Wraz z szybkim rozwojem technologii Mini/Micro LED i rosnącą segmentacją scenariuszy wyświetlaczy, jakość obrazu i kontrola kosztów wyświetlaczy LED stały się głównym przedmiotem zainteresowania konkurencji w branży. Wśród nich prawdziwe piksele, wirtualne piksele i technologia współdzielenia pikseli to trzy filary określające podstawową wydajność wyświetlacza, bezpośrednio wpływające na rozdzielczość produktu, reprodukcję kolorów, zużycie energii i całkowity koszt. Ten artykuł rozpocznie się od istoty technicznej, łącząc-najnowocześniejsze praktyki branżowe i dane testowe, aby zapewnić kompleksową i-głęboką analizę tych trzech technologii, oferując profesjonalistom z branży kompletny system odniesienia, od zasad technicznych po scenariusze zastosowań.
Technologia Real Pixel: „Wzorzec jakości obrazu” zbudowany z jednostek emitujących fizycznie Technologia Real Pixel to najbardziej podstawowe i najważniejsze rozwiązanie w zakresie wyświetlania dla wyświetlaczy LED. Jego istotą jest bezpośrednie konstruowanie obrazów za pomocą fizycznie istniejących koralików LED (sub-pikseli). Każda jednostka pikseli ma niezależną kontrolę jasności i koloru i jest „standardem wzorcowym” w zakresie pomiaru dokładności jakości obrazu w branży.
Definicja i podstawowe funkcje
Podstawowa definicja prawdziwego piksela to „fizycznie widoczna, niezależna-jednostka emitująca światło”, co oznacza, że każdy piksel na ekranie wyświetlacza składa się z jednego lub większej liczby koralików LED (zwykle czerwonych (R), zielonych (G) i niebieskich (B) sub-kolorów podstawowych), a każda jednostka piksela jest regulowana przez niezależny kanał sterujący, bez żadnych „wirtualnych kropek” generowanych przez interpolację algorytmiczną.. 1. Skład pikseli: główny nurt rzeczywisty Jednostka pikseli przyjmuje kombinację trzech-głównych-podstawowych-pikseli „1R1G1B” (niektóre-ekrany z najwyższej półki wykorzystują kombinację „2R1G1B” w celu wzmocnienia gamy kolorów czerwonych. Opakowania sub-pikselowe to głównie SMD i COB, przy czym opakowania COB stają się głównym wyborem w przypadku ekranów o małych-pikselach z rzeczywistymi pikselami ze względu na mniejsze odstępy między koralikami LED.. 2. Definicje kluczowych parametrów:
Ø Odstęp pikseli (wartość P-): odnosi się do odległości między środkami dwóch sąsiednich fizycznych pikseli (jednostka: mm). Na przykład P2,5 wskazuje odstęp między środkami pikseli wynoszący 2,5 mm, co jest podstawowym wskaźnikiem pomiaru gęstości pikseli.
Ø Gęstość pikseli: Wzór obliczeniowy to „1/(P-wartość × 10^-3)^2” (jednostka: punkty/m²). Na przykład gęstość pikseli P2.5 wynosi 1/(0,0025)^2=160000 punktów/m², co bezpośrednio określa szczegółowość obrazu.
Ø Poziomy skali szarości: Prawdziwe piksele obsługują skalę szarości od 16-bitów (65 536 poziomów) do 24-bitów (16 777 216 poziomów). Wyższe poziomy skali szarości zapewniają płynniejsze przejścia kolorów bez zjawisk „bloków kolorów” lub „rozmycia”, co ma kluczowe znaczenie w-scenariuszach wymagających dużej precyzji, takich jak obrazowanie medyczne i nadzór.. 1.2 Dogłębna-analiza zasad technicznych Zasada działania prawdziwych pikseli opiera się na „niezależnym sterowaniu + trzech-mieszaniu-podstawowych kolorów”. Podstawowa logika polega na precyzyjnym kontrolowaniu prądu każdego sub-piksela przez układ scalony sterownika w celu dostosowania proporcji trzech podstawowych kolorów RGB, ostatecznie syntezując pożądany kolor i jasność.. 1. Niezależna architektura sterowania: system sterowania ekranem z prawdziwym pikselem przyjmuje konstrukcję kanału „jeden-do-jednego”, co oznacza, że każdy sub-piksel (R/G/B) odpowiada niezależnemu kanałowi prądu stałego sterownika układ scalony. Zakres regulacji prądu wynosi zazwyczaj 1-20 mA (scenariusze normalne) lub 20-50 mA (scenariusze-o wysokiej jasności, np. ekrany zewnętrzne). Taka architektura gwarantuje, że odchylenie jasności każdego sub-piksela można kontrolować w zakresie ±3%, a jednolitość jasności znacznie przewyższa rozwiązania z pikselami wirtualnymi.. 2. Trzy-mechanizm mieszania kolorów podstawowych: w oparciu o charakterystykę ludzkiego wzroku rzeczywiste piksele osiągają pokrycie różnych standardów gamy kolorów (takich jak sRGB, DCI-P3, Rec.709 itp.) poprzez dostosowanie bieżącego współczynnika Subpiksele R/G/B. Na przykład zgodnie z wymaganiami kinowej gamy kolorów DCI-P3 rzeczywiste piksele muszą zwiększyć bieżący współczynnik zielonych subpikseli do 50–60% (ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe na zieleń), czerwonego do 25–30% i niebieskiego do 15–20%. Wirtualne piksele, bazujące na interpolacji, nie są w stanie osiągnąć tak precyzyjnej kontroli proporcji.
3. Zaleta braku interpolacji: Prawdziwe piksele nie wymagają interpolacji algorytmów programowych; obraz składa się bezpośrednio z fizycznych pikseli. Dlatego na dynamicznych obrazach nie ma efektu „duchy” ani „rozmycia”. Szybkość reakcji dynamicznej zależy wyłącznie od szybkości przełączania układu scalonego sterownika (zwykle 50-100 ns), czyli znacznie szybciej niż reakcja wirtualnych pikseli na poziomie milisekund.
