LCD, OLED, QLED: tecnologie a confronto

Alcuni mesi fa abbiamo parlato di TV 4K , facendo luce sull’esperienza visiva dei contenuti video HDR. Oggi esaminiamo le principali tecnologie legate ai pannelli televisivi Ultra HD, cercando di approfondire alcune nozioni, al di là delle sigle che ci passano continuamente sotto gli occhi, e le configurazioni che maggiormente interessano i giocatori. Partiamo dai concetti di base di uno schermo a cristalli liquidi, o LCD (Liquid Crystal Display), il modello che ha dato inizio all’era dei TV a schermo piatto e rottamato gli ingombranti televisori a tubo catodico (CRT), per arrivare alle più interessanti implementazioni odierne, analizzando differenze, vantaggi e svantaggi.

LCD: dalle lampade fluorescenti ai LED

Un pannello LCD è composto principalmente da una matrice di microunità, meglio conosciute come pixel, responsabili della proiezione delle immagini. Questi sono suddivisi in tre microcelle, di colore blu, rosso e verde (i tre colori primari che costituiscono la sigla RGB) che combinandosi tra loro sono in grado di emettere milioni di varianti.

Un aspetto fondamentale della tecnologia LCD, nonché fonte di numerose limitazioni, è legato al fatto che i pixel non emettono luce in maniera autonoma, ma necessitano di un sistema di retroilluminazione. La prima generazione di TV LCD utilizzava per lo scopo un pannello a lampade fluorescenti a catodo freddo, o CCFL. La resa complessiva dei primi costosi modelli era tutt’altro che ottimale, per certi versi inferiore ai TV a tubo catodico, complice anche la mancanza di sorgenti adeguate per questa tecnologia.
Il primo problema di un sistema a retroilluminazione riguarda il contrasto d’immagine. La superficie retrostante resta infatti sempre accesa e nello scorso articolo abbiamo imparato che i principali nemici del contrasto d’immagine sono le fonti di luci esterne, giusto?

Un primo salto qualitativo è avvenuto una decina di anni fa quando vennero introdotti i primi modelli Full HD con retroilluminazione a LED (LCD/LED), che oggi ha del tutto sostituito la soluzione CCFL. I sistemi a LED, a fronte di costi e consumi più contenuti, garantivano un miglior contrasto grazie ad un’illuminazione più uniforme e fedele al livello di bianco.

Motion Blur, Ghosting e Input Lag

Ma i veri problemi per chi gioca su LCD riguardano le immagini in movimento. L’effetto scia, meglio conosciuto come motion blur, è il più comune e fastidioso fenomeno che si presenta quando le immagini cambiano in rapida sequenza. Si tratta di un difetto legato alla velocità di variazione cromatica dei singoli pixel ed al momento non può essere del tutto attenuato. In queste situazioni l’animazione risulta sfocata, con minor dettaglio e presenta, come dice il nome, una scia che parte dalla posizione dell’oggetto in movimento nell’istante precedente. Al motion blur spesso si aggiunge un ulteriore sgradito effetto di sdoppiamento dell’immagine, denominato ghosting. E’ bene precisare che, in alcuni casi, la causa di questi fenomeni può dipendere dal servizio erogato, dalla carenza o perdita di fotogrammi, specialmente in streaming o durante le sessioni online, così come da periferiche esterne come sintoamplificatori con attivato sistemi di sincronizzazione come il lip-sync.

I tempi di risposta dell’immagine proiettata su schermo, da non confondere coi sopra descritti tempi di risposta della conversione di colore dei pixel, determinano un altro fattore ben noto ai giocatori, ovvero l’input lag. Si tratta, in altri termini, di un ritardo dell’immagine su schermo elaborata a seguito di un dato di input, come un tasto premuto o un movimento sullo stick analogico del joypad.
Questo fenomeno di latenza, che affligge la reattività durante una sessione di gioco, ha assunto un peso considerevole solo con l’introduzione degli schermi LCD, dato che i vecchi CRT presentavano, nel peggiore dei casi, un ritardo intorno agli 8 millisecondi. Un dato invidiabile anche per gli odierni TV più prestanti.
Naturalmente, nel corso degli anni, i produttori hi-tech hanno introdotto numerose soluzioni per spingere le qualità visive dei televisori LCD ed ovviare ai relativi difetti.

