Pannelli dei monitor: le varie versioni (by RasTaFi)

Schrödinger

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20 Dicembre 2017
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Quando si pensa al proprio computer o a una postazione ideale, non sempre il pensiero cade subito sul monitor. Sarà che il mercato degli schermi non è pubblicizzato quanto quello dei componenti, sarà che si preferisce concentrare il proprio budget sul computer, ma l'effetto rimane lo stesso: i monitor sono spesso sottovalutati.

La principale conseguenza è il fatto che – a differenza di nozioni basiche, largamente diffuse, su componenti come schede grafiche o processori – è meno scontato conoscere cosa si cela realmente dietro il rettangolo che stiamo guardando.

Complice l'ampiezza dell'argomento o la voglia di godersi il proprio PC senza pensieri, pochi sanno quali sono i pannelli per monitor, in cosa differiscano e soprattutto quali leggende metropolitane siano vere o false. In questo articolo vi sveleremo ciò che dovete sapere per non essere mai spiazzati quando si parla di pannelli dei monitor.

Presenteremo i principali tipi di pannello, le differenze tra essi e per ognuno sfateremo dei miti che li accompagnano fin da troppo tempo. Queste nozioni non sono certo sconosciute al mondo degli esperti del settore e quest'articolo non costituisce una novità assoluta, ma purtroppo pochi utenti ne sono al corrente. Se siete tra questi, niente paura: risolveremo ogni vostra perplessità.

Prerequisiti: LED o LCD?

Per poter capire le spiegazioni che seguiranno, bisogna essere consci di cosa si sta parlando e alcune volte gli utenti non hanno chiare tutte le sigle. Non ci credete? Facciamo subito una prova: vi siete mai chiesti quale tecnologia, LED o LCD, sia la migliore e quale la più diffusa fra i pannelli dei monitor? I più informati avranno notato subito che la domanda è insidiosa: non a caso si tratta di un trabocchetto, perciò non serve che vi spremiate per cercare la risposta. Infatti LED e LCD non sono affatto due tecnologie intercambiabili o in competizione fra di loro.

  • Light Emitting Diode (LED) è una forma usata per descrivere un particolare semiconduttore di corrente elettrica che, se attraversato da una differenza di potenziale, emette luce sotto forma di fotoni. Nei monitor i LED sono tutti bianchi e costituiscono una parte retrostante al pannello, chiamata retroilluminazione:
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Senza entrare troppo nel dettaglio, i LED possono essere disposti lungo tutto lo schermo in modo omogeneo (come nell'immagine), oppure solo ai lati. In quest'ultimo caso il rettangolo che forma l'area dello schermo sarà fatto in un materiale che diffonde la luce per dare un effetto di illuminazione totale. Quando aumentate o diminuite la luminosità del monitor, non state facendo altro che regolare la tensione elettrica che attraversa i LED: maggiore è la differenza di potenziale, più intensa sarà la luminosità.

  • Liquid Crystal Display (LCD) invece indica i pannelli che sfruttano le proprietà dei cristalli liquidi per generare un colore attraverso la polarizzazione di piccole parti (sub-pixel) – una colorata di rosso, una di verde e una di blu (da qui RGB) – che compongono i pixel, le unità fondamentali delle immagini che vediamo a schermo.
Nell'immagine è rappresentata dal rettangolo più esterno e tramite il numero di pixel definisce la risoluzione del pannello, mentre in base alla quantità di istruzioni che può processare si dice che ha una profondità di colore di 6, 8 o 10 bit. Fra la retroilluminazione e i cristalli liquidi ci sono vari strati intermedi, che non tratteremo in questo articolo. Data la vastità dell'argomento, potrebbe essere il soggetto di un prossimo articolo.

Chiariti i concetti precedenti, fondamentali per spiegare ciò che segue, chiariamo un secondo punto: i tipi di pannello sono solo ed esclusivamente i tre indicati nel titolo di questa pagina. Sigle come OLED, Quantum Dot (o Q-LED), HDR ed altre si riferiscono a concetti diversi, alcuni vicini e altri meno, ma non sono da considerare come tipologie di pannello.

