¿Bandas de cámara o parpadeo del LCD? Lo que un vídeo del móvil puede —y no puede— decir

Un equipo de campo envía un vídeo grabado con el móvil. Unas bandas oscuras se desplazan lentamente por un LCD y el mensaje dice: «la pantalla parpadea, hay que sustituirla». Quien lo grabó quizá añada que la pantalla se veía normal en la sala. Antes de rechazar el módulo o aprobar una sustitución, conviene precisar qué ha mostrado realmente el vídeo.

Muestra bandas cambiantes en la zona de la pantalla grabada, en esas condiciones de captura. Todavía no establece si proceden de una modulación temporal de la luz, de un muestreo espacial o de otro efecto de la imagen, ni si la pantalla está dañada. Tampoco un clip sin bandas demostraría que la pantalla no parpadea. Una sola grabación no puede resolver estas cuestiones.

Por qué una cámara puede mostrar bandas que el ojo no ve

La explicación que sigue se refiere a las bandas causadas por una luz cambiante que interactúa con el tiempo de exposición; no todas las rayas de una foto de una pantalla tienen esa causa.

Muchas cámaras no capturan un fotograma completo en un único instante. Con un obturador de lectura progresiva (rolling shutter), cada fila del sensor empieza y termina su exposición en un momento ligeramente distinto, una línea tras otra (Teledyne Vision Solutions). Si la luz que llega al sensor sube y baja durante ese barrido, algunas filas recogen más luz que otras. El resultado es una serie de franjas más claras y más oscuras en un mismo fotograma.

Sony describe el mismo mecanismo en sus cámaras bajo iluminación parpadeante: como la parte superior y la inferior del sensor se exponen en momentos distintos, los instantes claros y oscuros de la luz quedan registrados en posiciones diferentes, lo que puede aparecer como bandas o una decoloración parcial (soporte de imagen de Sony). Cuando el ciclo de la luz y la temporización de los fotogramas de la cámara no están sincronizados, las franjas caen en un lugar ligeramente distinto en cada fotograma y las bandas parecen desplazarse.

Así, la cámara convierte un cambio en el tiempo en un patrón en el espacio. Por eso una cámara puede hacer visible algo que un observador no percibe, y por eso los ajustes de la cámara influyen en la imagen tanto como la pantalla.

1. Un nivel de luz hipotético sube y baja con el tiempo (t).
2. Cada fila del sensor recoge luz durante su propia ventana de exposición, que empieza un poco después que la de la fila anterior. Cada barra está sombreada según la cantidad de luz que recogió esa fila.
3. En el fotograma grabado, las filas que recogieron más luz aparecen más claras, de modo que un cambio en el tiempo se convierte en bandas a lo largo de la imagen.

Un obturador global no hace desaparecer la cuestión. En un sensor con obturador global, todos los píxeles empiezan y terminan su exposición a la vez; después, la señal almacenada puede leerse igualmente fila por fila (Teledyne Vision Solutions). Eso evita los desfases de exposición entre filas responsables de este mecanismo concreto de bandas. No garantiza una imagen sin bandas, y una luz que varía en el tiempo puede seguir produciendo diferencias entre fotogramas.

Cinco magnitudes que se confunden con facilidad

Las discusiones sobre un vídeo con bandas suelen torcerse porque se tratan como un solo número temporizaciones distintas.

Ninguna de ellas puede deducirse de otra. Una especificación de refresco de 60 Hz no indica cómo se comporta la retroiluminación. Una entrada de brillo «PWM» tampoco: Texas Instruments distingue entre drivers que encienden y apagan la corriente de los LED y drivers que convierten la orden PWM en una corriente analógica constante, y señala que la corriente conmutada puede funcionar a una frecuencia distinta de la señal de entrada (TI SNVA768). La luz emitida depende de la arquitectura del driver y de su configuración, no del nombre del pin de control.

Contar las bandas de un vídeo para calcular una frecuencia tampoco es fiable si no se conocen la temporización de filas y la exposición del sensor. Los móviles rara vez informan de esos valores, y las aplicaciones de mensajería suelen recodificar el archivo.

Qué puede y qué no puede establecer el vídeo

Puede establecer que, con esa cámara, ese modo y esa iluminación, la imagen grabada de la zona de la pantalla mostró bandas cambiantes. Si el efecto se queda dentro de la zona de la pantalla, investigue primero la pantalla, sus reflejos y cómo se muestrea su imagen; esa localización no aísla la causa.

