Benchmark Redakcija
Branko Maksimović
Editorijal: LCD tehnologije i procesiranje slike – danas i sutra
Svedoci smo revolucije koja je u televiziju uneo pojam visoke definicije. Tranzicija i dalje traje, jer se mnogi kanali emituju analogno u SD režimima (PAL, NTSC, SECAM), a u manje razvijenim zemljama, veliki broj domaćinstava i dalje koristi standardne CRT prijemnike. Tanki ekrani, tj. flat panel TV prijemnici visoke definicije, bilo da su plazma ili LCD, donose mnogo prednosti u odnosu na više od pola veka stare kolor CRT ekrane, ali se za popularniji tip – LCD, vezuju i mnogi problemi, od kojih je većina u dobrom delu eliminisana. Ovoga puta ne govorimo o nekim manama LCD tehnologije, već o procesiranju pokretne slike, koja sa manjim ili većim uspehom staje na put artifaktima koji se mogu svrstati u HDTV motion blur.
Na motion blur utiče više faktora i on se može pojaviti zbog nedostataka samog ekrana na kom se sadržaj posmatra, izvora na koji je ekran povezan ili samog sadržaja koji (namerno ili iz nekog drugog razloga) sadrži motion blur (efekat u filmu ili video igri). Potrebno je napomenuti da se motion blur često koristi sa namerom, kao i da, kada se koristi zbog (umetničkog) izražavanja i uz kontrolu, ne predstavlja uvek lošu stvar. Mi ćemo se pozabaviti motion blur-om kao neželjenom pojavom koja se javlja na ekranima visoke definicije.
U teoriji, odziv tečnih kristala odnosno piksela mora biti manji od 16.7 milisekundi da bi ekran mogao da se osvežava 60 puta u sekundi. Za više od toga (100 Hz, 200 Hz), potreban je, naravno, agilniji flat panel displej. Različiti proizvođači su kreirali razne tehnike da minimizuju motion blur i ubrzaju odziv tečnih kristala. Tako je Samsung razvio Motion Plus tehnologiju koja je vezana za fino doziranje pozadinskog osvetljenja, dok je, recimo Philips kreirao ClearLCD (Aptura / HD Digital Natural Motion), LG – TruMotion, Toshiba – ClearFrame (ClearScan), Hitachi – Reel120, Panasonic – Intelligent Frame Creation, Sharp – Fine Motion Enhanced, Sony – Motionflow, JVC – Clear Motion Drive itd.
Tehnike koje su implementirane za sprečavanje pojave motion blur-a pri prikazu scena u kojima je isti suvišan i smatra se artifaktom najčešće se baziraju na nekoj vrsti interpolacije pokreta (motion interpolation). Pošto se ekran osvežava dva puta brže, potrebno je između dva “frejma” ubaciti dodatni, pa video procesor unutar HDTV aparata generiše interpolirani “frejm” koji se kreira na osnovu dva susedna. Zbog kašnjenja signala (prikaz se emituje sa malim zakašnjenjem, što je sasvim i logično), javlja se i input-lag – kod nekih uređaja u većoj meri, a kod nekih u manjoj, a sve u zavisnosti od brzine i efikasnosti video procesora. Kao što smo već pisali, motion interpolation je “zaslužan” i za dodavanje “video look-a” celovečernjim filmovima, odnosno materijalu koji je snimljen sa 24 frejma u sekundi.
Motion interpolation
Motion interpolation smanjuje efekat judder-a, tj. štucanja slike koji se javlja pri prikazu filmova (na određenim, starijim generacijama HDTV aparata). Šta je, zapravo judder? Judder ili “štucanje slike” je pojava koja se javlja usled konverzije frejm-rejta pri prikazu na displejima sa fiksnim osvežavanjem. Filmovi se najčešće snimaju u 24 sličice (frejma) po sekundi, dok je televizija vezana za standarde koji imaju osvežavanje od 25 / 50 ili 30 / 60 fps (PAL i NTSC). Kada se, tako, prikazuje sadržaj čiji frejmrejt nije deljiv (a da je rezultat ceo broj) sa osvežavanjem sa kojim radi sam displej, svakih nekoliko sličica filma biva prikazano u duplom broju frejmova. Recimo, četiri frejma filma se poklapa sa svakim osveženjem „prikaza“ na ekranu, dok se peti frejm prikazuje u narednom, ali i u još jednom „ciklusu“, kako bi se uklopio „tajming“. Ovo rezultuje efektom preskakanja tj. loše fluidnosti slike, što se posebno vidi u brzim scenama.