1.3 Typowe scenariusze zastosowań i logika wyboru Ze względu na „wysoką stabilność i wysoką precyzję” technologia rzeczywistych-pikseli jest stosowana głównie w scenariuszach, w których obowiązują rygorystyczne wymagania dotyczące jakości obrazu i nie ma miejsca na kompromisy w zakresie kosztów. Konkretny wybór powinien uwzględniać trzy wymiary: odległość oglądania, zawartość wyświetlacza i standardy branżowe:
Profesjonalne scenariusze-o wysokiej precyzji:
Ø Wysyłka do centrum dowodzenia: wymaga nieprzerwanej pracy 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, średniego czasu między awariami (MTBF) wynoszącego co najmniej 50 000 godzin i braku rozmycia ruchu na dynamicznych obrazach. Zwykle wybierany jest ekran z rzeczywistymi pikselami P0.7-P1.25.
2. Zamknij-scenariusze oglądania z daleka:
Ø Sale konferencyjne/sale wykładowe: Odległość oglądania wynosi zazwyczaj 2-5 metrów. Tekst (np. dokumenty PPT) musi być wyraźny i pozbawiony postrzępionych krawędzi. Wybrano ekran z prawdziwymi pikselami P1.25-P2.5.
Ø Witryny muzealne: Wymagają reprodukcji szczegółów artefaktów (takich jak kaligrafia, obrazy i tekstury z brązu). Odległość oglądania wynosi 1-3 metry. Wybrano ekran z prawdziwymi pikselami P1.25-P1.8. 1.4 Zalety wydajności i ograniczenia techniczne
1.4.1 Podstawowe zalety
Ø Najwyższa-stabilność jakości obrazu: brak zależności od interpolacji algorytmu, brak zniekształceń obrazów statycznych/dynamicznych, jednolitość jasności mniejsza lub równa ±5% (opakowanie COB mniejsza lub równa ±3%), reprodukcja kolorów większa lub równa 95% (sRGB), ustanawiająca branżowy punkt odniesienia w zakresie jakości obrazu;
Ø Wysoka-terminowa niezawodność działania: niezależna architektura sterowników zmniejsza wpływ awarii pojedynczego układu scalonego na cały obraz i eliminuje problem „starzenia się algorytmu” wirtualnych pikseli (taki jak zmniejszona dokładność interpolacji po-długim czasie pracy);
Ø Możliwość dostosowania do treści o wysokim zakresie dynamiki: obsługuje dynamiczną liczbę klatek na sekundę większą lub równą 60 klatek na sekundę, a częstotliwości odświeżania mogą z łatwością osiągnąć 7680 Hz (spełniając potrzeby profesjonalnego fotografowania kamerą), bez efektu ducha w szybko-ruchomych scenach (takich jak transmisje wyścigów na żywo). 1.4.2 Główne ograniczenia
Ø Wysoka trudność w kontroli kosztów: podstawowy koszt wyświetlaczy-z rzeczywistymi pikselami obejmuje „chipy LED + układ scalony sterownika + karta odbiornika”. Biorąc za przykład wyświetlacz 100㎡, liczba chipów LED zastosowanych w ekranie P1.2 z rzeczywistym-pikselami wynosi 1/(0,0012)^2×100≈69 444 444 (około 69,44 miliona chipów), czyli 4,3 razy więcej niż w przypadku ekranu P2.5 z rzeczywistym-pikselami (16 milionów chipów). Zakładając, że koszt chipa LED wynosi 0,1 juana, różnica w kosztach wynosi 5,34 miliona juanów. Jednocześnie ekran P1.2 wymaga większej liczby kanałów sterujących (32 sterujące kanały IC na metr kwadratowy w porównaniu do zaledwie 16 kanałów w przypadku P2.5), a liczba używanych kart odbiorników również jest podwojona, co skutkuje całkowitym kosztem 2,5-3 razy większym niż w przypadku P2.5.
Ø Fizyczna gęstość pikseli ograniczona przez opakowanie: obecnie minimalny rzeczywisty-piksel w przypadku opakowań SMD wynosi P0,9, a dla opakowań COB może osiągnąć P0,4. Jednakże mniejsze odstępy (takie jak poniżej P0.3) są ograniczone rozmiarem chipa LED, co utrudnia dalsze przełomy. Ø Stosunkowo wysoki pobór mocy: Ze względu na dużą gęstość koralików LED, pobór mocy prawdziwego ekranu pikselowego jest zwykle o 30% -50% wyższy niż w przypadku wirtualnego ekranu pikselowego, co stawia wyższe wymagania systemowi zasilania dużych ekranów zewnętrznych.
Technologia wirtualnych pikseli:-równowaga kosztów i jakości obrazu osiągnięta dzięki interpolacji algorytmów
Technologia wirtualnych pikseli to innowacyjne rozwiązanie stworzone w celu rozwiązania problemów związanych z „wysokimi kosztami i małą gęstością” pikseli fizycznych. Jego istotą jest generowanie wirtualnych-punktów emitujących światło w przerwach między fizycznymi pikselami za pomocą algorytmów oprogramowania, poprawiając w ten sposób rozdzielczość wizualną bez zwiększania liczby fizycznych diod LED. Jest to preferowana technologia, w przypadku której „najpierw-efektywność kosztowa” jest stosowana w scenariuszach o niskim-i-średnim-zakresie.
2.1 Definicja i podstawowe cechy Podstawowa definicja wirtualnych pikseli to „wizualne punkty wirtualne generowane-algorytmem”. Oznacza to, że niektóre piksele na ekranie wyświetlacza nie składają się z fizycznych diod LED, lecz raczej „oszukują” mózg, nakładając jasność sąsiednich fizycznych pikseli i zmieniając ich czas, wykorzystując cechy ludzkiego wzroku do stworzenia percepcji wizualnej „wyższej rozdzielczości”.