No puede establecer:

• Un defecto. Los artefactos de grabación bajo una luz que varía en el tiempo pueden producirse sin ningún fallo de la cámara (soporte de imagen de Sony), y una luz modulada no es por sí misma un fallo de la pantalla. Que el comportamiento observado quede fuera de especificación depende de la documentación del módulo y de los requisitos de la aplicación.
• La fuente. Entre las candidatas están la excitación de la retroiluminación, el comportamiento de refresco propio del panel, el contenido mostrado y la iluminación de la sala reflejada en el cristal frontal. Si bandas similares cruzan también las superficies cercanas, investigue además la iluminación de la sala y la cámara; la iluminación LED puede parpadear a cientos o miles de ciclos por segundo (soporte de imagen de Sony). Es un indicio, no una prueba de que contribuya la luz ambiente, y no descarta la pantalla.
• La frecuencia o la forma de onda. El patrón de bandas depende tanto de la temporización de la cámara como de la luz, como se ha descrito más arriba.
• Un resultado limpio. Un vídeo sin bandas solo demuestra que esa cámara, con ese ajuste, no hizo visible la variación. No es una prueba de que la emisión de luz sea constante.
• Confort o seguridad. Ni el ojo desnudo ni la cámara de un móvil son una medición calibrada del parpadeo. Nada en una grabación establece el cumplimiento de un requisito sanitario o ergonómico.

Cambie primero la grabación, y solo una cosa cada vez

El primer paso útil es una comparación controlada, no un cambio de módulo. Deje la pantalla exactamente como estaba: el mismo host, el mismo firmware, la misma imagen de prueba, el mismo ajuste de brillo y la misma iluminación ambiente. Después, cambie un único parámetro de la cámara.

Si el móvil tiene un modo de vídeo manual o «pro», cambie el tiempo de exposición u obturación y vuelva a grabar. Si no ofrece control manual, anote esa limitación; alternar entre las frecuencias de fotogramas estándar del móvil es un sustituto más débil, porque el móvil puede cambiar varios parámetros a la vez. Una segunda cámara puede aportar contexto, pero no es un instrumento de referencia.

Si el patrón cambia cuando solo cambia la condición de grabación, su aspecto depende del proceso de captura. Ese resultado es coherente con una exposición que interactúa con una luz variable en el tiempo, pero no establece la fuente ni la periodicidad. Para una iluminación parpadeante conocida, Sony describe un ajuste fino del obturador que reduce las bandas grabadas (soporte de imagen de Sony). La misma desaparición en una grabación de móvil sin explicar no demuestra una emisión de luz constante ni cualifica la pantalla. Ningún valor de obturación único sirve para todas las pantallas.

Una segunda comparación, independiente, consiste en mantener fijos los ajustes de la cámara y cambiar solo el ajuste de brillo de la pantalla. Que las bandas cambien o no con el brillo da al proveedor una pista sobre qué parte de la ruta de control del brillo examinar primero. Por sí solo no identifica la causa.

Cuándo deja de ser una cuestión de cámara

Pase a una investigación eléctrica y óptica cuando se dé cualquiera de estos casos:

• Las personas ven parpadeo, apagados momentáneos o perturbaciones de imagen sin cámara.
• La propia imagen está corrompida, desplazada o inestable, en lugar de volverse uniformemente más clara y más oscura.
• El comportamiento sigue a un evento de alimentación, a la temperatura, a un movimiento del cable o a un cambio de firmware.
• El producto se va a filmar, se usará en videollamadas o lo observará una cámara de visión artificial, de modo que el comportamiento grabado forma parte del requisito.

Los tres primeros casos requieren las comprobaciones más amplias de nuestro artículo sobre la resolución del parpadeo en TFT LCD, que trata las rutas de alimentación, temporización, firmware, retroiluminación y FPC. Para hallazgos relacionados con la retroiluminación, nuestro artículo sobre fallos de retroiluminación y pérdida de brillo en LCD explica cómo influyen las condiciones de excitación en la evaluación.

El cuarto es una cuestión de requisitos. Si las cámaras son relevantes para el producto, indíquelo antes de aprobar las muestras y describa las cámaras, las frecuencias de fotogramas y la iluminación implicadas. Cualquier medición de la modulación real de la luz debe hacerse con un equipo óptico adecuado sobre el módulo concreto, con los ajustes del host y los niveles de brillo concretos, y registrando las condiciones de prueba. Los cambios en el driver o en el circuito deben mantenerse dentro de los valores documentados del módulo y acordarse con el proveedor, no improvisarse a partir de un vídeo.

Qué enviar junto con un vídeo con bandas

Un proveedor puede reproducir y analizar el problema mucho más rápido cuando el vídeo llega con su contexto:

• El archivo de vídeo original, no una copia reenviada por una aplicación de mensajería.
• Modelo del móvil o de la cámara, modo de grabación, frecuencia de fotogramas y ajuste de exposición u obturación si se muestra.
• Un segundo clip de la misma escena con un ajuste de cámara cambiado, y una nota de qué se cambió.
• Si las personas ven parpadeo sin cámara y si aparecen bandas fuera de la zona de la pantalla.
• Referencia y revisión del módulo de pantalla, placa host, versión de firmware e interfaz.
• El ajuste de brillo y, si se conoce, cómo se controla el brillo en el producto.
• El patrón de prueba o el contenido mostrado, y el tipo de iluminación de la sala.
• Cuántas unidades lo presentan y los pasos para reproducirlo.

Estos datos también deben formar parte de la revisión de muestras de entrada; nuestra lista de comprobación para validar muestras de módulos LCD muestra dónde encajan.

Si tiene una grabación con bandas y los datos anteriores, puede enviarlos para una revisión de bandas de cámara en LCD. Podemos analizar con usted qué respalda la grabación y qué faltaría por medir.