PenTile matrix es una familia de esquemas de matriz de subpíxeles patentados que se utilizan en pantallas de dispositivos electrónicos . PenTile es una marca registrada de Samsung . Las matrices PenTile se utilizan en pantallas AMOLED y LCD .
Estos diseños de subpíxeles están diseñados específicamente para funcionar con algoritmos propietarios de representación de subpíxeles integrados en el controlador de pantalla, lo que permite la compatibilidad plug and play con paneles de franjas RGB (rojo-verde-azul) convencionales .
"PenTile Matrix" (un neologismo de penta-, que significa "cinco" en griego y tile ) describe el diseño geométrico de la disposición prototípica de subpíxeles desarrollada a principios de la década de 1990. [1] El diseño consta de un quincunce que comprende dos subpíxeles rojos , dos subpíxeles verdes y un subpíxel azul central en cada celda unitaria. Se inspiró en la biomimética de la retina humana , que tiene un número casi igual de células de cono de tipo L y M , pero significativamente menos conos S. Como los conos S son los principales responsables de percibir los colores azules, que no afectan apreciablemente la percepción de la luminancia , reducir el número de subpíxeles azules con respecto a los subpíxeles rojos y verdes en una pantalla no reduce la calidad de la imagen. [2] [ verificación necesaria ] Sin embargo, el diseño puede causar distorsión de la imagen por pérdida de color, que se puede reducir con filtros. [3] [4] En algunos casos, el diseño causa muaré y bloques reducidos en comparación con los diseños RGB convencionales. [5] El diseño de PenTile está diseñado específicamente para funcionar con y depender de la representación de subpíxeles que utiliza solo un subpíxel y cuarto por píxel, en promedio, para representar una imagen. Es decir, que cualquier píxel de entrada dado se asigna a un píxel lógico centrado en rojo o a un píxel lógico centrado en verde.
PenTile fue inventado por Candice H. Brown Elliott, por lo que recibió el Premio Otto Schade de la Society for Information Display en 2014. [6] La tecnología fue licenciada por la empresa Clairvoyante desde 2000 hasta 2008, tiempo durante el cual varios fabricantes asiáticos de pantallas de cristal líquido (LCD) desarrollaron varios prototipos de pantallas PenTile. En marzo de 2008, Samsung Electronics adquirió los activos de propiedad intelectual de PenTile de Clairvoyante. Luego, Samsung fundó una nueva empresa, Nouvoyance, Inc., para continuar el desarrollo de la tecnología PenTile. [7]
El diseño PenTile RGBG utilizado en pantallas AMOLED y de plasma [8] utiliza píxeles verdes intercalados con píxeles rojos y azules alternados. El ojo humano es más sensible al verde, especialmente para la información de luminancia de alta resolución. Los subpíxeles verdes se asignan a los píxeles de entrada en una base de uno a uno. Los subpíxeles rojo y azul se submuestrean, reconstruyendo la señal de croma a una resolución más baja. La señal de luminancia se procesa utilizando filtros de renderizado de subpíxeles adaptativos para optimizar la reconstrucción de altas frecuencias espaciales a partir de la imagen de entrada, donde los subpíxeles verdes proporcionan la mayor parte de la reconstrucción. Los subpíxeles rojo y azul son capaces de reconstruir las frecuencias espaciales horizontales y verticales, pero no las más altas de la diagonal. La información de alta frecuencia espacial diagonal en los canales rojo y azul de la imagen de entrada se transfiere a los subpíxeles verdes para la reconstrucción de la imagen. Por lo tanto, el esquema RG-BG crea una pantalla a color con un tercio menos de subpíxeles que un esquema RGB-RGB tradicional pero con la misma resolución de pantalla de luminancia medida . [9] [10] Esto es similar al filtro Bayer comúnmente utilizado en las cámaras digitales .
A partir de 2021, "casi todas las pantallas OLED en dispositivos portátiles de consumo utilizan algún tipo de diseño de subpíxeles Pentile". [11]
La tecnología PenTile RGBW, utilizada en LCD, añade un subpíxel adicional a los subpíxeles tradicionales rojo, verde y azul, que es un área clara sin material de filtrado de color y con el único propósito de dejar pasar la luz de fondo , [24] de ahí W para blanco . Esto permite producir una imagen más brillante en comparación con una matriz RGB mientras se utiliza la misma cantidad de energía, o producir una imagen igualmente brillante mientras se utiliza menos energía. [25]
El diseño PenTile RGBW utiliza cada subpíxel rojo, verde, azul y blanco para presentar información de luminancia de alta resolución a las células cónicas de detección de rojo y verde de los ojos humanos , mientras que utiliza el efecto combinado de todos los subpíxeles de color para presentar información de croma (color) de menor resolución a los tres tipos de células cónicas. Combinados, esto optimiza la adaptación de la tecnología de visualización a los mecanismos biológicos de la visión humana. [26] El diseño utiliza un tercio menos de subpíxeles para la misma resolución que el diseño de franja RGB (RGB-RGB), a pesar de tener cuatro colores primarios en lugar de los tres convencionales, utilizando la representación de subpíxeles combinada con la representación de metámeros . La representación de metámeros optimiza la distribución de energía entre el subpíxel blanco y los subpíxeles combinados rojo, verde y azul: W <> RGB, para mejorar la nitidez de la imagen.
