: tiempo de cuadro y ranuras temporales

Transcripción

1 Universidad Politécnica de Madrid ETSI TELECOMUNICACIÓN Departamento de Tecnología Fotónica Fotónica de Consumo Pantallas: Introducción Octubre 2007 Contenidos Generalidades y vocabulario: Alta/Baja Resolución Gama Pantallas emisivas y pasivas Proyección y visión directa Frecuencia de vídeo Mercado y Tipos de pantallas más comunes Razón de aspecto y conversiones Excitación directa y multiplexada: tiempo de cuadro y ranuras temporales Tiempo de cuadro Slots Ranuras temporales de filas Escala de gris Analógica Dithering espacial Dithering temporal 1

2 Un poco de vocabulario Aplicaciones diana Home theater (pantalla doméstica multifuncional 16:9 de 1 m diagonal) Cine electrónico (combinado con DVD o vídeo) Aplicaciones portátiles 4:3 (PCs, móviles, PDAs...) flexible? Libro electrónico: reflexiva, bajo consumo tinta electrónica Una Se pantalla necesitan de pantallas gama alta planas ha de de tener: gama alta... Alta resolución (>800x600) Frecuencia de vídeo (>25 ips) Escala de gris ( mínimo) Las pantallas pueden ser: Paleta de colores (16,7M) Emisivas si emiten su propia p luz Rayos catódicos, Efecto de campo, Plasma, OLED No emisivas o Pasivas si manipulan luz ajena Microespejos, Cristales líquidos De visión directa si se observa la imagen producida VGA SVGA XGA SXGA UXGA QSXGA Rayos catódicos, plasma, cristales líquidos De proyección, si se proyecta en una pantalla Microespejos, cristales líquidos Pantallas de Visión Directa y de Proyección CRT ELD PDP AM LCD VFD HDTV DLP Tubo de rayos catódicos Electroluminiscente Pantalla de plasma Matriz activa Cristal líquido Fluorescencia a vacío TV de alta definición Procesador digital de luz 2

3 Pantallas planas y no planas Tubos de rayos catódicos: Limitados en tamaño por su propio peso y por profundidad Visión limitada en alta iluminación pero tecnología muy conocida (80 años), excelente relación calidad precio, perdurará aún aunque perdiendo mercados con rapidez (PCs y TV doméstica) Proyección: Frontal aplicación usualmente no doméstica, para oficinas y/o salas especiales Retroiluminación doméstica pero problema profundidad (hasta ahora ) Ambas Visión limitada en alta iluminación pero buena relación calidad precio, retroproyección está consiguiendo drásticas reducciones de profundidad Planas visión directa: Tamaño diana home theater, en torno a 42 (1 metro diagonal). Entre 30 Y 60 Actualmente se disputan el mercado dos tecnologías: PDP y LCD PDP más barata, problemas de reducir tamaño píxel (HDTV), problemas de fósforos LCD viene de tamaños inferiores, domina mercado hasta 40, problemas velocidad respuesta vídeo (trailing). Razón de aspecto 4x3: Adoptado por razones históricas en los orígenes de la TV (años 30). La razón última para adoptar este formato es que la tecnología de entonces nc no permitía una deflexión eficiente del haz a altos ángulos. Se ha conservado en dispositivos electrónicos hasta la actualidad. Ha sido el formato habitual en pantallas de ordenador y en la mayoría de TVs ya que las emisoras continúan manteniéndolo. 5x3: Horizontal ampliado El cine pasó pronto a formatos más apaisados (Cinemascope: 1,85:1 2,35:1) Los PCs y TVs actuales están evolucionando hacia este formato 16x9 16x10: Algunos estándares actuales tienen este formato 16x9: TV de alta definición (HDTV) Las TV y pantallas PC actuales tienden hacia este formato, aunque aún no son de alta definición. Deforman la imagen de TV estándar pero se adaptan bien a las películas 3

