Οι RGB LED τηλεοράσεις φέρνουν μια σημαντική αλλαγή στο backlight των LCD, καθώς για πρώτη φορά η πηγή φωτός δεν ελέγχει μόνο τη φωτεινότητα, αλλά και τη χρωματική σύνθεση του φωτός. Τι σημαίνει αυτό για το φαινόμενο blooming, το HDR, τη χρωματική κάλυψη και την εικόνα που τελικά βλέπουμε στην οθόνη;

Τι είναι μια τηλεόραση RGB LED;

Η τεχνολογία RGB LED αποτελεί την πιο πρόσφατη εξέλιξη στην προσπάθεια βελτίωσης του οπίσθιου φωτισμού (backlight) των LCD TV. Η βασική ιδέα είναι σχετικά απλή, η υλοποίησή της όμως είναι ιδιαίτερα σύνθετη: αντί το backlight να βασίζεται σε LED ή MiniLED που παράγουν λευκό φως ή φως με συγκεκριμένη φασματική σύνθεση, χρησιμοποιούνται πολύ μικρά RGB LED στοιχεία με ανεξάρτητες κόκκινες, πράσινες και μπλε διόδους.

Έτσι, το backlight δεν αποτελεί πλέον απλώς μια πηγή φωτός σταθερής χρωματικής σύνθεσης. Μπορεί να μεταβάλλει ελεγχόμενα τόσο τη φωτεινότητα όσο και τη φασματική σύνθεση του φωτός που εκπέμεπει προς το LCD panel, ενώ το ίδιο το panel εξακολουθεί να διαμορφώνει αυτό το φως για τη δημιουργία της τελικής εικόνας.

Η αρχιτεκτονική μπορεί επομένως να αποδοθεί ως:

RGB LED backlight → LCD panel → εικόνα

Οι διαφορετικές ονομασίες των κατασκευαστών για τα RGB LED TV backlight

Η νέα αυτή αρχιτεκτονική εμφανίζεται στην αγορά με διαφορετικές εμπορικές ονομασίες. Η Sony την ονομάζει True RGB, η Samsung Micro RGB, η LG Micro RGB, η Hisense RGB MiniLED, ενώ η TCL χρησιμοποιεί την ονομασία RGB-Mini LED.

Οι ονομασίες αυτές δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ονομασίες πέντε εντελώς διαφορετικών τεχνολογιών. Κάθε κατασκευαστής έχει τη δική του αρχιτεκτονική, τον δικό του τρόπο οδήγησης των LED και το δικό του σύστημα επεξεργασίας. Η βασική τεχνολογική αρχή, όμως, είναι κοινή: χρησιμοποιούνται ανεξάρτητες πηγές φωτός RGB στο backlight μιας LCD οθόνης.

Γι’ αυτό στο άρθρο θα χρησιμοποιούμε τον γενικό όρο RGB LED, ενώ τις εμπορικές ονομασίες θα τις αναφέρουμε μόνο όταν χρειάζεται να προσδιορίσουμε τη συγκεκριμένη προσέγγιση ενός κατασκευαστή.

Αξίζει επίσης να γίνει ένας ακόμη διαχωρισμός. Η LG χρησιμοποιεί τον όρο Mini RGB LED και για μια διαφορετική αρχιτεκτονική που βασίζεται στην τεχνολογία Tandem LED. Η συγκεκριμένη υλοποίηση δεν είναι ίδια με το Micro RGB LED που αποτελεί το αντικείμενο της παρούσας ανάλυσης. Η αναφορά σε αυτή γίνεται εδώ για να αποφευχθεί η σύγχυση που μπορεί να δημιουργήσει η ονομασία Mini RGB LED.

Η Hisense έχει προχωρήσει ένα βήμα πέρα από την ενσωμάτωση της κλασικής τριάδας φωτοδιόδων RGB, παρουσιάζοντας αρχιτεκτονική με τέταρτη χρωματική συνιστώσα.

Η λογική είναι η επέκταση του φάσματος ελέγχου του backlight από τρεις σε τέσσερις φασματικές συνιστώσες: R, G, B και Cyan. Η εταιρεία αναφέρει ότι η προσέγγιση αυτή μπορεί να διευρύνει ακόμη περισσότερο τη χρωματική γκάμα.

Πρόκειται για ενδιαφέρουσα εξέλιξη της ίδιας βασικής ιδέας, αλλά δεν αλλάζει τον κεντρικό άξονα της παρούσας ανάλυσης, που είναι η αρχιτεκτονική RGB LED.

Στην καρδιά του RGB LED βρίσκεται επομένως μια κοινή ιδέα, που δεν είναι άλλη από τη μεταφορά μέρους του ελέγχου του χρώματος από το LCD panel στην ίδια την πηγή του φωτός.

Η σύγχυση με τις διαφορετικές εμπορικές ονομασίες

Η εμφάνιση πολλών διαφορετικών ονομασιών για την ίδια ευρύτερη τεχνολογική κατεύθυνση δημιουργεί εύλογα ερωτήματα και μπερδεύει παρά διευκολύνει τους καταναλωτές και υποψηφίους αγοραστές RGB LED τηλεοράσεων. «Τι είναι τελικά το Micro RGB;» «Είναι διαφορετικό από το RGB MiniLED;» «Τι σημαίνει True RGB;» Και, «σε τι διαφέρει ένα RGB LED backlight από ένα συμβατικό MiniLED;»

Η σύγχυση ενισχύεται από το γεγονός ότι οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν όχι μόνο διαφορετικά εμπορικά ονόματα, αλλά παρουσιάζουν με διαφορετικούς τρόπους την τεχνική περιγραφή των συστημάτων τους. Άλλοι αναφέρονται στον αριθμό των ζωνών, άλλοι στην ακρίβεια ελέγχου, άλλοι στο bit-depth με αριθμούς και άλλοι στη χρωματική γκάμα.

