Imaging Film highres di mtlin, su Flickr
INTRO
La notizia, ormai datata di qualche giorno, della commercializzazione di Kyobo, primo e-reader a colori dotato della tecnologia Mirasol, ha riportato l’attenzione su quella fondamentale componente che è il display, fondamentale in quanto da esso dipendono fattori critici quali form factor (=> dimensioni), consumi, qualità dell’esperienza di lettura.
E’ dunque forse il caso fare una breve panoramica, di taglio non specialistico ma divulgativo (ma non per questo meno capace di evidenziare i relativi pro e contro), dei principali tipi di schermi attualmente in circolazione.
LE TECNOLOGIE
1) PLASMA. Questa tecnologia consiste nel riempire migliaia di microcelle, poste tra due pannelli di vetro, per l’appunto con il plasma (in realtà un composto a base di neon e xeno che eccitato elettricamente va a colpire il rivestimento di fosforo delle celle generando i vari colori). Ogni cella, in sostanza, funziona come una micro-lampada: tre di queste “lampade” (= tre celle) costituiscono un pixel e molti pixel compongono le immagini. Un difetto di questa tecnologia è la presenza ben visibile della “retina” delle micro-celle e l’impossibilità, imposta dalle stesse, di scendere oltre una certa dimensione di diagonale. Tra i vantaggi, al contrario, proprio la possibilità di utilizzo in schermi molto grandi senza che per questo aumenti lo spessore dello schermo; inoltre essendo ogni pixel una fonte autonoma di luce la visibilità è ottima anche ad elevate angolazioni.
2) LCD. E’ sicuramente la tecnologia più utilizzata; il principio che ne è alla base è semplice: semplificando, tra due pannelli di vetro viene inserito un particolare materiale, il cristallo liquido, che se polarizzato, ovvero sottoposto ad un campo elettrico, si organizza in modo da far passare o meno la luce secondo la regola “un contatto elettrico (uguale) un pixel”. Condizioni necessarie affinché i pixel si accendano sono dunque la presenza di una luce che attraversi i cristalli e che essi vengano continuamente cambiati di stato (refreshing), motivo per cui gli schermi LCD sono particolarmente energivori. Dal punto di vista produttivo / tecnologico si suole distinguere in (almeno) tre grosse categorie di schermi LCD: a) trasmissivi, nei quali la luce necessaria proviene da una fonte che la emette costantemente (a fluorescenza o a LED, questi ultimi meno dispendiosi) e che è collocata dietro ai due pannelli (= retroilluminazione). Questo metodo ha notevoli controindicazioni, ovvero i consumi elevati, la stanchezza arrecata agli occhi di chi guarda lo schermo e non da ultimo la cattiva visibilità in presenza di luce solare. La seconda categoria, b), è detta riflettiva: in sostanza non è presente una fonte di luce che va alimentata con energia in quanto si usa la luce ambientale; purtroppo quest’ultima non è sufficiente per applicazioni quali schermi Tv, tablet, etc. ma al contrario trova largo utilizzo in piccoli elettrodomestici quali radiosveglie, bilance digitali e via dicendo (talvolta capita che una fonte di energia ausiliaria è ottenuta installando un micro-pannello solare). La terza ed ultima categoria, c), è detta transriflettiva e consiste in un mix delle due soluzioni precedenti.
3) OLED. Questo tipo di display si basa sull’elettroluminescenza posseduta naturalmente da alcuni elementi organici; in altri termini, a differenza dei display LCD, non è necessaria una fonte di luce esterna in quanto è il materiale stesso di cui è composto lo schermo stesso ad emetterla! I vantaggi di questa tecnologia sono evidenti: a) bassa tensione e bassi consumi b) ottimo contrasto e colori brillanti => c) minore affaticamento della vista. I principali aspetti negativi sono costituiti dagli elevati costi di produzione e dalla durata relativamente breve delle proprietà elettroluminescenti dei materiali organici.
Da ricordare, infine, che così come per i display LCD anche per quelli OLED si è avuta una suddivisione in particolari tipologie (AMOLED, Super-AMOLED, etc.) che però non è il caso qui descrivere.
