Grunnleggende konsepter for ekte piksler og virtuelle piksler
I LED-skjermteknologi er "ekte piksler" og "virtuelle piksler" to kjernepikselskjermteknologier. Gjennom ulike pikselsammensetningslogikker og drivmetoder påvirker de oppløsningen, kostnadene og gjeldende scenarier på skjermen. Forskjellene og egenskapene til de to er analysert i detalj nedenfor.
Definisjon og egenskaper for ekte piksler
En ekte piksel er en fysisk tellbar, faktisk piksel på en LED-skjerm. Hver ekte piksel kan uavhengig kontrollere lysstyrken og fargen, og kollektivt konstruere bildet på skjermen. I en ekte pikselskjerm er det en 1:1-korrespondanse mellom fysiske piksler og de faktiske viste piksler; antall piksler på skjermen bestemmer mengden bildeinformasjon som kan vises.
De lysemitterende-punktene til en ekte piksel er plassert på LED-rørene, og viser en sammenhengende karakteristikk. Fra et teknisk implementeringsperspektiv deltar hver av de røde, grønne og blå LED-ene i en ekte pikselskjerm til slutt bare i avbildningen av én piksel for å oppnå tilstrekkelig lysstyrke. Denne designen sikrer uavhengigheten og integriteten til hver piksel, noe som gjør skjermeffekten mer stabil og pålitelig.
Fordelen med en ekte pikselskjerm ligger i stabiliteten og konsistensen til skjermeffekten. Fordi hver piksel er uavhengig kontrollert, er det ingen fargeblandingsproblem forårsaket av pikseldeling, noe som gjør den spesielt egnet for applikasjoner som krever høy-presisjonsvisning, for eksempel profesjonell film- og TV-produksjon og høy-kommersiell skjerm.
Definisjon og egenskaper for virtuelle piksler
En virtuell piksel er en visningsteknikk implementert ved hjelp av spesifikke algoritmer og kontrollteknologier, som gjør det mulig for en skjerm å visuelt presentere en høyere oppløsningseffekt enn faktiske fysiske piksler. Enkelt sagt "simulerer" den flere piksler ved hjelp av tekniske midler.
Virtuelle pikselskjermer bruker LED-multipleksingsteknologi. En enkelt LED kan kombineres med tilstøtende LED-er opptil fire ganger (øverst, bunn, venstre og høyre), slik at færre LED-er kan vise mer bildeinformasjon og oppnå høyere oppløsning. Virtuelle piksler er spredt, med lys-emitterende punkter mellom LED-ene, og danner virtuelle bildepunkter gjennom blanding av tilstøtende røde, grønne og blå under-underpiksler.
Kjernen til virtuelle piksler ligger i kombinasjonen og distribusjonen av fysiske piksler, slik at skjermen kan vise flere bildedetaljer og effekter enn faktiske piksler. Den kan vise to eller fire ganger flere bildepiksler enn de faktiske pikslene på skjermen. For eksempel, når R, G, B er fordelt i et 2:1:1-forhold, består en enkelt piksel av to røde lysdioder, én grønn lysdiode og én blå lysdiode, og dermed blir det viste bildet fire ganger originalt.
Tekniske prinsipper og implementeringsmetoder
Teknisk implementeringsprinsipp for ekte piksler
Teknologien til ekte-piksel LED-skjermer er basert på tradisjonelle skjermkontrollmetoder, med kjernefunksjonen som samsvarer 1:1 mellom fysiske piksler og skjermpiksler. Fra et maskinvareperspektiv består en LED-skjerm av piksler sammensatt av LED-dioder og tilhørende kontrollkretser, noe som muliggjør presis kontroll over lysstyrken og mørket til hver piksel for å vise rik informasjon.
Kjernen i en LED (Light Emitting Diode) er et PN-kryss som består av halvledere av P-type og N-type. Når en foroverspenning påføres PN-krysset, rekombinerer elektroner og hull ved krysset, og frigjør energi som fotoner, og sender dermed ut lys. LED laget av forskjellige materialer avgir forskjellige farger av lys; for eksempel lysdioder for galliumfosfid (GaP) avgir vanligvis grønt lys, mens lysdioder for galliumarsenid (GaAs) avgir rødt lys.
