Podstawowe pojęcia dotyczące pikseli rzeczywistych i pikseli wirtualnych
W technologii wyświetlaczy LED „prawdziwe piksele” i „wirtualne piksele” to dwie podstawowe technologie wyświetlania pikselowego. Dzięki różnej logice składu pikseli i metodom sterowania wpływają one na rozdzielczość, koszt i odpowiednie scenariusze ekranu wyświetlacza. Różnice i cechy tych dwóch zostały szczegółowo przeanalizowane poniżej.
Definicja i charakterystyka rzeczywistych pikseli
Prawdziwy piksel to fizycznie policzalny, rzeczywisty piksel na ekranie wyświetlacza LED. Każdy rzeczywisty piksel może niezależnie sterować swoją jasnością i kolorem, wspólnie konstruując obraz na ekranie. W przypadku wyświetlacza z prawdziwymi pikselami istnieje zgodność 1:1 pomiędzy pikselami fizycznymi i faktycznie wyświetlanymi pikselami; liczba pikseli na ekranie określa ilość informacji o obrazie, które można wyświetlić.
Punkty-emitujące światło prawdziwego piksela znajdują się na rurkach LED i charakteryzują się spójnością. Z technicznego punktu widzenia każda z czerwonych, zielonych i niebieskich diod LED w rzeczywistym wyświetlaczu pikselowym ostatecznie uczestniczy tylko w obrazowaniu jednego piksela, aby osiągnąć wystarczającą jasność. Taka konstrukcja zapewnia niezależność i integralność każdego piksela, dzięki czemu efekt wyświetlania jest bardziej stabilny i niezawodny.
Zaletą prawdziwego wyświetlacza pikselowego jest stabilność i spójność efektu wyświetlania. Ponieważ każdy piksel jest kontrolowany niezależnie, nie ma problemów z mieszaniem kolorów spowodowanych współdzieleniem pikseli, co czyni go szczególnie przydatnym w zastosowaniach wymagających-precyzyjnego wyświetlania, takich jak profesjonalna produkcja filmowa i telewizyjna oraz-najwyższej klasy wyświetlacze komercyjne.
Definicja i charakterystyka pikseli wirtualnych
Wirtualny piksel to technika wyświetlania wdrożona przy użyciu określonych algorytmów i technologii sterowania, umożliwiająca wizualne przedstawienie na ekranie efektu o wyższej rozdzielczości niż rzeczywiste piksele fizyczne. Mówiąc najprościej, „symuluje” więcej pikseli za pomocą środków technicznych.
Wirtualne wyświetlacze pikselowe wykorzystują technologię multipleksowania LED. Pojedynczą diodę LED można łączyć z sąsiednimi diodami LED aż cztery razy (na górze, na dole, po lewej i prawej stronie), dzięki czemu mniejsza liczba diod LED może wyświetlać więcej informacji o obrazie i osiągać wyższą rozdzielczość. Wirtualne piksele są rozproszone, a punkty-emitujące światło znajdują się pomiędzy diodami LED, tworząc wirtualne punkty obrazu poprzez zmieszanie sąsiednich subpikseli: czerwonego, zielonego i niebieskiego.
Istotą wirtualnych pikseli jest połączenie i rozmieszczenie fizycznych pikseli, dzięki czemu na ekranie wyświetlacza można wyświetlić więcej szczegółów i efektów obrazu niż w rzeczywistych pikselach. Może wyświetlić dwa lub cztery razy więcej pikseli obrazu niż rzeczywista liczba pikseli na wyświetlaczu. Na przykład, gdy R, G, B są rozmieszczone w stosunku 2:1:1, pojedynczy piksel składa się z dwóch czerwonych diod LED, jednej zielonej diody LED i jednej niebieskiej diody LED, dzięki czemu wyświetlany obraz jest czterokrotnie większy od oryginału.
Zasady techniczne i metody wdrażania
Techniczna zasada realizacji rzeczywistych pikseli
Technologia rzeczywistych-pikselowych wyświetlaczy LED opiera się na tradycyjnych metodach sterowania wyświetlaczem, a jej podstawową cechą jest zgodność 1:1 pomiędzy pikselami fizycznymi i pikselami wyświetlanymi. Z punktu widzenia sprzętu wyświetlacz LED składa się z pikseli składających się z diod LED i powiązanych obwodów sterujących, umożliwiając precyzyjną kontrolę jasności i ciemności każdego piksela w celu wyświetlania bogatych informacji.