Αυτό βεβαια μόνο τυχαίο δεν μπορεί να θεωρηθεί, καθώς έτσι αποφεύγεται η απευθείας (θεωρητική) σύγκριση από τους καταναλωτές με βάση τα διαθέσιμα τεχνικά χαρακτηριστικά, ενώ παράλληλα ένα σημαντικό μέρος των επιχειρημάτων μεταφέρεται στα τμήματα marketing των εταιρείων. Ποιο μπορεί να αποδειχθεί το περισσότερο πειστικό;

Το ζητούμενο, επομένως, δεν είναι να συγκρίνουμε απλώς εμπορικές ονομασίες ή να αναζητήσουμε ποιος κατασκευαστής έχει τον μεγαλύτερο αριθμό στο τέδε ή στο δείνα χαρακτηριστικό. Χρειάζεται πρώτα να κατανοήσουμε την κοινή τεχνολογική αρχή που βρίσκεται πίσω από αυτές τις υλοποιήσεις.

Όπως αναφέραμε, αυτή η αρχή είναι η εξέλιξη του backlight από μια πηγή φωτός που ελέγχεται κυρίως ως προς τη φωτεινότητα σε μια πηγή φωτός που μπορεί να ελέγχεται ως προς τη φωτεινότητα και το χρώμα.

Με αυτή την αφετηρία προκύπτουν οι υπόλοιπες απαιτήσεις, όπως ο ευρύτερος και ακριβέστερος έλεγχος, μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύς, υψηλότερη ακρίβεια στους ελεγκτές του backlight και, κυρίως, ο συγχρονισμός του RGB LED backlight με το LCD panel.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η RGB LED τεχνολογία δεν πρέπει να εξετάζεται απλώς ως η επόμενη γενιά MiniLED με περισσότερα LED. Πρόκειται για αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο το backlight συμμετέχει στη δημιουργία της εικόνας και αυτό γίνεται με μια σειρά από τρόπους, στους οποίους περιλαμβάνονται το hardware, η υπολογιστική ισχύς, οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας και, φυσικά, η τεχνητή νοημοσύνη.

Πώς λειτουργεί το Local Dimming σε μια LCD TV;

Ας πάμε όμως λίγο πίσω στα βασικότερα, για όσους χρειάζεται. Το LCD panel σχηματίζει την εικόνα, αλλά δεν εκπέμπει φως. Χρειάζεται μια πηγή φωτός πίσω από αυτό, το backlight, ώστε η εικόνα που δημιουργούν οι υγροί κρύσταλλοί του να γίνει ορατή.

Στα πρώτα συστήματα LED backlight, η φωτεινότητα μεταβαλλόταν ενιαία σε αυτά. Η εξέλιξη προς το Local Dimming (τοπικός έλεγχος φωτεινότητας) έδωσε τη δυαντότητα στο backlight να χωριστεί σε ανεξάρτητες περιοχές ή ζώνες (dimming zones), οι οποίες μπορούν να αυξομειώνουν τη φωτεινότητά τους ανάλογα με το περιεχόμενο της εικόνας.

Έτσι, μια φωτεινή περιοχή μπορεί να φωτίζεται περισσότερο, ενώ μια σκοτεινή περιοχή της ίδιας εικόνας μπορεί να φωτίζεται λιγότερο.

Στα Full Array Local Dimming (FALD) συστήματα, οι πηγές φωτός βρίσκονται σε διάταξη πίσω από ολόκληρη την επιφάνεια του panel και χωρίζονται σε ανεξάρτητα ελεγχόμενες ζώνες, ενώ στα πρωτόγονα συστήματα Edge LED, τα LED είναι τοποθετημένα περιμετρικά του πάνελ.

Το ότι η απουσία πρακτικά local dimming είναι κάτι “πρωτόγονο” για τη σημερινή τεχνολογία δε σημαίνει ότι είναι αδύνατον να αγοράσετε ακόμα και σήμερα μια τηλεόραση με απαρχειωμένο σύστημα οπίσθιου φωτισμού. Μπορείτε να το… επιτύχετε δαπανώντας όσο το δυνατόν λιγότερα χρήματα μπορείτε και επενδύοντας – για να είστε σίγουροι – σε ιδιωτικά brands που διατίθενται στην ελληνική αγορά.

Επανερχόμενοι στο κύριο θέμα μας, το όφελος από το local dimming είναι καλύτερος έλεγχος της αντίθεσης και δυνατότητα υψηλότερης φωτεινότητας σε επιλεγμένες περιοχές της εικόνας, καθώς δεν είναι απαραίτητο να φωτίζεται ολόκληρη η οθόνη στον ίδιο βαθμό.

