Cuando un fabricante de pantallas LED afirma que sus pantallas admiten atenuación local, es posible que te preguntes: ¿Qué es exactamente la atenuación local y por qué la utilizan? Este artículo te explicará todo lo que necesitas saber sobre la atenuación local.
¿Qué es la atenuación local?
Las pantallas LCD tradicionales ajustan el brillo a nivel de todo el panel LED. Cuando la pantalla está iluminada, algunas partes son demasiado brillantes. Cuando se muestra... con un brillo más bajo, no se pueden ver detalles en la sombra.
Para solucionar este problema, se inventó la atenuación local. Esta tecnología divide el área luminosa de la pantalla en múltiples zonas controlables de forma independiente y ajusta el brillo de cada zona según el contenido mostrado para mejorar el contraste y los niveles de negro.
La función de atenuación local
Mejorar el contraste
En la atenuación local, la pantalla utiliza su algoritmo para analizar el brillo del contenido y dividirlo en diferentes zonas según la luminancia. En las zonas oscuras, la pantalla reduce el brillo de la retroiluminación para que los negros sean más intensos. En las zonas brillantes, aumenta el brillo según corresponda para que las altas luces sean más vívidas. De esta manera, contraste de la pantalla Se mejorará significativamente, lo que puede hacer que las imágenes sean más tridimensionales y realistas.
Hacer que los detalles de las sombras sean más claros
En comparación con el oscurecimiento global tradicional, donde toda la pantalla se oscurece y las zonas de sombra se difuminan fácilmente, el oscurecimiento local permite reducir el brillo general de la pantalla, conservando el detalle en las zonas oscuras o sombreadas. Además, los negros en las zonas oscuras ya no son brillantes ni grisáceos, sino mucho más cercanos al negro real que se ve en la vida real.
Reducir Consumo de energía
Con retroiluminación global y sin atenuación local, los LED detrás de la pantalla LCD deben permanecer completamente iluminados incluso si la parte 90% de la imagen es negra. Con el control de atenuación local, los LED en zonas de bajo brillo pueden atenuarse considerablemente o desactivarse por completo para refinar el detalle de las sombras y mejorar el contraste. Gracias a este mecanismo, la atenuación local puede ayudar a reducir el consumo de energía durante el uso.
Tipos de atenuación local
Oscurecimiento global
La atenuación global no tiene zonas de retroiluminación. Al ajustar el brillo, toda la pantalla se ilumina u oscurece. Este enfoque ofrece una importante ventaja en cuanto a costos y se usa comúnmente en pantallas LCD y comerciales de gama baja.
Además, a largo plazo, aunque se trata de una tecnología más básica, el oscurecimiento global no desaparecerá por completo, ya que ciertas aplicaciones no requieren una calidad de imagen muy detallada.
Atenuación local con iluminación directa
Las tecnologías de retroiluminación se dividen generalmente en dos tipos: iluminación directa e iluminación de borde. En la tecnología de retroiluminación directa, las bombillas LED se distribuyen uniformemente por toda el área detrás del panel.
La atenuación local con iluminación directa divide estas bombillas LED en varias zonas, normalmente de 2 a 32. Durante el funcionamiento, estas zonas pueden controlar su brillo de forma independiente mediante algoritmos específicos. En comparación con la atenuación local con iluminación de borde, la atenuación por zonas con iluminación directa permite zonas más precisas y controlables, lo que resulta en una distribución más uniforme de la luz en la pantalla.
Atenuación local con iluminación de borde
En la tecnología de retroiluminación con iluminación de borde, se disponen pequeñas bombillas LED a lo largo de los bordes izquierdo y derecho de la pantalla y utilizan microestructuras para distribuir la luz uniformemente por todo el panel. La atenuación local con iluminación de borde consiste en agrupar los LED a lo largo de los bordes para su control, lo que generalmente divide las pequeñas bombillas LED en entre 4 y 16 zonas, y algunos modelos incluso tienen 32 zonas.
Por un lado, la atenuación local con iluminación lateral utiliza menos LED y, con esta función, se puede reducir el consumo de energía. Por otro lado, dado que la luz proviene de los laterales, puede resultar en un brillo desigual en ciertas áreas.