Ma TN, IPS e VA sono un tipo di LED o di LCD? La domanda è più che lecita, dopo la distinzione che abbiamo fatto in precedenza. In tutti e tre i casi si tratta di tipologie di pannelli a cristalli liquidi, dunque LCD. Per essere precisi, come vedremo in seguito, le tre categorie differiscono per il modo in cui i cristalli liquidi sono allineati e polarizzati nel pannello. Il funzionamento invece rimane sempre il medesimo.

Twisted Nematic (TN), dove tutto è iniziato


Come si può vedere dall'immagine, il funzionamento dei pannelli TN si basa sostanzialmente sulla polarizzazione dei cristalli liquidi. Quando si scoprì che manipolando tali cristalli con un campo elettrico, in un range di 90 gradi, si potevano ottenere diverse intensità di luce che disposte in gruppi di tre sub-pixel, creavano un colore unico, nacque la tecnologia Twisted Nematic. In inglese infatti viene usato il termine "twist" per indicare la rotazione dei cristalli liquidi.

Quando questi ultimi, come si vede nell'immagine, sono perpendicolari al piano del pannello, quindi non è applicata una differenza di potenziale, non vi è emissione di luce. La polarizzazione, con i conseguenti gradi di rotazione, porta a una diversa intensità, che va da 0 a 255 per convenzione. Questa scala si applica anche ai VA e agli IPS ed è la base dei campi di colore come l'sRGB. Volete la prova? Fate questo rapido calcolo: 256 (i valori vanno da 0 a 255 quindi sono 256 in totale), moltiplicatelo per 256 e poi ancora per 256. Arrotondate il risultato alle decine di migliaia: non avete già letto quel valore da qualche parte? Non a caso, 16,78 milioni è proprio il numero di colori dello spazio di colore sRGB.

La nascita di questa tecnologia portò a un'enorme espansione dei pannelli LCD nel mercato. È il tipo di pannello più comune in quanto ha caratteristiche particolari: bassi costi di produzione, input lag e tempi di risposta molto bassi, la facilità di implementazione di alti refresh rate e la totale compatibilità con tutte le tecnologie da gioco sviluppate negli ultimi anni, dall'overdrive al 3D, dal FreeSync al LightBoost.

D'altra parte però i pannelli TN hanno sempre rappresentato un ostacolo per chi fa di applicazioni basate sull'accuratezza cromatica il proprio lavoro o la propria passione. Non è un segreto che i colori siano mediamente spenti e gli angoli di visione poco ampi, rendendo la visione laterale dei colori distorta e poco definita.

Negli anni la situazione è però nettamente migliorata e oggi vi sono casi di monitor TN con un'accuratezza cromatica quasi perfetta, come l'Asus VG245H. Un altro passo avanti è stato l'arrivo di alcuni pannelli TN con profondità di colore 8-bit reale, come l'AOC AG271QX e il Dell S2716DG, o addirittura 8-bit+FRC, come il Samsung U28D590De il fratello con FreeSync, l'U28E590D.

Oggi, anche se per i professionisti e gli utenti che hanno un occhio di riguardo per i colori i TN non sono la prima opzione, per i giocatori più incalliti rimangono una scelta ovvia e soprattutto sono fondamentali per testare nuove tecnologie, a partire dalle retroilluminazioni strobo e dai refresh rate altissimi, come 480 hertz.

I pannelli TN sono prodotti da tutte le maggiori industrie del settore, da Samsung ad AU Optronics, e non hanno particolari suddivisioni come invece vedremo per gli IPS ed i VA.

Gli IPS sono cronologicamente gli ultimi ad arrivare sul mercato. Pur essendo arrivati un anno dopo dei VA però sono il vero primo passo avanti rispetto ai TN.

Nel 1995 fu Hitachi a presentare questa nuova tecnologia, basata su una disposizione dei pixel che puntava a eliminare i due principali problemi dei TN, ovvero scarsa accuratezza dei colori e angoli di visione poco ampi. Il risultato fu ottimo, tanto che gli IPS divennero subito un punto di riferimento per video e foto editing, applicazioni grafiche e rendering, sia a livello professionale che amatoriale.