Κάθε ζώνη backlight δεν αντιστοιχεί σε ένα pixel (ούτε στις RGB LED TV)

Ένα LCD panel 4K διαθέτει εκατομμύρια pixels. Οι ζώνες του backlight είναι πολύ λιγότερες. Επομένως, όταν μια φωτεινή και μια σκοτεινή περιοχή βρίσκονται μέσα στην ίδια ζώνη οπίσθιου φωτισμού, το backlight δεν μπορεί να ελέγξει ξεχωριστά τη φωτεινότητα κάθε περιοχής.

Αυτός είναι ένας από τους βασικούς λόγους για τους οποίους το local dimming, ακόμη και όταν χρησιμοποιεί μεγάλο αριθμό MiniLED, δεν μπορεί να συμπεριφερθεί όπως ένα σύστημα όπου κάθε pixel είναι ανεξάρτητη πηγή φωτός, κάτι που συμβαίνει μόνο στις τηλεοράσεις OLED.

Τι αλλάζει από το συμβατικό LED στα RGB LED;

Η αρχιτεκτονική RGB LED προσθέτει στον οπίσθιο φωτισμό έναν νέο βαθμό ελευθερίας: δεν ελέγχει μόνο πόσο φως παράγει μια περιοχή, αλλά και το χρώμα αυτού του φωτός.

Η ουσιαστική διαφορά βρίσκεται στην ίδια την πηγή φωτός.

Στα συμβατικά LED και MiniLED backlight, το σύστημα ελέγχει κυρίως τη φωτεινότητα κάθε ζώνης, ενώ η τελική χρωματική απόδοση προκύπτει από τον συνδυασμό της φασματικής σύνθεσης του backlight, των οπτικών υλικών και του LCD panel.

Στο RGB LED, το backlight χρησιμοποιεί ξεχωριστές κόκκινες (R), πράσινες (G) και μπλε (B) διόδους. Η ένταση κάθε χρωματικού καναλιού μπορεί να ελεγχθεί ανεξάρτητα.

Αυτό σημαίνει ότι το backlight μπορεί να παράγει όχι μόνο περισσότερο ή λιγότερο φως, αλλά και διαφορετική χρωματική σύνθεση.

Για παράδειγμα, μια περιοχή που πρέπει να αποδώσει ένα έντονο μπλε αντικείμενο μπορεί να τροφοδοτηθεί από ένα backlight στο οποίο κυριαρχεί το μπλε κανάλι. Αντίστοιχα, ένα θερμό φως μπορεί να παραχθεί με διαφορετική αναλογία κόκκινου και πράσινου.

Το πλεονέκτημα είναι ότι το χρώμα δεν χρειάζεται να προκύψει αποκλειστικά από ένα λευκό backlight το οποίο στη συνέχεια θα διαμορφωθεί από τα φίλτρα και τα sub-pixels του LCD panel.

Η διαφορά μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:

• Συμβατικό LED (συμπεριλαμβανομένων των mini LED): έλεγχος της φωτεινότητας του backlight.

• RGB LED: έλεγχος της φωτεινότητας και της χρωματικής σύνθεσης του backlight.

Το panel εξακολουθεί να είναι ο διαμορφωτής της εικόνας. Τα RGB LED βρίσκονται πίσω του και καθορίζουν τις ιδιότητες του φωτός που φτάνει σε αυτό.

Η εικόνα εξακολουθεί, επομένως, να είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας δύο επιπέδων: του RGB LED backlight και του LCD panel.

Αυτή ακριβώς η συνεργασία είναι που κάνει την αρχιτεκτονική RGB LED τόσο ενδιαφέρουσα αλλά και τόσο απαιτητική.

Πώς λειτουργεί το RGB Local Dimming;

Στο συμβατικό local dimming, η βασική ερώτηση είναι πόσο πρέπει να φωτίσει κάθε ζώνη του backlight.

Στο RGB local dimming, το σύστημα πρέπει να καθορίσει ταυτόχρονα πόσο φως και τι χρώμα φωτός θα παραχθεί σε κάθε περιοχή.

Τα R, G και B κανάλια μπορούν να ελέγχονται σε διαφορετικά επίπεδα έντασης φωτός, ώστε να διαμορφώνεται η συνολική φωτεινότητα και η χρωματική σύνθεση του backlight. Η επεξεργασία της εικόνας πρέπει στη συνέχεια να μετατρέψει το περιεχόμενο του κάθε καρέ σε αντίστοιχες εντολές για το backlight και το LCD panel.

Εδώ βρίσκεται μία από τις σημαντικότερες διαφορές σε σχέση με το συμβατικό MiniLED. Το backlight και το panel δεν μπορούν να αντιμετωπίζονται ως δύο ανεξάρτητα συστήματα.

Το RGB LED backlight πρέπει να παράγει το κατάλληλο έγχρωμο φως και το LCD panel να το διαμορφώσει με τρόπο που να αντιστοιχεί στην ίδια εικόνα. Ο συντονισμός αυτός πρέπει να πραγματοποιείται συνεχώς, καθώς το περιεχόμενο αλλάζει από καρέ σε καρέ.

RGB LED, backlight zones και LCD pixels

Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία αυτή, πρέπει να διαχωρίσουμε τρεις έννοιες.

• Το RGB LED είναι η πηγή φωτός που διαθέτει τις τρεις χρωματικές συνιστώσες.
• Η backlight zone είναι μια περιοχή του οπισθίου φωτισμού που μπορεί να ελεγχθεί από το σύστημα local dimming.
• Το LCD pixel είναι στοιχείο του panel που συμμετέχει στη δημιουργία της τελικής εικόνας.

