A continuación compartimos un artículo en el que Christie explica las características de la tecnología 4DColor, como la utilizada en sus proyectores LHD700, LX700, LX1200, L2K1000 y L2K1500
Rendimiento lumínico vs saturación de color
Diseñar cualquier producto de alta tecnología exige hacer concesiones, algo aplicable a los proyectores digitales, donde optar por un aspecto del rendimiento de imagen suele llevar en sí la obligación de sacrificar otro. En un proyector, uno de los parámetros más importantes para medir el rendimiento es la cantidad de luz que produce, ya que es algo que afecta tanto a las dimensiones prácticas de la imagen proyectada como a la cantidad de luz ambiente que es capaz de tolerar. Por desgracia, en el diseño práctico de un proyector la producción de luz suele imponer sacrificios en cuanto a saturación de color. La apuesta por uno de los aspectos suele ir en detrimento del otro. Sin embargo, la tecnología 4DColor™, un reciente avance en la tecnología de proyección, está cambiando las reglas.
La formación de una imagen en color
La imagen plena de un proyector digital es realmente la combinación de al menos tres imágenes: una roja, otra verde y una tercera azul. El resto de colores que apreciamos en una imagen es producto de combinaciones de esos tres colores primarios en proporciones diversas (algunos proyectores combinan también otros colores, como el azul verdoso, el magenta o el amarillo).
La mayor parte de los proyectores digitales utilizan una fuente de luz blanca originada por una lámpara de vapor de mercurio, o por una lámpara de xenón de arco corto. Esas lámparas emiten un espectro lumínico ininterrumpido que contiene longitudes de onda que van del infrarrojo al ultravioleta. Los extremos infrarrojo y ultravioleta del espectro, que afectan negativamente al sistema óptico del proyector y que, en cualquier caso, no son visibles, son, en primer lugar, filtrados; luego, la luz blanca visible que resta es separada en los colores primarios rojo, verde y azul, empleando para ello un juego de filtros dicroicos.
Un filtro dicroico va separando colores transmitiendo —en lo que se denomina cutoff o corte— luz por encima o debajo de una cierta longitud de onda mientras continúa reflejando las longitudes de onda restantes. En un proyector LCD (dispositivo de cristal líquido), esos filtros se organizan en series. En una configuración típica, un filtro dicroico transmite el azul reflejando simultáneamente longitudes de onda inferiores; entonces, la luz reflejada incide en un segundo filtro dicroico que posee un cutoff diferente y transmite luz roja mientras refleja el verde. En ese momento, en combinación con unos espejos de primera superficie, se procede a dirigir las longitudes de onda apropiadas a tres LCD distintos —uno para cada color primario— dispuestos en torno a un juego de prismas. Los LCD modulan la luz que reciben en función del contenido de la imagen, y el juego de prismas, que posee su propio montaje de filtros dicroicos, combina las imágenes moduladas y las dirige hacia una lente de proyección.
Pureza de color
Aunque la explicación precedente de cómo un proyector LCD crea una imagen en color es, en principio correcta, pasa por alto un factor importante: los colores que inciden en los LCD no son rojos, verdes y azules «puros», conteniendo cada una de ellos un espectro de longitudes de onda. Los efectos de ello pueden comprenderse plasmando dichos colores en un diagrama de cromaticidad CIE en el que los colores se representan mediante coordenadas x e y. Los colores espectralmente puros (los del arcoíris) aparecen reflejados junto una curva que recuerda vagamente a una herradura, denominada lugar del espectro o locus espectral, y que va del rojo de un extremo al azul del otro. Junto a la línea que conecta el rojo y el azul, la curva delimita una zona que representa todos los colores que la visión humana es capaz de percibir, con independencia de su brillo.
Los colores primarios rojo, verde y azul utilizados por un proyector trazan unas coordenadas específicas en el diagrama de cromaticidad, definiendo, en conjunto, una zona triangular que contiene en sí la totalidad de colores que el display es capaz de producir (dejando totalmente al margen el brillo) y que es lo que se conoce como su «espectro». A mayor pureza de los colores primarios, mayor tamaño del triángulo. La mezcla de primarios en diversas cantidades da lugar a colores menos saturados, desplazándose hacia el blanco del centro aproximado del triángulo, un punto que se alcanza al mezclar cantidades más o menos iguales de rojo, verde y azul.
