Grundläggande koncept för riktiga pixlar och virtuella pixlar
Inom LED-displayteknik är "riktiga pixlar" och "virtuella pixlar" två kärnpixelskärmsteknologier. Genom olika pixelsammansättningslogiker och drivmetoder påverkar de bildskärmens upplösning, kostnad och tillämpliga scenarier. Skillnaderna och egenskaperna hos de två analyseras i detalj nedan.
Definition och egenskaper för verkliga pixlar
En riktig pixel är en fysiskt räknebar, faktisk pixel på en LED-skärm. Varje verklig pixel kan självständigt kontrollera sin ljusstyrka och färg, och tillsammans konstruera bilden på skärmen. I en verklig pixelskärm finns det en 1:1-överensstämmelse mellan fysiska pixlar och de faktiska visade pixlarna; antalet pixlar på skärmen avgör hur mycket bildinformation som kan visas.
De ljusemitterande-punkterna för en riktig pixel finns på LED-rören och uppvisar en sammanhängande egenskap. Ur ett tekniskt implementeringsperspektiv deltar var och en av de röda, gröna och blå lysdioderna i en riktig pixelskärm i slutändan bara i avbildningen av en pixel för att uppnå tillräcklig ljusstyrka. Denna design säkerställer oberoendet och integriteten för varje pixel, vilket gör skärmeffekten mer stabil och pålitlig.
Fördelen med en riktig pixelskärm ligger i stabiliteten och konsistensen hos dess visningseffekt. Eftersom varje pixel styrs oberoende av varandra, finns det inga problem med färgblandning orsakade av pixeldelning, vilket gör den särskilt lämplig för applikationer som kräver hög-precisionsvisning, såsom professionell film- och tv-produktion och avancerade kommersiella skärmar.
Definition och egenskaper hos virtuella pixlar
En virtuell pixel är en visningsteknik som implementeras med hjälp av specifika algoritmer och kontrolltekniker, vilket gör det möjligt för en bildskärm att visuellt presentera en högre upplösningseffekt än faktiska fysiska pixlar. Enkelt uttryckt "simulerar" den fler pixlar med hjälp av tekniska medel.
Virtuella pixelskärmar använder LED-multiplexeringsteknik. En enda lysdiod kan kombineras med intilliggande lysdioder upp till fyra gånger (överst, botten, vänster och höger), vilket gör att färre lysdioder kan visa mer bildinformation och uppnå högre upplösning. Virtuella pixlar sprids, med ljus-emitterande punkter mellan lysdioderna och bildar virtuella bildpunkter genom blandning av intilliggande röda, gröna och blå sub-pixlar.
Kärnan i virtuella pixlar ligger i kombinationen och distributionen av fysiska pixlar, vilket gör att skärmen kan visa fler bilddetaljer och effekter än faktiska pixlar. Den kan visa två eller fyra gånger fler bildpixlar än de faktiska pixlarna på skärmen. Till exempel, när R, G, B är fördelade i förhållandet 2:1:1, består en enda pixel av två röda lysdioder, en grön lysdiod och en blå lysdiod, vilket gör den visade bilden fyra gånger originalet.
Tekniska principer och implementeringsmetoder
Teknisk implementeringsprincip för riktiga pixlar
Tekniken för verkliga-pixel LED-skärmar är baserad på traditionella skärmkontrollmetoder, med dess kärnfunktion en 1:1-överensstämmelse mellan fysiska pixlar och skärmpixlar. Ur ett hårdvaruperspektiv består en LED-skärm av pixlar som består av LED-dioder och tillhörande styrkretsar, vilket möjliggör exakt kontroll över ljusstyrkan och mörkret för varje pixel för att visa rik information.
Kärnan i en LED (Light Emitting Diode) är en PN-övergång som består av halvledare av P-typ och N-typ. När en framåtspänning appliceras på PN-övergången, rekombinerar elektroner och hål vid övergången, och frigör energi som fotoner, och avger således ljus. Lysdioder gjorda av olika material avger olika färger av ljus; t.ex. lysdioder för galliumfosfid (GaP) avger vanligtvis grönt ljus, medan lysdioder för galliumarsenid (GaAs) avger rött ljus.
