La TV Analogica e Digitale

Introduzione Il primo modello di televisore era elettromeccanico, molto difficile apportarvi miglioramenti, fu ben presto sostituito da un modello elettronico che impiegava un iconoscopio (tubo elettronico capace di convertire in immagini i segnali elettrici) ed il cinescopio. Il vetro (schermo) spalmato da un composto di fosfori era alloggiato sul fondo del cinescopio. Dalla parte opposta i segnali elettrici converiti in segnali luminosi, andavano a colpire i fosfori facendoli illuminare, per via di una loro proprietà ben definita quando colpiti dalla luce. Il raggio di luce proiettato dava vita alle immagini.

Segnali immagine I segnali immagine sono trasformati in corrente elettrica la cui intensità dipende dalla luminosità dell’immagine dei punti I punti di una immagine sono il risultato della scansione di un elemento sensibile detto spot e che percorre l’immagine fissa riga per riga con velocità costante Se si effettua una veloce sequenza di immagini, per la persistenza di percezioni sulla retina, si ha l’impressione di un movimento di oggetti Per evitare il fenomeno dello sfarfallio (flicker) si utilizza il metodo della scansione per righe interlacciate cioè, si esplorano prima le righe dispari e poi, a metà quadro, quelle pari In questo modo, il ritmo dello sfarfallio aumenta cos’ rapidamente da non essere percepito dall’occhio umano Il numero totale di righe interlacciate è 625 e la frequenza immagine è 25 Hz; nel caso di immagine interlacciata la frequenza raddoppia a 50 Hz che è la frequenza di rete Il flicker si verifica perché man mano che il pennello elettronico completa l’immagine, lo spegnimento dei fosfori non è immediato e si ha il tremolio dell’immagine

Colore I primi televisori erano in bianco e nero e le variazioni di colore erano tradotte in tonalità di grigi Per riprendere i colori si impiegano telecamere con filtri: rosso, verde, blu Sugli schermi a colori ci sono piccole zone di fosforo di colore: rosso, verde, blu. Quando questi tre colori vengono colpiti dai tre pennelli elettronici colorati si illuminano Se ci allontaniamo dallo schermo, notiamo l’effetto di un solo colore

Teoria dei colori Bianco Magenta Ciano Giallo Grigio Rosso bluastro 100% 50% 0% Bianco 100% 50% 0% 100% 100% 50% 50% 0% 0% Magenta Ciano Giallo 100% 50% 0% 100% 100% 100% 50% 50% 50% 0% 0% 0% Grigio Rosso bluastro Verde pallido Arancio

Struttura base di un trasmettitore di prima generazione È costituito da due trasmettitori uno di tipo FM per l’audio e l’altro di tipo AM il video Il segnale FM ha una qualità Hi-Fi con DF=±50kHz Il segnale audio ha una banda che va da 30 Hz a 15 kHz Questa differenza nel trattare I due segnali nasce dall’esigenza di evitare interferenze tra segnali audio e video

Schema Antenna TX Antenna RX Trasmettitore FM Trasmettitore AM suono microfono Ricevitore FM altoparlante diplexer immagine Ricevitore AM CRT Trasmettitore AM videocamera

La televisione digitale terrestre DTT Sistema utilizzato per diffondere il segnale televisivo adottando la tecnica digitale Vantaggi Maggior numero di programmi disponibili Migliore qualità audio/video in quanto i segnali digitali sono meno sensibili al rumore esterno Interattività se richiesta Riduzione dell’inquinamento elettromagnetico perché la potenza richiesta per un segnale digitale è minore di quella per un segnale analogico

Switch off È la fase di passaggio dalla TV analogica alla digitale Il passaggio totale è previsto per il 2012 La prima fase è avvenuta nel 2008 con la Sardegna

Sistema digitale Un qualsiasi televisore analogico può ricevere un segnale digitale ma decodificato da un decoder in quanto, il sistema dei vecchi apparecchi è analogico. I nuovi apparecchi sono già digitali

