Основни понятия за реални пиксели и виртуални пиксели
В технологията на светодиодния дисплей "реалните пиксели" и "виртуалните пиксели" са две основни технологии за пикселен дисплей. Чрез различни логики на композиране на пиксели и методи на управление те влияят на разделителната способност, цената и приложимите сценарии на екрана на дисплея. Разликите и характеристиките на двете са анализирани подробно по-долу.
Дефиниция и характеристики на реалните пиксели
Истинският пиксел е физически преброим действителен пиксел на екрана на LED дисплей. Всеки реален пиксел може независимо да контролира своята яркост и цвят, като колективно изгражда изображението на екрана. При истински пикселен дисплей има съответствие 1:1 между физическите пиксели и действително показаните пиксели; броят на пикселите на екрана определя количеството информация за изображението, което може да бъде показано.
Точките-излъчване на светлина на реален пиксел са разположени върху LED тръбите, показвайки кохезивна характеристика. От гледна точка на техническата реализация, всеки от червените, зелените и сините светодиоди в истински пикселен дисплей в крайна сметка участва само в изобразяването на един пиксел, за да се постигне достатъчна яркост. Този дизайн гарантира независимостта и целостта на всеки пиксел, което прави ефекта на дисплея по-стабилен и надежден.
Предимството на истинския пикселен дисплей се крие в стабилността и последователността на неговия ефект на показване. Тъй като всеки пиксел се контролира независимо, няма проблем със смесването на цветовете, причинен от споделянето на пиксели, което го прави особено подходящ за приложения, изискващи дисплей с висока-прецизност, като професионална филмова и телевизионна продукция и рекламни дисплеи от-висок клас.
Определение и характеристики на виртуалните пиксели
Виртуалният пиксел е техника за показване, реализирана с помощта на специфични алгоритми и технологии за управление, позволяващи на екрана на дисплея визуално да представя ефект с по-висока разделителна способност от действителните физически пиксели. Просто казано, той "симулира" повече пиксели с помощта на технически средства.
Виртуалните пикселни дисплеи използват LED технология за мултиплексиране. Един светодиод може да се комбинира със съседни светодиоди до четири пъти (отгоре, отдолу, отляво и отдясно), което позволява на по-малко светодиоди да показват повече информация за изображението и да постигнат по-висока резолюция. Виртуалните пиксели са разпръснати, с-излъчващи светлина точки между светодиодите, образуващи точки на виртуално изображение чрез смесването на съседни червени, зелени и сини под-пиксели.
Ядрото на виртуалните пиксели се крие в комбинацията и разпределението на физически пиксели, което позволява на екрана на дисплея да показва повече детайли и ефекти на изображението, отколкото действителните пиксели. Той може да показва два или четири пъти повече пиксели на изображението от действителните пиксели на дисплея. Например, когато R, G, B са разпределени в съотношение 2:1:1, един пиксел се състои от два червени светодиода, един зелен светодиод и един син светодиод, което прави показаното изображение четири пъти по-голямо от оригинала.
Технически принципи и методи за изпълнение
Технически принцип на изпълнение на реалните пиксели
Технологията на реалните-пикселни LED дисплеи се основава на традиционни методи за управление на дисплея, като основната й характеристика е съответствие 1:1 между физическите пиксели и пикселите на дисплея. От хардуерна гледна точка, LED дисплеят се състои от пиксели, съставени от LED диоди и свързани управляващи вериги, позволяващи прецизен контрол върху яркостта и тъмнината на всеки пиксел за показване на богата информация.
Сърцевината на светодиод (светодиод) е PN преход, съставен от полупроводници тип P- и тип N-. Когато към PN прехода се приложи напрежение в посока напред, електроните и дупките се рекомбинират в прехода, освобождавайки енергия като фотони, като по този начин излъчват светлина. Светодиодите, изработени от различни материали, излъчват различни цветове светлина; например светодиодите с галиев фосфид (GaP) обикновено излъчват зелена светлина, докато светодиодите с галиев арсенид (GaAs) излъчват червена светлина.