Rdzeniem diody LED (diody elektroluminescencyjnej) jest złącze PN składające się z półprzewodników typu P- i typu N-. Kiedy do złącza PN przyłożone jest napięcie przewodzenia, elektrony i dziury łączą się ponownie na złączu, uwalniając energię w postaci fotonów, emitując w ten sposób światło. Diody LED wykonane z różnych materiałów emitują różne kolory światła; na przykład diody LED z fosforku galu (GaP) zazwyczaj emitują światło zielone, podczas gdy diody LED z arsenku galu (GaAs) emitują światło czerwone.
Na pełno-kolorowym wyświetlaczu LED każdy piksel składa się z trzech diod LED: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Kontrolując jasność i przyciemnienie różnych kolorowych diod LED w każdym pikselu, można tworzyć bogate i różnorodne obrazy i filmy. Aby precyzyjnie kontrolować jasność i kolor każdego piksela na wyświetlaczu LED, wymagany jest odpowiedni obwód sterujący. Typowe metody jazdy obejmują jazdę statyczną i dynamiczną. Sterowanie statyczne oznacza, że każdy piksel ma swój własny, niezależny układ sterownika do sterowania. Ta metoda zapewnia dobre wyniki wyświetlania i jednolitą jasność, ale obwody są złożone, a koszt wysoki. Jest powszechnie stosowany w aplikacjach o małej liczbie pikseli i bardzo wysokich wymaganiach dotyczących jakości wyświetlania. Z kolei dynamiczna jazda wykorzystuje metodę skanowania, oświetlając kolejno różne rzędy i kolumny pikseli, wykorzystując trwałość wzroku ludzkiego oka, aby uzyskać wyświetlanie pełnego obrazu.
Techniczne zasady realizacji wirtualnych pikseli
Technologia pikseli wirtualnych to schemat sterowania wyświetlaniem, który pozwala uzyskać równoważny wzrost rozdzielczości poprzez mapowanie pikseli fizycznych na piksele wyświetlane (N=2 lub 4). Jej podstawowa technologia polega na przestawianiu rur LED pomiędzy fizycznymi pikselami, tworząc kombinację wirtualnych pikseli. Wirtualne piksele wykorzystują rozproszoną strukturę-emitującą światło, tworząc wirtualne piksele poprzez zmieszanie sąsiadujących ze sobą subpikseli czerwonego, zielonego i niebieskiego.
W konkretnym wykonaniu technologia wirtualnych pikseli ma kilka rozwiązań. Biorąc za przykład technologię dynamicznego renderowania sub-pikseli RGGB z czterema{{1}lampami, w fizycznym układzie pikseli trzy subpiksele-RGB w każdej czarnej ramce tworzą kompletny piksel do wyświetlania treści. Jednak w układzie RGGB z czterema-lampami każda czarna ramka zawiera tylko jeden sub-piksel. Dzięki zaawansowanej technologii dynamicznego renderowania-subpikseli otaczające sub-piksele można elastycznie pożyczać w zależności od zawartości obrazu, dzięki czemu pojedynczy sub-piksel może wyświetlić całą zawartość pikseli.
W porównaniu z pikselami fizycznymi, w układzie RGGB z czterema-lampami, do każdego piksela (RGB) wystarczy dodać tylko jeden sub-piksel (G), aby uzyskać 4--krotny wzrost efektu wyświetlania. Podobnie technologia dynamicznego renderowania sub-pikseli z trzema lampami Delta1 również pozwala uzyskać wysoką-rozdzielczość obrazu, elastycznie pożyczając otaczające subpiksele.
Wirtualne piksele można podzielić na kategorie według metody sterowania (wirtualne programowo lub wirtualnie sprzętowo), mnożnika (wirtualny 2x vs.. 4x wirtualny) i rozmieszczenia diod LED (wirtualny 1R1G1B vs.. 2wirtualny R1G1B). W schemacie wirtualnych pikseli 2R1G1B każda dioda może współdzielić cztery piksele, co znacznie poprawia rozdzielczość wyświetlacza.
