Grundlæggende koncepter for rigtige pixel og virtuelle pixel
I LED-skærmteknologi er "rigtige pixels" og "virtuelle pixels" to kernepixel-displayteknologier. Gennem forskellige pixelsammensætningslogikker og kørselsmetoder påvirker de opløsningen, omkostningerne og anvendelige scenarier på skærmen. Forskellene og karakteristika for de to er analyseret i detaljer nedenfor.
Definition og karakteristika for rigtige pixels
En rigtig pixel er en fysisk tællig, faktisk pixel på en LED-skærm. Hver ægte pixel kan uafhængigt styre dens lysstyrke og farve og tilsammen konstruere billedet på skærmen. I en ægte pixel skærm er der en 1:1 overensstemmelse mellem fysiske pixels og de faktisk viste pixels; antallet af pixels på skærmen bestemmer mængden af billedinformation, der kan vises.
De lysemitterende-punkter for en ægte pixel er placeret på LED-rørene og udviser en sammenhængende karakteristik. Fra et teknisk implementeringsperspektiv deltager hver af de røde, grønne og blå LED'er i en ægte pixelskærm i sidste ende kun i billeddannelsen af en pixel for at opnå tilstrækkelig lysstyrke. Dette design sikrer uafhængigheden og integriteten af hver pixel, hvilket gør skærmeffekten mere stabil og pålidelig.
Fordelen ved en ægte pixel-skærm ligger i stabiliteten og konsistensen af dens skærmeffekt. Fordi hver pixel styres uafhængigt, er der intet farveblandingsproblem forårsaget af pixeldeling, hvilket gør den særligt velegnet til applikationer, der kræver høj-præcisionsvisning, såsom professionel film- og tv-produktion og high-kommercielle skærme.
Definition og karakteristika for virtuelle pixels
En virtuel pixel er en visningsteknik implementeret ved hjælp af specifikke algoritmer og kontrolteknologier, der gør det muligt for en skærm visuelt at præsentere en højere opløsningseffekt end faktiske fysiske pixels. Kort sagt "simulerer" den flere pixels ved hjælp af tekniske midler.
Virtuelle pixelskærme anvender LED-multiplexing-teknologi. En enkelt LED kan kombineres med tilstødende LED'er op til fire gange (øverst, nederst, venstre og højre), hvilket giver færre LED'er mulighed for at vise mere billedinformation og opnå højere opløsning. Virtuelle pixels spredes med lys-emitterende punkter mellem LED'erne, der danner virtuelle billedpunkter gennem blanding af tilstødende røde, grønne og blå under-underpixler.
Kernen i virtuelle pixels ligger i kombinationen og distributionen af fysiske pixels, hvilket gør det muligt for skærmen at vise flere billeddetaljer og effekter end faktiske pixels. Den kan vise to eller fire gange flere billedpixel end de faktiske pixels på skærmen. For eksempel, når R, G, B er fordelt i et 2:1:1-forhold, består en enkelt pixel af to røde LED'er, en grøn LED og en blå LED, hvilket gør det viste billede fire gange originalt.
Tekniske principper og implementeringsmetoder
Teknisk implementeringsprincip for rigtige pixel
Teknologien i ægte-pixel LED-skærme er baseret på traditionelle skærmstyringsmetoder, hvor dens kernefunktion er en 1:1-overensstemmelse mellem fysiske pixels og skærmpixel. Fra et hardwareperspektiv består en LED-skærm af pixels sammensat af LED-dioder og tilhørende kontrolkredsløb, hvilket muliggør præcis kontrol over lysstyrken og mørket af hver pixel for at vise rig information.
Kernen i en LED (Light Emitting Diode) er en PN-junction sammensat af halvledere af P-type og N-type. Når en fremadgående spænding påføres PN-krydset, rekombinerer elektroner og huller ved krydset og frigiver energi som fotoner og udsender således lys. LED'er lavet af forskellige materialer udsender forskellige farver lys; for eksempel udsender gallium phosphide (GaP) LED'er typisk grønt lys, mens gallium arsenid (GaAs) LED'er udsender rødt lys.