Atenuación local de matriz completa
La atenuación local de matriz completa (FALD) se basa en la atenuación local con iluminación directa al aumentar significativamente el número de zonas, dividiendo la retroiluminación en cientos o incluso miles. Además, la FALD suele incorporar componentes avanzados, como películas de difusión y películas colimadoras, para minimizar la luminosidad desigual.
Con esta tecnología, las pantallas pueden lograr un contraste impresionante y un rendimiento HDR, a la vez que mejoran la eficiencia energética. FALD se utiliza habitualmente en televisores LCD, monitores y pantallas profesionales de alta gama.
Atenuación local en diferentes tecnologías de visualización
LED-LCD tradicional
Las pantallas LED-LCD tradicionales suelen tener pocas zonas o ninguna, y suelen utilizar atenuación global. Con los avances tecnológicos, se han adoptado gradualmente la atenuación local con iluminación de borde y directa, aunque su precisión en el control de la luz sigue siendo limitada.
Mini LED
La retroiluminación Mini LED utiliza un diseño de matriz completa y mejora la tecnología FALD con un mayor número de zonas. Mini LED puede tener 500 o incluso más de 5000 zonas. Entre las tecnologías de retroiluminación LCD actuales, Mini LED representa la opción más avanzada y le ofrece el máximo rendimiento que la tecnología LCD puede ofrecer.
Micro LED y OLED
Como tecnologías de pantalla LED autoemisivas, Micro LED y OLED no dependen de la atenuación local para controlar el brillo en áreas específicas. La unidad de atenuación para ambas tecnologías son los píxeles. En otras palabras, cada píxel actúa como una unidad de atenuación controlable de forma independiente.
Por lo tanto, Micro LED y OLED ofrecen algunos de los mejores rendimientos de atenuación entre todas las tecnologías de pantalla, con niveles de negro y efectos HDR mejores que los de las pantallas LCD.
Costos y precios de atenuación local en diferentes tecnologías
LED-LCD tradicional con atenuación global
Las pantallas LCD sin atenuación local no requieren algoritmos inteligentes, por lo que son la opción más económica entre todas las tecnologías de atenuación. Normalmente, solo las pantallas LCD de gama baja o antiguas prescinden de la atenuación local, y sus precios son los más bajos. Por ejemplo, los televisores inteligentes TCL de gama básica tienen un precio de $129.99.
Atenuación local de zona baja
En comparación con las pantallas tradicionales con atenuación global, las pantallas con atenuación por zonas tienen costos adicionales en módulos de retroiluminación, circuitos integrados de controlador y control de retroiluminación. Sin embargo, dado que el número de zonas es pequeño, la cantidad de LED y la complejidad de los controladores se mantienen bajas, por lo que el costo total no es significativamente mayor.
FALD y Mini LED
En comparación con los algoritmos básicos de PWM de zona baja, el FALD requiere algoritmos de atenuación local dinámica de alta velocidad y múltiples circuitos integrados de controlador LED, lo que incrementa el costo. Si bien el mini LED utiliza LED diminutos con diámetros de 10 a 100 μm para lograr miles de zonas, su costo es significativamente mayor que el del FALD estándar.
OLED y Micro LED
Como se mencionó, cada píxel en las tecnologías OLED y Micro LED requiere un Circuito integrado controlador, lo que proporciona una precisión de control extremadamente alta. En particular, los micro-LED de las pantallas Micro LED son más caros y, combinados con procesos de alta precisión y sistemas de control complejos, hacen de Micro LED la tecnología de visualización más costosa del mercado.
Escenarios de aplicación de la atenuación local
Televisores y dispositivos móviles
En los televisores, se pueden encontrar prácticamente todos los tipos de atenuación local, desde la atenuación global hasta el Mini LED y el Micro LED más avanzado. El número de zonas también determina el rendimiento HDR. Generalmente, cuantas más zonas tenga un sistema de atenuación local, mejor será el rendimiento del color del televisor.
En los teléfonos, el propósito de la atenuación local es mantener un buen rendimiento de los detalles oscuros cuando se reduce el brillo de la pantalla o se reproducen videos. Sin embargo, debido a la pequeña tamaño de pantalla, Las pantallas LCD de los teléfonos tienen menos zonas de retroiluminación, normalmente solo entre 2 y 16, mientras que algunas pantallas de teléfonos utilizan tecnología OLED, como el iPhone 12 y modelos posteriores, que pueden lograr una mejor zonificación y un mejor rendimiento en los detalles oscuros en comparación con las pantallas LCD.