Analiza porównawcza charakterystyk technicznych
Porównanie efektów wyświetlania
Ponieważ każdy piksel w prawdziwym-pikselowym wyświetlaczu jest kontrolowany niezależnie, efekt wyświetlania jest bardziej stabilny i dokładny. Podczas wyświetlania tekstu o pojedynczej-kresce rzeczywisty-piksel może wyświetlać czysty tekst, podczas gdy wirtualny-piksel może wyświetlać niewyraźny tekst. Dzieje się tak, ponieważ wirtualne piksele korzystają z multipleksowania z-podziałem czasu, cyklicznie skanując informacje z czterech sąsiednich pikseli, co może skutkować mniej ostrymi szczegółami krawędzi.
Jeśli chodzi o jakość kolorów, wyświetlacze-z rzeczywistymi pikselami zapewniają dokładniejsze i spójne kolory, ponieważ subpiksel RGB każdego piksela jest przypisany do tego piksela. Wirtualne-wyświetlacze pikselowe uzyskują kolor poprzez mieszanie subpikseli sąsiednich pikseli, co w pewnych warunkach może prowadzić do odchylenia kolorów lub niedosycenia.
Z punktu widzenia wrażeń wizualnych wyświetlacze-z rzeczywistymi pikselami utrzymują dobrą jakość wyświetlania przy dowolnej odległości oglądania, natomiast optymalna odległość oglądania w przypadku wyświetlaczy-wirtualnych pikseli musi być większa niż 2048-krotność fizycznej podziałki pikseli na ekranie monitora. Przy oglądaniu-z małej odległości wirtualne-pikselowe obrazy mogą wydawać się ziarniste, zwłaszcza wokół statycznego tekstu, gdzie mogą pojawić się postrzępione krawędzie.
Bilans kosztów i wydajności
Wyświetlacze-rzeczywiste pikselowe są stosunkowo drogie ze względu na potrzebę stosowania większej liczby fizycznych diod LED i obwodów sterowników. Szczególnie w zastosowaniach o-wysokiej rozdzielczości koszt rozwiązań-z rzeczywistymi pikselami rośnie wykładniczo. Technologia wirtualnych pikseli, poprzez ponowne wykorzystanie diod LED, może zapewnić wyższą rozdzielczość i wyraźniejszą jakość obrazu przy niewielkim lub żadnym zwiększeniu liczby diod LED, co znacznie obniża koszty.
Z punktu widzenia wydajności technologia wirtualnych pikseli umożliwia osiągnięcie wyższej rozdzielczości i wyraźniejszych efektów wizualnych przy niższych kosztach. Dla klientów poszukujących wysokiej-rozdzielczości, wysokiej-definicji i-ekonomicznych wyświetlaczy LED, wyświetlacze z wirtualnymi pikselami są doskonałym rozwiązaniem. Zwłaszcza w zastosowaniach z dłuższymi odległościami widzenia efekt wyświetlania wirtualnych pikseli może zbliżyć się do rzeczywistych pikseli, ale przy znacznie niższych kosztach.
Jednak technologia wirtualnych pikseli ma nieodłączne ograniczenia w jakości obrazu; przy odpowiedniej odległości oglądania efekt wyświetlania jest akceptowalny. Obecni producenci oferują produkty, które zapewniają efekty wyświetlania niemal-rzeczywistego-pikselowego, szczególnie w scenariuszach takich jak sale konferencyjne, biura i zastosowania komercyjne, gdzie wymagania dotyczące jakości wyświetlania z bliska-nie są wysokie, a technologia wirtualnych pikseli ma wyraźną przewagę.