La peculiarità degli IPS risiede nella caratteristica dalla quale hanno ereditato il nome: In-Plane Switching descrive infatti il modo in cui sono disposti i cristalli, che rimangono sempre nella stessa posizione e soprattutto paralleli al piano del pannello, come si può vedere nella seguente immagine:


Questo rapido schema descrive efficacemente le basi del funzionamento di un pannello IPS e da qui si può facilmente intuire uno dei punti deboli di questa tecnologia: la reattività. Difficilmente in passato infatti un videogiocatore avrebbe puntato su un IPS per godersi al massimo i propri titoli preferiti. Questa nomea che gira attorno agli IPS deriva anche dal fatto che solo da pochissimi anni vi sono varianti con alti refresh rate, tant'è che ancora oggi un colosso come LG non ha quasi nessun pannello 144 Hz nel proprio listino.

Di sicuro oggi la situazione è diversa e alcuni monitor IPS hanno un input lag alla pari se non minore di moltissimi TN, sfatando il mito che un IPS non possa andare bene per giocare. Se non ci credete, gli esempi vanno dall'Asus MX239H al celeberrimo Dell U2515H, passando per l'MG279Q, che ha un input lag addirittura minore della variante TN, il PG278Q:

Come avevamo accennato prima, non esiste un solo tipo di IPS. A dire la verità, un pannello IPS non esiste affatto. In-Plane Switching indica un insieme di tecnologie di allineamento dei pixel, che raccoglie le varianti di questa tipologia, dalle più datate e ormai superate, come S-IPS, H-IPS o e-IPS – criticate per vari motivi, tra cui un rapporto di contrasto basso e pellicole antiriflesso molto scadenti – fino agli odierni AH-IPS di LG, concorrenti dei PLS di Samsung e degli AHVA di AU Optronics.

Riguardo questi ultimi, è importante ricordare che non bisogna confonderli con gli AMVA, ovvero un tipo di pannelli VA prodotti anch'essi da AU Optronics e di cui parleremo più avanti. Le differenze tra queste sotto-categorie di IPS sono minime ed in fin dei conti sono i risultati delle recensioni che contano, non il nome con il quale vengono venduti i pannelli.

All'inizio dell'articolo abbiamo promesso che avremmo sfatato dei miti. Con i TN e gli IPS è stato facile: l'unico errore che si può commettere è pensare che i TN siano ottimi solo per giocare e gli IPS invece non riescano ad eccellere in tale ambito.

Per i VA invece bisognerebbe scrivere un libro intero. La cosa più importante è ricordarsi che i VA non sono un misto fra TN e IPS, né a livello costruttivo, né a livello prestazionale. Come vedrete, dal punto di vista dell'allineamento dei pixel nel pannello sono completamente diversi da TN e IPS, che invece sono simili fra loro; per quanto riguarda le prestazioni, bisogna conoscere la storia di questo tipo di pannello.

Per quanto oggi i VA siano sempre più popolari, una volta non era così. I pannelli Vertical Alignment entrarono nel mercato nel 1995 – un anno prima della commercializzazione degli IPS – a opera di Fujitsu.

L'intento era lo stesso degli IPS: eliminare i problemi dei TN alla ricerca del pannello definitivo. L'esperimento inizialmente fallì miseramente, perché i primi VA erano quanto di più simile a un pannello TN: i tempi di risposta e l'input lag erano molto bassi, così come il contrasto (esattamente il contrario di oggi: strano, vero?).

Le soluzioni tentate furono molteplici e portarono a una scissione fra i tipi di VA che è molto più accentuata di quella presente fra i numerosi tipi di IPS. Le due correnti principali sono state quelle di Fujitsu (MVA) e Samsung (PVA).