Ø Istota techniczna: Wirtualne piksele nie zmieniają liczby ani rozmieszczenia fizycznych pikseli; optymalizują jedynie efekt wizualny za pomocą algorytmów. Dlatego istnieje różnica między ich „rzeczywistą rozdzielczością” (fizyczną gęstością pikseli) a „rozdzielczością wizualną” (wirtualną gęstością pikseli). Na przykład ekran z fizycznymi pikselami P2,5 może osiągnąć „wizualny efekt P1,25” dzięki technologii wirtualnej, ale rzeczywista gęstość fizyczna nadal wynosi 160 000 punktów/m².
Ø Klasyfikacja rdzenia: W oparciu o różne metody implementacji, wirtualne piksele są podzielone na dwie główne kategorie: „wirtualne przestrzenne” i „wirtualne czasowe”. Obecnie dominującym nurtem w branży jest „wirtualny przestrzenny” (stanowiący ponad 80%). Temporal virtual, ze względu na wysokie wymagania sprzętowe, jest używany tylko na-wysokiej klasy ekranach wirtualnych (takich jak małe studia).. 2.2 Dokładna-analiza zasad technicznych Zasada działania wirtualnych pikseli opiera się na „iluzji wizualnej + interpolacji algorytmu”. Wirtualne punkty są generowane poprzez dwie podstawowe ścieżki. Logika techniczna i jakość obrazu różnych ścieżek znacznie się różnią.
2.2.1 Przestrzenna technologia wirtualna (rozwiązanie główne) Przestrzenna technologia wirtualna wykorzystuje „mieszanie jasności sąsiadujących pikseli fizycznych” w celu generowania wirtualnych punktów pomiędzy fizycznymi pikselami. Podstawą jest obliczenie wag jasności sąsiednich pikseli przy użyciu algorytmów w celu uzyskania syntezy kolorów wirtualnych punktów.. 1. Typowe rozwiązanie: wirtualny układ czterech-lekkich RGBG (najczęściej stosowany w branży) Tradycyjne piksele fizyczne są ułożone w jednolity wzór „RGB-RGB”, podczas gdy rozwiązanie wirtualne RGBG zmienia układ na „RGB-G-RGB-G”, czyli dodanie jednego zielonego sub-piksela pomiędzy każdymi dwoma fizycznymi pikselami RGB, tworząc strukturę jednostkową „1R1G1B+1G”. W tym momencie algorytm łączy subpiksele R i B dwóch sąsiednich pikseli fizycznych ze środkowym sub-pikselem G, aby wygenerować cztery wirtualne piksele (jak pokazano na poniższym rysunku): a. Wirtualny piksel 1: Składa się z R, G i B fizycznego piksela A (podstawowy piksel rzeczywisty); B. Wirtualny piksel 2: Składa się z R fizycznego piksela A, środkowego G i B fizycznego piksela B (interpolowany punkt wirtualny); C. Wirtualny piksel 3: Składa się z R fizycznego piksela B, środkowego G i B fizycznego piksela A (interpolowany punkt wirtualny); D. Wirtualny piksel 4: Składa się z R, G i B fizycznego piksela B (podstawowy piksel rzeczywisty); W ten sposób teoretyczną rozdzielczość można poprawić 2-krotnie (niektórzy producenci twierdzą 4-krotnie, ale w rzeczywistości jest to 2--krotny wzrost rozdzielczości wizualnej, podczas gdy rozdzielczość fizyczna pozostaje niezmieniona), a dzięki dodaniu zielonego subpiksela postrzegana jasność poprawia się o 15%-20% (zgodnie z charakterystyką ludzkiego wzroku). 2. Rodzaje algorytmów interpolacji: Jakość obrazu wirtualizacji przestrzennej zależy od dokładności algorytm interpolacji. Obecnie algorytmy głównego nurtu dzielą się na dwie kategorie: a. Interpolacja dwuliniowa: oblicza średnią jasność 4 sąsiadujących pikseli fizycznych w celu wygenerowania punktów wirtualnych. Algorytm jest prosty i niedrogi w obliczeniach, ale krawędzie są rozmyte (obrysy tekstu są podatne na „rozmyte krawędzie”); B. Interpolacja dwusześcienna: oblicza wagi jasności 16 sąsiednich pikseli fizycznych w celu wygenerowania punktów wirtualnych. Jakość obrazu jest delikatniejsza (rozmycie krawędzi zmniejszone o 40%), ale wymaga mocniejszego głównego układu sterującego, co zwiększa koszt o 10%-15%.
2.2.2 Technologia wirtualizacji temporalnej (rozwiązanie-zaawansowane) Wirtualizacja czasowa wykorzystuje efekt „trwałości widzenia” ludzkiego oka. Dzięki szybkiej zmianie jasności różnych pikseli fizycznych generowane są wirtualne punkty poprzez nałożenie ich w wymiarze czasu. Podstawą jest „dzielenie ramek + odświeżanie-wysokiej częstotliwości”. Ø Logika techniczna: pełna klatka obrazu jest dzielona na N „pod-obrazów” (zwykle N=4-8). Każdy podobraz-oświetla tylko część fizycznych pikseli. Te-podobrazy są szybko zmieniane na wyświetlaczu z-częstotliwością odświeżania (większą lub równą 3840 Hz). Ze względu na trwałość obrazu ludzkie oko postrzega te-podobrazy jako pojedynczą klatkę o-wysokiej rozdzielczości. Na przykład, gdy N=6, ramka jest dzielona na 6 podobrazów-, z których każdy oświetla inny obszar fizycznych pikseli, co ostatecznie daje 35 wirtualnych pikseli (znacznie przekraczających 4 wirtualne piksele w reprezentacji przestrzennej).