Το γεγονός ότι το backlight αποτελείται από RGB LED δεν σημαίνει ότι κάθε LCD pixel ή κάθε RGB LED αποτελεί ανεξάρτητη ζώνη ελέγχου.

Δεν υπάρχει, επομένως, απαραίτητα αντιστοίχιση ένα προς ένα μεταξύ RGB LED, ζωνών backlight και LCD pixels και για την ακρίβεια αυτό σήμερα δεν είναι εφικτό.

Για το λόγο αυτό είναι σημαντικό τεχνικό χαρακτηριστικό το πλήθος ζωνών οπίσθιου φωτισμού που ανακοινώνουν οι κατασκευαστές. Περισσότερες ζώνες σημαίνουν μεγαλύτερη χωρική ακρίβεια στον έλεγχο του backlight.

Μια τηλεόραση 4K διαθέτει περίπου 8,3 εκατομμύρια pixels, τα οποία αποτελούν την πραγματική ανάλυση της εικόνας. Αντίθετα, ακόμη και τα πιο εξελιγμένα RGB LED backlight χρησιμοποιούν πολύ μικρότερο αριθμό ελεγχόμενων στοιχείων. Για παράδειγμα, η Hisense αναφέρει για την 116UXS περισσότερες από 43.000 ζώνες ελέγχου χρώματος, ενώ η TCL για την RM9L περισσότερες από 11.000 ζώνες. Ο αριθμός αυτός παραμένει κατά πολύ μικρότερος από τα εκατομμύρια pixels του LCD panel. Το LCD panel είναι επομένως αυτό που καθορίζει την ανάλυση της εικόνας, ενώ το RGB LED backlight αναλαμβάνει τον χωρικά πολύ πιο χονδρικό, αλλά ταυτόχρονα «έξυπνο», έλεγχο του φωτός και του χρώματος πίσω από αυτήν.

Η RGB LED αρχιτεκτονική περιλαμβάνει και τον χρωματικό έλεγχο. Η τηλεόραση δεν αποφασίζει μόνο αν μια περιοχή πρέπει να είναι φωτεινή ή σκοτεινή. Μπορεί να ρυθμίσει και τη χρωματική σύνθεση του φωτός που παράγεται σε αυτή την περιοχή.

Αυτό δημιουργεί ένα πολύ πιο σύνθετο σύστημα ελέγχου, στο οποίο το backlight και το LCD panel πρέπει να λειτουργούν συντονισμένα.

Και εδώ βρίσκεται μία από τις βασικές προκλήσεις της τεχνολογίας: όσο περισσότερος έλεγχος μεταφέρεται στο backlight, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η ανάγκη για ακρίβεια στην επεξεργασία και στον συγχρονισμό του οπίσθιου φωτισμού και της εικόνας στο LCD.

Πλεονεκτήματα για τον θεατή στα RGB LED

Γιατί μειώνεται το blooming

Ένα από τα πιο εμφανή προβλήματα των LCD τηλεοράσεων με local dimming είναι το blooming, δηλαδή το φωτοστέφανο που μπορεί να εμφανιστεί γύρω από ένα έντονα φωτεινό αντικείμενο όταν αυτό βρίσκεται πάνω σε σκοτεινό φόντο.

Η αιτία βρίσκεται στον πεπερασμένο αριθμό των ζωνών του backlight. Αν, για παράδειγμα, ένα μικρό φωτεινό αντικείμενο βρίσκεται μέσα σε μια ζώνη που περιλαμβάνει και μεγάλο τμήμα μαύρου φόντου, η συγκεκριμένη ζώνη πρέπει να παραμείνει αρκετά φωτεινή ώστε να αποδώσει το αντικείμενο. Ένα μέρος αυτού του φωτός, όμως, φτάνει και στις γειτονικές σκοτεινές περιοχές.

H τεχνολογία MiniLED έχει ήδη περιορίσει σημαντικά το φαινόμενο, επειδή επιτρέπει περισσότερες και μικρότερες ζώνες ελέγχου. Το RGB LED προσθέτει έναν ακόμη βαθμό ελέγχου: η πηγή του φωτός μπορεί να προσαρμόσει όχι μόνο τη φωτεινότητά της αλλά και το χρώμα της.

Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν το φωτεινό αντικείμενο δεν είναι λευκό. Το backlight μπορεί να προσαρμόσει τη φασματική σύνθεση του φωτός στην περιοχή όπου βρίσκεται το αντικείμενο, αντί να χρησιμοποιεί απλώς μια υψηλή ένταση λευκού φωτός.

Το αποτέλεσμα είναι ότι η φωτεινή περιοχή μπορεί να απομονωθεί καλύτερα από το σκοτεινό περιβάλλον της. Η βελτίωση δεν οφείλεται αποκλειστικά στην ιδιότητα RGB του backlight, αλλά και στον συνδυασμό πολλών μικρών πηγών φωτός, μεγαλύτερου αριθμού ζωνών και ανεξάρτητου χρωματικού ελέγχου.

Το blooming, ωστόσο, δεν εξαφανίζεται. Το LCD εξακολουθεί να είναι ένα σύστημα με backlight και πεπερασμένη χωρική ανάλυση στον έλεγχο του φωτός. Η αποτελεσματικότητα της αντιμετώπισής του εξαρτάται από την οπτική αρχιτεκτονική, τον αριθμό και την κατανομή των ζωνών, το LCD panel και τους αλγορίθμους ελέγχου.

