Existem conceitos básicos sobre a construção de displays ou telas que pouca gente conhece, mas que são importantes na hora de entender um pouco mais sobre a imagem que se está vendo.

Desde tempos primordiais inventores e cientistas tentaram desenvolver maneiras de enviar informações a distância. Até hoje, as duas maneiras básicas para se fazer isso consistem em ligar por fio um equipamento em outro, ou então usar ondas de rádio ou similares.

Há de se convir que, historicamente, a transmissão sem fio foi a maior dessas proezas, mas a transmissão de dados com fio sempre foi infinitamente mais segura, com raras exceções.

Nada disso teria adiantado se não se houvesse inventado uma forma de colocar a transmissão dos dados visível aos olhos de quem recebe! Por isso, o rádio foi um passo importante e existe até hoje como tal, mas ele foi sucedido naturalmente pela televisão. E o desenvolvimento desta se tornou inexoravelmente ligado ao desenvolvimento tecnológico das telas de TV. E neste particular muito se deve ao descobrimento dos tubos de raios catódicos, conhecido pela sigla “CRT” (do inglês, Cathode Rays Tube, ou Válvula de Raios Catódicos).

O CRT foi inventado pelo cientista alemão Karl Ferdinand Braun, em 1897. Ele foi o precursor dos tubos de televisão e similares, como aqueles usados em osciloscópios e radares.

O que permite que a imagem em um tubo seja formada é a excitação de moléculas de fósforo, fenômeno este chamado de eletroluminescência: a luminescência consiste em submeter uma substância inorgânica (CRT) ou orgânica (OLED) a uma carga de energia, sendo esta absorvida e depois liberada na forma de energia luminosa. Esta energia excitadora tanto pode ser elétrica (no caso da eletroluminescência), química (quimioluminescência), luminosa (fotoluminescência), e vinda de muitos outros tipos de energia.

A imagem colorida dos tubos de raios catódicos foi possível devido ao uso de partículas de fósforo capazes de emitir luz nos comprimentos de onda das três cores primárias: Vermelho (sigla R, de Red), Verde (sigla G, de Green) e Azul (sigla B, de Blue).

A formação da cor

A composição das cores se dá basicamente de duas maneiras:

A primeira, usando-se um dispositivo com substâncias capazes de emitir luz nos comprimentos de onda das três cores primárias acima citadas: Vermelho (R). Verde (G) e Azul (B). Cada uma delas se somará às outras duas e formará tons de cores, de acordo com cada amplitude (intensidade) de emissão. O processo é, por isso, classificado como aditivo.

A segunda, com a deposição em qualquer anteparo, de substâncias capazes de absorver luz nos comprimentos de onda das cores secundárias: Ciano (C), Magenta (M) e Amarelo (Y, do inglês Yellow). A mistura dessas cores irá formar os matizes ou tons, que terão capacidade de absorver luz branca (que é a soma de todas as cores do espectro visível) e refletir apenas a cor da mistura. O processo de absorção é, por isso, classificado como subtrativo.

Por causa da sua natureza física da emissão de radiação luminosa, o primeiro método é chamado, por convenção, de Cor Luz, enquanto que o segundo é chamado de Cor Pigmento, por causa da presença de corantes em sua composição. A Cor Pigmento é aquela que compõe tintas ou substâncias que impregnam superfícies, como a gelatina usada na película de cinema, na pintura de telas ou na indústria gráfica.

O quadro a seguir mostra a relação espectral dos dois métodos:

As relações espectrais entre RGB e CMY são também expressas de forma complementar: se juntarmos Ciano com Amarelo (Y) obtém-se Verde (G); misturando Magenta (M) com Amarelo (Y) obtém-se Vermelho (R); e combinando Ciano (C) com Magenta (M) obtemos Azul (B).

Note que o somatório das três cores primárias RGB, quando a intensidade de emissão é a mesma entre elas, produzirá a cor branca. Enquanto que somando-se CMY, que são suas cores complementares, obtém-se a cor preta. Mas, isso na teoria. Na prática, porém, tal combinação só funciona corretamente para a cor luz. A cor pigmento CMY não consegue formar um preto convincente, fato este que levou os fabricantes de impressora a acrescentar um cartucho de tinta especificamente formulado para cor preta, codificado como “K” (do inglês, Key ou Chave). E assim, o processo formação de cores nas impressoras e dispositivos assemelhados passou a se chamar CMYK.

Um dado importante na formação das cores e que interessa a quem aprender um pouco sobre telas de TV coloridas é a formação do branco e do preto:

Para a formação no método de cor pigmento o branco é simplesmente a ausência de depósito dos pigmentos. Por exemplo, se alguém quiser imprimir uma página com partes em branco a impressora não usará nenhum pigmento contido nos cartuchos nestas partes. Para o preto ser correto, as impressoras usam cartuchos com tintas especialmente fabricadas para este fim, como explicado acima.