Ø Wymagania sprzętowe: Wirtualizacja- oparta na czasie wymaga wyświetlacza obsługującego częstotliwość odświeżania większą lub równą 7640 Hz (aby spełnić wymagania dotyczące fotografowania dynamicznych scen z szybkością 60 klatek na sekundę i zapobiec przechwytywaniu przez kamerę-przejść obrazu), a układ scalony sterownika musi mieć możliwość „szybkiego przełączania prądu”; w przeciwnym razie wystąpią zjawiska „migotania” lub „przemiennej jasności”.
2.3 Typowe scenariusze zastosowań i logika wyboru Podstawowe zalety technologii wirtualnych pikseli to „niski koszt i wysoka rozdzielczość wizualna”. Dlatego stosuje się go głównie w scenariuszach, w których „oglądanie odbywa się na średnią lub dużą odległość, koszt jest wrażliwy, a wymagania dotyczące precyzji tekstu nie są wysokie”. Wybór powinien koncentrować się na „dopasowaniu odległości oglądania do rozdzielczości wizualnej”:
Scenariusze reklamy na średnim i długim dystansie:
Ø Atrium centrum handlowego/ekrany reklam zewnętrznych: Odległość oglądania wynosi zwykle 5-15 metrów. Nie jest wymagana duża szczegółowość i konieczna jest kontrola kosztów. Wybrano przestrzenny ekran wirtualny P2.5-P3.9 (np. ekran atrium o przekątnej 50㎡ w centrum handlowym wykorzystuje rozwiązanie wirtualne P2.5 RGBG z rozdzielczością wizualną odpowiadającą P1.25. W odległości 8 metrów jakość obrazu jest zbliżona do ekranu z rzeczywistymi pikselami P1.5, ale koszt jest obniżony o 40%, a liczba koralików LED została zmniejszona z 8 milionów do 6 milionów). Ø Duże ekrany w węzłach komunikacyjnych (takich jak-dworce kolei dużych prędkości i lotniska): odległość oglądania wynosi 10-20 metrów. Należy wyświetlać duży tekst (np. „Ticket Gate A1”) i dynamiczne filmy. Wybrano wirtualne ekrany P3.9-P5.0 (wirtualny ekran 300㎡ P4.8 na stacji-kolejowej dużych prędkości, z częstotliwością odświeżania 3840 Hz, w odległości 15 metrów, przejrzystość tekstu spełnia wymagania rozpoznawania, a koszt jest o 1,2 miliona juanów tańszy niż w przypadku ekranów z prawdziwymi pikselami). 2.-Rozrywka wrażliwa na koszty Scenariusze: Ø Pokoje/bary KTV: wymagają kolorów o wysokim nasyceniu (takich jak czerwony i niebieski), aby stworzyć atmosferę; odległość oglądania 3-5 metrów; niskie wymagania dotyczące precyzji tekstu (tylko tytuły piosenek i teksty); Zalecane są ekrany wirtualne P2.5-P3.0 (sieć KTV korzysta z wirtualnych ekranów P2.5; każdy pokój ma 5㎡, co pozwala zaoszczędzić 3000 juanów w porównaniu do ekranów z pełnym pikselem, a algorytm zwiększa jasność czerwieni o 20%, spełniając wizualne potrzeby scenariuszy rozrywkowych); Ø Małe studia (nieprofesjonalne): wymagają „wysokiej rozdzielczości wizualnej”, aby poprawić jakość obrazu; ograniczony budżet; Zalecane są wirtualne ekrany P2.0 oparte na czasie (wirtualny ekran lokalnej stacji telewizyjnej 15㎡ P2.0 oparty na czasie, częstotliwość odświeżania 7680 Hz, rozdzielczość wizualna odpowiadająca P1.0, spełniająca potrzeby fotografowania w promieniu 10 metrów, kosztująca o 60% mniej niż ekrany z pełnym pikselem P1.0). 3. Scenariusze tymczasowej konfiguracji: Ø Duże ekrany na wystawy/wydarzenia: krótki okres użytkowania (1–3 dni), wymagający szybkiego wdrożenia i kontrolowalne koszty. Wybrano wirtualne ekrany P3.9-P5.9 (wirtualny ekran 200㎡ P4.8 na wystawie miał koszt wynajmu wynoszący zaledwie 50% rzeczywistego ekranu pikselowego, a czas konfiguracji został skrócony o 30%. Ze względu na odległości oglądania przekraczające 8 metrów nie było znaczącej różnicy w jakości obrazu).
Zalety wydajności i ograniczenia techniczne
2.4.1 Podstawowe zalety
Ø Znacząca przewaga kosztowa: przy tej samej rozdzielczości wizualnej wirtualne ekrany pikselowe wykorzystują o 30%-50% mniej diod LED niż rzeczywiste ekrany pikselowe (rozwiązanie RGBG zmniejsza zużycie diod LED o 25%, rozwiązanie wirtualne oparte na czasie o 50%), a liczba układów scalonych sterowników i kart odbiorników jest zmniejszona o 20%–40%. Biorąc za przykład ekran 100㎡ z rozdzielczością wizualną P1,25, całkowity koszt ekranu wirtualnego (fizycznego P2.5) wynosi około 800 000 juanów, podczas gdy ekran z fizycznymi pikselami (P1.25) to około 1,5 miliona juanów, co oznacza redukcję kosztów o 47%.
Ø Elastyczna i regulowana rozdzielczość wizualna: wirtualną gęstość pikseli można dostosować do wymagań sceny za pomocą algorytmów. Na przykład ekran fizyczny P2.5 można przełączyć na „wizualny P1.25” lub „wizualny P1.67”, aby dostosować się do różnych odległości oglądania (np. w centrach handlowych rozdzielczość wizualna P1.25 jest używana w ciągu dnia, gdy odległość oglądania jest duża; w nocy, gdy odległość oglądania jest blisko, przełączana jest rozdzielczość P1.67, aby uniknąć rozmazania).
