El cono de visión se refiere a las direcciones de visión efectivas de una pantalla LCD, tal como se ve desde el ojo. Este conjunto de ángulos se asemeja a un cono. El concepto se ha introducido como una norma internacional ISO 13406-2 , que lo define como el rango de direcciones de visión que se pueden utilizar de forma segura para la tarea prevista sin "reducir el rendimiento visual". Esta norma describe un procedimiento complejo que evalúa el cono de visión a partir de mediciones de luminancia y cromaticidad en función de la dirección de observación. La ISO 13406-2 introduce 4 clases de rango de dirección de visión , desde un cono de visión amplio, para muchos observadores simultáneos, hasta la denominada "pantalla de privacidad", con un cono de visión severamente limitado. Las rutas de cumplimiento para diferentes aplicaciones de visualización ahora se pueden encontrar en la norma sucesora ISO 9241-300.
Cuando un observador ve una pantalla visual cuyo tamaño no desaparece, cada punto de la superficie de la pantalla se ve desde una dirección diferente , como se ilustra en la figura 1. No hay dos puntos de la pantalla que se vean desde la misma dirección. Cuanto más grande sea la pantalla y cuanto más cerca esté el observador de ella, más varía la dirección de visualización a lo largo de la superficie de la pantalla.
En el lenguaje coloquial, la dirección de visualización se suele denominar " ángulo de visión ". Se trata de una expresión poco adecuada que conviene evitar, ya que la dirección de visualización se especifica mediante dos ángulos polares: el ángulo de inclinación , θ (medido desde la normal de la superficie de la pantalla) y el ángulo acimutal , Φ, medido en el plano de la pantalla, como se muestra en la figura 3.
En la figura 2, el globo ocular representa al observador que está mirando un punto específico en la pantalla que es idéntico al origen del sistema de coordenadas polares. La flecha verde es la dirección de visualización (es decir, la dirección de observación). La dirección de visualización se especifica mediante el ángulo de inclinación , θ, medido desde la normal de la superficie de la pantalla (flecha vertical azul), mientras que el ángulo acimutal , Φ, es el ángulo que la proyección de la dirección de visualización sobre la superficie de la pantalla forma con el eje x (flecha roja). La proyección de la dirección de visualización se muestra aquí como la sombra de la flecha verde. El ángulo acimutal Φ aumenta en sentido antihorario como se ilustra en la figura 3.
La multitud de direcciones desde las que se puede ver una pantalla sin artefactos ni distorsiones que harían imposible su uso previsto (por ejemplo, trabajo de oficina computarizado, televisión, entretenimiento) se denomina cono de visualización (aunque su forma podría ser la de un cono generalizado ).
El concepto de cono de visión se introdujo por primera vez en la norma internacional ISO 13406-2 :2001 "Requisitos ergonómicos para el trabajo con pantallas de visualización basadas en paneles planos - Parte 2: Requisitos ergonómicos para pantallas de visualización planas". Esta norma proporciona una clasificación para monitores de ordenador con pantallas de cristal líquido según el rango de direcciones de visión que se pueden utilizar de forma segura para la tarea prevista (en este caso: trabajo de oficina) sin "reducir el rendimiento visual". La clasificación se realiza según "Clases de rango de direcciones de visión", siendo el "rango de direcciones de visión" equivalente al cono de visión .
La norma ISO 13406-2 describe un procedimiento complejo según el cual se puede evaluar el cono de visión utilizable a partir de mediciones de luminancia y cromaticidad en función de la dirección de observación. La norma ISO 13406-2 introduce 4 clases de rango de dirección de visión , de las cuales la primera (clase I) es un cono de visión amplio para muchos observadores simultáneos y la última (clase IV) es una denominada "pantalla de privacidad" con un cono de visión severamente limitado .
Dependiendo de la tarea real que se deba realizar con un dispositivo de visualización determinado (por ejemplo, trabajo de oficina, entretenimiento, cine en casa, etc.), los requisitos para la pantalla son diferentes. Las vías de cumplimiento para diferentes aplicaciones de visualización se pueden encontrar ahora en la norma sucesora ISO 9241-300.
Las direcciones de observación s se representan convenientemente en un sistema de coordenadas polares, en el que el ángulo de inclinación, θ, se representa mediante la distancia radial desde el origen y el acimut , Φ, aumenta en sentido antihorario, como se muestra en la figura 4. En este sistema de coordenadas, cada punto corresponde a una dirección de observación . Por lo tanto, un cono de observación se define mediante un lugar geométrico (una línea cerrada) en este sistema de coordenadas, como lo indican el rectángulo y la elipse en la figura 4.
Si un cono de visión se especifica solo mediante cuatro direcciones (por ejemplo, en el plano horizontal y vertical), no queda claro si se trata del rectángulo o del cono elíptico según la figura 4. Para resolver esta ambigüedad, el cono de visión debería especificarse mediante al menos 8 direcciones, ubicadas en el plano horizontal y vertical y en los dos planos diagonales (Φ = 45° y 135°).