Edge LED, Full Led ed altre soluzioni di fascia media

I primi LCD/LED arrivati sul mercato portarono con sé alcuni sistemi d’interpolazione d’immagine per attenuare il motion blur. Grazie a frequenze di quadro da 100/200Hz è stato infatti possibile agire sulla fluidità dell’animazione, a rischio però di un eccesso di fluidità che rendeva i movimenti innaturali dando, tra gli altri, il temuto effetto “soap opera”. Per fortuna sui TV LCD moderni, anche i più economici, è possibile lavorare sulle impostazioni per trovare il giusto compromesso tra fluidità e realismo.
Per risolvere il problema dell’input lag, su molti modelli è presente la modalità “gaming mode”, un sistema di elaborazione dell’immagine opportunamente studiato per abbassare i tempi di risposta dei dati in input. Anche questa modalità è disponibile a partire dalla fascia bassa di mercato ed è possibile scendere al di sotto dei 30 millisecondi, un valore di soglia assolutamente accettabile.
Naturalmente, a partire dalla fascia media le cose si fanno più interessanti sia per quanto riguarda animazioni, colori e contrasto. Come i modelli TV LCD/Edge LED, in cui la retroilluminazione è collocata lungo il perimetro dello schermo e la luce viene uniformemente proiettata su schermo. I pannelli ne guadagnano in brillantezza e contrasto e risultano particolarmente indicati per i segnali HDR.
I successori dei TV Edge LED sono i pannelli Full Array LED, dove una serie di LED estesi su tutto lo schermo a cristalli liquidi, agisce con maggior accuratezza su specifiche zone dello schermo. Questa configurazione risulta particolarmente indicata per la tecnologia local dimming (già affrontata nell’articolo precedente) e garantisce colori più brillanti ed un contrasto superiore agli Edge LED.

Sony ha inoltre introdotto le tecnologie proprietarie Triluminos e Motionflow XR che agiscono rispettivamente sulla gestione cromatica e le animazioni.
Oltre ai sistemi di perfezionamento appena descritti, la struttura a LED ha subito un salto evolutivo negli ultimi anni grazie alle tecnologie OLED e QLED.

OLED ed i pixel a struttura organica

Realizzata dal colosso coreano LG, la tecnologia OLED (Organic LED) propone schermi in pixel di natura organica, carbonio per la precisione, in grado di illuminarsi autonomamente quando alimentati da corrente elettrica, eliminando del tutto la retroilluminazione e le conseguenti limitazioni. Il salto qualitativo è notevole e ben riscontrabile in tutti i principali aspetti. Un pixel autoilluminante, garantisce colori più naturali, contrasti da brivido, e variazioni cromatiche più rapide migliorando le animazioni. La mancanza di dispositivi accessori per fornire luce migliora anche la latenza, e l’input lag scende sempre al di sotto dei 30 millisecondi. Anticipando un pò le conclusioni finali, diciamo che se un giocatore vuole andare sul sicuro senza troppi compromessi dovrebbe puntare a questo tipo di soluzione.
L’aspetto più importante e sbandierato è il cosiddetto contrasto infinito, che merita un maggior approfondimento, dato che più volte viene ostentato dall’utente medio senza sapere effettivamente cosa sia, ovvero il semplice risultato di un calcolo matematico. Ma andiamo con ordine.

Innanzitutto il rapporto di contrasto, ne abbiamo già parlato nell’articolo scorso, è il rapporto (appunto) tra la misurazione dell’immagine più chiara e quella più scura, espresse entrambe in candele (cd). I pixel organici, essendo autonomi, in presenza di neri si spengono dando origine al cosiddetto nero assoluto, quindi un’intensità luminosa pari 0 cd. Infinito, o meglio, tendente all’infinito, non è altro che il risultato di questa divisione. Ma se la matematica non è un’opinione, non si può dire lo stesso per la percezione visiva. Anche perché, a voler esser pignoli, il nero assoluto non esiste in una situazione reale, a patto di trovarsi in un ambiente perfettamente al buio e volersi intrattenere con un immagine nera al 100%.
Ad ogni modo, è facile intuirlo, gli OLED danno il meglio di sé e staccano la concorrenza negli ambienti meno illuminati. Per quanto riguarda i segnali HDR, questi pannelli sono conformi allo standard 2 di UHD Alliance, pensato proprio per schermi meno brillanti dove i livelli di bianco e nero sono tarati verso il basso.
Personalmente credo che, con l’introduzione degli OLED, il termine “rapporto di contrasto” sia destinato a finire nell’oblìo ed i produttori hi-tech dovranno inventarsi qualche altro termine efficace per fare marketing.
Ciò non toglie nulla alla qualità unica offerta dai neri assoluti di un OLED. Unica perché non riscontrabile con le altre tecnologie a retroilluminazione dove le zone scure, tendono sempre un pò al grigio. Ne trarranno giovamento i giochi dove l’oscurità sarà un elemento primario dell’esperienza, come i survival horror o gli action/actionRPG di stampo gotico come Bloodborne.
Veniamo ai difetti. Innanzitutto i costi, dato che al momento un OLED difficilmente scende al di sotto dei 1000 euro.
Il materiale organico, come noto, è soggetto ad un maggiore deperimento rispetto alle soluzioni sintetiche, a scapito della longevità del prodotto. A seguito di questo processo di deterioramento dei pixel, la concorrenza parla anche di un calo prestazionale col progredire del tempo, in particolare del colore azzurro.
Gli OLED hanno inoltre il problema della ritenzione dell’immagine, ovvero una sovrimpressione di immagini precedenti. Questo è riscontrabile soprattutto con immagini che rimangono fisse a lungo, come HUD o interfacce di gioco.

