Riqualificazione del nero

In un mondo pieno di colori, mi decido finalmente a scrivere di video e lo faccio iniziando dal nero.
Vi sembra strano? Beh, che ci crediate o no, dopo tanto strombazzare in giro di milioni, miliardi, fantastiliardi di colori riproducibili più o meno fedelmente, più o meno virtualmente, sentivo proprio il bisogno di mettere i piedi per terra e porre basi solide ricominciando dall’inizio.
E cioè dal nero, per l’appunto. E vorrei farlo in vostra compagnia, mettendo a vostra disposizione le mie conoscenze, in attesa delle vostre graditissime domande.

televisoreovideoproiettore6Che cosa è il nero

Il nero è l’assenza di colore, oppure, se preferite, l’assenza di luce. Devo dire che entrambe le definizioni parlano di assenza, e quindi di ciò che non c’è, motivo per cui sono definizioni “per sottrazione”, e quindi risultano un po’ difficili da comprendere. Comunque, non si parla di assenza di materia, ossia del “nulla”, ma soltanto di assenza di luce o colori: il nero esiste anche se è presente la materia, purché la materia collegata a tale colore non rifletta luce. E quindi, la materia nera non riflette luce, la assorbe soltanto. Ecco spiegato il motivo per cui i vestiti neri risultano in genere meno adatti ad una passeggiata in pieno sole: essi assorbono la luce, non la ritrasmettono e quindi, poiché la luce è energia, la trasformano in calore.

Nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma, ricordate? Lo diceva uno dei fenomeni più grandi di tutti i tempi, il grande Albert Einstein che, non contento di averci donato questa espressione, l’ha anche dimostrata a tutto il mondo con metodo scientifico ed inconfutabile. Quindi, gli oggetti neri assorbono luce e la trasformano in calore. Ma torniamo alle assenze: per un qualche strano motivo, risulta molto facile e spontaneo associare il nero al Nulla, anche se in realtà non c’è una relazione bilaterale fra le due cose: posto che il nero è l’assenza di luce, esso non implica per forza l’assenza di materia, mentre il Nulla sì. Ed infatti, quando si immagina il Nulla, lo si immagina nero. Probabilmente sbagliando, perché se non c’è nulla, ma proprio nulla, non dovrebbe esserci neanche il nero. Ma adesso basta con la filosofia e concentriamoci sul motivo di esistere di questo articolo: quanti di voi sanno esattamente come definire il nero in campo Video? Sembra una domanda banale ma, ovviamente, non lo è.

Poniamo di avere a disposizione soltanto 2 delle possibili risposte, e partiamo dal punto di vista delle emittenti televisive, ossia di quel gruppo di ingegneri e tecnici che si dannano l’anima per portare il segnale nelle nostre case, nella maniera più corretta possibile: per loro, il nero che si vede sui televisori deve corrispondere al nero delle telecamere, ed al cosiddetto nero di studio. Ossia, lo zero del segnale (non esattamente 0 V, perché ci deve essere un po’ di margine per gli impulsi di cancellazione… ma in questa sede credo sia meglio trascurare questa parte). In pratica, quando la camera di studio vede nero, anche il pubblico a casa deve vedere nero. Dal punto di vista di chi riceve, invece, il nero è quel colore che corrisponde al minimo livello del segnale visibile, che dovrebbe essere uguale per tutti i televisori di tutte le case del mondo, ma che non si sa bene come regolare, con quale potenziometro o bottone del telecomando, e quindi in qualche casa risulta più grigio, in qualche altra risulta troppo nero. Come vedete, nel caso di chi trasmette c’è un sacco di fatica e di studio per mettere il pubblico nelle condizioni di ricreare a casa propria, tramite il televisore, l’evento reale. Ma se a tanta fatica da parte di chi trasmette, non corrisponde un minimo di capacità da parte di chi riceve, tutto il lavoro svolto è inevitabilmente destinato a fallire. Ma perché? Perché tanta fatica deve andare sprecata?