I en fuld-farve LED-skærm består hver pixel af tre LED'er: rød, grøn og blå. Ved at kontrollere lysstyrken og mørket af de forskellige farvede LED'er i hver pixel kan der skabes rige og varierede billeder og videoer. For præcist at kontrollere lysstyrken og farven af hver pixel på et LED-display, kræves der et tilsvarende kørekredsløb. Almindelige kørselsmetoder omfatter statisk kørsel og dynamisk kørsel. Statisk kørsel refererer til, at hver pixel har sin egen uafhængige driverchip til kontrol. Denne metode giver gode skærmresultater og ensartet lysstyrke, men kredsløbet er komplekst, og omkostningerne er høje. Det bruges generelt i applikationer med et lille antal pixels og ekstremt høje krav til skærmkvalitet. Dynamisk kørsel bruger på den anden side en scanningsmetode, der lyser forskellige rækker og søjler af pixels op på skift og udnytter synets vedholdenhed i det menneskelige øje til at opnå visning af et komplet billede.
Tekniske implementeringsprincipper for virtuelle pixel
Virtuel pixelteknologi er et skærmstyringsskema, der opnår en tilsvarende opløsningsforøgelse ved at kortlægge fysiske pixel til skærmpixel (N=2 eller 4). Dens kerneteknologi ligger i at omarrangere LED-rørene mellem fysiske pixels for at danne en kombination af virtuelle pixels. Virtuelle pixels anvender en distribueret lys-emitterende struktur, der danner virtuelle pixels ved at blande tilstødende røde, grønne og blå under-underpixler.
I specifik implementering har virtuel pixelteknologi flere løsninger. Tager man de fire-lampe RGGB dynamisk sub-pixelgengivelsesteknologi som et eksempel, i et fysisk pixelarrangement, danner de tre RGB sub-pixler inden for hver sort ramme en komplet pixel til indholdsvisning. I et RGGB-arrangement med fire-lamper indeholder hver sort ramme dog kun én under-pixel. Gennem avanceret dynamisk sub-pixelgengivelsesteknologi kan omgivende sub-pixel lånes fleksibelt i overensstemmelse med billedindholdet, hvilket giver en enkelt sub-pixel mulighed for at opnå fuldstændig visning af pixelindhold.
Sammenlignet med fysiske pixels behøver hver (RGB)-pixel i et RGGB-arrangement med fire-lygter kun at tilføje én under-pixel (G) for at opnå en 4-dobling af visningseffekten. På samme måde opnår den tre-delte Delta1 vertikale dynamiske sub-pixelgengivelsesteknologi også høj-opløsning ved fleksibelt at låne omgivende underpixler.
Virtuelle pixels kan kategoriseres efter deres kontrolmetode (virtuel software vs. hardwarevirtuel), deres multiplikator (2x virtuel vs. 4x virtuel) og deres LED-arrangement (1R1G1B virtuel vs. 2R1G1B virtuel). I 2R1G1B virtuelle pixel-skemaet kan hver diode dele fire pixels, hvilket væsentligt forbedrer skærmopløsningen.
Sammenlignende analyse af tekniske karakteristika
Sammenligning af skærmeffekter
Fordi hver pixel i en ægte-pixelskærm styres uafhængigt, er visningseffekten mere stabil og nøjagtig. Når du viser tekst med enkelt-streg, kan en ægte-pixelskærm vise klar tekst, mens en virtuel-pixelskærm kan vise uklar tekst. Dette skyldes, at virtuelle pixels bruger tids-divisionsmultipleksing og scanner cyklisk informationen fra fire tilstødende pixels, hvilket kan resultere i mindre skarpe kantdetaljer.
Med hensyn til farveydeevne har ægte-pixelskærme mere nøjagtige og ensartede farver, fordi hver pixels RGB-underpixel er dedikeret til denne pixel. Virtuelle-pixelskærme opnår farve ved at blande underpixelerne af tilstødende pixels, hvilket kan føre til farveafvigelse eller undermætning under visse forhold.