Da bi se ovaj efekat umanjio, ali i eliminisao “video look”, primenjuju se različite pulldown tehnike ujednačavanja frejmrejta, kako bi se isti uskladio sa osvežavanjem ekrana. Filmovi snimani za standardnih 24 frejma po sekundi se prilikom digitalizacije za izdanja na laserskim diskovima (DVD ili Blu-Ray) konvertuju upotrebom 3:2 pulldown tehnike, koja koristi četiri frejma za generisanje petog, koji se „ubacuje“ između. Međutim, ovo stvara probleme sa novijom generacijom HDTV displeja, koji imaju problema sa prikazom ovako pripremljenog materijala, zbog neparnog broja prikazanih frejmova koji se dobija od odnosa uz standardno procesiranje slike o kome smo maločas pisali (motion interpolation). Zbog toga, moderniji HDTV uređaji poseduju 5:5 pulldown algoritam, koji se naziva i Real Cinema 24p. Ova tehnologija ujednačava dužinu prikaza svakog frejma filma na određen broj ciklusa osveženja ekrana (refresh rate-a). Ako se ekran osvežava na 120 Hz, to znači da će svaki frejm filma biti prikazan na ekranu tokom 42 milisekunde.
Tehnologija iza svega
Već je poznata stvar da su u HDTV svetu LCD televizori dominantni. Blizu 90% svih ekrana koji se godišnje proizvedu su LCD-ovi. Iako ste možda pomislili da se to desilo ranije, proizvodnja LCDTV uređaja je nadmašila proizvodnju CRT TV aparata tek 2008. godine, dok su ih u prodaji nadmašili dve godine ranije. CRT-ovi su, očigledno, stajali dugo na “lagerima”, a koliko nam je poznato – ima ih još dosta u prodaji, pogotovo na manje razvijenim tržištima. Ono što je zanimljivo je da su LCDTV aparati dosta prodavaniji od plazma TV uređaja i u klasama od 42 do 47 inča, te da su “plazme” popularnije tek u klasi od 50 i više inča, a da klasu od 60+ inča i dalje drže rear-projection ekrani, mada je sasvim jasno da je ovo tržište jako malo.
Jedan od najvećih problema LCDTV uređaja je prikaz motion blur-a kada on nije poželjan, ali je on u poslednjim generacijama uređaja znatno poboljšan. Modeli koji imaju motion interpolation pri učestanostima od 100 (120 Hz) su već prešli u niže srednje klase, ostavljajući primerke koji “rade” na 200 / 240 Hz za više klase (uz najavu 400+Hz modela). Pulsirajuće pozadinsko osvetljenje (LED, a nekad i CCFL) takođe čine da pokretna slika deluje oštrije. Kontrast je sve veći zbog lokalnog i kompletnog backlight dimming-a, u čemu su najuspešniji LED LCDTV uređaji, pogotovo oni sa Full LED pozadinskim osvetljenjem, a vidljivi uglovi su takođe sve veći, jer sve TFT tehnologije napreduju. Jedan od najčešće korištenih i verovatno najnaprednijih tipova matrica je IPS (In-Plane Switching) i S-IPS (koji razvija Hitachi) ima kristale koji se rotiraju paralelno sa površinom ekrana (in-plane), za razliku od drugih, koji su postavljeni perpendikularno. Multi-Domain Vertical Alignment i Patterned Vertical Arrangement se takođe masovno koriste kod LCDTV uređaja i LCD monitora više klase. Ove tehnologije, manje ili više, koriste svi proizvođači, dok je Sharp poznat po svojoj ASV (Advanced Super View) tehnologiji koja je napredniji brat (koncentrično postavljeni kristali) Continuous Pinwheel (Vertical) Alignment tehnologije (CPVA), sa kojom smo se upoznali u testu Samsung SyncMaster F2380 monitora.
