Základní pojmy reálných pixelů a virtuálních pixelů
V technologii displeje LED jsou „skutečné pixely“ a „virtuální pixely“ dvě základní technologie zobrazení pixelů. Díky různým logikám složení pixelů a metodám řízení ovlivňují rozlišení, cenu a použitelné scénáře obrazovky. Rozdíly a vlastnosti těchto dvou jsou podrobně analyzovány níže.
Definice a charakteristiky reálných pixelů
Skutečný pixel je fyzicky spočítatelný skutečný pixel na obrazovce LED displeje. Každý skutečný pixel může nezávisle ovládat svůj jas a barvu a společně vytvářet obraz na obrazovce. Ve skutečném pixelovém zobrazení existuje korespondence 1:1 mezi fyzickými pixely a skutečně zobrazenými pixely; počet pixelů na obrazovce určuje množství obrazových informací, které lze zobrazit.
Body vyzařující světlo-skutečného pixelu jsou umístěny na trubicích LED a vykazují soudržnou charakteristiku. Z hlediska technické implementace se každá z červených, zelených a modrých LED na skutečném pixelovém displeji nakonec podílí pouze na zobrazení jednoho pixelu pro dosažení dostatečného jasu. Tento design zajišťuje nezávislost a integritu každého pixelu, díky čemuž je efekt zobrazení stabilnější a spolehlivější.
Výhoda skutečného pixelového displeje spočívá ve stabilitě a konzistenci jeho zobrazovacího efektu. Vzhledem k tomu, že každý pixel je řízen nezávisle, nedochází k problémům s mícháním barev způsobeným sdílením pixelů, takže je vhodný zejména pro aplikace vyžadující vysoce-přesné zobrazení, jako je profesionální filmová a televizní produkce a špičkové{2}}reklamní displeje.
Definice a charakteristiky virtuálních pixelů
Virtuální pixel je zobrazovací technika implementovaná pomocí specifických algoritmů a řídicích technologií, která umožňuje, aby obrazovka vizuálně prezentovala efekt vyššího rozlišení než skutečné fyzické pixely. Jednoduše řečeno „simuluje“ více pixelů pomocí technických prostředků.
Virtuální pixelové displeje využívají technologii LED multiplexování. Jedna LED dioda může být kombinována se sousedními LED až čtyřikrát (nahoře, dole, vlevo a vpravo), což umožňuje méně LED diodám zobrazit více obrazových informací a dosáhnout vyššího rozlišení. Virtuální pixely jsou rozptýleny, přičemž mezi diodami LED -vyzařují body a vytvářejí virtuální obrazové body smícháním sousedních červených, zelených a modrých dílčích- pixelů.
Jádro virtuálních pixelů spočívá v kombinaci a distribuci fyzických pixelů, což umožňuje, aby obrazovka zobrazovala více detailů obrazu a efektů než skutečné pixely. Dokáže zobrazit dvakrát až čtyřikrát více obrazových bodů, než je skutečný počet obrazových bodů na displeji. Například, když jsou R, G, B distribuovány v poměru 2:1:1, jeden pixel se skládá ze dvou červených LED diod, jedné zelené LED a jedné modré LED, čímž je zobrazený obraz čtyřnásobkem originálu.
Technické principy a způsoby implementace
Princip technické implementace reálných pixelů
Technologie skutečných-pixelových LED displejů je založena na tradičních metodách ovládání displeje, přičemž její základní funkcí je poměr 1:1 mezi fyzickými pixely a pixely displeje. Z hardwarového hlediska se LED displej skládá z pixelů složených z LED diod a souvisejících řídicích obvodů, které umožňují přesnou kontrolu nad jasem a tmavostí každého pixelu pro zobrazení bohatých informací.
Jádrem LED (Light Emitting Diode) je PN přechod složený z polovodičů typu P-a N{1}}. Když je na přechod PN přivedeno propustné napětí, elektrony a díry se na přechodu rekombinují, uvolňují energii jako fotony, a tak emitují světlo. LED diody vyrobené z různých materiálů vyzařují různé barvy světla; například gallium fosfid (GaP) LED typicky vyzařují zelené světlo, zatímco gallium arsenide (GaAs) LED vyzařují červené světlo.