El uso de primarios compuestos por un espectro de longitudes de onda tiene el mismo efecto «desaturador», alejando sus coordenadas de color del locus espectral y acercándolas al blanco. Para producir colores más profundamente saturados, un display deberá utilizar primarios más espectralmente puros. No obstante, conseguirlo a partir de una fuente de luz blanca suele implicar el filtrado de longitudes de onda; es decir: deshacerse de luz. Así, para lograr un verde o un rojo profundos lo normal será tener que filtrar de ambos canales de color las longitudes de onda amarillas entre el verde y el rojo, con la consiguiente pérdida lumínica que resulta especialmente pronunciada en el caso de la lámpara de vapor de mercurio dada la fuerte «punta» de ese tipo de lámpara en la región del amarillo.
Cómo cambia las reglas el 4DColor™
Como hemos afirmado, un proyector LCD tradicional utiliza tres LCD, uno para cada color primario; es lo que se conoce como tecnología «3LCD». Un proyector 4DColor™ añade un cuarto LCD que se ubica físicamente justo delante del LCD verde en lo que tradicionalmente constituía el canal verde. Sin embargo, en un proyector 4DColor™, dicho canal transporta ahora, además de la luz verde, toda la amarilla. El cutoff del filtro dicroico, que en el proyector 3LCD tradicional separa el rojo del verde, ha sido desplazado a una longitud de onda más larga, cerca del rojo, dando como resultado un color primario rojo espectralmente más puro.
Toda la luz amarilla se dirige ahora, junto a la verde, al cuarto LCD, denominado Control Color Device (Dispositivo de Control de Color), que determina, en cada píxel de la imagen, qué cantidad de luz amarilla se transmite en respuesta a la proporción de amarillo requerida por los datos del píxel. Al filtrar la luz amarilla, el Dispositivo de Control de Color garantiza también que los píxeles totalmente verdes producen un verde más puro.
Ese empleo de un cuarto LCD genera colores primarios rojo y verde de mayor pureza, ampliando en un 20% el espectro del proyector —la zona de la región triangular de colores reproducibles— en relación con la generación anterior de proyectores 3LCD, permitiendo así mostrar colores más profundos (Figura 5). Cuando se utiliza con una lámpara de vapor de mercurio, la ganancia lumínica es de casi un 10% como consecuencia de una utilización más eficiente de la luz desde la punta de emisión amarilla de la lámpara. Los primarios rojo y verde más profundos hacen que un proyector 4DColor™ reproduzca los colores de la imagen con mayor fidelidad, algo especialmente perceptible en las tonalidades de la carne. Las aplicaciones que anteriormente imponían sacrificios en la saturación de color en aras de un mejor brillo de pantalla permiten ahora lograr las dos cosas. A modo de ejemplo, un proyector portátil utilizado para hacer presentaciones de ventas a clientes puede ahora mostrar imágenes de un producto con colores más cercanos a la realidad.
La ventaja inorgánica
La tecnología 4DColor™ emplea también capas de alineación inorgánicas, que consisten en unas capas de material situadas dentro de cada LCD que controlan la orientación de las moléculas de cristal líquido. Cambiando el ángulo de polarización de la luz, el LCD modula la intensidad lumínica que lo atraviesa. Para hacerlo de forma eficaz, se requiere orientar las moléculas de cristal líquido en direcciones precisas cerca de las paredes de cristal delanteras y traseras del LCD. Esa es la tarea que realizan las capas de alineación.
En los LCD antiguos, las capas eran de un material orgánico que en los proyectores LCD más recientes, como los modelos 4DColor™, se sustituye por otro inorgánico, más capacitado para soportar la pequeña fracción de luz ultravioleta que queda tras el filtrado de la mayoría de las longitudes de onda de la lámpara, garantizando así en el tiempo la integridad de los colores proyectados. El método seguido para depositar el material inorgánico provoca también una alineación de las moléculas del cristal líquido mucho más consistente, dando como resultado un gran número de mejoras en la relación de contraste del dispositivo que se traduce directamente en negros más profundos y en colores más saturados, con la subsiguiente mejora de la reproducción de color en los proyectores 4DColor™.
Conclusión
Al añadir un cuarto LCD a la arquitectura clásica del proyector 3LCD, la tecnología 4DColor™ amplía en un 20% el espectro de color al tiempo que incrementa el brillo en casi un 10% si la lámpara empleada es de vapor de mercurio. Pero además, las capas de alineación inorgánicas utilizadas por los LCD mejoran considerablemente la relación de contraste, dando como resultado no sólo negros más profundos, sino reforzando también la reproducción del color garantizando al mismo tiempo que los colores conservan su brillo durante años. En el pasado, en cualquier tipo de proyector era necesario elegir entre más luz o mejores colores. La tecnología 4DColor™ ofrece ambos aspectos a la vez.
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