Multi-domain Vertical Alignment (MVA)


In quest'immagine è rappresentata la sezione di un pannello MVA. Fujitsu brevettò questo processo produttivo nel 1998: per eliminare il problema degli angoli di visione dei TN si divise il pannello in dei domini, nei quali i cristalli erano orientati in modo opposto. Successivamente si sono utilizzati sempre più domini per ogni cella, fino ad arrivare agli MVA moderni, che ne hanno 8.


Nell'immagine qui sopra potete vedere un esempio di MVA a 8 domini. In questo caso si tratta di un AMVA, una categoria di VA prodotta da AU Optronics a partire dal 2005. È importante precisare che non bisogna confondere gli AMVA (VA) con gli AHVA (IPS, di cui abbiamo parlato sopra).

Patterned Vertical Alignment (PVA)

La versione di pannello VA introdotta da Samsung alla fine dello scorso millennio – il cosiddetto PVA – ha delle differenze di produzione e di genesi talmente ampie da essere ritenuta a ragione da molti un quarto tipo di pannello. Ad ogni modo la struttura e le prestazioni finali ricordano molto gli MVA e dato che lo spunto nacque dai primi VA di Fujitsu, si tende a classificare i Patterned Vertical Alignment come dei pannelli VA.



L'immagine spiega perfettamente il funzionamento di questo tipo di pannello, mostrando che la struttura di base – ovvero una serie di domini che al variare dell'inclinazione dei cristalli liquidi polarizzati permettono di non avere variazioni di colore in base all'angolo con cui si guarda lo schermo – è simile a quella degli MVA, così come le prestazioni.


Compiuta quest'ampia premessa sui VA, avrete capito che come per TN e IPS i miglioramenti sono stati notevoli e rispetto a vent'anni fa ci troviamo di fronte a pannelli molto più raffinati e prestanti.Nonostante questo, il successo che stanno avendo i VA è contrario alle loro reali potenzialità, che spesso non rispecchiano i successi commerciali di questo tipo di pannello.

Partiamo dai tempi di risposta e dall'input lag. Inizialmente, come abbiamo detto, i VA erano veloci quanto i TN. Con l'avanzare del tempo però abbiamo visto TN sempre più avanzati, così come IPS che in quanto a latenze se la cavano benissimo anche contro i migliori Twisted Nematic. E i VA? Purtroppo rispetto alla fine degli anni '90, i VA sono migliorati pochissimo nel lag, rimanendo indietro rispetto agli altri tipi di pannello. Nella riproduzione dei colori la situazione è rimasta molto simile al passato: i VA sono un'opzione più valida dei TN, con colori mediamente più accurati e vivi, ma rimangono sempre un passo indietro rispetto agli IPS. Stessa cosa per quanto riguarda gli angoli di visione, anche se in questo caso la differenza con gli In-Plane Switching si assottiglia.

In definitiva, l'unico punto in cui i VA solitamente eccellono è il contrasto statico, caratteristica che con l'evoluzione dei PVA e degli MVA è diventata uno dei punti di forza di questa tecnologia, superando di 3, 4 o addirittura 5 volte il contrasto di un TN o un IPS.

La grande diffusione dei VA si può imputare anche al fatto che questo tipo di pannello sia molto versatile, soprattutto quando si parla di schermi curvi, una tendenza presente sulle scrivanie di sempre più utenti. Questi pannelli nonostante i molti punti deboli rimangono una valida alternativa per molti e spesso si trovano abbinati a feature da gaming, nonostante in questo ambito siano meno indicati anche degli IPS. Esempi recenti sono i nuovi monitor della serie CH di Samsung, o l'Asus PG35VQ.

Ogni qual volta è in atto una tendenza o scoppia una moda riguardo un certo prodotto, parlarne male è rischioso, ma in questo caso è stato un dovere. Non si tratta di una scelta editoriale coraggiosa, ma del desiderio di informare il lettore al meglio. Ovviamente non è nostra intenzione criticare la scelta di acquistare un monitor VA, ci siamo limitati solamente a esporre alcuni limiti di questa tecnologia, non tenendo conto di una propensione soggettiva, che invece può essere determinante durante l'acquisto di un monitor.
 
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