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sábado, 22 de marzo de 2008

Pantalla de Televisión.

Vamos a ser un poco superficiales, pero vamos a ver como funcionan los principales sistemas de reproducción de TV.
Después de leer este articulo vas a poder saber el motivo por el cual unos sistemas son mejores que otros o al menos cuales son sus diferencias técnicas.


CRT

Tubo de Rayos Catódicos.

Es el sistema más antiguo de televisión, podemos detectar que un aparato es de este tipo por su profundidad, y esta es debida a el tubo que la compone.

Simplificando mucho, toda la pantalla es una ampolla al vacío, una lampara.
El fondo de esta ampolla tiene un filamento, similar a una bombilla, que emana electrones.
Delante de ese filamento se ponen unas placas con una tensión varios miles de voltios superior al filamento. Este revestimiento suele ser todo el cono delantero.
De esta forma conseguimos que los electrones se vean impulsados hacia la parte delantera. Ya tenemos un cañón de electrones. Con unas rejillas colocadas en el camino logramos acelerar los electrones de forma controlada, lo que nos servirá para controlar el brillo.

Con todo este sistema ya tenemos el famoso punto en el centro de la pantalla con el que acostumbra a morir este tipo de pantallas.

En este punto colocamos unos reflectores, arriba-abajo, izquierda-derecha.
Cuando aplicamos tensión sobre estas placas, y en función de la polaridad, ya sabes que un electrón huirá de una tensión negativa y se arrimará a una positiva.
Con este procedimiento ya podemos guiar el haz de electrones al punto que deseemos de la pantalla.

¿Y la Pantalla?
Pues la pantalla es un cristal, atentos al detalle, cristal no vidrio, pues el cristal tiene plomo que ayuda a adsorber la radiación.
Este cristal está lleno de partículas fluorescentes que cuando son golpeadas por los electrones se iluminan.

(El principio por el que se iluminan es puramente físico, el electrón aporta energía, que depende de su número y de su velocidad. Esta energía hace que los electrones del material fluorescente suban un nivel en su órbita, esta situación no es permanente, así que cuando retornan a su estado estable y natural, han de perder esa energía. Esa energía se pierde emitiendo fotones).

Es decir no vemos los electrones, vemos la reacción causada en el fósforo de la pantalla.




¿El color?

El color es el color que emita el material fluorescente utilizado.
Así que para conseguir colores de verdad lo que usamos es tres colores primarios: Rojo, Verde, Azul (RGB - Red Green Blue).
Cada punto de la pantalla se compone de tres puntos, una de cada uno de estos colores. Dirigiendo el haz de electrones contra cada uno de estos puntos, de manera controlada, podemos ajustar su brillo de manera individual.
Recurriendo nuevamente a la física, partiendo de estos tres colores primarios podemos conseguir cualquier color y tono.

¿Refresco?
Tal y como lo hemos planteado dependemos totalmente del fósforo de la pantalla. La pantalla debería de verse parpadear, recordemos que el rastreo standar de TV es de 50Hz. (50 veces por segundo).
Usamos un truco, cuando se muestra una imagen, solo se muestra la mitad.
La imagen se divide en líneas, que son nuestros puntos fluorescentes, y en columnas, que son nuestros colores.
Al sacar una imagen ponemos media, pero de la siguiente manera: solo las líneas impares.
Es decir línea sí, línea no.
Una vez mostrada toda la imagen, ponemos las líneas pares.
Línea no, línea sí.
De esta manera mostramos dos medias imágenes, cuando el fósforo pierda luminosidad, ya estaremos pasando la siguiente media imagen.

Trinitrón.