I en LED-skärm i full-färg består varje pixel av tre lysdioder: röd, grön och blå. Genom att kontrollera ljusstyrkan och mörkret hos de olika färgade lysdioderna i varje pixel kan rika och varierande bilder och videor skapas. För att exakt styra ljusstyrkan och färgen för varje pixel på en LED-skärm krävs en motsvarande drivkrets. Vanliga körmetoder inkluderar statisk körning och dynamisk körning. Statisk körning hänvisar till att varje pixel har sitt eget oberoende drivarchip för kontroll. Denna metod ger bra bildskärmsresultat och enhetlig ljusstyrka, men kretsen är komplex och kostnaden är hög. Det används vanligtvis i applikationer med ett litet antal pixlar och extremt höga krav på bildkvalitet. Dynamisk körning, å andra sidan, använder en skanningsmetod som lyser upp olika rader och kolumner med pixlar i tur och ordning, och utnyttjar det mänskliga ögats ihållande syn för att få en komplett bild.
Tekniska implementeringsprinciper för virtuella pixlar
Virtuell pixelteknik är ett skärmkontrollschema som uppnår en motsvarande upplösningsökning genom att mappa fysiska pixlar till skärmpixlar (N=2 eller 4). Dess kärnteknologi ligger i att omarrangera LED-rören mellan fysiska pixlar för att bilda en kombination av virtuella pixlar. Virtuella pixlar använder en distribuerad ljus-emitterande struktur, och bildar virtuella pixlar genom att blanda intilliggande röda, gröna och blå under-underpixlar.
I specifik implementering har virtuell pixelteknik flera lösningar. Med den fyra-lampan RGGB dynamisk sub-pixelrenderingsteknik som ett exempel, i ett fysiskt pixelarrangemang, bildar de tre RGB sub-pixlarna inom varje svart ram en komplett pixel för innehållsvisning. Men i ett RGGB-arrangemang med fyra-lampor innehåller varje svart ram endast en under-pixel. Genom avancerad dynamisk sub-pixelrenderingsteknik kan omgivande sub-pixlar flexibelt lånas i enlighet med bildinnehållet, vilket gör att en enda sub-pixel kan uppnå fullständig pixelinnehållsvisning.
Jämfört med fysiska pixlar, i ett RGGB-arrangemang med fyra-lampor, behöver varje (RGB)-pixel bara lägga till en del-pixel (G) för att uppnå en 4-faldig ökning av visningseffekten. På samma sätt ger den tre-lampa Delta1 vertikala dynamiska sub-pixelrenderingstekniken också hög-upplösning genom att flexibelt låna omgivande subpixlar.
Virtuella pixlar kan kategoriseras efter deras kontrollmetod (virtuell programvara vs. virtuell hårdvara), deras multiplikator (2x virtuell vs. 4x virtuell) och deras LED-arrangemang (1R1G1B virtuell vs. 2R1G1B virtuell). I det virtuella pixelschemat 2R1G1B kan varje diod dela fyra pixlar, vilket avsevärt förbättrar skärmupplösningen.
Jämförande analys av tekniska egenskaper
Jämförelse av visningseffekter
Eftersom varje pixel i en verklig-pixelskärm styrs oberoende, blir visningseffekten mer stabil och exakt. När du visar enkel-text kan en verklig-pixelskärm visa klar text, medan en virtuell-pixelskärm kan visa otydlig text. Detta beror på att virtuella pixlar använder tids-divisionsmultiplexering, och cykliskt skannar informationen från fyra intilliggande pixlar, vilket kan resultera i mindre skarpa kantdetaljer.
När det gäller färgprestanda har verkliga-pixelskärmar mer exakta och konsekventa färger eftersom varje pixels RGB-subpixel är dedikerad till den pixeln. Virtuella-pixelskärmar uppnår färg genom att blanda underpixlarna i intilliggande pixlar, vilket kan leda till färgavvikelse eller undermättnad under vissa förhållanden.