В пълно{0}}цветен LED дисплей всеки пиксел се състои от три светодиода: червен, зелен и син. Чрез контролиране на яркостта и тъмнината на различните цветни светодиоди във всеки пиксел могат да се създават богати и разнообразни изображения и видеоклипове. За прецизно управление на яркостта и цвета на всеки пиксел на LED дисплей е необходима съответна управляваща верига. Обичайните методи за шофиране включват статично и динамично шофиране. Статичното задвижване се отнася до всеки пиксел със собствен независим драйверен чип за контрол. Този метод дава добри резултати на дисплея и равномерна яркост, но схемата е сложна и цената е висока. Обикновено се използва в приложения с малък брой пиксели и изключително високи изисквания за качество на дисплея. Динамичното шофиране, от друга страна, използва метод на сканиране, осветявайки различни редове и колони от пиксели на свой ред, използвайки постоянството на зрението в човешкото око, за да постигне показване на пълно изображение.
Принципи на техническо изпълнение на виртуални пиксели
Технологията за виртуални пиксели е схема за контрол на дисплея, която постига еквивалентно увеличение на разделителната способност чрез картографиране на физически пиксели към пиксели на дисплея (N=2 или 4). Неговата основна технология се състои в пренареждането на LED тръбите между физическите пиксели, за да се образува комбинация от виртуални пиксели. Виртуалните пиксели използват разпределена -излъчваща светлина структура, образуваща виртуални пиксели чрез смесване на съседни червени, зелени и сини под-пиксели.
В конкретна реализация виртуалната пикселна технология има няколко решения. Като вземем за пример технологията за динамично изобразяване на RGGB RGGB с четири-лампи, във физическо подреждане на пиксели, трите RGB под-пиксела във всяка черна рамка образуват пълен пиксел за показване на съдържание. Въпреки това, в четири-лампово RGGB разположение, всяка черна рамка съдържа само един под-пиксел. Чрез усъвършенствана динамична технология за изобразяване на под-пиксели, околните под-пиксели могат да бъдат гъвкаво заемани според съдържанието на изображението, позволявайки на един под-пиксел да постигне цялостно показване на пикселно съдържание.
В сравнение с физическите пиксели, в четири-лампово RGGB подреждане, всеки (RGB) пиксел трябва да добави само един под-пиксел (G), за да постигне 4-кратно увеличение на ефекта на дисплея. По подобен начин технологията за изобразяване на вертикални динамични под-пиксели Delta1 с три-лампи също постига дисплей с висока-разделителна способност чрез гъвкаво заемане на околните подпиксели.
Виртуалните пиксели могат да бъдат категоризирани по техния метод на управление (софтуер виртуален срещу хардуерен виртуален), техния множител (2x виртуален срещу . 4x виртуален) и тяхното LED подреждане (1R1G1B виртуален срещу . 2R1G1B виртуален). В схемата на виртуалните пиксели 2R1G1B всеки диод може да споделя четири пиксела, което значително подобрява разделителната способност на дисплея.
Сравнителен анализ на техническите характеристики
Сравнение на ефектите на дисплея
Тъй като всеки пиксел в истински -пикселов дисплей се контролира независимо, ефектът на дисплея е по-стабилен и точен. При показване на текст с един-черт, реалният-пикселов дисплей може да представи ясен текст, докато виртуалният-пикселов дисплей може да показва неясен текст. Това е така, защото виртуалните пиксели използват мултиплексиране с време-разделяне, като циклично сканират информацията от четири съседни пиксела, което може да доведе до по-малко остри детайли по ръбовете.
По отношение на цветовата производителност, реалните{0}}дисплеи с пиксели имат по-точни и последователни цветове, тъй като RGB субпикселът на всеки пиксел е предназначен за този пиксел. Дисплеите с виртуални -пиксели постигат цвят чрез смесване на подпикселите на съседни пиксели, което може да доведе до отклонение на цвета или недостатъчно насищане при определени условия.