Uso profesional
Generalmente, campos profesionales como la producción cinematográfica, la imagen médica y las pantallas de vigilancia requieren una alta precisión en la representación de áreas oscuras, lo que refuerza la importancia del oscurecimiento local. Por ejemplo, la postproducción cinematográfica requiere corrección HDR y la restauración de la autenticidad de la imagen. Por lo tanto, los requisitos de oscurecimiento local y algoritmos inteligentes son extremadamente altos.
Exhibición comercial al aire libre
Para pantallas publicitarias exteriores, La luz ambiental cambia constantemente. Por lo tanto, para mantener un rendimiento visual óptimo, la pantalla debe ajustar su brillo según el ciclo día-noche. Generalmente, las pantallas publicitarias exteriores no requieren una calidad de imagen tan detallada como la de los televisores o dispositivos móviles; suelen incluir menos de 20 zonas de atenuación, y algunas solo utilizan atenuación global.
Desventajas de la atenuación local
Floreciente
Debido a que los LED de retroiluminación están unificados, la atenuación local puede provocar que las áreas brillantes dispersen la luz en las zonas más oscuras, haciendo que las sombras se vean sucias o descoloridas, generando halos visibles. Los efectos de halo suelen ser más evidentes en televisores con pocas zonas de atenuación, como aquellos con menos de 100.
Transición insuficientemente suave
Cuando el número de particiones es particularmente pequeño o el algoritmo es muy impreciso, la variación de brillo entre particiones suele ser irregular y se producen diferencias de brillo irrazonables en las uniones. En particular, las pantallas que utilizan atenuación local con iluminación de borde son las más propensas a este problema.
Algoritmo de software inmaduro
El algoritmo no solo debe gestionar la atenuación por zonas, sino que también requiere un sólido soporte técnico para garantizar una respuesta oportuna y transiciones fluidas. Si el algoritmo no es lo suficientemente maduro, pero aún así necesita controlar demasiadas zonas de atenuación, la pantalla podría sufrir blooming., fantasma de pantalla, reproducción deficiente de detalles y brillo inestable durante el funcionamiento.
Difícil lograr particionamiento a nivel de píxel
Un mayor número de zonas de atenuación también aumenta la carga algorítmica, incluyendo la frecuencia de actualización para calcular el brillo de las zonas, la compensación de luz entre zonas y la supresión del parpadeo. A diferencia de las pantallas OLED y Micro LED, que pueden controlar individualmente cada píxel de fábrica, lograr la zonificación a nivel de píxel en un panel LCD es extremadamente difícil y prácticamente imposible.
Preguntas frecuentes
¿Puede la atenuación local tener un impacto en fatiga visual?
Si las zonas de retroiluminación presentan un brillo irregular, fluctuaciones de brillo o fenómenos de halo, es muy probable que se produzca fatiga visual. Sin embargo, con más zonas y algoritmos más inteligentes, se evita en gran medida la fatiga visual. Además, las pantallas autoemisivas como OLED y Micro LED rara vez presentan estos problemas.
¿El consumo de energía de la pantalla aumenta proporcionalmente a medida que aumenta el número de zonas de atenuación?
Calcular el consumo de energía es un proceso complejo. El consumo de energía de las pantallas con atenuación local depende del tipo de contenido, el número de zonas de atenuación y la eficiencia del algoritmo de atenuación. Reducir el brillo de las áreas oscuras puede, sin duda, ahorrar energía. Sin embargo, un mayor número de zonas de atenuación implica circuitos de control de retroiluminación y circuitos integrados de controlador más complejos, lo que a su vez consume más energía.
¿Se utilizan tecnologías de atenuación local en proyectores, AR o VR?
Sí. A diferencia de las pantallas LCD, los proyectores generalmente logran el control local del brillo mediante fuentes de luz controlables combinadas con microespejos digitales o válvulas de luz de cristal líquido, mientras que los dispositivos de RV y RA suelen utilizar pantallas OLED o Micro LED, que permiten ajustar el brillo de cada píxel de forma independiente.
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