A cosa serve il nero

Ma soprattutto, perché tutta questa tirata sul nero? A cosa mai servirà questo colore tanto rétro, non più di moda ormai da secoli, che fa anche un po’ tristezza? Ma è semplice: il nero è il nostro riferimento per l’assenza di luce, e cioè il buio. Cosa vuol dire? Ve lo spiego subito. Vi ricordate il buon vecchio caro ed amato cinescopio? Una delle novità più rivoluzionarie nella qualità dell’immagine, fu l’introduzione della Black Matrix, ossia di una striscia sottilissima di nero tra una triade di fosfori e l’altra. Per aumentare il contrasto. E per staccare meglio l’immagine dallo sfondo. Cominciate a capire perché tanto affanno? Senza il nero, tutto appare piatto, slavato, come il suono di una grande orchestra, passato attraverso un Compressore di dinamica. Stesso effetto di schiacciamento. In pratica: se non si ha un OTTIMO nero, è inutile nutrire velleità puristiche in campo Video, sforzandosi di vedere effetti di tridimensionalità che non possono esistere. Senza un BEL nero, i bordi risultano troppo sfumati, e quindi confusi con lo sfondo. I soggetti non si staccano mai, il primo piano non decolla, non buca. E allora, cosa fare? Niente di strano o particolarmente complicato, in realtà, ma ricordatevi che io vi ho avvisato: se il nero del vostro TV non è un vero nero, non riuscirete mai a godervi immagini ad elevata fedeltà Video, ricche di emozione e tridimensionalità per quanto possibile con apparecchi domestici non stereoscopici.

Come deve apparire il TV con una regolazione corretta o troppo bassa della luminosità (brightness). Per verificare se  si tratta di un livello troppo basso, è sufficiente provare  ad aumentare il valore fino a raggiungere il “livello di soglia”.

Come deve apparire il TV con una regolazione corretta o troppo bassa della luminosità (brightness). Per verificare se
si tratta di un livello troppo basso, è sufficiente provare
ad aumentare il valore fino a raggiungere il “livello di soglia”.

Livello di luminosità corretto: le zone scure contengono anche del nero. Il soggetto illuminato si stacca bene dallo sfondo.

Livello di luminosità corretto: le zone scure contengono anche del nero. Il soggetto illuminato si stacca bene dallo sfondo.

Come si regola il nero

Adesso che ho seminato un bel po’ di scompiglio, vi vedo già tutti con il telecomando in mano a cercare di regolare il livello del nero. Ma come si fa? Qual è il “BOTTONE” giusto? La “leva” da tirare, il potenziometro da girare? Bene, nella totalità dei casi da me analizzati (e vi assicuro che sono tanti), il livello del nero si regola con il “BOTTONE” della… LUMINOSITÀ (o BRIGHTNESS). OOOOOhhhhh (ovazione di stupore, perplessità che dilaga tra la folla, sussulto omicida nei confronti del redattore…) no, fermi, è proprio così: quello che sembra tutto l’opposto, in realtà è proprio il parametro che regola il livello del nero. Ve lo assicuro. E come si regola? Ma è semplice: mettete uno sfondo nero (sì, vanno bene anche le bande nere che compaiono sopra e sotto quando guardate un film 16/9 su uno schermo 4/3), guardatelo bene e sono sicuro che nel 99% dei casi vi renderete improvvisamente conto che è grigio e non nero (perché vi conosco troppo bene). Se è così, cominciate ad abbassare la luminosità (o brightness) dal telecomando, fino a che non riuscite a scorgere più variazione alcuna in discesa. Vi raccomando di fare questa manovra al buio, altrimenti è impossibile trovare il punto in cui non varia più. Se invece siete già oltre questa soglia, caso rarissimo ma che a volte si verifica, ossia se il nero non varia più al diminuire del brightness, allora fate salire il valore fino a che non trovate il punto in cui comincia ad illuminarsi. In entrambi i casi, abbiamo trovato il cosiddetto “valore di soglia”, ossia il punto in cui l’emissione luminosa si ferma, si spegne, e quindi diventa assente, lasciando lo schermo, finalmente, nero, ossia in assenza di luce.

Come appare il TV con una regolazione troppo elevata  del valore di luminosità (brightness). Per ripristinare un valore corretto, è sufficiente provare a diminuire fino a raggiungere il “livello di soglia”.

Come appare il TV con una regolazione troppo elevata
del valore di luminosità (brightness). Per ripristinare un valore corretto, è sufficiente provare a diminuire fino a raggiungere
il “livello di soglia”.

Livello di luminosità troppo elevato: non esiste nero,  l’immagine è slavata, piatta.

Livello di luminosità troppo elevato: non esiste nero,
l’immagine è slavata, piatta.