От гледна точка на зрителното изживяване дисплеите с реални-пиксели поддържат добро качество на показване на всяко разстояние за гледане, докато оптималното разстояние за гледане за дисплеи с виртуални-пиксели трябва да бъде по-голямо от 2048 пъти физическата стъпка на пикселите на екрана на монитора. При-разстояния за гледане отблизо виртуалните-пикселни изображения може да изглеждат зърнести, особено около статичен текст, където може да се появят назъбени ръбове.
Баланс между цена и производителност
Реалните-пикселни дисплеи са сравнително скъпи поради необходимостта от повече физически светодиоди и драйверни схеми. Особено в приложения с висока-разделителна способност цената на решенията с реални-пиксели нараства експоненциално. Технологията на виртуалните пиксели чрез повторно използване на светодиоди може да осигури по-висока разделителна способност и по-ясно качество на изображението с малко или никакво увеличение на броя на светодиодите, което значително намалява разходите.
От гледна точка на производителността технологията за виртуални пиксели постига по-висока резолюция и по-ясни визуални ефекти на по-ниска цена. За клиенти, търсещи висока-разделителна способност, висока-дефиниция и-рентабилни LED дисплеи, виртуалните пикселни дисплеи са отлично решение. Особено в приложения с по-големи разстояния за гледане, ефектът на дисплея на виртуалните пиксели може да се доближи до този на реалните пиксели, но на значително по-ниска цена.
Технологията на виртуалните пиксели обаче има присъщи ограничения в качеството на изображението; при подходящи разстояния за гледане ефектът на дисплея е приемлив. Съществуващите производители имат продукти, които постигат почти{1}}реални-ефекти на пикселния дисплей, особено в сценарии като конферентни зали, офиси и търговски приложения, където изискванията за качество на дисплея отблизо{3}}не са високи, където технологията на виртуалните пиксели има ясно предимство.
Сценарии за приложение и типични случаи
Сценарии за приложение на реални-пикселни дисплеи
Дисплеите с реални -пиксели, поради техния стабилен ефект на показване и точен цвят, се използват широко в професионални области с високи изисквания за качество на изображението:
Търговски дисплеи от висок-клас:** В луксозните магазини на дребно, висок{1}}хотели и други места LED дисплеите с реални-пиксели могат да представят точни цветове и деликатни изображения, подобрявайки имиджа на марката и изживяването на клиентите. Например дългият 440{5}}метра-извит LED екран за открито, построен от Visionox в Дубай, използвайки технология с реални пиксели, стана най-дългият фиксиран LED екран за открито в Близкия изток и дори в световен мащаб.
Производство на филми и виртуално заснемане:** Филмовата и телевизионната индустрия има изключително високи изисквания за прецизност на дисплея, което прави истински{0}}пикселните дисплеи предпочитан избор. Например, в „Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture“ в музея на провинция Хунан, Unilumin Technology персонализира 15-метра-диаметър LED акустично прозрачно потапящо куполно пространство, използвайки реална пикселна технология, което води до ясни, деликатни изображения и богати, живи цветове.
Места за-мащабни събития:** При-мащабни събития, като спортни събития и концерти, публиката се нуждае от ясни и стабилни изображения на големи екрани. Истински-пикселови дисплеи могат да отговорят на нуждата от висока разделителна способност дори когато се гледат от разстояние, като например екрана от 490+ квадратни метра, инсталиран от Absen в Международния тенис център Jingshan.
Сценарии за приложение на виртуални пикселни дисплеи
Технологията на виртуалните пиксели, с високата си{0}}ценова ефективност, се прилага широко в следните области:
Виртуално снимане и XR технология: Технологията за виртуални пиксели значително намалява разходната бариера за виртуално снимане. Например, най-голямото в света LED виртуално студио с едно{1}}единично устройство, изградено съвместно от Absen и Bocai Media, има обща площ на екрана от приблизително 1700 квадратни метра и използва технология за виртуални пиксели, за да счупи световния рекорд за брой пиксели на един екран с 600 милиона пиксела. Тази технология позволява на филмовата и телевизионната продукция да постигне революционно изживяване на „нулева пост-продукция“ и „това, което виждате, това получавате“.