Scenariusze zastosowań i typowe przypadki
Scenariusze zastosowań wyświetlaczy-rzeczywistych pikseli
Wyświetlacze-prawdziwie pikselowe, ze względu na stabilny efekt wyświetlania i wierne kolory, są szeroko stosowane w dziedzinach zawodowych, w których obowiązują wysokie wymagania dotyczące jakości obrazu:
Ekskluzywne-ekspozycje komercyjne:** w luksusowych sklepach detalicznych,-ekskluzywnych hotelach i innych miejscach rzeczywiste-pikselowe wyświetlacze LED mogą prezentować dokładne kolory i delikatne obrazy, poprawiając wizerunek marki i satysfakcję klienta. Na przykład zakrzywiony ekran LED o długości 440-metrów-zbudowany przez firmę Visionox w Dubaju przy użyciu technologii rzeczywistych pikseli stał się najdłuższym stałym ekranem LED do zastosowań zewnętrznych na Bliskim Wschodzie, a nawet na całym świecie.
Produkcja filmowa i zdjęcia wirtualne:** branża filmowa i telewizyjna ma niezwykle wysokie wymagania dotyczące precyzji wyświetlania, dlatego preferowanym wyborem są wyświetlacze-pikselowe. Na przykład podczas „Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture” w Muzeum Prowincji Hunan firma Unilumin Technology dostosowała akustycznie przezroczystą, wciągającą przestrzeń kopułową LED o średnicy 15-metrów-, wykorzystując technologię prawdziwych pikseli, co pozwoliło uzyskać wyraźne, delikatne obrazy i bogate, żywe kolory.
Obiekty na duże-imprezy:** podczas-wydarzeń na dużą skalę, takich jak wydarzenia sportowe i koncerty, widzowie potrzebują wyraźnego i stabilnego obrazu na dużych ekranach. Wyświetlacze-prawdziwie pikselowe mogą zaspokoić zapotrzebowanie na wysoką rozdzielczość nawet przy oglądaniu z dużej odległości, jak np. ekran o powierzchni 490+ metr kwadratowy zainstalowany przez firmę Absen w Międzynarodowym Centrum Tenisowym Jingshan.
Scenariusze zastosowań wyświetlaczy wirtualnych pikseli
Technologia wirtualnych pikseli, charakteryzująca się wysoką-opłacalnością, jest szeroko stosowana w następujących dziedzinach:
Wirtualne zdjęcia i technologia XR: Technologia wirtualnych pikseli znacznie obniża barierę kosztową w przypadku wirtualnych zdjęć. Na przykład największe na świecie jedno-jednostkowe wirtualne studio LED, zbudowane wspólnie przez Absen i Bocai Media, ma łączną powierzchnię ekranu około 1700 metrów kwadratowych i wykorzystuje technologię wirtualnych pikseli, aby pobić światowy rekord liczby pikseli na jednym ekranie wynoszącym 600 milionów pikseli. Technologia ta umożliwia producentom filmowym i telewizyjnym osiągnięcie rewolucyjnego doświadczenia „zerowej-postprodukcji” i „otrzymujesz to, co widzisz”.
Wyświetlacze komercyjne-średniej klasy: w centrach handlowych, halach wystawowych i przy innych okazjach wymagających dużych powierzchni wystawowych, ale przy ograniczonym budżecie, wyświetlacze wirtualne pikselowe mogą osiągnąć efekty wysokiej-rozdzielczości przy niższych kosztach. Na przykład system i rozwiązania wirtualnego fotografowania firmy Unilumin Technology zostały zastosowane w wielu projektach, takich jak Hengdian Studio No. 1 i Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Edukacja i szkolenia: Technologia wirtualnych pikseli jest również szeroko stosowana w sektorze edukacyjnym. Na przykład firma Aoto Electronics zbudowała wirtualne studia filmowe dla uniwersytetów, takich jak Digital Art Industry College przy Uniwersytecie Technologicznym w Hubei i Pekińska Akademia Filmowa, zapewniając nauczycielom i studentom wygodę w nauce i doskonaleniu technologii wirtualnego filmowania.
Parametry techniczne i wskaźniki wydajności
Parametry techniczne rzeczywistego wyświetlacza pikselowego
Parametry techniczne prawdziwego-wyświetlacza pikselowego zazwyczaj obejmują następujące aspekty:
Gęstość pikseli: odnosi się do liczby pikseli na jednostkę powierzchni, zwykle wyrażoną w punktach na metr kwadratowy (dD/m²). Na przykład rzeczywisty-pikselowy wyświetlacz z fizycznym rozstawem punktów wynoszącym 10 mm ma gęstość fizyczną wynoszącą 10 000 punktów na metr kwadratowy (m²). Większa gęstość pikseli zapewnia lepszą jakość wyświetlania obrazu, ale wymaga większej liczby diod LED, co zwiększa koszty produkcji.