Ø Niższy pobór mocy: ze względu na zmniejszoną liczbę diod LED pobór mocy wirtualnego ekranu pikselowego jest zazwyczaj o 30%-40% niższy niż w przypadku fizycznego ekranu pikselowego o tej samej rozdzielczości wizualnej, dzięki czemu nadaje się do długotrwałej pracy na dużych ekranach zewnętrznych.. 2.4.2 Główne ograniczenia
Ø Obrazy dynamiczne są podatne na rozmycie: Ze względu na interpolację między sąsiednimi pikselami aktualizacja jasności punktów wirtualnych jest opóźniona w stosunku do aktualizacji jasności pikseli fizycznych w obrazach dynamicznych (takich jak wideo 60 klatek na sekundę), co łatwo powoduje „duchy” (dane testowe pokazują, że długość zjawy na wirtualnym ekranie P2.5 przy 60 kl./s wynosi około 0,8 piksela, podczas gdy na ekranie z fizycznymi pikselami wynosi tylko 0,1 piksela); chociaż wirtualizacja-czasowa może to poprawić, wymaga częstotliwości odświeżania większej lub równej 7640 Hz, co zwiększa koszt o 20%;
Ø Niewystarczająca precyzja wyświetlania tekstu: Krawędzie tekstu wirtualnych pikseli są generowane w drodze interpolacji i pozbawione są „twardych krawędzi” pikseli fizycznych, co prowadzi do zmniejszenia przejrzystości tekstu. Rzeczywiste testy wykazały, że klarowność tekstu wyświetlanego na wirtualnym ekranie P2.5 z odległości 2 metrów jest porównywalna jedynie z jasnością tekstu wyświetlanego na ekranie wirtualnym P2.5 z odległości 2 metrów od rzeczywistego-pikselowego ekranu P4.8 (obrysy tekstu są postrzępione, a małe czcionki mniejsze lub równe 12 są trudne do odczytania), co nie jest odpowiednie w przypadku scenariuszy biurowych wykorzystujących tekst-z bliskiej odległości;
Ø Odchylenie gamy kolorów i jednolitości jasności: chociaż przestrzenny wirtualny układ RGBG zwiększa liczbę zielonych sub-pikseli, odstęp między czerwonymi i niebieskimi sub-pikselami wzrasta, co powoduje odchylenie jednolitości kolorów 1-2 razy większe niż w przypadku prawdziwego-pikselowego ekranu; podczas-wirtualnego przełączania obrazu współczynnikowego wahania jasności mogą sięgać ±10%, łatwo powodując „migotanie” (szczególnie w scenariuszach o niskiej jasności);
Ø Dependence on algorithm and hardware matching: The image quality of virtual pixels is highly dependent on the collaboration of "interpolation algorithm + driver IC + main control chip," otherwise the algorithm cannot run in real time, resulting in "lag"; if the driver IC switching speed is insufficient (e.g., >100 ns),-czasowe obrazy wirtualne będą się na siebie nakładać, co znacznie pogorszy jakość obrazu.
Technologia udostępniania pikseli: „rozwiązanie precyzyjnej optymalizacji” dzięki współpracy sprzętu i algorytmów
Technologia udostępniania pikseli to „rozwiązanie kompromisowe” pomiędzy pikselami rzeczywistymi i wirtualnymi. Jego istotą jest umożliwienie wielu wirtualnym pikselom ponownego wykorzystania kanału sterującego i-jednostki emitującej światło tego samego fizycznego piksela poprzez optymalizację rozmieszczenia sprzętu i aktualizacje algorytmów oprogramowania. Maksymalizuje to redukcję kosztów przy zachowaniu określonej jakości obrazu, co czyni go „optymalnym rozwiązaniem” w przypadku scenariuszy o małych-rozmiarach i dużej-gęstości-informacji.
3.1 Definicja i podstawowe funkcje
Podstawowa definicja udostępniania pikseli to „ponowne wykorzystanie fizycznych pikseli + optymalizacja algorytmu”. Oznacza to zwiększenie liczby kluczowych sub-pikseli (takich jak zielony) poprzez zmianę układu diod LED (na poziomie sprzętowym) przy jednoczesnym zastosowaniu algorytmów umożliwiających wielu wirtualnym pikselom współdzielenie zasobów sterujących tego samego piksela fizycznego (takich jak bieżące kanały i styki układu scalonego), osiągając podwójny cel: „poprawę rozdzielczości + kontrolę kosztów”. Ø Istota techniczna: udostępnianie pikseli to nie tylko „ulepszenie wirtualnych pikseli”, ale połączenie „rekonstrukcji sprzętu + iteracji algorytmu”-zmiany układu sub-pikseli na poziomie sprzętowym (np. RGB → RGBG → RGGB) oraz optymalizacji wagi jasności i wyostrzenia krawędzi wirtualnych punktów na poziomie algorytmu, co ostatecznie pozwala uzyskać „lepszą jakość obrazu niż piksele wirtualne i niższy koszt niż piksele rzeczywiste”.
Ø Podstawowa różnica: w porównaniu z pikselami wirtualnymi „ponowne wykorzystanie” w przypadku udostępniania pikseli to „ponowne wykorzystanie-na poziomie sprzętu” (a nie prosta interpolacja algorytmiczna). Na przykład w układzie RGBG środkowy zielony sub-piksel nie tylko obsługuje sąsiednie piksele fizyczne, ale także zapewnia obsługę jasności dla 2–3 wirtualnych pikseli, dzieląc ten sam kanał sterujący i zmniejszając zużycie układu scalonego. W porównaniu z rzeczywistymi pikselami, współdzielenie pikseli nadal obejmuje punkty wirtualne, ale dzięki optymalizacji rozmieszczenia sprzętu odchylenie jasności między punktami wirtualnymi i fizycznymi można kontrolować w zakresie ± 5% (piksele wirtualne mają zazwyczaj ± 10%).