Analogico/digitale In digitale il frame (immagine statica) viene divisa in tanti pixel che rappresentano la risoluzione dell’immagine Ogni pixel viene diviso in tre numeri che indicano la qualità del colore: verde,giallo blu Tipicamente ogni colore viene rappresentato da 10 bit quindi, da 1024 livelli un’immagine 720X576 occupa 3X720x576x10 bit se si ha una sequenza di 25 frame al secondo, si ottiene un bitrate di 25X3X720X576X10 Esistono dei metodi di compressione per evitare un trasporto dati così alto che nemmeno con l’ADSL (20 Mb/s) si potrebbe ottenere. Questi metodi si chiamano MPEG

Schema di principio di funzionamento di un MPEG-2 PES Video encoder video M U X PS PES Audio encoder audio

MPEG PES= Packetized Elementary Stream; è un flusso di pacchetti che fuoriescono da un encoder con un determinato bitrate a seconda se l’encoder è audio o video PS= Program Stream; è un unico flusso dati al quale vengono aggiunte altre informazioni utili al codificatore

Schermo LCD Lo schermo a cristalli liquidi, noto come LCD, è uno schermo leggero, sottile, costituito da un liquido racchiuso in una quantità di celle. Ogni cella è dotata di contatto elettrico da poter applicare al liquido che in essa è contenuto. Le celle sono intrappolate in mezzo a due schermi con capacità di polarizzazione, ovvero la possibilità di far oscillare le onde propagate nella direzione del campo elettrico. Questi schermi sono perpendicolari tra loro, ed i cristalli liquidi guidano la polarizzazione della luce affinchè venga trasmessa da uno schermo all’altro.

Schermi LCD Gli schermi LCD si dividono in transmissive e reflective. I primi vengono illuminati su di un lato e visti dal lato opposto, facendo posizionare la luce sul fondo dello schermo, mentre i cristalli liquidi filtrano il colore secondo disposizioni ben definite. La luminosità raggiunta da questo tipo di schermo è elevata, sovente più del necessario. Per questo devono trovare collocazione in ambiente con poca luce per poter essere visualizzati al meglio. Gli schermi LCD reflective invece, utilizzano la luce presente nell’ambiente grazie all’impiego di uno specchio posizionato dietro lo schermo. Con il diminuire della luce esterna allo schermo, la loro visibilità si attenua, presenta però il vantaggio di consumare molta meno energia elettrica rispetto ad uno schermo transmissive.

Schermi LCD Le nuove tecnologie di sviluppo e produzione, permettono agli schermi LCD (retroilluminati) di essere visualizzati in qualsiasi condizione di luce, presentano immagini più nitide rispetto ad un televisore tradizionale, maggiore contrasto (miglior discernimento tra chiaro e scuro), grazie alla capacità maggiore di illuminazione dello schermo. Un pixel nello schermo LCD è costituito da tre sottopixel, ciascuno di un colore primario. La luce riflessa dallo specchio passa attraverso i cristalli liquidi e viene colorata dal vetro (monitor). La retroilluminazione produce luce bianca, il vettore del campo elettrico in cui si muove la luce determina la polarizzazione, cioè la direzione che la luce deve seguire. Gli schermi opposti e perpendicolari tra loro svolgono il compito di polarizzatori, e la proprietà dei cristalli liquidi, se posizionati (interposti) tra i due polarizzatori, è quella di allineare i due polarizzatori lasciando passare la luce facendole seguire una direzione ben precisa.

Schermi LCD I televisori LCD più piccoli (es. 20 pollici) adottano il formato 4:3, ed a salire con le dimensioni è possibile usufruire del formato 16:9. Lo schermo LCD ha una definizione di fabbricazione più alta rispetto ad uno schermo al plasma delle stesse dimensioni, e risulta più leggero. Uno schermo LCD rappresenta quanto di meglio per un’alta qualità di definizione delle immagini (HDTV High Definition TeleVision) anche con dimensioni ridotte dello schermo. Rispetto allo schermo al plasma però, la prospettiva di visualizzazione dalle angolazioni è inferiore, in quanto la luce deve attraversare i due polarizzatori prima di arrivare sullo schermo. La tecnologia LCD è inoltre un poco più lenta rispetto al plasma per quanto concerne le immagini in movimento.