Търговски дисплеи от среден{0}}клас: В търговски центрове, изложбени зали и други случаи, изискващи големи площи за показване, но с ограничени бюджети, виртуалните пикселни дисплеи могат да постигнат ефекти с висока-разделителна способност на по-ниска цена. Например системата и решенията за виртуално снимане на Unilumin Technology са приложени в множество проекти като Hengdian Studio No. 1 и Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Образование и обучение: Виртуалната пикселна технология също се използва широко в образователния сектор. Например Aoto Electronics изгради студиа за виртуално снимане за университети като колежа за цифрово изкуство в Хубейския технологичен университет и филмовата академия в Пекин, предоставяйки удобство на учители и студенти да учат и овладяват технологията за виртуално снимане.
Технически параметри и показатели за ефективност
Технически параметри на реален пикселен дисплей
Техническите параметри на реален -пикселов дисплей обикновено включват следните аспекти:
Плътност на пикселите: Това се отнася до броя пиксели на единица площ, обикновено изразени в точки на квадратен метър (dD/m²). Например истински-пикселов дисплей с физическа стъпка от 10 mm има физическа плътност от 10 000 точки на квадратен метър (m²). По-високата плътност на пикселите води до по-фин дисплей на изображението, но изисква повече светодиоди, което увеличава производствените разходи.
Яркост: Дисплеите с реални-пиксели обикновено имат висока яркост. Вътрешните екрани имат диаметър на точката от 3-8 мм, докато външните екрани имат диапазон на стъпка от PH10-PH37,5. Яркостта трябва да се регулира според околната среда; външните източници на светлина са силни, изискващи над 5000 cd/m²; вътрешната светлина е по-слаба, изискваща само 1800 cd/m².
Ниво на сивата скала: Това отразява способността на дисплея да контролира нивата на яркост. Високите нива на сивото се използват широко в обработката на изображения, медицинските изображения и други области. Типичният 14-битов дисплей осигурява 16384 нива на сивата скала (2^14), разделяйки дисплея от най-тъмното до най-яркото на 16384 части. По-високите нива на сивата скала водят до по-богати цветове. Контрастно съотношение: Това се отнася до съотношението на максималната яркост на екрана на LED дисплей към яркостта на фона при дадено ниво на околна светлина. За LED дисплеи се препоръчва съотношение на контраст от 5000:1 или по-високо за оптимална производителност. Високото съотношение на контраст може да направи изображенията по-ярки, но прекалено високите съотношения на контраст може да доведат до загуба на детайлност на изображението.
Технически параметри на екрана на виртуалния пикселен дисплей
Виртуалните пикселни дисплеи, като запазват основните параметри, постигат подобрения в производителността чрез технологична оптимизация:
Еквивалентна разделителна способност: Броят на физическите пиксели на виртуален пикселен дисплей е приблизително 1 (N=2, 4) пъти броя на действително показаните пиксели, което означава, че може да показва 2 до 4 пъти повече пиксели от действителните пиксели. Например, в решение за виртуален пиксел 2R1G1B всеки диод може да споделя 4 пиксела.
Честота на опресняване: Високата честота на опресняване съкращава времето за кадър и увеличава честотата на опресняване, което води до по-гладък дисплей. Виртуалните пикселни дисплеи обикновено използват ултра-високи честоти на опресняване от 7680Hz и 1/8 честоти на сканиране за ефективно премахване на трептенето и трептенето в традиционната фотография.
Цветова производителност: Виртуалните пикселни дисплеи постигат пълен-цветен дисплей чрез комбинация от три основни цвята (червен, зелен и син). Технологията за контрол на повторната употреба на пикселите поддържа честота на сканиране над 240Hz, за да елиминира трептенето на екрана, като същевременно намалява потреблението на енергия и разходите, като се адаптира към сценарии с висок динамичен обхват, като например телевизионно излъчване.