I en full-farge LED-skjerm består hver piksel av tre lysdioder: rød, grønn og blå. Ved å kontrollere lysstyrken og mørket til de forskjellige fargede lysdiodene i hver piksel, kan du lage rike og varierte bilder og videoer. For å nøyaktig kontrollere lysstyrken og fargen til hver piksel på en LED-skjerm, kreves en tilsvarende kjørekrets. Vanlige kjøremetoder inkluderer statisk kjøring og dynamisk kjøring. Statisk kjøring refererer til at hver piksel har sin egen uavhengige driverbrikke for kontroll. Denne metoden gir gode skjermresultater og jevn lysstyrke, men kretsene er komplekse og kostnadene høye. Den brukes vanligvis i applikasjoner med et lite antall piksler og ekstremt høye krav til skjermkvalitet. Dynamisk kjøring, på den annen side, bruker en skannemetode, lyser opp forskjellige rader og kolonner med piksler etter tur, og utnytter vedvarende syn i det menneskelige øyet for å oppnå visning av et komplett bilde.
Tekniske implementeringsprinsipper for virtuelle piksler
Virtuell pikselteknologi er et skjermkontrollskjema som oppnår en tilsvarende oppløsningsøkning ved å kartlegge fysiske piksler til skjermpiksler (N=2 eller 4). Kjerneteknologien ligger i å omorganisere LED-rørene mellom fysiske piksler for å danne en kombinasjon av virtuelle piksler. Virtuelle piksler bruker en distribuert lys-emitterende struktur, og danner virtuelle piksler ved å blande tilstøtende røde, grønne og blå underpiksler-.
I spesifikk implementering har virtuell pikselteknologi flere løsninger. Ved å ta den fire-lampen RGGB dynamisk sub-pikselgjengivelsesteknologi som et eksempel, i et fysisk pikselarrangement, danner de tre RGB-under-piklene innenfor hver svart ramme en komplett piksel for innholdsvisning. I et RGGB-arrangement med fire-lamper inneholder imidlertid hver svart ramme bare én under-piksel. Gjennom avansert dynamisk sub-pikselgjengivelsesteknologi kan omkringliggende sub-piksler lånes fleksibelt i henhold til bildeinnholdet, slik at en enkelt sub{10}}piksel kan oppnå fullstendig visning av pikselinnhold.
Sammenlignet med fysiske piksler, i et RGGB-arrangement med fire-lamper, trenger hver (RGB) piksel bare å legge til én under-piksel (G) for å oppnå en 4-dobling av visningseffekten. På samme måte oppnår den tre-delte vertikale dynamiske sub-pikselgjengivelsesteknologien Delta1 også høy-oppløsning ved å fleksibelt låne omkringliggende underpiksler.
Virtuelle piksler kan kategoriseres etter deres kontrollmetode (virtuelle programvare vs. maskinvarevirtuelle), deres multiplikator (2x virtuelle vs. 4x virtuelle) og deres LED-arrangement (1R1G1B virtuell vs. 2R1G1B virtuell). I det virtuelle pikselskjemaet 2R1G1B kan hver diode dele fire piksler, noe som forbedrer skjermoppløsningen betydelig.
Sammenlignende analyse av tekniske egenskaper
Sammenligning av skjermeffekter
Fordi hver piksel i en ekte-pikselskjerm er uavhengig kontrollert, er visningseffekten mer stabil og nøyaktig. Når du viser enkelt-strektekst, kan en ekte-pikselskjerm presentere klar tekst, mens en virtuell-pikselskjerm kan vise uklar tekst. Dette er fordi virtuelle piksler bruker tids-divisjonsmultipleksing, og skanner syklisk informasjonen til fire tilstøtende piksler, noe som kan resultere i mindre skarpe kantdetaljer.
Når det gjelder fargeytelse, har ekte-pikselskjermer mer nøyaktige og konsistente farger fordi hver piksels RGB-underpiksel er dedikert til den pikselen. Virtuelle-pikselskjermer oppnår farger ved å blande underpiksler til tilstøtende piksler, noe som kan føre til fargeavvik eller undermetning under visse forhold.
Fra et seeropplevelsesperspektiv opprettholder ekte-pikselskjermer god visningskvalitet uansett visningsavstand, mens den optimale visningsavstanden for virtuelle-pikselskjermer må være større enn 2048 ganger den fysiske pikselstigningen til skjermen. På nære-visningsavstander kan virtuelle-pikselbilder virke kornete, spesielt rundt statisk tekst der taggete kanter kan vises.