Ur ett tittarupplevelseperspektiv bibehåller verkliga-pixelskärmar god bildkvalitet oavsett betraktningsavstånd, medan det optimala visningsavståndet för virtuella-pixelskärmar måste vara större än 2048 gånger skärmens fysiska pixeldelning. På nära- visningsavstånd kan virtuella-pixelbilder verka korniga, särskilt runt statisk text där ojämna kanter kan uppstå.
Balans mellan kostnad och prestanda
Verkliga-pixelskärmar är relativt dyra på grund av behovet av fler fysiska lysdioder och drivrutiner. Särskilt i hög-applikationer ökar kostnaden för verkliga-pixellösningar exponentiellt. Virtuell pixelteknik, genom att återanvända lysdioder, kan ge högre upplösning och tydligare bildkvalitet med liten eller ingen ökning av antalet lysdioder, vilket avsevärt minskar kostnaderna.
Ur ett prestandaperspektiv uppnår virtuell pixelteknik högre upplösning och tydligare visuella effekter till en lägre kostnad. För kunder som vill ha hög-upplösning, hög-upplösning och kostnadseffektiva-LED-skärmar är virtuella pixelskärmar en utmärkt lösning. Speciellt i applikationer med längre visningsavstånd kan visningseffekten av virtuella pixlar närma sig den för riktiga pixlar, men till en betydligt lägre kostnad.
Virtuell pixelteknologi har dock inneboende begränsningar i bildkvalitet; vid lämpliga betraktningsavstånd är dess visningseffekt acceptabel. Befintliga tillverkare har produkter som uppnår nästan-riktiga-pixelvisningseffekter, särskilt i scenarier som konferensrum, kontor och kommersiella applikationer där kvalitetskraven för visning av nära-visningar inte är höga, där virtuell pixelteknik har en klar fördel.
Applikationsscenarier och typiska fall
Applikationsscenarier för verkliga-pixelskärmar
Verkliga-pixelskärmar, på grund av sin stabila visningseffekt och exakta färg, används ofta inom professionella områden med höga krav på bildkvalitet:
High-kommersiella skärmar:** I lyxbutiker,-hotell och andra ställen kan LED-skärmar med riktiga-pixlar presentera exakta färger och känsliga bilder, vilket förbättrar varumärkesimage och kundupplevelse. Till exempel blev den 440-meter-långa böjda LED-skärmen utomhus byggd av Visionox i Dubai, med hjälp av real-pixel-teknik, den längsta fasta LED-skärmen utomhus i Mellanöstern och till och med globalt.
Filmproduktion och virtuell fotografering:** Film- och tv-branschen har extremt höga krav på skärmprecision, vilket gör skärmar med riktiga-pixlar till det föredragna valet. Till exempel, i "Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture" på Hunan Provincial Museum, anpassade Unilumin Technology en 15-meters-diameter i diametrar akustiskt transparent uppslukande kupolutrymme med hjälp av realpixelteknik, vilket resulterade i klara, känsliga bilder och rika, vibrerande färger.
Stora-evenemangslokaler:** Vid storskaliga-evenemang som sportevenemang och konserter behöver publiken tydliga och stabila bilder på stora skärmar. Verkliga-pixelskärmar kan tillgodose behovet av högupplösning även när de ses på avstånd, till exempel den 490+ kvadratmeter stora skärmen installerad av Absen på Jingshan International Tennis Center.
Applikationsscenarier för virtuella pixelskärmar
Virtuell pixelteknik, med sin höga kostnads-effektivitet, har använts i stor utsträckning inom följande områden:
Virtuell fotografering och XR-teknik: Virtuell pixelteknik sänker kostnadsbarriären avsevärt för virtuell fotografering. Till exempel har världens största enskilda- LED virtuella studio, byggd gemensamt av Absen och Bocai Media, en total skärmyta på cirka 1700 kvadratmeter och använder virtuell pixelteknik för att slå det globala rekordet för antalet pixlar på en enda skärm med 600 miljoner pixlar. Den här tekniken gör det möjligt för film- och tv-produktion att uppnå en revolutionerande upplevelse av "noll efter-produktion" och "det du ser är vad du får."