Τι σημαίνει η κάλυψη 100% BT.2020;

Το BT.2020 είναι ένα ευρύ πρότυπο χρωματικού χώρου που δημιουργήθηκε για την τηλεόραση UHD και περιλαμβάνει πολύ μεγαλύτερη χρωματική περιοχή από αυτή που χρησιμοποιείται συνήθως στο περιεχόμενο HD.

Όταν αναφέρεται ότι μια τηλεόραση προσφέρει 100% κάλυψη BT.2020, σημαίνει ότι, σύμφωνα με τη συγκεκριμένη μέθοδο μέτρησης, η χρωματική της γκάμα καλύπτει το σύνολο της περιοχής που ορίζει το BT.2020. Πρόκειται για σημαντικό χαρακτηριστικό για μια RGB LED τηλεόραση, επειδή ένας από τους βασικούς στόχους της τεχνολογίας είναι η παροχή στο LCD panel φωτός με υψηλή φασματική καθαρότητα στις τρεις βασικές χρωματικές συνιστώσες.

Στις τηλεοράσεις LCD, η χρωματική γκάμα εξαρτάται από ολόκληρη την οπτική αλυσίδα:

• την πηγή φωτός,
• τα οπτικά υλικά,
• τα φίλτρα (QD, κ.α.) και
• τα sub-pixels του LCD panel

Η χρήση ξεχωριστών κόκκινων, πράσινων και μπλε LED επιτρέπει στο backlight να ξεκινά από πιο καθαρές και ελεγχόμενες φασματικές συνιστώσες. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη χρωματική γκάμα και, κυρίως, σε καλύτερη διατήρηση κορεσμένων χρωμάτων όταν αυξάνεται η φωτεινότητα.

Χρειάζεται, όμως, μια σημαντική διευκρίνιση σχετικά με το τι ακριβώς σημαίνει ένα ποσοστό που συνοδεύει το BT.2020. Άλλο είναι η συνολική έκταση της χρωματικής γκάμας μιας οθόνης και άλλο το ποσοστό του ίδιου του BT.2020 που καλύπτει.

Μια οθόνη μπορεί, για παράδειγμα, να έχει χρωματική γκάμα μεγαλύτερη από 100% του BT.2020, χωρίς να καλύπτει το 100% του ίδιου του BT.2020. Αυτό συμβαίνει όταν η χρωματική της γκάμα εκτείνεται πέρα από τα όρια του BT.2020 σε ορισμένες περιοχές, αλλά αφήνει ακάλυπτες άλλες. Επομένως, ένα ποσοστό άνω του 100% που αναφέρεται στη συνολική έκταση της gamut δεν σημαίνει ότι η τηλεόραση καλύπτει πάνω από το 100% του BT.2020 ή ότι αναπαράγει «περισσότερα από όλα» τα χρώματα του συγκεκριμένου χώρου.

Η διάκριση αυτή έχει ιδιαίτερη σημασία όταν αξιολογούμε τις ανακοινώσεις των κατασκευαστών. Για να γνωρίζουμε αν μια οθόνη καλύπτει πραγματικά το σύνολο του BT.2020, πρέπει να εξετάσουμε την κάλυψη του χρωματικού διαστήματος που επιτυγχάνει. Η κάλυψη φανερώνει τι ποσοστό από τον συγκεκριμένο χώρο αναφοράς καλύπτεται.

Επιπλέον, η κάλυψη του BT.2020 δεν είναι μέτρο χρωματικής ακρίβειας. Μια οθόνη μπορεί να διαθέτει πολύ μεγάλη χρωματική γκάμα και ταυτόχρονα να μην αναπαράγει με ακρίβεια ένα συγκεκριμένο χρώμα. Για την αξιολόγηση μιας RGB LED τηλεόρασης με στατική εικόνα πρέπει επομένως να διαχωρίζουμε τουλάχιστον τρία διαφορετικά μεγέθη: χρωματική γκάμα, δηλαδή πόσο μεγάλη είναι η περιοχή χρωμάτων που μπορεί να παράγει η οθόνη, χρωματικό όγκο, δηλαδή πώς μεταβάλλεται αυτή η γκάμα σε διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας, και χρωματική ακρίβεια, δηλαδή πόσο κοντά στην προβλεπόμενη τιμή βρίσκεται το χρώμα που τελικά αναπαράγεται.

Η αξία του RGB LED βρίσκεται ακριβώς στη δυνατότητα να συνδυάσει μεγάλη χρωματική γκάμα με υψηλή φωτεινότητα και ακριβή έλεγχο του backlight.

RGB LED και HDR

Το HDR αποτελεί ίσως το περιεχόμενο στο οποίο οι δυνατότητες του RGB LED μπορούν να αξιοποιηθούν περισσότερο.

Μια HDR εικόνα δεν απαιτεί μόνο μεγαλύτερη μέγιστη φωτεινότητα. Απαιτεί ταυτόχρονα τη διατήρηση της χρωματικής πληροφορίας σε πολύ υψηλές στάθμες φωτεινότητας. Ένα φωτεινό κόκκινο, πράσινο ή μπλε αντικείμενο δεν αρκεί να γίνει απλώς πολύ φωτεινό. Πρέπει να παραμείνει και κορεσμένο.