Na plně-barevném LED displeji se každý pixel skládá ze tří LED: červené, zelené a modré. Ovládáním jasu a tmavosti různých barevných LED diod v každém pixelu lze vytvářet bohaté a rozmanité obrázky a videa. Pro přesné ovládání jasu a barvy každého pixelu na LED displeji je nutný odpovídající budicí obvod. Mezi běžné způsoby jízdy patří statické řízení a dynamické řízení. Statické řízení znamená, že každý pixel má svůj vlastní nezávislý čip ovladače pro ovládání. Tato metoda poskytuje dobré výsledky zobrazení a jednotný jas, ale obvody jsou složité a náklady jsou vysoké. Obecně se používá v aplikacích s malým počtem pixelů a extrémně vysokými požadavky na kvalitu zobrazení. Dynamická jízda na druhé straně využívá metodu skenování, která postupně rozsvěcuje různé řádky a sloupce pixelů a využívá perzistenci vidění v lidském oku k dosažení zobrazení úplného obrazu.
Principy technické implementace virtuálních pixelů
Technologie virtuálních pixelů je schéma ovládání zobrazení, které dosahuje ekvivalentního zvýšení rozlišení mapováním fyzických pixelů na pixely zobrazení (N=2 nebo 4). Jeho základní technologie spočívá v přeskupení LED trubic mezi fyzickými pixely tak, aby vytvořily kombinaci virtuálních pixelů. Virtuální pixely využívají distribuovanou strukturu vyzařující světlo-, která vytváří virtuální pixely smícháním sousedních červených, zelených a modrých dílčích-pixelů.
V konkrétní implementaci má technologie virtuálních pixelů několik řešení. Vezmeme-li jako příklad technologii vykreslování dynamických subpixelů RGGB se čtyřmi-výbojkami{2}}, ve fyzickém uspořádání pixelů tvoří tři subpixely RGB- v každém černém snímku úplný pixel pro zobrazení obsahu. V uspořádání se čtyřmi-výbojkami RGGB však každý černý snímek obsahuje pouze jeden dílčí-pixel. Prostřednictvím pokročilé technologie dynamického vykreslování sub-pixelů lze okolní sub{9}}pixely flexibilně vypůjčovat podle obsahu obrazu, což umožňuje zobrazení celého obsahu pixelů pomocí jediného sub{10}}pixelu.
Ve srovnání s fyzickými pixely u čtyř{0}}lampového uspořádání RGGB stačí ke každému (RGB) pixelu přidat jeden sub{1}}pixel (G), aby se dosáhlo 4-násobného zvýšení efektu zobrazení. Podobně technologie vykreslování vertikálních dynamických subpixelů se třemi-lampami Delta1-také dosahuje vysokého-rozlišení díky flexibilnímu vypůjčování okolních subpixelů.
Virtuální pixely lze kategorizovat podle způsobu ovládání (softwarové virtuální vs. hardwarové virtuální), jejich násobiče (2x virtuální vs . 4x virtuální) a jejich uspořádání LED (1R1G1B virtuální vs . 2R1G1B virtuální). Ve schématu virtuálních pixelů 2R1G1B může každá dioda sdílet čtyři pixely, což výrazně zlepšuje rozlišení displeje.
Srovnávací analýza technických vlastností
Porovnání efektů zobrazení
Protože každý pixel na skutečném-pixelovém displeji je ovládán nezávisle, je efekt zobrazení stabilnější a přesnější. Při zobrazování jednoho-textu tahu může skutečný-pixelový displej zobrazovat čistý text, zatímco virtuální-pixelový displej může zobrazovat nejasný text. Důvodem je to, že virtuální pixely používají časové-multiplexování, které cyklicky skenuje informace čtyř sousedních pixelů, což může vést k méně ostrým detailům hran.
Pokud jde o barevný výkon, skutečné-pixelové displeje mají přesnější a konzistentnější barvy, protože subpixel RGB každého pixelu je vyhrazen tomuto pixelu. Virtuální-pixelové displeje dosahují barev smícháním subpixelů sousedních pixelů, což může za určitých podmínek vést k barevné odchylce nebo podsycení.