Kommersiell skärm i mellanklass: I köpcentra, utställningshallar och andra tillfällen som kräver stora visningsytor men med begränsad budget kan virtuella pixelskärmar uppnå hög-upplösningseffekter till en lägre kostnad. Till exempel har Unilumin Technologys virtuella fotograferingssystem och lösningar tillämpats i flera projekt som Hengdian Studio No. 1 och Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Utbildning och utbildning: Virtuell pixelteknik används också i stor utsträckning inom utbildningssektorn. Till exempel byggde Aoto Electronics virtuella fotograferingsstudior för universitet som Hubei University of Technologys Digital Art Industry College och Beijing Film Academy, vilket gav lärare och studenter bekvämlighet att lära sig och bemästra virtuell fotograferingsteknik.
Tekniska parametrar och prestandaindikatorer
Tekniska parametrar för visning av verkliga pixlar
De tekniska parametrarna för en verklig-pixelskärm inkluderar vanligtvis följande aspekter:
Pixeldensitet: Detta hänvisar till antalet pixlar per ytenhet, vanligtvis uttryckt i punkter per kvadratmeter (dD/m²). Till exempel har en verklig-pixelskärm med en fysisk punktdelning på 10 mm en fysisk densitet på 10 000 punkter per kvadratmeter (m²). Högre pixeltäthet resulterar i finare bildvisning, men kräver fler lysdioder, vilket ökar tillverkningskostnaderna.
Ljusstyrka: Verkliga-pixelskärmar har vanligtvis hög ljusstyrka. Inomhusskärmar har en punktdiameter på 3-8 mm, medan utomhusskärmar har en punktdelning på PH10-PH37,5. Ljusstyrkan måste justeras efter miljön; utomhusljuskällor är starka och kräver över 5000 cd/m²; inomhusljuset är svagare och kräver endast 1800 cd/m².
Gråskalenivå: Detta återspeglar skärmens förmåga att kontrollera ljusstyrka. Hög gråskala används ofta inom bildbehandling, medicinsk bildbehandling och andra områden. En typisk 14-bitarsskärm ger 16384 nivåer av gråskala (2^14), som delar upp skärmen från mörkast till ljusast i 16384 delar. Högre gråskalenivåer resulterar i rikare färger. Kontrastförhållande: Detta hänvisar till förhållandet mellan den maximala ljusstyrkan för en LED-skärm och bakgrundens ljusstyrka under en given omgivande ljusnivå. För LED-skärmar rekommenderas ett kontrastförhållande på 5000:1 eller högre för optimal prestanda. Högt kontrastförhållande kan göra bilder mer levande, men alltför höga kontrastförhållanden kan leda till förlust av bilddetaljer.
Tekniska parametrar för den virtuella pixelskärmen
Virtuella pixelskärmar, samtidigt som kärnparametrarna bibehålls, uppnår prestandaförbättringar genom teknisk optimering:
Ekvivalent upplösning: Antalet fysiska pixlar på en virtuell pixelskärm är ungefär 1 (N=2, 4) gånger antalet pixlar som faktiskt visas, vilket innebär att den kan visa 2 till 4 gånger fler pixlar än de faktiska pixlarna. Till exempel, i en 2R1G1B virtuell pixellösning kan varje diod dela 4 pixlar.
Refresh Rate: Höga uppdateringsfrekvenser förkortar bildtiden och ökar uppdateringsfrekvensen, vilket resulterar i mjukare visning. Virtuella pixelskärmar använder vanligtvis ultra-höga uppdateringsfrekvenser på 7680Hz och 1/8 skanningshastigheter för att effektivt eliminera flimmer och skakningar i traditionell fotografering.
Färgprestanda: Virtuella pixelskärmar uppnår full-färgskärm genom en kombination av tre primärfärger (röd, grön och blå). Teknik för kontroll av återanvändning av pixlar upprätthåller en skanningsfrekvens över 240 Hz för att eliminera skärmflimmer samtidigt som energiförbrukningen och kostnaden minskar, och anpassar sig till scenarier med högt dynamiskt omfång som tv-sändningar.