Στα συμβατικά συστήματα LCD, η αύξηση της φωτεινότητας του backlight μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο αποδίδονται τα χρώματα από το LCD panel. Η δυνατότητα ανεξάρτητου ελέγχου των RGB στοιχείων επιτρέπει στο backlight να προσαρμόζει τη χρωματική του σύνθεση καθώς μεταβάλλεται η φωτεινότητα.

Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία στα HDR highlights. Ένα έντονα φωτισμένο αντικείμενο, όπως ένας ήλιος, ένα φωτιστικό ή μια αντανάκλαση πάνω σε μέταλλο, μπορεί να απαιτεί πολύ υψηλή luminance, χωρίς να μετατρέπεται το χρώμα του σε λιγότερο κορεσμένο λευκό.

Παράλληλα, στις σκοτεινές περιοχές το local dimming μπορεί να μειώσει σημαντικά το επίπεδο φωτός του backlight. Ο συνδυασμός υψηλής φωτεινότητας στις επιλεγμένες περιοχές και πολύ χαμηλής φωτεινότητας στις σκοτεινές περιοχές αυξάνει τη δυναμική αντίθεση της εικόνας.

Το RGB LED επομένως δεν προσφέρει στο HDR μόνο «περισσότερο χρώμα». Η ουσία είναι η δυνατότητα συντονισμού χρώματος και φωτεινότητας σε ένα πολύ μεγαλύτερο εύρος λειτουργίας.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για περιεχόμενο HDR που αξιοποιεί μεγάλο μέρος του διαθέσιμου χρωματικού όγκου.

RGB LED και Gaming

Το gaming δημιουργεί διαφορετικές απαιτήσεις από μια τηλεόραση, επειδή η εικόνα αλλάζει συνεχώς και η επεξεργασία πρέπει να πραγματοποιείται με όσο το δυνατόν μικρότερη καθυστέρηση.

Στις ταινίες ή στις τηλεοπτικές εκπομπές, το σύστημα έχει να διαχειριστεί ένα συνεχές stream εικόνων. Στο gaming, όμως, η κονσόλα ή ο υπολογιστής μπορεί να παράγει από καρέ σε καρέ πολύ διαφορετικές εικόνες, με γρήγορες μετακινήσεις αντικειμένων και απότομες αλλαγές στη φωτεινότητα.

Για το RGB LED αυτό σημαίνει ότι το backlight πρέπει να προσαρμόζει πολύ γρήγορα τόσο την ένταση όσο και τη χρωματική σύνθεση του φωτός.

Εδώ αποκτά ιδιαίτερη σημασία ο συγχρονισμός μεταξύ backlight και LCD panel. Το σύστημα πρέπει να διαχειρίζεται χρονικά συντονισμένα τα δεδομένα του LCD panel και τις αντίστοιχες μεταβολές του backlight, ώστε το κατάλληλο φως να παρέχεται την κατάλληλη χρονική στιγμή. Αν τα δύο επίπεδα δεν ακολουθήσουν με επαρκή ακρίβεια την ίδια χρονική πληροφορία, μπορεί θεωρητικά να προκύψουν αποκλίσεις στη φωτεινότητα ή στο χρώμα της εικόνας κατά την κίνηση.

Η συνολική επεξεργασία αποτελεί επίσης παράγοντα που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο input lag. Η τηλεόραση πρέπει να εκτελεί την απαραίτητη επεξεργασία χωρίς να προσθέτει καθυστέρηση που θα επηρεάσει την απόκριση του συστήματος στα χειριστήρια.

Αυτό δημιουργεί μια δύσκολη ισορροπία. Όσο πιο σύνθετη γίνεται η επεξεργασία του RGB backlight, τόσο περισσότερες πληροφορίες πρέπει να υπολογιστούν. Στο gaming, όμως, η τηλεόραση πρέπει ταυτόχρονα να διατηρεί χαμηλή καθυστέρηση και υψηλή χρονική ακρίβεια.

Το RGB LED μπορεί να προσφέρει πλεονεκτήματα σε παιχνίδια με έντονο HDR, υψηλή φωτεινότητα και μεγάλο εύρος χρωμάτων. Δεν λύνει όμως από μόνο του όλα τα προβλήματα κίνησης. Ο χρόνος απόκρισης των LCD υγρών κρυστάλλων, ο ρυθμός ανανέωσης, η επεξεργασία κίνησης και η χρονική συμπεριφορά του backlight εξακολουθούν να αποτελούν ξεχωριστές παραμέτρους.

Και αυτό μας οδηγεί στο πιο σύνθετο ζήτημα της τεχνολογίας: το RGB LED backlight και το LCD panel πρέπει να λειτουργούν ως ένα χρονικά συντονισμένο σύστημα.

Εκεί βρίσκεται μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις που θα εξετάσουμε στο επόμενο μέρος.

Προκλήσεις σχεδίασης και κατασκευής των RGB LED τηλεοράσεων

Η μετάβαση από ένα συμβατικό MiniLED backlight σε ένα RGB LED backlight δεν είναι απλώς θέμα τοποθέτησης περισσότερων LED πίσω από το LCD panel. Η αρχιτεκτονική γίνεται σημαντικά πιο σύνθετη, επειδή το σύστημα πρέπει να ελέγχει ταυτόχρονα μεγάλο αριθμό φωτεινών στοιχείων, τις τρεις χρωματικές συνιστώσες τους και την εικόνα που σχηματίζεται από το LCD panel.