PDP PDP è l’acronimo che significa Plasma Display Panel, ovvero lo schermo al plasma. È un tipo di schermo piatto usato per televisori di grandi dimensioni, superiori ai 32 pollici. Troviamo una quantità di celle tra le due pareti di vetro, celle atte a mantenere gas come neon, xeno, che viene trasformato in plasma grazie agli impulsi elettrici. Il plasma agisce sui fosfori affinché proiettino luce e quindi immagini. Grazie a due elettrodi, anteriore e posteriore, ed al passaggio in essi della corrente, il plasma che si viene a creare viene continuamente movimentato, forma raggi UV (non visibili ad occhio umano) cha vanno a colpire gli scintillatori (costituiti da fosforo) di ciascun colore primario (rosso, verde, blu).

PDP La luce creata attraversa il vetro e può così essere vista dallo spettatore. La gamma cromatica offerta dallo schermo al plasma risulta essere più ampia di un altro schermo, ed ha colori particolarmente brillanti. Le prospettive della visuale inoltre, sono più ampie paragonate ad altra tipologia di schermo, il contrasto e la luminosità sono davvero ad alti livelli qualitativi. Lo schermo al plasma è più pesante di quello ai cristalli liquidi, tuttavia raggiunge dimensioni anche notevoli, ben si adatta in una stanza spaziosa adibita alla visione. I costi sono maggiori, e si rende necessario adottare specifici supporti per posizionare correttamente lo schermo a muro. La dimensione dei pixel rappresenta uno dei maggiori limiti dello schermo al plasma, è molto arduo ridurre le dimensioni sotto una certa soglia, per questo uno schermo al plasma parte da misure da 32 pollici in su, diversamente non sarebbe possibile ottenere qualità sufficiente. Crea immagini staordinariamente uniformi da una certa distanza, ma mal si presta alla visione ravvicinata.

PDP Fermare l’immagine troppo a lungo in uno schermo al plasma inoltre, accelera il deterioramento degli scintillatori, che verrebbero continuamente accessi e spenti durante il fermo immagine. Perchè questo è il principio di funzionamento dei pixel in uno schermo al plasma, vengono continuamente illuminati, cosa che produce un normale invecchiamento degli scintillatori in caso di movimento delle immagini.

Imprtanza di LCD Gli schermi LCD (Liquid Crystal Display), ovvero schermi a cristalli liquidi, sono molto diffusi al giorno d’oggi su televisori, monitor per computer, alcuni orologi, cellulari e forni a microonde. Il principale vantaggio della tecnologia LCD sta nelle immagini, che sono il risultato dell’orientamento dei cristalli liquidi di cui sono composte le singole celle che formano lo schermo; inoltre altra caratteristica fondamentale è la fonte di illuminazione esterna. Lo schermo LCD si basa sul sistema di tre colori primari che costituiscono ogni pixel, tuttavia i cristalli liquidi non emettono alcuna luce propria, ed è per questo motivo che necessita di una fonte di retroilluminazione; a questo scopo vengono utilizzate delle CCFLs, ossia delle lampade fluorescenti a catodo freddo.

Differenze tra LCD e CRT Questi modelli di schermi LCD sono molto più sottili e più leggeri dei vecchi schermi CRT (tubo catodico), richiedono meno energia e non emettono radiazioni elettromagnetiche; inoltre questo tipo di tecnologia consente di ottenere immagini più chiare, risoluzioni più elevate e un display senza sfarfallio, utile per la salute degli occhi. Per un corretto funzionamento, la luce generata dalla retroilluminazione deve essere luce bianca non polarizzata. I principali svantaggi degli schermi LCD riguardano la diagonale di visuale: la luce infatti deve passare attraverso due stadi di polarizzazione prima di giungere al nostro occhio, dunque non molto ampia. Altro problema riguarda il contrasto e l’intensità del nero, che non è eccellente: nel sistema LCD il nero non consiste in un’assenza di luce, ma nel mascheramento della retroilluminazione. La tecnologia LCD può avere problemi di latenza, infatti ci va un po’ di tempo prima che il cristallo liquido cambi di stato, inoltre talvolta vi è la possibilità che si brucino dei pixel.