Z hlediska zážitku ze sledování si skutečné-pixelové displeje zachovávají dobrou kvalitu zobrazení při jakékoli pozorovací vzdálenosti, zatímco optimální pozorovací vzdálenost pro virtuální-pixelové displeje musí být větší než 2048násobek fyzického rozteče pixelů obrazovky monitoru. Při pozorování-na blízkou vzdálenost se mohou virtuální{5}}obrazy pixelů jevit zrnité, zejména kolem statického textu, kde se mohou objevit zubaté okraje.
Rovnováha nákladů a výkonu
Skutečné-pixelové displeje jsou relativně drahé, protože potřebují více fyzických LED diod a obvodů ovladače. Zejména v aplikacích s vysokým-rozlišením se cena skutečných-pixelových řešení exponenciálně zvyšuje. Technologie virtuálních pixelů díky opětovnému použití LED může poskytnout vyšší rozlišení a jasnější kvalitu obrazu s malým nebo žádným zvýšením počtu LED, což výrazně snižuje náklady.
Z hlediska výkonu dosahuje technologie virtuálních pixelů vyššího rozlišení a jasnějších vizuálních efektů za nižší cenu. Pro zákazníky, kteří hledají LED displeje s vysokým-rozlišením, vysokým-rozlišením a cenově-efektivním zobrazením, jsou virtuální pixelové displeje vynikajícím řešením. Zejména v aplikacích s delšími pozorovacími vzdálenostmi se může efekt zobrazení virtuálních pixelů přiblížit skutečným pixelům, ale za výrazně nižší cenu.
Technologie virtuálních pixelů má však svá vlastní omezení v kvalitě obrazu; při vhodných pozorovacích vzdálenostech je jeho zobrazovací efekt přijatelný. Stávající výrobci mají produkty, které dosahují téměř -skutečných-obrazových efektů pixelů, zejména ve scénářích, jako jsou konferenční místnosti, kanceláře a komerční aplikace, kde nejsou vysoké požadavky na kvalitu zobrazení na blízko-, kde má technologie virtuálních pixelů jasnou výhodu.
Aplikační scénáře a typické případy
Aplikační scénáře skutečných-pixelových displejů
Skutečné-pixelové displeje jsou díky svému stabilnímu efektu zobrazení a přesným barvám široce používány v profesionálních oblastech s vysokými požadavky na kvalitu obrazu:
Špičkové{0}}komerční displeje:** V luxusních maloobchodech,-luxusních hotelech a dalších zařízeních mohou skutečné-pixelové LED displeje zobrazovat přesné barvy a jemné obrázky, což zlepšuje image značky a zákaznický zážitek. Například venkovní zakřivená LED obrazovka o délce 440-metrů- postavená společností Visionox v Dubaji pomocí technologie reálných pixelů se stala nejdelší venkovní pevnou LED obrazovkou na Středním východě a dokonce i na celém světě.
Filmová produkce a virtuální natáčení:** Filmový a televizní průmysl klade extrémně vysoké požadavky na přesnost zobrazení, a proto je upřednostňováno zobrazení skutečných-pixelů. Například na „Life Art-Pohlcující digitální výstavě kultury dynastie Mawangdui Han“ v provinčním muzeu Hunan společnost Unilumin Technology upravila akusticky transparentní prostor pro pohlcující kopuli LED o průměru 15-metrů- pomocí technologie skutečných pixelů, což vedlo k jasným, jemným obrazům a bohatým, zářivým barvám.
Velká-místa konání akcí:** Při velkých-událostech, jako jsou sportovní události a koncerty, potřebují diváci jasný a stabilní obraz na velkých obrazovkách. Skutečné-pixelové displeje mohou uspokojit potřebu vysokého rozlišení i při pohledu z dálky, jako je například obrazovka 490+ čtverečních metrů instalovaná Absenem v Jingshan International Tennis Center.
Aplikační scénáře virtuálních pixelových displejů
Technologie virtuálních pixelů se svou vysokou nákladovou-efektivitou nachází široké uplatnění v následujících oblastech:
Virtual Shooting a XR Technology: Technologie virtuálních pixelů výrazně snižuje nákladovou bariéru pro virtuální fotografování. Například největší světově jediné-virtuální studio LED, společně postavené společnostmi Absen a Bocai Media, má celkovou plochu obrazovky přibližně 1700 metrů čtverečních a využívá technologii virtuálních pixelů k překonání celosvětového rekordu v počtu pixelů na jedné obrazovce s 600 miliony pixelů. Tato technologie umožňuje filmové a televizní produkci dosáhnout revolučního zážitku „nulové post{5}}produkce“ a „co vidíte, to dostanete“.