Panel glass – od koga se isecaju manji ekrani
LCDTV paneli se proizvode u velikim postrojenjima u kojima se prave određene veličine “stakala” – svaka fabrika pripada nekoj od “generacija” koje su određene i vremenskom periodu u kom su nastale, ali pre svega i dimenzijama “stakla” koje proizvode. Tako su se prve generacije u proizvodnji LCD-ova koristile za monitore i razne druge tipove displeja (od satova do mobilnih telefona), dok se od pete generacije ova postrojenja koriste i za proizvodnju velikih panela koji se upotrebljavaju u LCD televizorima. Peta generacija podrazumeva stakla od 110 x 130 cm, sve do 130 x 150 cm i koristila se za LCDTV uređaje od 26 do 32 inča, a danas, kada postoje 6, 7, 8, 9, 10 i 11G postrojenja, koristi se za proizvodnju manjih displeja (za prenosne računare i mobilne telefone). Postrojenja šeste generacije (6G) se i danas koriste za kreiranje 32” i 37” isečaka, jer fabrika pravi stakla dimenzija 150 x 185 cm, od čega se može napraviti šest do osam panela (ili dvanaest 26”, ako to naručilac zahteva i ako se, naravno, sve to isplati). U fabrikama sedme i 7.5G generacije se proizvode paneli za 40/42” i 46/47” LCDTV uređaje, a u njima se proizvode stakla od 187 x 220 cm, odnosno 195 x 225 cm, respektivno. Proizvodna postrojenja osme i desete generacije proizvode stakla od 2.2 x 2.5 metra do 2.9 x 3.1 metar, a Samsung je među prvima najavio i izgradnju fabrike jedanaeste generacije, koja će, navodno, proizvoditi stakla dimenzija od 3.2 x 3.6 metara.
Ko je ko?
Najveći proizvođači LCD panela su azijske zemlje – Japan, Kina, Južna Koreja i Tajvan. Kompanije u ovim državama su nam uglavnom veoma dobro poznate. Na dalekom istoku se uglavnom kreiraju samo stakla panela, a onda se isti isecaju u određene veličine. Često se samo sklapanje, ali i proizvodnja elektronike i pozadinskog osvetljenja obavlja na drugim lokacijama, a nekad i u drugim državama, često blizu tržišta na koja će se određene grupe proizvoda plasirati. Samsung, recimo, ima proizvodne i assembly pogone u Slovačkoj i Turskoj, ali i u Meksiku. Sedam najvećih proizvođača LCD panela su Samsung, LG.Display, AUOptronics, Chi-mei Optoelectronics, Sharp, Chunghwa Picture Tube i IPS Alpha. Verujemo da je većina vas čula bar za polovinu ovih imena.
Samsung je definitivno najveći proizvođač LCD panela na svetu i drži između 22 i 24% svetske proizvodnje. Čak sedam velikih kompleksa postrojenja nalazi se u Južnoj Koreji (grad Tangjeong). U ovom gradu se nalaze po dve velike fabrike iz pete i sedme generacije, kao i dve koje pripadaju osmoj generaciji (ukupno šest postrojenja). Da nije bilo svetske krize, do leta tekuće, 2010. godine bi u rad bio pušten i prvi 11G Fab na svetu. Naravno, otvaranje i puštanje ove fabrike u rad je samo pomereno, a ne i odloženo, a zanimljiva je i informacija da Samsung poseduje i posebnu joint-venture korporaciju S-LCD, čijih 50% drži japanski gigant Sony. Najveći broj panela koji izlazi iz ovih fabrika izlazi u formatima od 32, 40 i 46 inča, a koristi se tehnologija koju je razvio sam Samsung – PVA i S-PVA.