Fra et seeroplevelsesperspektiv bevarer ægte-pixelskærme en god visningskvalitet på enhver synsafstand, mens den optimale synsafstand for virtuelle-pixelskærme skal være større end 2048 gange skærmens fysiske pixelpitch. Ved tæt-visningsafstande kan virtuelle-pixelbilleder virke kornet, især omkring statisk tekst, hvor takkede kanter kan forekomme.
Omkostnings- og præstationsbalance
Ægte-pixelskærme er relativt dyre på grund af behovet for flere fysiske LED'er og driverkredsløb. Især i applikationer med høj-opløsning stiger prisen på rigtige-pixelløsninger eksponentielt. Virtuel pixelteknologi kan ved at genbruge LED'er give højere opløsning og klarere billedkvalitet med en lille eller ingen stigning i antallet af LED'er, hvilket reducerer omkostningerne betydeligt.
Fra et ydelsesperspektiv opnår virtuel pixelteknologi højere opløsning og klarere visuelle effekter til en lavere pris. For kunder, der søger høj-opløsning, høj-opløsning og omkostningseffektive-LED-skærme, er virtuelle pixelskærme en fremragende løsning. Især i applikationer med længere visningsafstande kan visningseffekten af virtuelle pixels nærme sig den for rigtige pixels, men til en væsentlig lavere pris.
Virtuel pixelteknologi har dog iboende begrænsninger i billedkvalitet; ved passende synsafstande er dens visningseffekt acceptabel. Eksisterende producenter har produkter, der opnår næsten-rigtige-pixelvisningseffekter, især i scenarier som f.eks. mødelokaler, kontorer og kommercielle applikationer, hvor kvalitetskravene til visning af nærbilleder ikke er høje, hvor virtuelle pixelteknologi har en klar fordel.
Anvendelsesscenarier og typiske tilfælde
Applikationsscenarier for rigtige-pixelskærme
Ægte-pixelskærme er på grund af deres stabile visningseffekt og nøjagtige farver meget udbredt i professionelle områder med høje billedkvalitetskrav:
High-kommercielle skærme:** I luksusdetailhandel, high-hoteller og andre steder kan ægte-pixel LED-skærme præsentere nøjagtige farver og delikate billeder, hvilket forbedrer varemærkets image og kundeoplevelsen. For eksempel blev den 440-meter-lange udendørs buede LED-skærm bygget af Visionox i Dubai, ved hjælp af real-pixel-teknologi, den længste udendørs faste LED-skærm i Mellemøsten og endda globalt.
Filmproduktion og virtuel optagelse:** Film- og tv-industrien har ekstremt høje krav til skærmpræcision, hvilket gør ægte-pixelskærme til det foretrukne valg. For eksempel i "Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture" på Hunan Provincial Museum, tilpassede Unilumin Technology en 15-meter-diameter LED i akustisk gennemsigtigt fordybende kuppelrum ved hjælp af real-pixel-teknologi, hvilket resulterede i klare, delikate billeder og pulserende farver.
Store-arrangementssteder:** Ved store-begivenheder såsom sportsbegivenheder og koncerter har publikum brug for klare og stabile billeder på store skærme. Ægte-pixelskærme kan opfylde behovet for høj opløsning, selv når de ses på afstand, såsom den 490+ kvadratmeter store skærm, der er installeret af Absen på Jingshan International Tennis Center.
Applikationsscenarier for virtuelle pixelskærme
Virtuel pixelteknologi er med sin høje omkostningseffektivitet- blevet anvendt i vid udstrækning på følgende områder:
Virtuel optagelse og XR-teknologi: Virtuel pixelteknologi sænker omkostningsbarrieren markant for virtuel optagelse. For eksempel har verdens største virtuelle LED-studie med enkelt-enhed, bygget i fællesskab af Absen og Bocai Media, et samlet skærmareal på cirka 1700 kvadratmeter og bruger virtuel pixelteknologi til at slå den globale rekord for antallet af pixels på en enkelt skærm med 600 millioner pixels. Denne teknologi gør det muligt for film- og tv-produktion at opnå en revolutionerende oplevelse af "nul post-produktion" og "det, du ser, er, hvad du får."