Nas telas de TV, para a formação de branco resultante de cor luz, basta emitir as três cores primárias RGB com igual intensidade. E para o preto é suficiente desligar a emissão de luz.

A tabela a seguir resume estes conceitos:

 Composição do ponto de luz

Na composição da tela de TV moderna usa-se o pixel, que é um ponto de luz contendo três subpixels, cada um capaz de emitir as cores primárias RGB separadamente. Note-se que na nomenclatura mais antiga dos monitores de tubo usava-se o conceito de “dots per inch” (dpi, ou “pontos por polegada”) como forma de expressar a resolução da imagem. Com a mudança do tubo para os displays modernos, o número de pixels por linha faz o mesmo papel.

Em princípio, a resolução da imagem se expressa como a maneira de separar ou “resolver” um ponto ou pixel do outro. Nas telas digitais esta tarefa é infinitamente mais fácil: basta construir o display com o número de pixels desejado e dar a eles um endereço eletrônico. A informação contida no sinal de vídeo que sai do processador dirá em que nível um determinado pixel será modulado. E, neste caso, como cada pixel contém três subpixels RGB, o sinal do processador de vídeo comandará qual deles será modificado.

A possibilidade de comandar subpixels dará à tela digital uma enorme precisão na elaboração das cores. Mas, no final dependerá da capacidade do processador usado na TV a produção de maior ou menor número de cores. Se um dispositivo ligado a uma TV dispuser de sinal com maior número de cores do que a TV haverá uma limitação na reprodução imposta por esta última. Idealmente, dispositivo e TV deverão ter a capacidade de emitir e reproduzir sinal da mesma qualidade, respectivamente.

Para telas coloridas é preciso usar três subpixels RGB em cada ponto de luz. Entretanto, fica a critério do fabricante acrescentar um ou mais subpixels, se ele julgar necessário. O acréscimo de subpixels não é incomum nas telas LCD e OLED mais recentes.

 Evolução dos displays

Displays ou telas são dispositivos construídos para formar uma imagem de qualquer tipo. O tubo CRT “morreu” para dar lugar a displays com construção de pixels em lugar fixo, o que impede, em princípio, o chamado “erro de convergência”. Este erro resulta da imprecisão de emissão do canhão de elétrons do tubo de raios catódicos: o feixe eletrônico não consegue atingir o ponto certo e excita o ponto ao lado, mostrando um halo colorido ao redor do mesmo.

Talvez um dos maiores problemas do tubo de imagens convencional é o da curvatura natural da tela. Embora a indústria tenha, durante anos, anunciado seus tubos como “tela plana”, este tipo de display nunca de fato existiu. Tela plana de verdade só foi de fato possível depois da construção das telas de plasma e LCD.

A possibilidade de se construir uma tela plana, junto com os pixels nos lugares certos levou à formação da imagem sem erro de geometria. Figuras construídas neste tipo de tela podem agora assumir suas formas sem nenhum tipo de distorção.

Um outro problema comum aos tubos de imagem é o extravasamento da varredura para além das suas bordas. O erro é chamado de “overscanning”. Por causa dele, não é possível ver o conteúdo completo da imagem na área visível da tela. Mesmo nas telas modernas, a opção “16:9” pode apresentar este tipo de problema. E por conta disso, existem hoje TVs com a opção “Screen Fit” ou “Just Scan”, ou qualquer nome semelhante, que ajusta a varredura para tomar conta apenas da área frontal.

 O futuro das telas qual será?

Talvez nem os fabricantes saibam. Outro dia mesmo, eu ouvi uma designer de uma fábrica de TVs dizendo que existem muitos projetos que ainda estão invisíveis aos olhos do público, mas que muitas mudanças virão em breve!

No passado, alegações deste tipo foram feitas e algumas até anunciadas na mídia, mas que desapareceram depois por completo. As revistas inglesas que eu lia em épocas remotas chamavam este tipo de equipamento de “vapourware”, em alusão ao hardware que não existe, a não ser na imaginação dos seus realizadores.

É possível que muitos projetos considerados “revolucionários” acabem morrendo nas pranchetas. Outros, que poderiam ser até viáveis, acabam não o sendo por razões de custo.

Salvo melhor juízo, eu creio que mesmo o OLED, que traz agora mudanças importantes, poderá ter os seus dias contados em futuro próximo. A holografia, com potencial para eliminar completamente os displays convencionais, ainda é, sob muitos aspectos, um campo inexplorado.

Existem limitações técnicas, apontadas por engenheiros e experts do setor, mas que poderão ser contornadas em um futuro próximo nos laboratórios. Daí a se transformarem em algum produto final para o consumidor só o futuro dessas pesquisas poderá prever.

Uma coisa, porém, parece certa: para serem revolucionários, esses inventos terão que eliminar as telas por completo, e projetar imagens estereoscópicas no ar, que qualquer um poderá ver a olho nu. [Webinsider]

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Paulo Roberto Elias

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.