Jasność: wyświetlacze-prawdziwie pikselowe mają zazwyczaj wysoką jasność. Ekrany wewnętrzne mają średnicę kropki 3-8 mm, natomiast ekrany zewnętrzne mają zakres plamki PH10-PH37,5. Jasność należy dostosować do otoczenia; zewnętrzne źródła światła są mocne i wymagają ponad 5000 cd/m²; światło w pomieszczeniach jest słabsze i wymaga jedynie 1800 cd/m².
Poziom skali szarości: odzwierciedla zdolność wyświetlacza do kontrolowania poziomów jasności. Wysoka skala szarości jest szeroko stosowana w przetwarzaniu obrazu, obrazowaniu medycznym i innych dziedzinach. Typowy wyświetlacz 14-bitowy zapewnia 16384 poziomy skali szarości (2^14), dzieląc obraz od najciemniejszego do najjaśniejszego na 16384 części. Wyższy poziom skali szarości skutkuje bogatszymi kolorami. Współczynnik kontrastu: odnosi się do stosunku maksymalnej jasności ekranu wyświetlacza LED do jasności tła przy danym poziomie oświetlenia otoczenia. W przypadku wyświetlaczy LED zalecany jest współczynnik kontrastu 5000:1 lub wyższy, aby zapewnić optymalną wydajność. Wysoki współczynnik kontrastu może sprawić, że obrazy będą bardziej żywe, ale zbyt wysoki współczynnik kontrastu może prowadzić do utraty szczegółów obrazu.
Parametry techniczne ekranu wirtualnego wyświetlacza pikselowego
Wirtualne wyświetlacze pikselowe, zachowując podstawowe parametry, osiągają poprawę wydajności poprzez optymalizację technologiczną:
Równoważna rozdzielczość: liczba fizycznych pikseli na wyświetlaczu wirtualnym jest w przybliżeniu 1 (N=2, 4) razy większa niż liczba faktycznie wyświetlanych pikseli, co oznacza, że może wyświetlić od 2 do 4 razy więcej pikseli niż rzeczywistych pikseli. Na przykład w rozwiązaniu z wirtualnymi pikselami 2R1G1B każda dioda może współdzielić 4 piksele.
Częstotliwość odświeżania: Wysokie częstotliwości odświeżania skracają czas wyświetlania klatek i zwiększają częstotliwość odświeżania, co skutkuje płynniejszym wyświetlaniem. Wirtualne wyświetlacze pikselowe zazwyczaj wykorzystują-bardzo wysokie częstotliwości odświeżania 7680 Hz i częstotliwość skanowania 1/8, aby skutecznie eliminować migotanie i drgania w tradycyjnej fotografii.
Wydajność kolorów: wirtualne wyświetlacze pikselowe umożliwiają wyświetlanie-pełnych kolorów dzięki połączeniu trzech kolorów podstawowych (czerwonego, zielonego i niebieskiego). Technologia kontroli ponownego wykorzystania pikseli utrzymuje częstotliwość skanowania powyżej 240 Hz, aby wyeliminować migotanie ekranu, jednocześnie zmniejszając zużycie i koszty energii, dostosowując się do scenariuszy o wysokim zakresie dynamiki, takich jak transmisje telewizyjne.
Kontrola zużycia energii: Technologia wirtualnych pikseli optymalizuje zużycie energii poprzez zmniejszenie liczby fizycznych diod LED. Średni pobór mocy przez określony ekran z wirtualnymi pikselami wynosi około 600 W/m2, a maksymalny pobór mocy jest mniejszy lub równy 1000 W/m2, czyli jest znacznie niższy niż w przypadku ekranu z rzeczywistymi pikselami.