Una volta, nei tubi catodici, era chiamata tensione di “cut-off”, appunto, al di sotto della quale il cannone elettronico non emetteva più, era spento, ma nei display digitali tale definizione non ha senso, quindi propongo di chiamarlo semplicemente valore di soglia. Adesso, sono sicuro che la maggior parte dei possessori di TV a tubo catodico avrà ottenuto un livello del nero realistico, magari a discapito della luminosità complessiva dell’immagine (che si deve recuperare con il contrasto, ma questo lo vedremo in un’altra puntata), ma cosa è successo ai fortunati proprietari di Plasma ed LCD? Lo staranno constatando di persona: il nero non si riesce ad ottenere, tranne nei casi in cui il prodotto acquistato sia un prodotto di qualità. È questo uno dei limiti principali di queste tecnologie, che il nero riescono a farlo con grande fatica, e quindi sono costrette ad implementare vetri fumé per aumentare il contrasto, mangiandosi buona parte della luminosità a disposizione: Plasma ed LCD, tranne i casi in cui il prodotto sia di un certo livello qualitativo, non riescono a riprodurre un nero profondo. Ho passato giornate intere cercando di ottenere un livello di nero “decente” da monitor di questo tipo, ed il risultato è stato sempre lo stesso: bisogna spegnere la retroilluminazione negli LCD ove possibile, quindi portarla al minimo con il poco piacevole effetto collaterale di castrare anche la luminosità massima, e comunque i dettagli alle basse luci (le pieghe della giacche, i drappeggi delle tende, tovaglie, stoffe in generale, le normali ombre del viso) risultano alla fine impastati in una sorta di “melma” che avvolge ed ingoia tutto, rendendo per giunta ancora meno evidente l’effetto 3D. Il messaggio appare in tutta la sua evidenza: fantastiliardi di colori, ma neanche mezzo nero! Che disdetta! Non me ne vogliano i costruttori di Plasma ed LCD che sono riusciti con virtuosismi ingegneristici e miracoli tecnologici ad ottenere un livello del nero buono oppure ottimo: ovviamente non mi riferisco ai loro prodotti (io stesso sono orgoglioso proprietario di un 50” Full HD, regolato di persona, che mi sta dando grandissime soddisfazioni e non soltanto per le dimensioni), ma bisogna oggettivamente ammettere che la media generale dei display TFT e Plasma è affetta da questo limite. Ma confidiamo tutti in un futuro migliore.

Perché succede proprio nei monitor digitali Plasma ed LCD? L’analisi approfondita andrebbe condotta caso per caso, io mi limito a richiamare il concetto iniziale: nero significa assenza di luce. E quindi, nel caso di una tecnologia trasmissiva come quella di LCD ed LCOS, in cui la luce passa “attraverso” 1 o più strati di materiale che disegnano l’immagine, l’unico modo per ottenere il nero è quello di assorbire tutta la luce incidente. Con conseguente distruzione del pannello per bruciatura dopo pochi mesi di funzionamento. E quindi: meglio rinunciare al nero, lasciando che un po’ di luce passi comunque e non obblighi a smaltire tutto quel calore. Punto. E se il rapporto tra bianco e nero è troppo scarso, non fa niente: aumentiamo la potenza delle lampade in modo da avere un bianco che brucia la retina, ed il rapporto di contrasto è ripristinato. Già, il rapporto di contrasto. Ma non il livello del nero, che è inesorabilmente diventato grigio… Nel caso del Plasma, invece, il problema è di tipo diverso: è legato al fatto che, per emettere una scarica, ai capi di una cella di gas (pixel) ci deve essere una grossa differenza di potenziale. E quindi servirebbero circuiti pilota con uno slew-rate mostruoso: molto meglio lasciare un elettrodo sempre alimentato, e la tensione dell’altro non proprio a zero, ma un po’ più alta: il nero diventa grigio, non si spegne più a causa di questo offset (una sorta di radiazione di fondo), ma la velocità di commutazione aumenta decisamente, ed anche il calore prodotto dalla superficie esterna dello schermo, durante il funzionamento. Avete mai notato quanto si scalda durante la visione? Indovinate perché?

Schema di funzionamento di un televisore al Plasma: un singolo pixel è formato da 3 distinte celle (R, G, B), nelle quali delle scariche elettriche trasformano del gas in plasma, producendo raggi UV (ultravioletti) che eccitano un substrato di fosfori.