Si parla invece di burn-in quando la ritenzione è permanente. Si tratta di un fenomeno raro, in caso di uso estremamente prolungato del TV. Ma, sia chiaro, è un problema reale e non risulta coperto da garanzia.
In ogni caso i produttori di OLED hanno introdotto oggi sistemi di refreshing automatico, come il Pixel Refresher, che rendono i due fenomeni ancora più sporadici.

QLED: evoluzione o rivoluzione?

QLED (Quantum Dot LED) sono i televisori basati sulla tecnologia Quantum Dot realizzata da Samsung. Si tratta di pannelli retroilluminati, ma dietro lo schermo a cristalli liquidi risiede una sottile pellicola composta da nanocristalli, o punti quantici, che filtrano in modo specifico la luce emessa. Date le dimensioni estremamente ridotte dei punti quantici, la luce filtrata è in grado esaltare le sfumature cromatiche ed i contrasti con una precisione irraggiungibile coi normali LCD. Il vero punto di forza della tecnologia QLED è la brillantezza, che permette ai TV basati su questa tecnologia di sfruttare al meglio i segnali video HDR. I neri risultano profondi, pur non raggiungendo mai il nero assoluto di un OLED. I televisori QLED, riservati alle fasce media e alta del mercato TV, arrivarono in commercio a prezzi esorbitanti, ma oggi si possono acquistare affrontando una spesa più contenuta, specialmente quelli di fascia media che in certi periodi dell’anno possono scendere abbondantemente al di sotto dei 1000 euro e costare poco più di un buon entry-level non scontato.

E’ evidente che l’introduzione dei QLED ha elevato la resa qualitativa della tecnologia LED, ma non si può parlare di una vera rivoluzione come nel caso  dei rivali OLED. Ma il vero salto evolutivo secondo Samsung è però già alle porte. Il tanto discusso sistema ibrido OLED-QLED è realtà dopo l’annuncio della tecnologia MicroLED che sembra unire i punti di forza delle due soluzioni antagoniste. Di questo ne sapremo di più al prossimo CES di Las Vegas, previsto come ogni anno nel mese di gennaio. Probabilmente le prime implementazioni MicroLED saranno destinate alla prossima generazione 8K.

Qual’è la scelta migliore?

Come già detto in precedenza, al netto della spesa e di alcuni difetti, un TV OLED è sicuramente la scelta migliore da fare, specialmente per chi punta alla fascia alta/medioalta o se il nuovo TV deve sostituire un 4K di inizio generazione.
Per la stragrande maggioranza degli utenti che proviene da un TV Full HD di fascia bassa è doverosa un’ulteriore considerazione. Alcuni esperti di settore affermano che, in un normale ambiente domestico, per apprezzare al meglio i neri assoluti di un OLED rispetto ai neri profondi di un QLED o un LCD/LED di fascia media (con ottima gestione del local dimming) è necessaria una percezione visiva allenata.
Vale la pena quindi chiedersi se eventuali tangibili differenze valgano o meno un investimento di 5/600 euro, raddoppiando quasi la spesa. Al momento, infatti, si trovano in commercio modelli QLED da 55 pollici a meno di 700 euro.

Dal mio punto di vista le scelte imprescindibili restano legate principalmente all’HDR (vedi articolo precedente) e all’input lag, quindi a quei dispositivi dotati dell’opzione “game mode” o valori di latenza inferiori ai 30 millisecondi. Per la qualità visiva è necessario fare i conti con le proprie disponibilità, ma rinnovo il mio consiglio ad investire su un prodotto di fascia media. Nel prossimo articolo proveremo ad esaminare alcuni modelli, dai più economici a quelli di fascia alta.