El chip controlador de pantalla tiene un convertidor de espacio vectorial de color RGB a RGBW y un algoritmo de mapeo de gama , seguido de algoritmos de renderizado de metámeros y subpíxeles . Para mantener la calidad de color saturado , para evitar errores de contraste simultáneos entre colores saturados y brillo blanco máximo, al mismo tiempo que se reducen los requisitos de energía de la retroiluminación, el brillo de la retroiluminación de la pantalla está bajo el control del motor del controlador PenTile. [27] Cuando la imagen tiene colores mayoritariamente desaturados, aquellos cercanos al blanco o al gris , el brillo de la retroiluminación se reduce significativamente, a menudo a menos del 50% del pico, mientras que los niveles de LCD se aumentan para compensar. Cuando la imagen tiene colores saturados muy brillantes, el brillo de la retroiluminación se mantiene en niveles más altos. El PenTile RGBW también tiene un modo de alto brillo opcional que duplica el brillo de las áreas de imagen de color desaturado, como texto en blanco y negro, para una mejor visibilidad en exteriores.
Una controversia en curso con respecto a la definición o medición de la resolución de las pantallas planas de subpíxeles en color llevó a muchas personas [32] [33] [34] a cuestionar las afirmaciones de resolución de los productos de visualización PenTile. [35] Los periodistas han señalado que en " casi todos los televisores de pantalla plana que existen, cada píxel está compuesto por un subpíxel rojo, uno verde y uno azul (RGB), todos de tamaño uniforme ". [8] En las pantallas planas tradicionales, la resolución se define por el número de subpíxeles rojo, verde y azul, en grupos de tres, en una matriz en cada eje. Como resultado, cada píxel o grupo de subpíxeles puede reproducir cualquier color en la pantalla, independientemente de los píxeles vecinos. Este no es el caso de las pantallas PenTile.
El método de la Asociación de Estándares de Electrónica de Vídeo ( VESA ) para medir y definir la resolución en pantallas a color es medir el contraste de pares de líneas, requiriendo un mínimo de 50% de contraste Michelson para pantallas destinadas a reproducir texto. [36] Los desarrolladores de pantallas PenTile utilizan este criterio VESA para el contraste de pares de líneas para calcular las resoluciones especificadas. [37] En el diseño RGBG los subpíxeles rojos y azules alternos se "comparten" o se submuestrean con los píxeles vecinos. Debido a la densidad de subpíxeles un tercio menor en las pantallas PenTile [38] la estructura de píxeles puede ser más visible en comparación con las pantallas de franjas RGB con la misma densidad de píxeles. [39] [40] La pérdida de subpíxeles para una especificación de resolución dada ha llevado a algunos periodistas a describir el uso de PenTile como "práctica sospechosa" [41] y "una especie de trampa". [42]
Para una especificación de tamaño y resolución dada, la pantalla PenTile puede aparecer granulada, pixelada, moteada, con texto borroso en algunos colores y fondos saturados en comparación con el color de franja RGB. [43] Se entiende que este efecto es causado por la restricción del número de subpíxeles que pueden participar en la reconstrucción de la imagen cuando los colores están altamente saturados a primarios. En el caso RGBW, esto se debe a que el subpíxel W no estará disponible para mantener el color saturado. En el caso RGBG, este efecto ocurrirá cuando el límite de color sea principalmente rojo o azul, ya que el subpíxel completamente poblado (un verde por píxel) no puede contribuir. Para todos los demás casos, el texto y, especialmente, las imágenes a todo color se reconstruyen de manera efectiva. [27]
El diseño PenTile reduce la cantidad de subpíxeles necesarios para crear una resolución específica. En consecuencia, es posible lograr una resolución HD en una pantalla PenTile AMOLED a un costo menor que otras tecnologías, y la mayoría de los revisores señalan que las pantallas con resolución de "300 ppp" (según VESA, no píxeles completos) (como Samsung Galaxy S III ) hacen que el efecto PenTile sea menos obvio que las pantallas PenTile de menor resolución ( Droid Razr ). La segunda ventaja es un menor consumo de energía: el uso de una pantalla PenTile en el HTC One S lo hace más eficiente energéticamente y más delgado que las pantallas LCD equivalentes, lo que le da una mejor duración de la batería que la LCD IPS del HTC One X. [44] [45] [46] [47] Una pantalla PenTile AMOLED también es más económica que una AMOLED con franjas RGB. [48]
Según Samsung, las pantallas AMOLED PenTile tienen una vida útil más larga debido a que tienen menos subpíxeles azules. [49]
La mayoría de las pantallas PenTile utilizan cuadrículas rectangulares de píxeles verdes y azules/rojos alternados. Sin embargo, el Samsung Galaxy S4 utiliza una matriz PenTile Diamond Pixel, donde los píxeles verdes son ovalados y se repiten en una sola línea, mientras que los píxeles rojos y azules son más grandes y se alternan entre las líneas verdes, lo que garantiza colores más uniformes con menos aberraciones en comparación con la pantalla PenTile de la generación anterior del Galaxy S III. [50]
Las pantallas PenTile para smartphones han recibido una acogida mixta. Por ejemplo, la pantalla del Motorola Atrix 4G tenía "colores imprecisos y ángulos de visión pobres, por no mencionar texto prácticamente ilegible en su zoom más lejano". También en una comparación entre el Droid Razr original y el RAZR V más económico, se descubrió que la pantalla LCD TFT TN del RAZR V (una pantalla LCD de gama baja, en comparación con la pantalla LCD con panel IPS de gama alta ) era mucho más nítida que la Super AMOLED Advanced PenTile del Droid Razr a pesar de que ambas pantallas usaban la misma "resolución". [51] [52]
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