S-PVA panel
LG.Display, koji je ranije bio poznat i kao LG.Philips-LCD je jedan od pionira u svetu LCD televizije. Prvi su pokrenuli proizvodnju panela dimenzija koji odgovaraju petoj generaciji i dugo su bili na prvom mestu kada je proizvodnja panela za potrebe LCDTV tržišta u pitanju. Trenutno, njihov market-share je između 19 i 22% (u zavisnosti od toga da li posmatramo panele za ICT tržište, consumer elektroniku ili LCDTV uređaje). Trenutno poseduju dva 5G postrojenja, kao i po jednu fabriku 5.5G, 6G, 7.5G i osme generacije. Najveći broj panela koji proizvode su u formatu od 27, 32, 37 i 42 inča, a oslanjaju se, gotovo isključivo na IPS tehnologiju. Osim LG i Philips LCDTV uređaja, LG.Display IPS paneli se najčešće nalaze u Toshiba TV prijemnicima.
AU Optronics (AUO) je na tržištu desktop monitora poznat po brendovima Acer i BenQ i poseduje ogroman broj proizvodnih pogona koji prave TN panele, od kojih su mnoge preuzete i od kompanija kakve su IBM i Fujitsu (TN i MVA fabrike). Kompanija je, zapravo, joint-venture LCD odeljaka kompanija Acer, Unipac i Quanta Displays. U Tajvanu, AUO ima četiri 5G postrojenja, zatim dva 6G Fab-a i po jedan 7.5G i 8G Fab. AU Optronics je tik iza leđa kompaniji LG.Display kada je kapacitet proizvodnje u pitanju. Zanimljivo je da od AU Optronics-a panele kupuju bezmalo svi proizvođači LCD televizora, najčešće za entry-level modele.
C-PVA panel
Slično AU Optronics-u, Chi-mei Optoelectronics (CMO) je veliki proizvođač LCDTV panela koji je pod naletom LG-a i Samsung-a pao na treće, odnosno, sada, četvrto mesto. Najviše su fokusirani na proizvodnju manjih panela (26, 27 i 32 inča), a od proizvodnih postrojenja poseduju dve 5G fabrike, kao i po jednu iz 5.5, 6, 7.5 i 8 generacija, a od tehnologija se najviše oslanjaju na VA tip TFT panela. Zanimljivo je da je Chi-mei Optoelectronics prva kompanija koja je proizvela 4K ekrane (3840 x 2160 piksela), a ni njihov tržišni udeo nije nikako mali (između 15 i 17%).
Sharp je još jedan veliki proizvođač sa dalekog istoka, ovoga puta iz “zemlje izlazećeg sunca”, koji je karakterističan po tome što proizvodi LCD panele gotovo isključivo za TV uređaje (ako ne računamo male LCD ekrane koje često proizvodi za mobilne telefone (iPhone 2G i neki primerci 3G-a imaju upravo Sharp ekrane). Pored dve 6G fabrike, poznati su i po prvom 8G postrojenju u gradu Kamejana. Takođe, poseduju i jedno 10G postrojenje koje ovih dana kreće sa proizvodnjom (grad Sakai), a njihov ekskluzivni partner koji će se “oslanjati” na panele iz ove fabrike je komšijski gigant Sony. Po proizvodnji LCD panela za LCDTV tržište, Sharp ima oko 14-15% udela, što nije loš podatak.
Kompanije Chunghwa Picture Tube (CPT) i IPS Alpha, iz Tajvana odnosno Japana, nekada su bile poznate po proizvodnji CRT ekrana. Chunghwa Picture Tube trenutno ima jedno 6G postrojenje iz kog izlaze 32 i 37 inch LCD paneli. IPS Alpha je joint-venture kompanija Panasonic, Hitachi i Toshiba, koja je kasnije postala deo Panasonic-a. 32 i 37” LCDTV paneli se proizvode u njihovoj 6G fabrici, dok je 8G postrojenje krenulo sa radom početkom 2010 godine.
LCD paneli su definitivno dominantni na tržištu home cinema i desktop-laptop računara i za očekivati je da se taj trend neće menjati neko duže vreme. LCD tehnologija je prilično zrela i sve je jeftinija za proizvodnju, a kvalitet prikaza je sve veći. S obzirom na to da su mnoge kompanije najavile 11G, pa čak i 12G postrojenja, smatramo da će LCD jako dugo biti konkurent ne samo plazma, već i svim drugim (OLED, FED, LTPS, rear-projection) tehnologijama.