Komerční zobrazení střední-třídy: V nákupních centrech, výstavních síních a dalších příležitostech vyžadujících velké výstavní plochy, ale s omezeným rozpočtem, mohou virtuální pixelové displeje dosáhnout efektů vysokého-rozlišení za nižší cenu. Například virtuální střelecký systém a řešení Unilumin Technology byly použity v mnoha projektech, jako je Hengdian Studio No. 1 a Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Vzdělávání a školení: Technologie virtuálních pixelů je také široce používána ve vzdělávacím sektoru. Například společnost Aoto Electronics vybudovala virtuální natáčecí studia pro univerzity, jako je Vysoká škola digitálního uměleckého průmyslu na Hubei University of Technology a Pekingská filmová akademie, poskytující učitelům a studentům pohodlí při výuce a zvládnutí technologie virtuálního natáčení.
Technické parametry a ukazatele výkonu
Technické parametry reálného pixelového zobrazení
Technické parametry skutečného-pixelového displeje obvykle zahrnují následující aspekty:
Hustota pixelů: Jedná se o počet pixelů na jednotku plochy, obvykle vyjádřený v bodech na metr čtvereční (dD/m²). Například skutečný-pixelový displej s fyzickou roztečí bodů 10 mm má fyzickou hustotu 10 000 bodů na metr čtvereční (m²). Vyšší hustota pixelů vede k jemnějšímu zobrazení obrazu, ale vyžaduje více LED, což zvyšuje výrobní náklady.
Jas: Skutečné{0}}pixelové displeje mají obvykle vysoký jas. Vnitřní obrazovky mají průměr bodu 3-8 mm, zatímco venkovní obrazovky mají rozteč bodu PH10-PH37,5. Jas je třeba upravit podle prostředí; venkovní světelné zdroje jsou silné, vyžadují více než 5000 cd/m²; vnitřní světlo je slabší a vyžaduje pouze 1800 cd/m².
Úroveň šedi: Odráží schopnost displeje ovládat úrovně jasu. Vysoké stupně šedi se široce používají při zpracování obrazu, lékařském zobrazování a dalších oborech. Typický 14bitový displej poskytuje 16384 úrovní stupňů šedi (2^14), přičemž rozděluje displej od nejtmavšího po nejjasnější na 16384 částí. Vyšší úrovně stupňů šedi mají za následek bohatší barvy. Kontrastní poměr: Jedná se o poměr maximálního jasu obrazovky LED k jasu pozadí při dané úrovni okolního osvětlení. Pro LED displeje se pro optimální výkon doporučuje kontrastní poměr 5000:1 nebo vyšší. Vysoký kontrastní poměr může učinit obrazy živějšími, ale příliš vysoké kontrastní poměry mohou vést ke ztrátě detailů obrazu.
Technické parametry obrazovky virtuálního pixelu
Virtuální pixelové displeje při zachování základních parametrů dosahují zlepšení výkonu prostřednictvím technologické optimalizace:
Ekvivalentní rozlišení: Počet fyzických pixelů na virtuálním pixelovém displeji je přibližně 1 (N=2, 4) násobek počtu pixelů skutečně zobrazených, což znamená, že může zobrazit 2 až 4krát více pixelů než skutečných pixelů. Například v řešení virtuálních pixelů 2R1G1B může každá dioda sdílet 4 pixely.
Obnovovací frekvence: Vysoké obnovovací frekvence zkracují dobu snímání a zvyšují obnovovací frekvenci, což má za následek plynulejší zobrazení. Virtuální pixelové displeje obvykle využívají ultra-vysoké obnovovací frekvence 7680 Hz a 1/8 skenovací frekvence, aby účinně eliminovaly blikání a chvění při tradiční fotografii.
Barevný výkon: Displeje s virtuálními pixely dosahují plného{0}barevného zobrazení díky kombinaci tří základních barev (červené, zelené a modré). Technologie řízení opětovného použití pixelů udržuje skenovací frekvenci nad 240 Hz, aby se eliminovalo blikání obrazovky a zároveň se snížila spotřeba energie a náklady, a přizpůsobuje se scénářům s vysokým dynamickým rozsahem, jako je televizní vysílání.