Kommerciel-mellemklasseskærm: I indkøbscentre, udstillingshaller og andre lejligheder, der kræver store udstillingsarealer, men med begrænsede budgetter, kan virtuelle pixelskærme opnå effekter i høj-opløsning til en lavere pris. For eksempel er Unilumin Technologys virtuelle optagelsessystem og -løsninger blevet anvendt i flere projekter såsom Hengdian Studio No. 1 og Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Uddannelse og træning: Virtuel pixelteknologi er også meget brugt i uddannelsessektoren. For eksempel byggede Aoto Electronics virtuelle skydestudier til universiteter som Hubei University of Technologys Digital Art Industry College og Beijing Film Academy, hvilket gav lærere og studerende bekvemmelighed for at lære og mestre virtuel skydeteknologi.
Tekniske parametre og præstationsindikatorer
Tekniske parametre for visning af ægte pixel
De tekniske parametre for en ægte-pixelskærm omfatter typisk følgende aspekter:
Pixeltæthed: Dette refererer til antallet af pixels pr. arealenhed, normalt udtrykt i punkter pr. kvadratmeter (dD/m²). For eksempel har en ægte-pixelskærm med en fysisk prikafstand på 10 mm en fysisk tæthed på 10.000 punkter pr. kvadratmeter (m²). Højere pixeltæthed resulterer i finere billedvisning, men kræver flere LED'er, hvilket øger produktionsomkostningerne.
Lysstyrke: Reelle-pixelskærme har typisk høj lysstyrke. Indendørs skærme har en prikdiameter på 3-8 mm, mens udendørs skærme har en prikafstand på PH10-PH37.5. Lysstyrken skal justeres efter omgivelserne; udendørs lyskilder er stærke og kræver over 5000 cd/m²; indendørs lys er svagere og kræver kun 1800 cd/m².
Gråtoneniveau: Dette afspejler skærmens evne til at kontrollere lysstyrkeniveauer. Høje gråtoner bruges i vid udstrækning inden for billedbehandling, medicinsk billedbehandling og andre områder. En typisk 14-bit skærm giver 16384 niveauer af gråtoner (2^14), der deler skærmen fra mørkeste til lyseste i 16384 dele. Højere gråtoneniveauer resulterer i rigere farver. Kontrastforhold: Dette refererer til forholdet mellem den maksimale lysstyrke på en LED-skærm og baggrundslysstyrken under et givet omgivende lysniveau. For LED-skærme anbefales et kontrastforhold på 5000:1 eller højere for optimal ydeevne. Højt kontrastforhold kan gøre billeder mere levende, men for høje kontrastforhold kan føre til tab af billeddetaljer.
Tekniske parametre for den virtuelle pixelskærm
Virtuelle pixelskærme, mens de opretholder kerneparametre, opnår ydeevneforbedringer gennem teknologisk optimering:
Tilsvarende opløsning: Antallet af fysiske pixels på en virtuel pixelskærm er cirka 1 (N=2, 4) gange antallet af pixels, der faktisk vises, hvilket betyder, at det kan vise 2 til 4 gange flere pixels end de faktiske pixels. For eksempel, i en 2R1G1B virtuel pixelløsning, kan hver diode dele 4 pixels.
Opdateringshastighed: Høje opdateringshastigheder forkorter billedtiden og øger opdateringsfrekvensen, hvilket resulterer i en jævnere visning. Virtuelle pixelskærme anvender typisk ultra-høje opdateringshastigheder på 7680 Hz og 1/8 scanningshastigheder for effektivt at eliminere flimmer og jitter i traditionel fotografering.
Farveydelse: Virtuelle pixelskærme opnår fuld-farvevisning gennem kombinationen af tre primære farver (rød, grøn og blå). Pixel genbrugskontrolteknologi opretholder en scanningsfrekvens på over 240Hz for at eliminere skærmflimmer, samtidig med at energiforbruget og omkostningerne reduceres, og tilpasser sig scenarier med højt dynamisk område såsom tv-udsendelser.