A cada dirección del sistema de coordenadas polares de la figura 4 se le puede asignar una cantidad física (escalar), por ejemplo, luminancia, contraste, etc. Esta cantidad se puede representar mediante líneas de valores iguales (líneas de contorno), mediante tonos de gris o mediante pseudocolores (como se muestra en la figura 4).
Se puede definir un cono de visión a partir de una determinada aplicación y la geometría de observación relacionada, a partir de la cual se puede obtener un rango de direcciones que especifican el cono de visión requerido para esa tarea. Dentro de este cono de visión, ciertos parámetros físicos relacionados con el rendimiento visual del dispositivo de visualización deben permanecer dentro de ciertos límites (dependientes de la tarea).
Un cono de visión también puede resultar de mediciones (en función de la dirección de visión ) realizadas con un dispositivo de visualización determinado en condiciones de funcionamiento específicas. En ese caso, el cono de visión se obtiene limitando los valores de una cantidad visual (por ejemplo, el contraste) que, para una determinada aplicación, se requiere que sea superior, por ejemplo, a 10 (compárese, por ejemplo, Vesa FPDM2 307-4 Viewing-cone thresholds ). En ese caso, la línea para la que el contraste es igual a 10 define el cono de visión .
Experimentos recientes [1] han demostrado que el cono de visión aceptable está determinado más por la disminución de la luminancia y el cambio de cromaticidad que por la disminución del contraste. Se han llevado a cabo comparaciones exhaustivas entre experimentos y mediciones para identificar las cantidades y los valores límite correspondientes que definen el cono de visión aparente para pantallas de televisión con LCD y PDP. Uno de los resultados es que "la luminancia en niveles de gris intermedios a altos determina la calidad dependiente de la dirección de visión y no la relación de contraste". Se ha descubierto que esto concuerda con otros resultados de investigación que "encuentran una baja correlación entre la relación de contraste y el valor de evaluación visual". Además, "no solo las coordenadas de cromaticidad de los primarios, sino aún más las del punto blanco juegan un papel importante y deben incluirse en una métrica dependiente de la dirección de visión". Los autores concluyen que "para las pantallas LCD, esta nueva métrica da como resultado un cono de visión que es del orden de 70°–90° (ángulo subtendido) y, por lo tanto, considerablemente inferior a lo que se especifica habitualmente en función de un contraste mínimo de 10. Para las PDP, esta nueva métrica produce el mismo rango de dirección de visión que la especificación actual que utiliza una disminución de la luminancia al 50%". En la terminología introducida anteriormente (e ilustrada en la Figura 2), un cono de visión de un ángulo subtendido de 70°–90° significa (para un cono de visión rotacionalmente simétrico) un ángulo máximo de inclinación de 35°–45°.
La figura 5 muestra la luminancia y el contraste en función de la dirección de visualización en un sistema de coordenadas polares. La columna de la izquierda muestra la distribución de luminancia direccional del estado oscuro de la pantalla (aquí: IPS-LCD), la columna central muestra el estado brillante y la columna de la derecha muestra la relación de contraste (luminancia) resultante de las dos distribuciones de luminancia anteriores. El valor está codificado por (pseudo) colores. Los gráficos debajo de los sistemas de coordenadas polares muestran cada uno una sección transversal en el plano horizontal e indican los valores de luminancia y contraste.
Cada línea divisoria entre dos (tonos de) colores representa una línea de valor constante, en el caso del contraste una línea de isocontraste (contorno) . Nótese que "iso" se utiliza aquí en el sentido de "igual", NO establece una relación con la Organización Internacional de Normalización , ISO .
Esta forma de representar la variación de una cantidad de una pantalla con la dirección de observación se origina a partir de una técnica óptica llamada conoscopia . La conoscopia , propuesta y utilizada originalmente por Maugin para el examen del estado de alineación del cristal líquido en 1911 [2], se ha utilizado en todos los laboratorios de LCD a finales de los años setenta y durante los ochenta para la medición y evaluación de las propiedades ópticas de las LCD y para la estimación del contraste de las LCD como una función de la dirección de visualización. En el modo de observación conoscópico, que antiguamente se realizaba a menudo con un microscopio polarizador, se genera una imagen de direcciones en el plano focal posterior de la lente del objetivo. [3] Esta imagen de direcciones [4] se basa en las mismas coordenadas que la representación en el sistema de coordenadas polares que se muestra en las figuras 4 y 5.
La primera publicación de la variación del contraste de las pantallas LCD reflectantes medida con un aparato gonioscópico de escaneo mecánico motorizado y representada como una figura de direcciones conoscópicas se publicó en 1979. [5]