Dogłębna-analiza zasad technicznych
Zasada działania współdzielenia pikseli składa się z dwóch głównych modułów: „rekonstrukcji układu sprzętu” i „optymalizacji algorytmu oprogramowania”, które współpracują ze sobą w celu osiągnięcia równowagi między jakością obrazu a kosztem.. 3.2.1 Rekonstrukcja rozmieszczenia sprzętu (Core Foundation) Podstawą poziomu sprzętowego jest „optymalizacja rozmieszczenia subpikseli i zwiększenie gęstości kluczowych subpikseli”. Zmieniając tradycyjny, jednolity układ RGB, zwiększa się gęstość koloru, na który wrażliwe jest ludzkie oko (zielony), przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby kanałów sterujących. W szczególności istnieją dwa główne rozwiązania: 1. Schemat układu RGBG (najpowszechniej stosowany): tradycyjny układ „RGB-RGB” zostaje zmieniony na „RGB-G-RGB-G”, co oznacza, że pomiędzy każde dwie jednostki fizycznych pikseli RGB dodawany jest niezależny zielony subpiksel, tworząc powtarzalną jednostkę „1R1G1B+1G”. W tym momencie centralny zielony sub-piksel nie tylko należy do własnej jednostki fizycznej, ale także zapewnia obsługę jasności zielonej dla wirtualnych pikseli dwóch jednostek RGB po lewej i prawej stronie (tzn. „sub-1 G obsługuje 3 jednostki pikseli”), realizując ponowne wykorzystanie sprzętowe zielonego subpiksela; jednocześnie kanał sterujący zaprojektowano jako „niezależne kanały R/B, współdzielone kanały G”, co oznacza, że 2 jednostki RGB współdzielą 1 kanał sterujący G, co zmniejsza wykorzystanie kanału G układu scalonego sterownika o 50% (np. na ekranie 100㎡ P2.5 RGBG użycie kanału G jest zmniejszone z 2,28 miliona rzeczywistych pikseli do 1,14 miliona). 2. Schemat aranżacji RGGB (rozwiązanie-najwyższe): Układ jest dodatkowo zoptymalizowany do „RG-GB-RG-GB”, co oznacza, że każda jednostka zawiera „1R1G” i „1G1B”, co zwiększa gęstość zielonych sub-pikseli dwukrotnie większą niż czerwony/niebieski (gęstość R/G/B jest taka sama w rzeczywistych pikselach). Takie ustawienie lepiej dopasowuje się do wrażliwości ludzkiego oka na zieleń, poprawiając reprodukcję kolorów o 10%-15% w porównaniu do RGBG (zbliżając się do poziomu rzeczywistych pikseli). Jednocześnie charakteryzuje się wyższym współczynnikiem ponownego wykorzystania kanału sterującego – każde cztery wirtualne piksele współdzielą jeden kanał G, redukując zużycie układu scalonego o 25% w porównaniu z rozwiązaniem RGBG.
3.2.2 Optymalizacja algorytmu oprogramowania (zapewnienie jakości obrazu) Istotą algorytmu współdzielenia pikseli jest „eliminowanie odchyleń punktu wirtualnego i poprawa przejrzystości tekstu”. Rozwiązuje problemy nieodłącznie związane z wirtualnymi pikselami za pomocą trzech kluczowych algorytmów: 1. Algorytm średniego wyświetlania (reprezentatywny producent: Carlette): Algorytm ten wykonuje „obliczenia średniej ważonej” jasności pikseli fizycznych otaczających każdy piksel wirtualny, kontrolując odchylenie jasności pomiędzy punktami wirtualnymi i fizycznymi w zakresie ±3%. Na przykład podczas wyświetlania tekstu algorytm identyfikuje wirtualne punkty na krawędziach tekstu i zwiększa ich wagę jasności (5%-8% wyższą niż punkty fizyczne), aby zrównoważyć rozmycie krawędzi. Rzeczywiste testy pokazują, że z odległości 1,5 metra klarowność tekstu na ekranie z współdzielonymi pikselami P2.0 jest porównywalna z ekranem z rzeczywistymi pikselami P2.5 (tradycyjne piksele wirtualne są odpowiednikiem tylko P4.0); 2. Algorytm dynamicznego kontrastu (reprezentatywny producent: Nova): Analizuje zawartość obrazu w czasie rzeczywistym, zmniejszając jasność wirtualnych punktów w ciemnych obszarach i zwiększając jasność wirtualnych punktów w jasnych obszarach w celu zwiększenia kontrastu obrazu. Przykładowo, wyświetlając tekst na ciemnym tle, algorytm zmniejsza jasność wirtualnych kropek tła, jednocześnie zwiększając jasność wirtualnych kropek tekstu, dzięki czemu tekst „wyróżnia się” i zapobiega jego wtapianiu się w tło.
3. Algorytm kompensacji subpikseli: rozwiązując problem dużych odstępów między subpikselami R/B w układach RGBG/RGGB, algorytm zmniejsza odchylenie kolorów poprzez „kompensację jasności sąsiednich subpikseli R/B”. Na przykład podczas wyświetlania obszarów czerwonych algorytm zwiększa jasność subpikseli R w sąsiednich pikselach fizycznych, wypełniając „luki kolorów” spowodowane nadmiernym odstępem między subpikselami R, dzięki czemu czerwony obszar jest bardziej jednolity.