Επεξεργαστική ισχύς

Σε μια συμβατική LCD τηλεόραση με local dimming, ο επεξεργαστής πρέπει να αποφασίσει κυρίως πόσο θα φωτίσει κάθε ζώνη του backlight. Στο RGB LED πρέπει να υπολογίζει επιπλέον τη χρωματική σύνθεση του φωτός σε κάθε περιοχή.

Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία του σήματος δεν αφορά μόνο την εικόνα που θα εμφανίσουν τα LCD pixels. Αφορά και τις εντολές που θα σταλούν στο RGB backlight. Όσο αυξάνεται ο αριθμός των ελεγχόμενων στοιχείων και η ακρίβεια με την οποία πρέπει να ρυθμιστούν, αυξάνονται αντίστοιχα και οι απαιτήσεις από το σύστημα επεξεργασίας.

Έλεγχος του RGB LED backlight

Κάθε RGB LED περιλαμβάνει τρία χρωματικά κανάλια. Η τηλεόραση πρέπει να μπορεί να ελέγχει την ένταση των R, G και B με ακρίβεια, ώστε η συνολική φωτεινότητα και το χρώμα του backlight να παραμένουν εντός των επιθυμητών τιμών.

Εδώ αποκτούν σημασία τόσο η ακρίβεια των κυκλωμάτων οδήγησης όσο και η ανάλυση με την οποία πραγματοποιείται ο έλεγχος. Οι κατασκευαστές αναφέρονται για τον λόγο αυτό σε πολύ υψηλή ακρίβεια ή επεξεργασία υψηλού bit depth.

96-bit, 120-bit ή 134-bit

Η Sony έχει αναφερθεί σε 96-bit high-bitrate signal processing για το σύστημα True RGB. Η συγκεκριμένη αναφορά αφορά την επεξεργασία του σήματος και τον έλεγχο του RGB συστήματος, χωρίς η Sony να παρουσιάζει τον αριθμό ως άθροισμα ξεχωριστών bit για το backlight και το LCD panel.

Η TCL αναφέρει 120-bit precision control και διευκρινίζει ότι αφορά τη συνδυασμένη ακρίβεια ελέγχου των RGB light-emitting chips του backlight και των RGB sub-pixels του LCD panel.

Η Hisense, από την πλευρά της, αναφέρει 134-bit precision control στην αρχιτεκτονική RGB MiniLED, ως ακρίβεια ελέγχου του συστήματος RGB, χωρίς όμως να την ορίζει με τον ίδιο επιμέρους διαχωρισμό που χρησιμοποιεί η TCL.

Οι τρεις αριθμοί, επομένως, δεν περιγράφουν απαραίτητα το ίδιο τεχνικό μέγεθος και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως απλή κλίμακα ποιότητας, όπου τα 134 bit θεωρούνται αυτομάτως καλύτερα από τα 120 και τα 120 καλύτερα από τα 96. Η σημασία τους εξαρτάται από το ποιο τμήμα της αλυσίδας εικόνας αφορά η κάθε μέτρηση και πώς εφαρμόζεται ο έλεγχος στο RGB backlight και στο LCD panel. Σε κάθε περίπτωση, η υψηλότερη ακρίβεια ελέγχου προσφέρει θεωρητικά τη δυνατότητα για λεπτότερες διαβαθμίσεις φωτεινότητας και χρώματος, δεν αποτελεί όμως από μόνη της εγγύηση καλύτερης τελικής εικόνας.

Έλεγχος του LCD panel

Παράλληλα, το LCD panel συνεχίζει να λειτουργεί ως ξεχωριστό επίπεδο. Τα LCD sub-pixels πρέπει να λάβουν τα δικά τους δεδομένα εικόνας, ενώ το backlight πρέπει να παρέχει το κατάλληλο φως για την αναπαραγωγή αυτής της εικόνας.

Επομένως, όταν ένας κατασκευαστής αναφέρεται σε υψηλό αριθμό bit για το σύστημά του, έχει σημασία να γνωρίζουμε σε ποιο επίπεδο εφαρμόζεται ο αριθμός αυτός. Άλλο είναι η ακρίβεια με την οποία ελέγχεται το RGB backlight και άλλο η ακρίβεια επεξεργασίας του σήματος που οδηγεί τα LCD sub-pixels.

Αυτή η διάκριση είναι απαραίτητη και για την κατανόηση των αριθμών που ανακοινώνουν διαφορετικοί κατασκευαστές.

Backlight zones

Το ίδιο ισχύει για τον αριθμό των ζωνών. Η αύξηση των backlight zones βελτιώνει τη χωρική ανάλυση με την οποία μπορεί να ελεγχθεί το φως. Ένα φωτεινό αντικείμενο μπορεί να απομονωθεί καλύτερα από το σκοτεινό περιβάλλον του όταν το σύστημα διαθέτει μικρότερες και περισσότερες περιοχές ελέγχου.

Όμως οι ζώνες παραμένουν πολύ λιγότερες από τα LCD pixels. Ο αριθμός τους πρέπει επομένως να εξετάζεται σε συνδυασμό με το μέγεθος, τη διάταξη των LED, την οπτική αρχιτεκτονική και τους αλγορίθμους που χρησιμοποιούνται.

Η πρόκληση του συγχρονισμού RGB LED backlight και LCD panel

Εδώ βρίσκεται ίσως το πιο ενδιαφέρον τεχνικό ζήτημα της RGB LED αρχιτεκτονικής.