Este es un sistema inventado por Sony, que consiste en que todo lo que conocemos hasta el momento lo triplicamos.
Tenemos tres cañones de electrones, con controles independientes.
Cada cañón se encarga de uno y solo uno de los colores, con lo cual el sistema aumenta a la tercera potencia sus funcionalidades.
Solo tiene un problema, para poder acertar claramente cada cañón sobre su color, dentro del tubo, se colocan unas rejillas perforadas, de manera que no se implique un cañón con otro.
Es decir estas rejillas tienen unas perforaciones, que solo dejan apuntar a un determinado color.
Si hipotéticamente mirases por la rejilla desde la posición del cañón rojo, únicamente se ven los puntos rojos de la pantalla.
Puedes ver el sistema en este dibujo:







Ni que decir tiene que lo aquí planteado es un poco burdo y obviamos los sistemas de convergencia, mascaras, degauss y otras lindezas del sistema.
No obstante este es el principio de funcionamiento, y nos extendimos tanto porque esta es la base para cualquier sistema posterior.

Características:

No existe sistema más preciso que un cañón de electrones, hoy por hoy.
Su brillo y contraste es muy alto.
La rapidez de respuesta solo depende de la frecuencia de barrido , por tanto puede ser técnicamente enorme.
El fósforo de la pantalla se desgasta, con el tiempo pierde cualidades.
El tamaño de la pantalla ( las pulgadas de una TV son la medida de la diagonal de la pantalla), es directamente proporcional a su profundidad.
Ya se ha superado por medios técnicos, pero el punto emisor describe un arco de esfera, es decir, la pantalla real no es plana.
Sufren el efecto pantalla quemada, si mostramos la misma imagen durante mucho tiempo, el fósforo afectado se degrada haciendo que esa zona sea siempre perceptible.


Televisión de Plasma

PDP (Plasma Display Panel)

Después de visto el CRT este tipo nos va a parecer sumamente simple.

Su principal característica es que usa plasma, esto que puede parecer a simple vista muy raro no lo es tanto. La materia tiene varios estados que todos conocemos: solido, líquido, gaseoso y plasma.
Efectivamente el cuarto estado de la materia es el plasma y se considera el más frecuente en el universo.
Básicamente un gas ionizado es un plasma.

Según lo visto necesitamos un gas ionizado, primera diferencia con el CRT que está al vacío.
El gas usado es una combinación, entre otros el Neón, sí, el de los tubos de las discotecas, que por supuesto funcionan con plasma.

El sistema ya empieza a parecer más "normal" de lo que esperabas.

En este punto ponemos una tira de activadores en forma de rejas. Unos horizontales y otros verticales. De forma que podemos activar cada una de las filas y cada una de las columnas de manera independiente.
Este es el sistema que se usa para comprobar el teclado que estas usando, ¿acaso crees que se usa un cable para cada tecla?

Emparedado en esta maraña se encuentra nuestro plasma, que forma pequeñas celdas. Tal y como te imaginas, cada celda es un punto de la pantalla, y tiene un fósforo de uno de los colores ya vistos RGB.
Cuando generamos una tensión eléctrica en una determinada celda, esta aumenta su nivel energético, emite radiación que activa el fósforo y emite el color deseado.




Todo este paso es igual que en el CRT, pero aquí lo realizamos punto por punto.
Nos acabamos de ahorrar el cañón, es por eso que no tenemos tanta profundidad. Podemos decir que toda la pantalla es el cañón, y ese es precisamente el efecto del plasma.

Pero tenemos una dificultad, en el CRT, era muy fácil acelerar más o menos los electrones para dar más o menos brillo. Y ¿Aquí?

Veamos un ejemplo si pongo una bombilla de 10W en una batería de coche da una luz determinada.
Supongamos que soy capaz de encenderla y apagarla 50 veces por segundo.
Y supongamos que soy capaz de que esté tanto tiempo encendida como apagada.
Es decir en términos porcentuales está encendida el 50% del tiempo.
Y efectivamente luce como una bombilla de 5W.
Si la tengo apagada cada vez el doble de tiempo que lo que está encendida:
En términos porcentuales está encendida el 33% del tiempo y luce como una de 3,3W.

Este sistema de control de potencia se denomina PWM (modulación en anchura de pulsos). Se realiza sobre cada uno de los puntos y con frecuencias mayores.
Este sistema de control de potencia es el mismo que se usa en todos los sistemas que veremos.

Conclusión:
La televisión de plasma tiene el mismo principio físico que la TV convencional, pero nos ahorramos el CRT. La pantalla tiene las mismas virtudes.