Typowe scenariusze zastosowań i logika wyboru
Technologia udostępniania pikseli, ze względu na jej cechy charakterystyczne, takie jak „dobre możliwości dostosowania małych-rozmiarów, duża gęstość informacji i kontrolowane koszty”, jest stosowana głównie w scenariuszach, w których występują „małe i średnie rozmiary, oglądanie z-bliskiej odległości i pewne wymagania dotyczące dokładności tekstu”. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę „rozmiar ekranu, zawartość wyświetlacza i wymagania dotyczące zużycia energii”.
1. Scenariusze małych i średnich-komercyjnych wyświetlaczy: Ø Ekrany w sklepach z telefonami komórkowymi: rozmiar ekranu to zazwyczaj 3–8㎡, odległość oglądania 1–3 metry. Musi wyświetlać specyfikacje telefonu (mała czcionka) i zdjęcia produktów. Zalecany jest współdzielony ekran z pikselami P2.0-P2.5 (sklep marek telefonów komórkowych wykorzystuje współdzielony ekran z pikselami P2.0 RGGB o rozdzielczości 5㎡, który zwiększa gęstość informacji o 40% w porównaniu z ekranem z pikselami P2.5 o tej samej wielkości i może jednocześnie wyświetlać specyfikacje dla 8 telefonów komórkowych; tekst pozostaje wyraźny i nierozmazany w odległości 1,5 metra).
Ø Ekrany reklamowe w sklepach wielobranżowych: rozmiar 1-3㎡, odległość oglądania 2-5 metrów. Musi wyświetlać ceny produktów (mała czcionka) i informacje promocyjne. Zalecany jest wspólny ekran z pikselami P2.5-P3.0 (sieć sklepów ogólnospożywczych wykorzystuje wspólne ekrany z pikselami 1000 2㎡ P2.5, które są o 35% tańsze i zużywają o 40% mniej energii niż ekran pikselowy, odpowiedni do pracy przez 24-godziny). 2. Scenariusze wyświetlania informacji w pomieszczeniach: Ø Wyświetlacz w kolejce do banku: Rozmiar 1-2㎡, oglądanie odległość 3-5 metrów, konieczne jest wyświetlanie numeru kolejki (duża czcionka) i komunikatów serwisowych (mała czcionka), przy użyciu wspólnego ekranu P2.0-P2.5 (oddział banku korzysta ze wspólnego ekranu o rozdzielczości 1,5㎡ P2.0 piksela, numer kolejki jest wyraźnie widoczny z odległości 5 metrów, a monity serwisowe małą czcionką można rozpoznać z odległości 3 metrów, co pozwala zaoszczędzić 25% kosztów w porównaniu z ekranem z pełnym pikselem). 3. Scenariusze o niskim zużyciu energii: Ø Małe ekrany zewnętrzne (np. ekrany na przystankach autobusowych): rozmiar 2–5㎡, wymaga energii słonecznej, pobór mocy mniejszy lub równy 100 W/㎡, przy użyciu współdzielonych ekranów z pikselami P2,5–P3,9 (współdzielone ekrany z pikselami 100 3㎡ P3,0 na przystanku autobusowym w określonym mieście zużywają 80 W/㎡, 50% mniej niż ekrany z rzeczywistymi pikselami i mogą być całkowicie zasilane energią słoneczną bez zewnętrznej sieci energetycznej); 3.4 Zalety wydajności i ograniczenia techniczne 3.4.1 Podstawowe zalety Ø Optymalna równowaga pomiędzy kosztem a jakością obrazu: Koszt współdzielenia pikseli jest o 40%-60% niższy niż w przypadku prawdziwych pikseli (współdzielony ekran 100㎡ P2.0 z pikselami kosztuje około 600 000 juanów, podczas gdy ekran z prawdziwymi pikselami kosztuje około 1 miliona juanów), a jakość obrazu jest o 30%-50% lepsza niż piksele wirtualne (przejrzystość tekstu odpowiada ekran z prawdziwymi pikselami o fizycznej wartości P o 0,5 mniejszej niż jego własna, np. współdzielenie pikseli P2.0 odpowiada rzeczywistym pikselom P2.5), co czyni go „królem opłacalności” w scenariuszach małych i średnich; Ø Wysoka gęstość informacji: Dzięki optymalizacji rozmieszczenia sprzętu gęstość subpikseli współdzielonych pikseli (szczególnie zielonych) jest o 25% -50% większa niż w przypadku pikseli wirtualnych, co skutkuje większą zdolnością do przenoszenia informacji. Na przykład ekran współdzielenia pikseli 5㎡ P2.0 może wyświetlić 12 linii tekstu (25 znaków w linii), podczas gdy wirtualny ekran P2.0 o tym samym rozmiarze wyświetla tylko 8 linii (20 znaków w linii), co zwiększa gęstość informacji o 87,5%;
Ø Dobra kompatybilność sprzętu: udostępnianie pikseli nie wymaga specjalnych-specjalnych głównych układów sterujących; obsługują go konwencjonalne główne układy sterujące i są one kompatybilne zarówno z pakietami SMD, jak i COB (ekrany z współdzieleniem pikseli w pakiecie COB-mają lepszą jednolitość jasności, mniejszą lub równą ±4%), dostosowując się do wymagań różnych scenariuszy;
Ø Zrównoważone zużycie energii i niezawodność: Liczba zastosowanych diod LED jest o 30% -40% mniejsza niż w przypadku rzeczywistych pikseli, a zużycie energii jest o 30% -50% niższe niż w przypadku rzeczywistych pikseli. Jednocześnie, ze względu na wysoki współczynnik ponownego wykorzystania kanałów napędowych, liczba układów scalonych jest zmniejszona, co skutkuje współczynnikiem awaryjności o 20% niższym niż w przypadku ekranów z wirtualnymi pikselami.. 3.4.2 Główne ograniczenia
Ø Zależność od konkretnego układu sprzętowego: Podstawą udostępniania pikseli jest układ sprzętowy (taki jak RGBG/RGGB). Tradycyjne wyświetlacze RGB nie mogą zapewnić współdzielenia pikseli poprzez aktualizacje oprogramowania, co wymaga przeprojektowania płytki PCB i procesu montażu diod LED, co prowadzi do zwiększonych kosztów dostosowywania.