Differenze tra LED e LCD Gli schermi a LED (Light Emitting Diode) sono un particolare tipo di schermo LCD, ma con un diverso tipo di retroilluminazione; infatti per illuminare lo schermo utilizza dei led, invece di tradizionali lampade. I LED emettono una luce colorata utilizzando minore energia e spazio rispetto alle lampadine tradizionali. Se utilizzati per la retroilluminazione di uno schermo LCD possono essere a luce bianca, ma anche rossa, verde e blu (LED RGB). Questo tipo di tecnologia LED comporta la produzione di televisori più sottili e quindi una migliore estetica, un contrasto più elevato con un nero più intenso, una gamma di colori più ampia e più cristallini, un minor consumo energetico, assenza di mercurio e quindi eco-sostenibilità maggiore.

Classifica di LCD a LED Esistono due tipi di tv LCD a LED: - LED EDGE: i led sono disposti solo ai lati, come le lampade dei comuni LCD. Inoltre il nero è più intenso e hanno un più elevato rapporto di contrasto dinamico; - FULL LED: hanno molti più led distribuiti uniformemente su tutto il pannello (possono essere anche migliaia). Avere più lampade determina l’aumento dello spessore, che negli EDGE LED è veramente minimo, ma permette di avere una miglior gestione dei neri grazie alla possibilità di spegnere selettivamente gruppi di pixel che dovrebbero restare neri e non soltanto di bloccare il passaggio della luce attraverso le celle LCD. La durata dello schermo LCD a LED è nell’ordine delle 100 mila ore mentre quella di uno schermo tradizionale è di 50 mila ore. Tuttavia i televisori basati su questo tipo di tecnologia hanno dei costi nettamente maggiori.

PDP e altri La tecnologia al plasma ha innumerevoli vantaggi rispetto quella degli schermi LCD e CRT. Prima di tutto, la scelta dell'uso di scintillatori. Per i televisori al plasma permette di ottenere una gamma cromatica più ampia di qualsiasi monitor CRT e caratterizzata da colori più brillanti. Secondo, le angolazioni della visuale. Sono molto ampie, specialmente se confrontate con quelle degli LCD, perchè, diversamente dalla tecnologia LCD, la luce viene generata dai pixel stessi. Inoltre gli schermi al plasma non hanno bisogno di polarizzatori. Infine, il contrasto. La qualità dei toni neri è equivalente a quella dei migliori televisori CRT: contrariamente a ciò che accade negli schermi LCD, un pixel spento non emette alcuna luce. I televisori al plasma sono anche dotati di una migliore luminosità rispetto i CRT, raggiungendo valori tra i 900 e i 1000 nit. Da notare anche il fatto che gli schermi al plasma possono avere diagonali di grandi dimensioni (da 32 a 50 pollici) e profondità molto ristrette; vantaggio enorme rispetto i CRT che come ben sapete, diventano più ingombranti in profondità al crescere della diagonale.

PDP e altri La dimensione dei pixel rappresenta uno dei più grossi svantaggi degli schermi al plasma. È difficile, se non impossibile, ridurre le dimensioni dei pixel al di sotto dei 0.5 o 0.6 mm. Di conseguenza non esistono televisori al plasma con diagonali inferiori ai 32 pollici (82 cm). Per mantenere posizioni competitive sul mercato, i produttori di televisori al plasma non hanno avuto altra scelta se non quella di aumentare le dimensioni degli schermi, limitandosi così alla fascia di mercato per televisori dai 32 ai 50 pollici (da 82 a 127 cm). Per quanto riguarda la qualità dell'immagine, ci sono ancora problemi essenzialmente legati alla natura dei pixel stessi. Dato che un pixel al plasma ha bisogno di scariche elettriche per generare luce, un pixel può venire acceso o spento ma non ha uno stato intermedio. Per questo motivo i produttori usano un metodo chiamato PCM (Modulazione a Codice Di Impulso) per controllarne la luminosità.

OLED Organic Ligth Emitting Diode È una tecnologia molto nuova. Gli OLED sono materiali organici che possono emettere luce propria sfruttando l’elettroluminescenza. Sono utilizzati per creare display molto sottili e anche pieghevoli

In conclusione CRT LCD Nuove tecnologie PDP OLED Bianco e nero A colori A LED LCD Nuove tecnologie A lampade PDP OLED