Řízení spotřeby energie: Technologie virtuálních pixelů optimalizuje spotřebu energie snížením počtu fyzických LED diod. Průměrná spotřeba energie určité obrazovky s virtuálními pixely je asi 600 W/m2 a maximální spotřeba energie je menší nebo rovna 1 000 W/m2, což je výrazně nižší hodnota než u skutečné obrazovky s pixely.
Hodnocení odvětví a trendy vývoje
Expertní hodnocení dvou technologií
Odborníci v oboru nabízejí objektivní hodnocení technologií skutečných-pixelů a virtuálních{1}}pixelů: Carlette uvedla: „S rychlým rozvojem zobrazovacích technologií se poptávka uživatelů po produktech s vyšším-rozlišením každým dnem zvyšuje. Objevení se virtuálních pixelů může zvýšit rozlišení produktů bez zvýšení nákladů, což je výhodné pro podporu rozvoje odvětví s vysokým-rozlišením.“ Virtuální pixely jsou metodou opětovného použití pixelů, která může poskytnout vyšší rozlišení a čistší kvalitu obrazu bez zvýšení nebo pouze o malý počet LED.
Odborníci však upozorňují i na omezení technologie virtuálních pixelů. V důsledku sdílení pixelů se skutečný zobrazovací efekt virtuálních pixelů s rostoucím virtuálním zvětšením zhoršuje. Při pozorování z blízka- bude obraz vypadat zrnitý, zejména statický text, který bude mít zubaté okraje. To znamená, že technologie virtuálních pixelů nemůže zcela nahradit skutečné pixely v profesionálních aplikacích.
Pokud jde o skutečnou-pixelovou technologii, odborníci se domnívají, že její výhody v kvalitě zobrazení jsou nepopiratelné, zejména v aplikacích vyšší třídy. S neustálou optimalizací technologie virtuálních pixelů se však propast mezi těmito dvěma zmenšuje. Při vhodných pozorovacích vzdálenostech a aplikačních scénářích mohou virtuální pixely již poskytnout vizuální zážitek blízký skutečným pixelům.
Budoucí vývojové trendy
Vývoj technologie LED displejů vykazuje následující trendy:
Průběžná optimalizace technologie virtuálních pixelů: V posledních letech se schéma virtuálních pixelů se čtyřmi{0}}svítilnami stává stále běžnějším. Ve schématu virtuálních zelených čtyř-svítilen se každý pixel skládá ze čtyř LED: červené, zelené, modré a virtuální zelené. V celém cyklu zobrazení je každá červená/modrá LED znovu použita čtyřikrát a každá zelená/virtuální zelená LED je znovu použita dvakrát. V kombinaci se 14-bitovým vysoce přesným řídicím systémem bude kvalita zobrazení virtuálních pixelů dále zlepšena.
Rozšiřující se scénáře aplikací: Počet LED virtuálních střeleckých studií rychle roste a dosahuje 41 celostátních, rozmístěných v různých provinciích a městech včetně Pekingu, Šanghaje a Guangdongu. S popularizací virtuální produkce a 8K videa přecházejí LED displeje z funkce jediného displeje na řešení „přátelské ke střelbě“.
Technologická integrace a inovace: Neustále se objevují inovace, jako je inteligentní synchronizační technologie, optimalizace optické struktury a adaptivní řídicí systémy. Vývoj systémů pro úpravu obnovovací frekvence, které dynamicky odpovídají snímkové frekvenci snímacího zařízení, snižuje blikání způsobené frekvenčními rozdíly; a používání technologií, jako jsou difúzní filmy a mikrostrukturní povrchové úpravy, snižuje pravděpodobnost vzniku moaré.
Další inovace: Trh se stále rozšiřuje: Průzkum trhu naznačuje, že se očekává, že velikost globálního trhu Micro LED poroste z přibližně 100 milionů USD v roce 2020 na více než 1 miliardu USD v roce 2025, což představuje složenou roční míru růstu (CAGR) o více než 30 %. Technologie virtuálních pixelů bude významnou hnací silou tohoto růstu, zejména na spotřebitelském trhu.