Balanse mellom kostnad og ytelse
Ekte-pikselskjermer er relativt dyre på grunn av behovet for flere fysiske LED-er og driverkretser. Spesielt i applikasjoner med høy-oppløsning øker kostnadene for ekte-pikselløsninger eksponentielt. Virtuell pikselteknologi, ved å gjenbruke lysdioder, kan gi høyere oppløsning og klarere bildekvalitet med liten eller ingen økning i antall lysdioder, noe som reduserer kostnadene betydelig.
Fra et ytelsesperspektiv oppnår virtuell pikselteknologi høyere oppløsning og klarere visuelle effekter til en lavere kostnad. For kunder som ønsker høy-oppløsning, høy-oppløsning og kostnadseffektive-LED-skjermer, er virtuelle pikselskjermer en utmerket løsning. Spesielt i applikasjoner med lengre visningsavstander kan visningseffekten til virtuelle piksler nærme seg den til ekte piksler, men til en betydelig lavere kostnad.
Virtuell pikselteknologi har imidlertid iboende begrensninger i bildekvalitet; ved passende visningsavstander er visningseffekten akseptabel. Eksisterende produsenter har produkter som oppnår nesten-ekte-pikselvisningseffekter, spesielt i scenarier som konferanserom, kontorer og kommersielle applikasjoner der kvalitetskravene til visning av nær-visning ikke er høye, der virtuell pikselteknologi har en klar fordel.
Applikasjonsscenarier og typiske tilfeller
Applikasjonsscenarier for ekte-pikselskjermer
Ekte-pikselskjermer, på grunn av deres stabile visningseffekt og nøyaktige farge, er mye brukt i profesjonelle felt med høye krav til bildekvalitet:
Høy-kommersielle skjermer:** I luksusbutikker,-hoteller og andre arenaer kan ekte-piksel LED-skjermer presentere nøyaktige farger og delikate bilder, noe som forbedrer merkevarebildet og kundeopplevelsen. For eksempel ble den 440-meter-lange utendørs buede LED-skjermen bygget av Visionox i Dubai, ved hjelp av real-pixel-teknologi, den lengste utendørs faste LED-skjermen i Midtøsten og til og med globalt.
Filmproduksjon og virtuell opptak:** Film- og TV-industrien har ekstremt høye krav til skjermpresisjon, noe som gjør ekte-pikselskjermer til det foretrukne valget. For eksempel, i "Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture" ved Hunan Provincial Museum, tilpasset Unilumin Technology en 15-meter-diameter LED akustisk gjennomsiktig oppslukende kuppelplass ved hjelp av ekte pikselteknologi, noe som resulterte i klare, delikate bilder og rike, levende farger.
Store-arrangementslokaler:** Ved store-arrangementer som sportsbegivenheter og konserter trenger publikum klare og stabile bilder på store skjermer. Ekte-pikselskjermer kan møte behovet for høyoppløsning selv når de sees på avstand, for eksempel den 490+ kvadratmeter store skjermen installert av Absen ved Jingshan International Tennis Center.
Applikasjonsscenarier for virtuelle pikselskjermer
Virtuell pikselteknologi, med sin høye kostnadseffektivitet-, har blitt brukt mye på følgende felt:
Virtuell fotografering og XR-teknologi: Virtuell pikselteknologi reduserer kostnadsbarrieren betydelig for virtuell fotografering. For eksempel har verdens største enkelt-enhet LED virtuelle studio, bygget i fellesskap av Absen og Bocai Media, et totalt skjermareal på omtrent 1700 kvadratmeter og bruker virtuell pikselteknologi for å slå den globale rekorden for antall piksler på en enkelt skjerm med 600 millioner piksler. Denne teknologien gjør det mulig for film- og TV-produksjon å oppnå en revolusjonerende opplevelse av «null etter-produksjon» og «det du ser er det du får».
Kommersiell visning i mellomtone-: I kjøpesentre, utstillingshaller og andre anledninger som krever store visningsområder, men med begrensede budsjetter, kan virtuelle pikselskjermer oppnå høy-oppløsningseffekter til en lavere kostnad. For eksempel har Unilumin Technologys virtuelle skytesystem og løsninger blitt brukt i flere prosjekter som Hengdian Studio No. 1 og Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Utdanning og opplæring: Virtuell pikselteknologi er også mye brukt i utdanningssektoren. Aoto Electronics bygde for eksempel virtuelle skytestudioer for universiteter som Hubei University of Technologys Digital Art Industry College og Beijing Film Academy, noe som ga lærere og studenter bekvemmelighet for å lære og mestre virtuell skyteteknologi.