Strömförbrukningskontroll: Virtuell pixelteknik optimerar strömförbrukningen genom att minska antalet fysiska lysdioder. Den genomsnittliga strömförbrukningen för en viss virtuell pixelskärm är cirka 600W/m2, och den maximala strömförbrukningen är Mindre än eller lika med 1000W/m2, vilket är betydligt lägre än för en riktig pixelskärm.
Branschutvärdering och utvecklingstrender
Expertutvärdering av de två teknikerna
Branschexperter erbjuder objektiva bedömningar av verkliga-pixel- och virtuella-pixeltekniker: Carlette sa: "Med den snabba utvecklingen av bildskärmsteknik ökar användarnas efterfrågan på produkter med högre-upplösning dagligen. Framväxten av virtuella pixlar kan öka produktupplösningen utan att öka kostnaderna, vilket är fördelaktigt för att främja branschens högdefinitionsutveckling-. Virtuella pixlar är en metod för återanvändning av pixlar som kan ge högre upplösning och tydligare bildkvalitet utan att öka eller bara med ett litet antal lysdioder.
Men experter påpekar också begränsningarna med virtuell pixelteknik. På grund av delning av pixlar försämras den faktiska visningseffekten av virtuella pixlar när den virtuella förstoringen ökar. På nära- visningsavstånd kommer bilden att se kornig ut, särskilt statisk text, som visar ojämna kanter. Detta innebär att virtuell pixelteknik inte helt kan ersätta riktiga pixlar i professionella applikationer.
När det gäller verklig-pixelteknik tror experter att dess fördelar när det gäller bildkvalitet är obestridliga, särskilt i avancerade-applikationer. Men med kontinuerlig optimering av virtuell pixelteknik, minskar klyftan mellan de två. Vid lämpliga visningsavstånd och applikationsscenarier kan virtuella pixlar redan ge en visuell upplevelse nära den för riktiga pixlar.
Framtida utvecklingstrender
Utvecklingen av LED-displayteknik uppvisar följande trender:
Kontinuerlig optimering av virtuell pixelteknik: Under de senaste åren har det virtuella pixelschemat med fyra-lampor blivit allt vanligare. I det virtuella gröna fyra-lampschemat består varje pixel av fyra lysdioder: röd, grön, blå och virtuell grön. I en komplett visningscykel återanvänds varje röd/blå lysdiod fyra gånger och varje grön/virtuell grön lysdiod återanvänds två gånger. I kombination med ett 14-bitars högprecisionskontrollsystem kommer visningskvaliteten för virtuella pixlar att förbättras ytterligare.
Expanderande tillämpningsscenarier: Antalet virtuella LED-fotograferingsstudior ökar snabbt och når 41 rikstäckande, fördelade på flera provinser och städer, inklusive Peking, Shanghai och Guangdong. Med populariseringen av virtuell produktion och 8K-video uppgraderas LED-skärmar från en enda skärmfunktion till en "fotograferingsvänlig" lösning.
Teknologisk integration och innovation: Innovationer som intelligent synkroniseringsteknik, optisk strukturoptimering och adaptiva styrsystem dyker ständigt upp. Genom att utveckla system för justering av uppdateringsfrekvens som dynamiskt matchar bildhastigheten för fotograferingsutrustning minskar flimmer orsakat av frekvensskillnader; och att använda teknologier som diffusionsfilmer och mikrostrukturytbehandlingar minskar sannolikheten för moirémönster.
Ytterligare innovation: Marknaden fortsätter att expandera: Marknadsundersökningar visar att den globala mikro-LED-marknadsstorleken förväntas växa från cirka 100 miljoner USD 2020 till över 1 miljard USD 2025, vilket motsvarar en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på över 30 %. Virtuell pixelteknik kommer att vara en betydande drivkraft för denna tillväxt, särskilt på konsumentmarknaden.