Schema di funzionamento di un televisore al Plasma: un singolo pixel è formato da 3 distinte celle (R, G, B),
nelle quali delle scariche elettriche trasformano del gas in plasma, producendo raggi UV (ultravioletti) che eccitano un substrato di fosfori.

DISEGNO3

Come funziona il proiettore 3 chip LCD

Come funziona il proiettore 3 chip LCD

Vedremo ancora il nero?

Beh, la domanda è provocatoria e retorica: senza nero non c’è impatto, non c’è 3D, non c’è “emozione”. Quindi, la risposta è scontata, e la direzione è più o meno obbligata. I primi cambiamenti si notano con vigore, speriamo soltanto che certe persone la smettano di prenderci per il naso con impossibili fantastiliardi di colori e si concentrino sul colore di base, quello che fa la differenza, quello che, se non c’è, fa saltare in aria tutto il discorso. Le nuove tecnologie, capaci di andare così “avanti” come numero dei punti dell’immagine, devono implementare il giusto metodo per rappresentare tutti i colori e la scala dei grigi, partendo ovviamente dal livello più basso fino a quello più alto, senza perderne per strada neanche uno. Confido seriamente nelle nuove implementazioni, che consentono di vedere risultati già molto migliori che in passato, e spero che esse vengano presto rese accessibili a fette di pubblico sempre più vaste, a prezzi sempre più convenienti.

Tecnologia DLP

Credo che tutti i lettori conoscano bene la tecnologia DLP, che si può definire a riflessione, anziché trasmissiva, nel senso che la luce, in un videoproiettore DLP, viene riflessa da un chip minuscolo dotato di specchietti microscopici, aventi 2 soli possibili stati: ON (luce verso l’obiettivo) e OFF (luce verso l’assorbitore luminoso). Ed eccolo qui l’enorme vantaggio della tecnologia DLP nei confronti di tutte le altre (eccetto il buon vecchio tubo catodico): nel momento in cui l’immagine diventa nera, il chip dei microspecchi si limita a riflettere la stessa luce che riflette di solito, in un punto in cui si trova un oggetto di materiale e forma opportuna, che la assorbe e dissipa sotto forma di calore, senza alcun problema perché può essere costruito con qualsiasi materiale, visto che non si trova nel campo visivo. E quindi, ecco spiegato perché i videoproiettori DLP riescono a raggiungere livelli del nero impensabili per LCD ed LCOS: non hanno problemi di dissipazione termica dell’energia che arriva sotto forma di luce, nel senso che il chip che forma le immagini non vede nulla di diverso dal solito, quando sullo schermo c’è un nero. Invece nel caso delle tecnologie trasmissive, la luce passa attraverso il pannello, e quindi deve essere arrestata e dissipata a quel livello, con conseguente incremento dei costi dello stesso, che deve essere in grado di sopportare tanto calore mantenendo la propria trasparenza nel caso di bianco pieno. Ed ecco quindi spiegato anche il motivo dello studio di otturatori dinamici e circuiti che cercano di modulare l’intensità della luce emessa dalla lampada al variare della luminosità dell’immagine, sempre più frequenti e spesso anche fastidiosi in fase di misura delle prestazioni: si cerca in tutti i modi di limitare i danni dovuti al nero. Ma nonostante questo, la longevità dei videoproiettori DLP non ha ancora trovato rivali. Da un punto di vista oggettivo, naturalmente. Poi, nel materiale destinato al Marketing, ciascuno scrive ciò che preferisce.

Come funziona il DLP®

Come funziona il DLP®

Come funzionano le tecnologie D-ILA & SXRD

Come funzionano le tecnologie D-ILA & SXRD

Conclusioni

Vi ho sconvolto facendovi notare che la luminosità/brightness regola il livello del nero, e che di solito nella media dei televisori a livello planetario viene usata per tutt’altri scopi, con il risultato che il nero ci siamo praticamente dimenticati come è fatto. Eppure, questo colore è importantissimo, probabilmente il più importante in assoluto, insieme al bianco, per iniziare a parlare di alta fedeltà cromatica. E così andiamo avanti, nel nostro percorso appena iniziato: ne vedremo delle belle, anzi, di tutti i colori!

di Antonio Scappaticci

da Digital Video n. 112 maggio-giugno 2009

Author: redazione

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