Ocena branży i trendy rozwojowe
Ekspercka ocena obu technologii
Eksperci branżowi oferują obiektywną ocenę technologii rzeczywistych-pikseli i{1}}pikseli wirtualnych: Carlette stwierdził: „Wraz z szybkim rozwojem technologii wyświetlania zapotrzebowanie użytkowników na produkty-o wyższej rozdzielczości rośnie z dnia na dzień. Pojawienie się wirtualnych pikseli może zwiększyć rozdzielczość produktu bez zwiększania kosztów, co jest korzystne dla promowania rozwoju-wysokiej rozdzielczości w branży”. Wirtualne piksele to metoda ponownego wykorzystania pikseli, która może zapewnić wyższą rozdzielczość i wyraźniejszą jakość obrazu bez zwiększania liczby diod LED lub tylko przy niewielkiej liczbie diod LED.
Eksperci zwracają jednak uwagę również na ograniczenia technologii wirtualnych pikseli. Ze względu na współdzielenie pikseli rzeczywisty efekt wyświetlania wirtualnych pikseli pogarsza się wraz ze wzrostem wirtualnego powiększenia. Przy oglądaniu-z małej odległości obraz będzie ziarnisty, szczególnie w przypadku tekstu statycznego, który będzie miał postrzępione krawędzie. Oznacza to, że technologia wirtualnych pikseli nie może całkowicie zastąpić prawdziwych pikseli w zastosowaniach profesjonalnych.
Jeśli chodzi o technologię rzeczywistych-pikseli, eksperci uważają, że jej zalety w zakresie jakości wyświetlania są niezaprzeczalne, zwłaszcza w-najwyższych zastosowaniach. Jednak wraz z ciągłą optymalizacją technologii wirtualnych pikseli różnica między nimi maleje. Przy odpowiednich odległościach oglądania i scenariuszach zastosowań wirtualne piksele mogą już zapewniać wrażenia wizualne zbliżone do rzeczywistych pikseli.
Przyszłe trendy rozwojowe
Rozwój technologii wyświetlaczy LED wykazuje następujące trendy:
Ciągła optymalizacja technologii wirtualnych pikseli: w ostatnich latach coraz bardziej powszechny staje się schemat wirtualnych pikseli z czterema-lampami. W schemacie wirtualnych zielonych czterech-lamp każdy piksel składa się z czterech diod LED: czerwonej, zielonej, niebieskiej i wirtualnej zielonej. W pełnym cyklu wyświetlania każda czerwona/niebieska dioda LED jest ponownie używana cztery razy, a każda zielona/wirtualna zielona dioda LED jest ponownie używana dwukrotnie. W połączeniu z 14-bitowym, precyzyjnym systemem sterowania, jakość wyświetlania wirtualnych pikseli ulegnie dalszej poprawie.
Rozszerzanie scenariuszy zastosowań: Liczba wirtualnych studiów filmowych LED szybko rośnie, osiągając 41 w całym kraju, rozmieszczonych w wielu prowincjach i miastach, w tym w Pekinie, Szanghaju i Guangdong. Wraz z popularyzacją produkcji wirtualnej i wideo 8K wyświetlacze LED przechodzą z funkcji pojedynczego wyświetlacza do rozwiązania „przyjaznego{{3}filmowaniu”.
Integracja technologiczna i innowacje: Stale pojawiają się innowacje, takie jak technologia inteligentnej synchronizacji, optymalizacja struktury optycznej i adaptacyjne systemy sterowania. Opracowanie systemów regulacji częstotliwości odświeżania, które dynamicznie dopasowują się do liczby klatek na sekundę sprzętu strzeleckiego, zmniejsza migotanie spowodowane różnicami częstotliwości; a zastosowanie technologii takich jak folie dyfuzyjne i obróbka powierzchni mikrostruktury zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia mory.
Dalsze innowacje: Rynek w dalszym ciągu się rozwija: Badania rynkowe wskazują, że według prognoz wielkość globalnego rynku Micro LED wzrośnie z około 100 milionów dolarów w 2020 r. do ponad 1 miliarda dolarów w 2025 r., co stanowi złożoną roczną stopę wzrostu (CAGR) wynoszącą ponad 30%. Technologia wirtualnych pikseli będzie znaczącym czynnikiem napędzającym ten wzrost, szczególnie na rynku konsumenckim.