4 Adaptación de formatos cine TV El visor de la cámara incluye unas marcas que definen la relación 1,85:1. En proyección sólo se verá lo que está dentro de dicho recuadro. La versión Hard Matte para las películas positivadas oculta y elimina toda la información fuera de la relación de pantalla deseada. En una proyección 1,85:1, toda la información por fuera de la relación queda en negro Esta sería la imagen proyectada en un cine comercial. LoquevemosenunTV4:3 en un 4:3. Sehautilizadolainformación la información no visible en el cine (Open Matte). Se altera la composición de imagen, pero no se reduce información lateral. Lo que vemos en un TV 16:9, muy similar al conseguido en una proyección de cine. Lo que vemos en un TV 16:9 si la película original utiliza la información de todo el fotograma. En Hard Matte, lo que el operador de cámara ve por el visor La imagen en un TV 16:9 no obtiene ni distorsiones ni otros defectos. Es muy similar a la proyección original. (A) En 4:3 hay dos posibilidades: bandas negras (A) o pantalla total (B). En esta última opción se pierden datos de las zonas laterales y se debe realizar un zoom de la imagen resultante. Adaptación temporal de formatos cine TV Las películas PAL son 2 24 más cortas por hora que su versión cinematográfica. Los tonos de voz y la música se elevan medio semitono Las películas NTSC duran igual que su versión cinematográfica. Los tonos de voz y la música se mantienen. Pero meten 3 copias de un campo y 2 de otro, por lo que las panorámicas pierden suavidad 4

5 Pantallas, estándares, resolución Pantallas, estándares, resolución (2) 5

6 Excitación Directa y Multiplexada Excitación directa Bandera inglesa Direccionamiento Matricial de Pantallas Planas CONEXIONES NECESARIAS PARA MXN PIXELS Conexiones multipl en filas y column exadas nas Conexiones simples sin multipl exar 6

7 Direccionamiento matricial (2) SOLO LOS PÍXELES DE LA MISMA FILA PUEDEN CONMUTARSE AL MISMO TIEMPO Pulsos de datos (paralelo) Direccionamiento (serie) Excitación multiplexada 7

8 Respuesta dinámica en excitación multiplexada El tiempo necesario para escribir toda la pantalla se denomina cuadro. Ese tiempo se reparte en slots o ranuras temporales de cada fila Escala de gris Se llama escala de gris a la generación de niveles intermedios de emisión o transmisión. Puede ser: Intrínseca, cuando el propio p material (o la tecnología empleada) permite producir niveles intermedios por medio de señales externas. Las más codiciadas son las escalas analógicas, que permiten obtener cualquier nivel intermedio. Extrínseca o externa, cuando la tecnología o material es incapaz de producir grises, o de producir todos los grises que se necesitan (en gama alta, es típico generar 256 niveles de gris desde blanco a negro). Esta carencia se palía empleando subpíxeles (gris espacial) o conmutando varias veces el píxel durante el slot de su fila (gris temporal). La distribución del área del píxel o del tiempo de slot para simular grises recibe el nombre de dither La escala de gris va íntimamente t asociada al color. Aplicando escalas de gris a píxeles de distintos colores se obtienen gamas de colores. Por ejemplo, una escala de gris de 1 byte de profundidad (256 grises) aplicada a píxeles RGB puede generar =16,7 Mcolores 8

9 Escala de gris: dither espacial Dither espacial... Las tecnologías que carecen de emisiones intermedias (DMD, plasma, FLC) producen escalas de gris compartiendo el área del píxel (dither espacial) o la ranura (slot) de tiempo asignada a la fila (dither temporal) Tanto el dither espacial como el temporal, aparte de ofrecer una escala de grises limitada, incrementan proporcionalmente el ancho de banda 9

10 Escala de gris: dither temporal(1) Luminancia Por campos (CRT ) Por subcampos (PDP) Escala de gris: dither temporal(2) 256 grises en dither temporal 10