Контрол на консумацията на енергия: Технологията на виртуалните пиксели оптимизира консумацията на енергия чрез намаляване на броя на физическите светодиоди. Средната консумация на енергия на определен виртуален пикселен екран е около 600W/m2, а максималната консумация на енергия е по-малка или равна на 1000W/m2, което е значително по-ниско от това на реален пикселен екран.
Оценка на индустрията и тенденции в развитието
Експертна оценка на двете технологии
Експерти от индустрията предлагат обективни оценки на технологиите за реални-пиксели и виртуални{1}}пиксели: Карлет заяви: „С бързото развитие на технологията на дисплеите, търсенето на потребителите на продукти с по-висока-дефиниция нараства ежедневно. Появата на виртуални пиксели може да повиши разделителната способност на продуктите без увеличаване на разходите, което е от полза за насърчаване на развитието на висока-дефиниция в индустрията.“ Виртуалните пиксели са метод за повторно използване на пиксели, който може да осигури по-висока разделителна способност и по-ясно качество на изображението без увеличаване или само с малък брой светодиоди.
Експертите обаче посочват и ограниченията на технологията за виртуални пиксели. Поради споделянето на пиксели, действителният ефект на показване на виртуалните пиксели се влошава с увеличаването на виртуалното увеличение. При близко-разстояние за гледане изображението ще изглежда зърнесто, особено статичен текст, който ще показва назъбени ръбове. Това означава, че технологията за виртуални пиксели не може напълно да замени реалните пиксели в професионалните приложения.
Що се отнася до реалната-пикселна технология, експертите смятат, че нейните предимства в качеството на дисплея са неоспорими, особено в-приложения от висок клас. Въпреки това, с непрекъснатото оптимизиране на технологията за виртуални пиксели, разликата между двете се стеснява. При подходящи разстояния за гледане и сценарии на приложение виртуалните пиксели вече могат да осигурят визуално изживяване, близко до това на реалните пиксели.
Бъдещи тенденции на развитие
Развитието на технологията на LED дисплеите показва следните тенденции:
Непрекъснато оптимизиране на технологията за виртуални пиксели: През последните години схемата за виртуални пиксели с четири-лампи става все по-разпространена. В схемата с четири виртуални зелени-лампи всеки пиксел се състои от четири светодиода: червен, зелен, син и виртуален зелен. В пълен цикъл на показване всеки червен/син светодиод се използва повторно четири пъти, а всеки зелен/виртуален зелен светодиод се използва повторно два пъти. В комбинация с 14-битова система за управление с висока точност, качеството на дисплея на виртуалните пиксели ще бъде допълнително подобрено.
Разширяване на сценариите за приложение: Броят на LED виртуалните снимачни студиа бързо се увеличава, достигайки 41 в цялата страна, разпределени в множество провинции и градове, включително Пекин, Шанхай и Гуангдонг. С популяризирането на виртуалното производство и 8K видеото, LED дисплеите се надграждат от функция за единичен дисплей до „удобно-за снимане“ решение.
Технологична интеграция и иновации: Постоянно се появяват иновации като технология за интелигентна синхронизация, оптична оптимизация на структурата и адаптивни системи за управление. Разработването на системи за регулиране на честотата на опресняване, които динамично съответстват на кадровата честота на снимачното оборудване, намалява трептенето, причинено от разликите в честотата; и използването на технологии като дифузионни филми и микроструктурни повърхностни обработки намалява вероятността от шарки на моаре.
По-нататъшни иновации: Пазарът продължава да се разширява: Пазарните проучвания показват, че размерът на глобалния пазар на Micro LED се очаква да нарасне от приблизително $100 милиона през 2020 г. до над $1 милиард през 2025 г., което представлява комбиниран годишен темп на растеж (CAGR) от над 30%. Технологията за виртуални пиксели ще бъде значителен двигател на този растеж, особено на потребителския пазар.