Os hago considerar que el CRT es un sistema de funcionamiento totalmente analógico, o al menos puede serlo, una TV de plasma debe obligatoriamente de tener un control digital, tanto para el barrido, como para el control de brillo.


Características:

La rapidez de respuesta solo depende de la frecuencia de barrido , por tanto puede ser técnicamente enorme.
El fósforo de la pantalla se desgasta, con el tiempo pierde cualidades.
El tamaño de la pantalla es independiente de su profundidad.
La pantalla es total y realmente plana.
Sufren el efecto pantalla quemada, sigual que el CRT.

Televisión LCD

Liquid Crystal Display (Display de cristal líquido)

Este sistema si que es radicalmente distinto de todo lo visto hasta ahora.

¿Quien no tiene un reloj con display digital?

Bueno pues ya conoces el cristal líquido. Pero en tu reloj se juega con la polarización de la luz, aquí es más directo.

En la practica es una lamina de cristal que en su interior tiene miles de cuadritos iguales a los segmentos de cada uno de los números de tu reloj.
Estos cuadros los podemos hacer negros o transparentes, igual que tu reloj.

Detrás de estos cuadros ponemos una matriz de colores, el consabido RGB. que es translucida.
Detrás de este filtro de color ponemos una lampara que ilumina el fondo de forma uniforme.

Si controlamos los cuadritos (pixels) de forma individual veremos el color del filtro posterior y por medio de la modulación PWM controlamos el brillo.

Existe un problema con este sistema y es el negro.
Con los sistemas ya vistos el negro es ausencia de activación, y por tanto negro.
Pero si aquí dejamos un pixel negro, la lampara posterior sigue retro-iluminando, y en mayor o menor medida, algo de luz pasará a través del cristal líquido.

Aún existe otro problema, que es que al seleccionar fila y columna se pueden que dar tanto las filas como las columnas en estado semi-activo.
Esto se soluciona con la ya generalizada TFT (Thin Film Transistor), que es una capa de transistores que hacen función de conmutación de cada pixel.

Puedes comprobar que se repiten los sistemas de control.


Características:

Su brillo y contraste es menor que los anteriores.
El angulo de visión es menor que los anteriores, aquí la pantalla es retro-iluminada, no se ilumina ella sola.
La rapidez de respuesta depende de la velocidad del LCD. Es frecuente notar el efecto estela.
La pantalla es totalmente plana.
No sufre el efecto quemado.
El consumo es mucho menor que los anteriores e independiente de la imagen mostrada, recuerda que existe una lampara iluminando el fondo.
Se pueden romper los pixel, quedando siempre luminosos o siempre apagados.


Televisión DLP

Digital Light Processing ( Procesado Digital de Luz)

Este sistema tiene muy poco que ver con los anteriores, y ello es debido a que en realidad no maneja una imagen por pixels, la crea de forma completa.

El principio físico es tremendamente sencillo.

Supongamos que tienes una bombilla y un espejo.
Si el espejo no está en el angulo apropiado no puedes ver la luz de la bombilla.
Este espejo es uno de nuestros pixels, ya solo nos falta poner otro millón y ponerlos muy juntitos.
Parece imposible, pero no, esto existe y lo comercializa Texas instrumens.

Tal y como ya comentamos se basa en un chip lleno de espejos, y se pueden controlar uno a uno.
Por el método antes vistos de modulación de potencia PWM logramos los distintos matices de gris y ya tenemos nuestra imagen.

Para conseguir el color lo que hacemos es que la luz no incide directamente sobre los espejos. Antes pasa por un disco giratorio que está pintado con los colores RGB. Es decir la luz que incide sobre los espejos es Verde, Roja Y azul.
Este disco gira de forma rápida y constante, sincronizada con los espejos.

De esta forma los espejos cuando están bajo la luz roja componen la imagen roja. Al girar el disco y quedar bajo luz verde componen esta y posterior e igualmente la azul.
El resultado se proyecta sobre una pantalla.

Las velocidades de rastreo rondan los 20KHz. (20.000 veces por segundo).