4) E-INK. Il funzionamento di un display basato su questa tecnologia (sviluppata da E-Ink Corporation appositamente per la lettura di e-book) è semplice quanto geniale: all’interno di microsfere vengono inserite particelle bianche e nere di biossido di titanio; a seconda del tipo di carica elettrica ricevuta (positiva o negativa) queste particelle si dispongono in un determinato modo andando a formare, puntino dopo puntino, la pagina. Gli aspetti positivi di questa tecnologia sono molteplici ma contemperati da una serie di controindicazioni delle quali è bene tener conto: infatti la tecnologia e-ink, sia per l’assenza di retroilluminazione sia perché il refresh non è continuo ma avviene solo quando si cambia la pagina, consuma poca energia (=> lunga autonomia, fattore al contrario critico in molti device); inoltre la citata mancanza di retroilluminazione contribuisce a non affaticare la vista così come migliora sensibilmente la facilità di lettura in caso di esposizione alla luce solare o di elevata angolazione. Ovviamente il fatto che non sia retroilluminato costituisce anche un problema: come per qualsiasi libro cartaceo, con poca luce od al buio semplicemente non si legge! Inoltre l’assenza di refresh continuo impedisce la possibilità di rappresentare a schermo animazioni video (e quando anche lo sono, gli scatti tra un fotogramma e l’altro sono intollerabili!). Last but not least la tecnologia e-ink, per la citata presenza delle particelle di biossido di titanio, è di fatto una tecnologia in bianco e nero. Ovviamente la ricerca va avanti e non bisogna dunque disperare: se la “prima generazione” (Vizplex) al massimo garantiva 16 toni di grigi, la seconda (Pearl) ha rappresentato un significativo passo in avanti in termini di contrasto e di velocità nel cambio di pagina (= refresh => non è irrealistico pensare ad e-reader con tecnologia ad inchiostro elettronico capaci di riprodurre video). La terza generazione poi (Triton) ha addirittura visto la comparsa del colore! Se dal punto di vista costruttivo l’obiettivo è stato centrato semplicemente aggiungendo un ulteriore strato RGB, la resa non è soddisfacente, essendo i colori assai smorti. In ogni caso l’evoluzione continua e non bisogna disperare: basta guardare alle tecnologie Ink-In-Motion e Surf sviluppate, seppur per applicazioni in altri campi, sempre da E-Ink Corporation per rendersi conto delle potenzialità future!
5) SI-PIX. Si tratta di una tecnologia per certi versi analoga a quella e-ink infatti, fatto salvo che a) non abbiamo le microsfere bensì delle microcelle (chiamate Microcup) di forma quadrata od esagonale e che b) al loro interno non ci sono le particelle di biossido di titanio bianche e nere ma particelle bianche ed un fluido nero, il principio di funzionamento è simile: applicando una carica elettrica si riesce ad attrarre e disporre, in base alle esigenze, gli elementi bianchi e quelli neri i quali nel loro insieme concorrono a costruire le pagine. Se dunque anche con Si-Pix non vi è retroilluminazione (con tutti i vantaggi che ne conseguono), un problema concreto è costituito dall’eccessiva grandezza delle Microcup: infatti osservando attentamente uno schermo basato su questa tecnologia non si può non notare la “tramatura” di fondo costituita dall’insieme delle “celle”, il che non è sicuramente un bel vedere! Si rende dunque urgente rimpicciolire le Microcup anche perché così facendo migliora il controllo dei vari elementi contenuti, specie dei colori: già, perché nelle Microcup non è obbligatorio mettere il liquido nero ma potrebbe tranquillamente essere inserito uno dei colori RGB, purché dotato di proprietà dielettriche. Insomma, anche con la tecnologia Si-Pix si può raggiungere il traguardo di uno schermo a colori.