Το backlight και το LCD panel πρέπει να συνεργάζονται χρονικά. Το panel μπορεί να ζητά από μια περιοχή της εικόνας συγκεκριμένη φωτεινότητα και χρωματική απόδοση, ενώ το backlight πρέπει να παρέχει το κατάλληλο φως την κατάλληλη χρονική στιγμή.

Στο συμβατικό MiniLED, η χρονική συμπεριφορά του backlight είναι ήδη σημαντική. Στο RGB LED γίνεται ακόμη πιο σύνθετη, επειδή δεν μεταβάλλεται μόνο η ένταση του φωτός αλλά και η σχέση μεταξύ των τριών χρωματικών καναλιών.

Η ταυτόχρονη λειτουργία του RGB backlight και του LCD panel δημιουργεί αυξημένες απαιτήσεις στον χρονικό και χρωματικό συντονισμό των δύο συστημάτων. Το κατά πόσο αυτές οι απαιτήσεις επηρεάζουν την πραγματική εικόνα αποτελεί ζήτημα που μπορεί να αξιολογηθεί μόνο μέσα από συνδυασμό μετρήσεων και συστηματικής θέασης δυναμικού περιεχομένου.

RGB LED: Ένα βήμα πιο κοντά στην κατάργηση των LCD TV;

Το RGB LED δεν αλλάζει τη βασική αρχιτεκτονική μιας LCD τηλεόρασης. Το LCD panel εξακολουθεί να δημιουργεί την εικόνα και το backlight εξακολουθεί να αποτελεί την πηγή του φωτός.

Αλλάζει, όμως, κάτι ουσιαστικό: το επίπεδο ελέγχου του backlight.

Από το συμβατικό LED στο MiniLED, η εξέλιξη βασίστηκε κυρίως στην αύξηση της χωρικής ανάλυσης του ελέγχου της φωτεινότητας. Με το RGB LED προστίθεται και ο έλεγχος της χρωματικής σύνθεσης του φωτός.

Αυτό μπορεί να βελτιώσει τη χρωματική γκάμα, τη συμπεριφορά του HDR και τον έλεγχο δύσκολων φωτεινών και σκοτεινών περιοχών, ενώ μπορεί να συμβάλει και στον περιορισμό του blooming.

Ταυτόχρονα, όμως, δημιουργεί ένα πολύ πιο σύνθετο σύστημα. Το RGB backlight, οι ζώνες ελέγχου, οι RGB οδηγοί, ο επεξεργαστής εικόνας και το LCD panel πρέπει να λειτουργούν ως ένα ενιαίο σύστημα. Η ακρίβεια δεν εξαρτάται μόνο από το πόσα LED υπάρχουν ή από το πόσα bit χρησιμοποιούνται, αλλά από το πόσο καλά συνεργάζονται όλα αυτά τα επίπεδα στην πράξη, κατά τη θέαση της τηλεόρασης.

Και εδώ βρίσκεται ίσως το πιο ενδιαφέρον ερώτημα για την επόμενη φάση της τεχνολογίας: όχι μόνο πόσο καλά μπορεί να μετρηθεί ένα RGB LED σύστημα, αλλά πόσο καλά μπορεί να ελέγξει το φως και το χρώμα σε πραγματικό, δυναμικό περιεχόμενο.

Αν οι κατασκευαστές καταφέρουν να συντονίσουν με αρκετή ακρίβεια το RGB backlight και το LCD panel, η τεχνολογία μπορεί να αποτελέσει μια ουσιαστική εξέλιξη της LCD, προσφέροντας δυνατότητες που μέχρι σήμερα απαιτούσαν διαφορετικές αρχιτεκτονικές οθονών.

Το RGB LED δεν είναι επομένως απλώς «ένα καλύτερο MiniLED». Είναι η προσπάθεια να γίνει το ίδιο το backlight ενεργό μέρος της δημιουργίας του χρώματος και της δυναμικής της εικόνας. Και αυτό είναι που καθιστά την τεχνολογία ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα για την επόμενη γενιά LCD τηλεοράσεων.

Και ίσως αυτή να μην είναι η τελική εξέλιξη της τεχνολογίας. Το επόμενο βήμα είναι η κατάργηση του LCD panel και η δημιουργία της εικόνας απευθείας από τα ίδια τα LED. Στην αρχιτεκτονική MicroLED, κάθε pixel αποτελείται από αυτοφωτιζόμενα RGB LED και έτσι δεν υπάρχει πλέον ξεχωριστό backlight ή LCD layer. Η Samsung, η LG και άλλοι κατασκευαστές έχουν παρουσιάσει πρωτότυπα MicroLED displays και έχουν αναπτύξει την τεχνολογία για καταναλωτικές και επαγγελματικές εφαρμογές, ενώ τα συστήματα Direct View LED χρησιμοποιούνται ήδη σε επαγγελματικές εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας.

Υπό αυτή την έννοια, το RGB LED μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ακόμη βήμα στην εξέλιξη της LCD: βελτιώνει και κάνει πιο «έξυπνο» το backlight, χωρίς να καταργεί το LCD panel. Το MicroLED, αντίθετα, καταργεί ολόκληρη αυτή την ενδιάμεση βαθμίδα και μεταφέρει τη δημιουργία της εικόνας απευθείας στην πηγή φωτός.

• Tags: Hisense, LG, Micro RGB, RGB LED TV, Samsung, TCL, TVs