Aún existe otra versión de este sistema, que solo puede verse en cines digitales, cosa rara de localizar.
En este caso se usa una lampara y un chip para cada uno de los colores. Debería de recordarte al sistema trinitron, pues la semejanza es patente.
Con este sistema pasamos de tener 16'7 Millones de colores a tener 35 trillones de colores. La mejoría es notable.


Este sistema se usa muchísimo en proyectores y retroproyectores, dada su gran aprovechamiento de la fuente luminosa.

Dado que el sistema puede parecer complejo:








Si no ves correctamente pica aquí.


Características:

Absolutamente libre de parpadeo.
La respuesta del sistema es inigualable.
La pantalla es totalmente plana.
La profundidad del aparato es mayor que en plasmas y LCDs. Aprox 35mm.
No sufre el efecto quemado.




Pantalla LEDs

Entramos ya en el mundo de lo difícil de localizar.

Quizá no sepas lo que es un diodo LED (Diodo Emisor de Luz). Mira tu teclado, esa lamparita que indica si estan puestas las mayúsculas es un diodo LED. Mira tu ordenador esa lamparita que indica que está encendido también.
En el vídeo, el lector de CDs, la unidad DVD, el mando a distancia, el reloj ese que se ilumina de noche, etc...

Cualquier casa moderna tiene varias docenas de ellos.

Son pequeñas bombillas de colores que emiten luz.

Si ponemos los diodos agrupados en una matriz, resulta que podemos hacer una imagen simplemente encendiendo los LEDs adecuados.
Dado que existen los LEDs RGB podemos tener tantos pixels como LEDs seamos capaces de poner.

En realidad el sistema es igual que en los LCDs, pero aquí emitimos luz, no nos limitamos a dejarla pasar.

Este tipo de pantallas solo se pueden ver en grandes eventos y sistemas promocionales. Tienen una gran ventaja y es que la pantalla puede ser tan grande como se quiera, y no solo no pierde resolución, sino que la puede ganar.



Pantallas OLED


Organic Light Emitting Diode (Diodo Organico Emisor de Luz)

Ya que estamos en el mundo de lo actualmente rarito demos un paso más.

Esta tecnología promete mucho, pero hoy por hoy es meramente testimonial.

Por un momento imaginemos que podemos hacer una superficie uniforme que se comporte toda ella como un LED. Recordemos la pantalla de plasma. Pongamos en esta las matrices de filas y columnas o la película TFT. Igual que en el plasma o en el LCD.
Si activamos un punto determinado de esa superficie se enciende ese y solo ese punto y lo hace de la misma forma que un LED.

Ese es el sistema de funcionamiento, funciona como un LED gigante que se puede activar por regiones.

Aún los diodos orgánicos no están lo suficientemente desarrollados, pero ya existen sistemas de este tipo.


Pantallas Láser


Si has leído el resto del articulo comprenderás inmediatamente como funciona este sistema.

En la pantalla DLP componíamos la imagen partiendo de una fuente de luz y se hacía toda la pantalla de una sola vez.

Los láser son mucho más precisos y funcionan de forma similar al cañón del CRT, pero con una diferencia no se pueden guiar. Así que los guiamos con espejos.

Se usa un sistema parecido al DLP, pero con solo una fila de espejos, que va a componer toda una línea de la pantalla.
Dado que esto es más simple que en el DLP no debe de ser complicado.

Una vez que tenemos esta línea la reflejamos en un espejo que realiza todo el escaneo de la pantalla en barridos horizontales (izquierda - derecha).
Es decir barremos la pantalla como lo hace un CRT, pero en horizontal

Para generar el color usamos tres láser como hacía el trinitron o el DLP.




Para más detalles del CRT, la Wikipedia.
Para más detalles del Plasma, la Wikipedia.
Para más detalles del LCD, la Wikipedia.
Para más detalles del DLP, www.dlp.com.
Para más detalles del LED, la Wikipedia.
Para más detalles del OLED, la Wikipedia.
Para más detalles del Láser, la Wikipedia

1 comentario :

  1. Hola buenas ya que estas podias poner un articulo sobre los aparatitos gps.chau

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Gracias por tu colaboración.