6) PIXEL QI. Non è una tecnologia vera e propria, prevedendo esso la compresenza in un unico dispositivo tanto di uno schermo LCD quanto di uno E-ink. In linea teorica i vantaggi sono evidenti: si usa il primo per fruire di una specifica serie di contenuti, l’e-ink per leggere. Purtroppo a detta di molti (personalmente non ho mai maneggiato un dispositivo con schermo Pixel Qi) quando è in funzione in “modalità” e-ink la resa non è all’altezza dei corrispettivi display “puri”; a questo difetto non da poco aggiungerei che la presenza di uno schermo LCD giocoforza porta ad un innalzamento dei consumi energetici, con i conseguenti limiti in termini di autonomia, tali forse da non rendere giustificato l’acquisto di un device che peraltro ha un costo proporzionalmente più elevato (l’Adam di Notion Ink, unica azienda ad aver prodotto un tablet/e-reader con questa tecnologia, parte da circa 300 euro).
7) MIRASOL. Questa tecnologia si basa su un principio completamente diverso rispetto a quelli fin qui descritti: in pratica al riparo di un vetro si trovano i due elementi fondamentali, ovvero una pellicola e, separata da uno spazio semplicemente riempito d’aria, una membrana riflettente; quest’ultima membrana, in base a precisi impulsi elettrici ricevuti, si sposta per attrazione elettrostatica verso la pellicola sovrastante assumendo diverse posizioni. In particolare quando è aperta del tutto la luce esterna attraversa nell’ordine: il vetro, la pellicola ad esso aderente, lo spazio d’aria per infine incidere sulla membrana riflettente e tornare indietro così com’è arrivata, motivo per cui, non essendoci alterazioni nella sua frequenza, viene percepita dall’occhio umano come colore bianco sullo schermo; al contrario quando la membrana riflettente è “appiccicata” alla pellicola, la luce non viene riflessa e ai nostri occhi lo schermo assume il colore nero. Sarà ora intuibile come, in base allo stesso principio, la membrana riflettente mobile a seconda della “quota” nella quale si posizionerà potrà assorbire parte della luce entrante e riflettere la rimanente conferendole una frequenza che, a seconda dei casi, i nostri occhi percepiranno come rosso, verde e blu (RGB). Un sistema dunque tanto semplice dal punto di vista scientifico quanto tecnologicamente innovativo! Purtroppo questa tecnologia per il momento ha il suo costo: il citato Kyobo viene venduto per l’equivalente di 230 euro, non pochi per un e-reader. E’ questa a mio avviso l’unica controindicazione, essendo per il resto (non essendoci retroilluminazione) la visibilità ottima anche in piena luce solare! Veloce è anche il cambio di pagina / immagine (= il tempo che la membrana riflettente si alzi o si abbassi) al punto che su uno schermo Mirasol è possibile vedere anche video con adeguato frame rate; essendo poi gli spostamenti minimi dal punto di vista della “strada percorsa” l’energia necessaria è poca, motivo per cui i consumi sono ridotti (Qualcomm, l’azienda produttrice, sostiene persino inferiori all’e-ink). Una tecnologia dunque che sembra davvero valida, soprattutto perché come tutte suscettibile di miglioramenti, anche se come sempre per un giudizio compiuto bisognerebbe testarla.
LCD pixels fry my eyes di ~dgies, su Flickr
CONSIDERAZIONI E VALUTAZIONI FINALI
In questo lungo e denso post ho descritto per sommi capi le principali tecnologie usate nei display attualmente in commercio: ad esclusione di quella al plasma, tutte le altre hanno trovato una più o meno diffusa applicazione in ambito tablet e/o e-reader, vale a dire i dispositivi di lettura “principi” attualmente a disposizione (prescindendo ora da considerazioni sulle distinte classi e sulla loro possibile, anzi probabile, convergenza).