Strømforbrugskontrol: Virtuel pixelteknologi optimerer strømforbruget ved at reducere antallet af fysiske LED'er. Det gennemsnitlige strømforbrug for en vis virtuel pixelskærm er omkring 600W/m2, og det maksimale strømforbrug er Mindre end eller lig med 1000W/m2, hvilket er væsentligt lavere end for en rigtig pixelskærm.
Brancheevaluering og udviklingstendenser
Ekspertvurdering af de to teknologier
Brancheeksperter tilbyder objektive vurderinger af reelle-pixel og virtuelle-pixelteknologier: Carlette udtalte: "Med den hurtige udvikling af skærmteknologi stiger brugernes efterspørgsel efter produkter med højere-opløsning dagligt. Fremkomsten af virtuelle pixels kan øge produktopløsningen uden at øge omkostningerne, hvilket er gavnligt for at fremme branchens høje-udvikling." Virtuelle pixels er en metode til genbrug af pixel, der kan give højere opløsning og klarere billedkvalitet uden at øge eller kun med et lille antal lysdioder.
Eksperter påpeger dog også begrænsningerne ved virtuel pixelteknologi. På grund af deling af pixels forringes den faktiske visningseffekt af virtuelle pixels, når den virtuelle forstørrelse øges. Ved tæt-visningsafstande vil billedet se kornet ud, især statisk tekst, som vil vise takkede kanter. Det betyder, at virtuel pixelteknologi ikke helt kan erstatte rigtige pixels i professionelle applikationer.
Med hensyn til ægte-pixelteknologi mener eksperter, at dens fordele med hensyn til skærmkvalitet er ubestridelige, især i avancerede-applikationer. Men med kontinuerlig optimering af virtuel pixelteknologi bliver kløften mellem de to indsnævret. Ved passende visningsafstande og anvendelsesscenarier kan virtuelle pixels allerede give en visuel oplevelse tæt på ægte pixels.
Fremtidige udviklingstendenser
Udviklingen af LED-displayteknologi udviser følgende tendenser:
Kontinuerlig optimering af virtuel pixelteknologi: I de seneste år er den virtuelle pixelordning med fire-lamper blevet mere og mere almindelig. I det virtuelle grønne fire-lampeskema består hver pixel af fire LED'er: rød, grøn, blå og virtuel grøn. I en komplet visningscyklus genbruges hver rød/blå LED fire gange, og hver grøn/virtuel grøn LED genbruges to gange. Kombineret med et 14-bit højpræcisionskontrolsystem vil visningskvaliteten af virtuelle pixels blive yderligere forbedret.
Udvidelse af applikationsscenarier: Antallet af virtuelle LED-skydestudier er hurtigt stigende og når 41 landsdækkende, fordelt på flere provinser og byer, herunder Beijing, Shanghai og Guangdong. Med populariseringen af virtuel produktion og 8K-video opgraderes LED-skærme fra en enkelt skærmfunktion til en "optagelsesvenlig" løsning.
Teknologisk integration og innovation: Innovationer såsom intelligent synkroniseringsteknologi, optisk strukturoptimering og adaptive kontrolsystemer dukker konstant op. Udvikling af opdateringshastighedsjusteringssystemer, der dynamisk matcher billedhastigheden af optageudstyr, reducerer flimmer forårsaget af frekvensforskelle; og brug af teknologier som diffusionsfilm og mikrostrukturoverfladebehandlinger reducerer sandsynligheden for moiré-mønstre.
Yderligere innovation: Markedet fortsætter med at udvide: Markedsundersøgelser indikerer, at den globale Micro LED-markedsstørrelse forventes at vokse fra cirka 100 millioner dollars i 2020 til over 1 milliard dollars i 2025, hvilket repræsenterer en sammensat årlig vækstrate (CAGR) på over 30 %. Virtuel pixelteknologi vil være en væsentlig drivkraft for denne vækst, især på forbrugermarkedet.