Ø Słaba adaptacja do scenariuszy o dużych-rozmiarach: optymalizacja algorytmu udostępniania pikseli jest przeznaczona głównie dla małych-ekranów (<10㎡). For large-size screens (>10㎡), ze względu na dużą liczbę fizycznych pikseli, obciążenie obliczeniowe algorytmu wzrasta wykładniczo, co łatwo powoduje „zacinanie się” lub „nierówną jakość obrazu”.
Ø Odpowiedź dynamiczna ograniczona przez układ scalony: Wirtualne piksele udostępniania pikseli zależą od kanałów sterujących pikseli fizycznych. Jeżeli prędkość przełączania układu sterującego jest niewystarczająca, aktualizacja jasności punktów wirtualnych na obrazach dynamicznych będzie opóźniona, co spowoduje powstawanie „duszów”.
Ø Górna granica gamy kolorów jest niższa niż w przypadku rzeczywistych pikseli: chociaż współdzielenie pikseli powoduje dodanie zielonych sub-pikseli, odstępy między sub-pikselami R/B są w dalszym ciągu większe niż w przypadku rzeczywistych pikseli, co skutkuje nieco mniejszym pokryciem gamy kolorów (pokrycie sRGB wynosi około 92%, podczas gdy w przypadku ekranów z prawdziwymi pikselami wynosi około 98%), co nie jest w stanie spełnić wymagań gamy kolorów profesjonalnych obrazów (takich jak przetwarzanie końcowe- fotografii).
4.2 Scenariusz-Przewodnik po wyborze
1. Scenariusze z priorytetem dla rzeczywistych-pikseli:
Ø Podstawowe wymagania: wysoka precyzja, wysoka stabilność,-długotrwała praca;
Ø Typowe scenariusze: obrazowanie medyczne (standard DICOM), centra dowodzenia (praca 7x24), ekspozycja artefaktów muzealnych (-szczegóły z bliska);
Ø Zalecenia dotyczące wyboru: P0.9-P2.5, opakowanie COB (mała wysokość) lub opakowanie SMD (średnia wysokość), poziom skali szarości większy lub równy 16 bitom, częstotliwość odświeżania większa lub równa 3840 Hz.
2. Scenariusze z priorytetem dla wirtualnych-pikseli:
Ø Podstawowe wymagania: Niski koszt, średnia i duża odległość, rozdzielczość wizualna;
Ø Typowe scenariusze: reklama w atrium centrum handlowego, duże ekrany zewnętrzne, aranżacje wystaw tymczasowych;
Ø Zalecenia dotyczące wyboru: P2.5-P5.9, wirtualny przestrzenny (RGBG) lub wirtualny czasowy (high-end), częstotliwość odświeżania większa lub równa 3840 Hz (aby uniknąć migotania podczas fotografowania), algorytm interpolacji dwusześciennej.
3. Ustal priorytety scenariuszy udostępniania pikseli: Ø Podstawowe wymagania: mały i średni rozmiar, tekst-o bliskiej odległości, równowaga kosztów; Ø Typowe scenariusze: witryny sklepów z telefonami komórkowymi, ekrany informacyjne w windach, reklamy sklepów ogólnospożywczych; Ø Zalecenia dotyczące wyboru: P1.8-P2.5, układ RGBG/RGGB, algorytm obsługuje średni wyświetlacz + kontrast dynamiczny, prędkość przełączania układu scalonego sterownika Mniejsza lub równa 100 ns.
V.Trendy rozwoju technologii przemysłowych
Wraz z dojrzałością technologii Mini LED i komercjalizacją Micro LED, trzy główne technologie są stale udoskonalane i unowocześniane:
1. Technologia Real Pixel: rozwój w kierunku „mniejszego odstępu i większej integracji”. Obecnie rzeczywiste piksele w pakiecie COB osiągnęły P0.4. W przyszłości P0.2 lub niższy będzie można osiągnąć za pomocą chipów Micro LED (rozmiar<50μm). Combined with AI image quality optimization algorithms (such as dynamic color gamut adjustment), the image quality performance in professional scenarios will be further improved;
2. Technologia wirtualnych pikseli: rozwijająca się w kierunku „wirtualizacji-czasowej fuzji przestrzennej” i ograniczająca dynamiczne zjawy do wartości 0,3 piksela za pomocą hybrydowego algorytmu „interpolacji przestrzennej + przemiany czasowej”. W połączeniu z technologią podświetlenia Mini LED poprawia ona równomierność jasności (mniejszą lub równą ±6%), dostosowując się do bardziej średnich{{6} i-wysokiej-scenariuszy.
3. Technologia współdzielenia pikseli: w kierunku „ponownego wykorzystania wielu-subpikseli” w przyszłości rozszerzy RGBG do „RGBWG” (dodając białe subpiksele), co jeszcze bardziej poprawi jasność. Jednocześnie dzięki algorytmom renderowania-AI w czasie rzeczywistym rozwiązuje problem nierównej jakości obrazu na ekranach-o dużych rozmiarach, dostosowując się do scenariuszy-średniej wielkości 10-50㎡.
Podsumowując, piksele rzeczywiste, piksele wirtualne i technologie współdzielenia pikseli nie są „zamiennikami”, ale raczej „rozwiązaniami uzupełniającymi” dla różnych scenariuszy. Aby zmaksymalizować wartość komercyjną przy jednoczesnym zapewnieniu jakości obrazu, należy wybrać najodpowiedniejsze rozwiązanie technologiczne spośród trzech wymiarów: „wymagań scenariusza, budżetu kosztowego oraz długoterminowej-operacji i konserwacji”.