A mio avviso una loro completa valutazione non può essere fatta senza tener conto del “contesto operativo” nel quale esse si troveranno ad operare e di conseguenza senza considerare quali task dovranno svolgere e quali caratteristiche dovranno possedere. Per quanto riguarda il contesto, questo sarà fatto di risorse caricate sulla nuvola, alle quali vi accederemo sempre e comunque attraverso molteplici dispositivi mobili (la celebre accoppiata cloud computing + mobile devices). Restringendo ora il campo a tablet ed eredaer appare fuor di discussione che le varie risorse digitali fruite saranno caratterizzate da multimedialità spinta e tendenza ad “esplodere” verso la Rete. Ad esempio un libro di testo, poniamo di storia, avrà la classica parte testuale in cui si descrivono la vita e le opere di Cesare, ma anche video con ricostruzioni in 3D della Roma del I secolo a.C., immagini, link ad ulteriori risorse utili disponibili in Rete, così come prevederà la condivisione ed interazione con i compagni ed i docenti; i tipici esercizi di comprensione di quanto studiato, presenti nella versione cartacea a fine di ogni capitolo, saranno sostituiti da test compilati online che potrebbero tranquillamente essere corretti dalla casa editrice così come inviati al docente o archiviati sulla nuvola in attesa di correzione…
Da questo banale esempio si intuisce come la connettività sarà un requisito essenziale così come i colori (ve lo immaginate, ai nostri giorni, un libro di testo in bianco e nero? ma anche fumetti o riviste per essere in linea con gli standard cui siamo abituati devono essere a colori, mica acquistiamo gli ereader per leggerci solo classici della letteratura!) e la capacità di riprodurre video. Ovviamente un’attività come lo studio richiede una lettura intensiva e prolungata nel tempo, motivo per cui da un lato lo schermo non dovrà affaticare la vista e la batteria dovrà durare a lungo (negli istituti scolastici in cui si effettua il rientro pomeridiano almeno 10 ore).
Ebbene, solo imponendo il rispetto dei requisiti sin qui elencati (connettività, visibilità senza per ciò affaticare la vista, capacità di riproduzione di testi, di audio e di video, colori, bassi consumi) abbiamo fatto fuori gran parte dei “pretendenti”: di sicuro scartati sono i dispositivi LCD retroilluminati (troppo alti i consumi e notevole l’affaticamento della vista) così come quelli con tecnologia E-ink e Si-pix (per la scarsa multimedialità e l’assenza del colore o quanto meno di un colore che sia decente). Bocciata pure la tecnologia Pixel-Qi in quanto essa implica, a seconda della modalità d’uso (LCD o e-ink), la rinuncia a qualcuna delle caratteristiche richieste. A giocarsela restano dunque i dispositivi con tecnologia OLED o Mirasol, entrambe molto più costose delle precedenti ma con gli indubbi vantaggi descritti. Dovendo comunque scegliere un “vincitore” tra i due, l’attuale (relativa) scarsa durata degli schermi OLED, dovuta a motivi di decadimento delle proprietà elettroluminescenti degli elementi organici di cui sono fatti gli schermi stessi, mi porta a preferire il Mirasol, trattandosi di una tecnologia decisamente innovativa (suscettibile dunque di miglioramenti) ma nel contempo basata su una consolidata nanotecnologia qual è il MEMS, il tutto brillantemente applicato alla teoria della luce ed alla nostra conoscenza sul funzionamento dell’occhio umano.
PS Ho parlato per tutto l’articolo di display in quanto elemento di output (testi, immagini e video, in bianco e nero o a colori); come sarà noto a tutti, con la comparsa del touchscreen lo schermo è divenuto anche elemento attraverso il quale dare input. Molti (Jeff Bezos di Amazon tra questi) hanno a lungo osteggiato l’aggiunta dello schermo touch sugli ereader in quanto l’applicazione di un ulteriore strato sopra al display vero e proprio avrebbe comportato un decadimento della qualità delle immagini sottostanti. A parte che gli ultimi schermi touch sono meno “invadenti” dei precedenti, sono da sempre stato tra coloro che, accettando qualche compromesso, lo schermo tattile lo vogliono eccome! Infatti, come già ricordato sopra, gli ereader non esistono solo per leggere romanzi, ma serviranno sempre più anche per attività didattiche e “lavorative”, come il prendere appunti, sottolineare, etc. Tutte cose che, scusatemi tanto, è mille volte più comodo fare con la mano (o ancor meglio con un pennino) piuttosto che con una tastiera o un joypad! Inoltre se si ha il touchscreen scompare la tastiera fisica ed il nostro dispositivo assume dimensioni più “tascabili” (ve li ricordate i primi Kindle?). Dunque, almeno per quanto riguarda quest’altro aspetto del display, nessun dubbio: lunga vita al touch!
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