Tekniske parametere og ytelsesindikatorer
Tekniske parametere for ekte pikselvisning
De tekniske parametrene til en ekte-pikselskjerm inkluderer vanligvis følgende aspekter:
Pikseltetthet: Dette refererer til antall piksler per arealenhet, vanligvis uttrykt i punkter per kvadratmeter (dD/m²). For eksempel har en ekte-pikselskjerm med en fysisk punktbredde på 10 mm en fysisk tetthet på 10 000 punkter per kvadratmeter (m²). Høyere pikseltetthet resulterer i finere bildevisning, men krever flere lysdioder, noe som øker produksjonskostnadene.
Lysstyrke: Reelle-pikselskjermer har vanligvis høy lysstyrke. Innendørs skjermer har en prikkdiameter på 3-8 mm, mens utendørs skjermer har en punktbredde på PH10-PH37,5. Lysstyrken må justeres i henhold til miljøet; utendørs lyskilder er sterke og krever over 5000 cd/m²; innendørs lys er svakere og krever kun 1800 cd/m².
Gråtonenivå: Dette gjenspeiler skjermens evne til å kontrollere lysstyrkenivåer. Høy gråtoner er mye brukt innen bildebehandling, medisinsk bildebehandling og andre felt. En typisk 14-bits skjerm gir 16384 nivåer av gråtoner (2^14), og deler skjermen fra mørkeste til lyseste i 16384 deler. Høyere gråtonenivåer resulterer i rikere farger. Kontrastforhold: Dette refererer til forholdet mellom maksimal lysstyrke på en LED-skjerm og bakgrunnslysstyrken under et gitt omgivelseslysnivå. For LED-skjermer anbefales et kontrastforhold på 5000:1 eller høyere for optimal ytelse. Høyt kontrastforhold kan gjøre bildene mer levende, men for høye kontrastforhold kan føre til tap av bildedetaljer.
Tekniske parametere for den virtuelle pikselskjermen
Virtuelle pikselskjermer, mens de opprettholder kjerneparametere, oppnår ytelsesforbedringer gjennom teknologisk optimalisering:
Ekvivalent oppløsning: Antall fysiske piksler på en virtuell pikselskjerm er omtrent 1 (N=2, 4) ganger antallet piksler som faktisk vises, noe som betyr at det kan vise 2 til 4 ganger flere piksler enn de faktiske piksler. For eksempel, i en 2R1G1B virtuell pikselløsning, kan hver diode dele 4 piksler.
Oppdateringsfrekvens: Høye oppdateringsfrekvenser forkorter bildetiden og øker oppdateringsfrekvensen, noe som resulterer i jevnere visning. Virtuelle pikselskjermer bruker vanligvis ultra-høye oppdateringsfrekvenser på 7680 Hz og 1/8 skannehastigheter for effektivt å eliminere flimmer og jitter i tradisjonell fotografering.
Fargeytelse: Virtuelle pikselskjermer oppnår full-fargevisning gjennom kombinasjonen av tre primærfarger (rød, grønn og blå). Pikselgjenbrukskontrollteknologi opprettholder en skannefrekvens over 240Hz for å eliminere skjermflimmer samtidig som energiforbruket og kostnadene reduseres, og tilpasser seg scenarier med høyt dynamisk område som TV-kringkasting.
Strømforbrukskontroll: Virtuell pikselteknologi optimerer strømforbruket ved å redusere antall fysiske lysdioder. Det gjennomsnittlige strømforbruket til en viss virtuell pikselskjerm er omtrent 600W/m2, og det maksimale strømforbruket er mindre enn eller lik 1000W/m2, som er betydelig lavere enn for en ekte pikselskjerm.
Bransjeevaluering og utviklingstrender
Ekspertvurdering av de to teknologiene
Bransjeeksperter tilbyr objektive vurderinger av reelle-piksler og virtuelle-pikselteknologier: Carlette uttalte: "Med den raske utviklingen av skjermteknologi øker brukernes etterspørsel etter høyere-oppløsningsprodukter daglig. Fremveksten av virtuelle piksler kan øke produktoppløsningen uten å øke kostnadene, noe som er gunstig for å fremme bransjens høye-utvikling. Virtuelle piksler er en metode for gjenbruk av piksler som kan gi høyere oppløsning og klarere bildekvalitet uten å øke eller bare med et lite antall lysdioder.
Eksperter påpeker imidlertid også begrensningene ved virtuell pikselteknologi. På grunn av deling av piksler, forringes den faktiske visningseffekten til virtuelle piksler når den virtuelle forstørrelsen øker. På nære-visningsavstander vil bildet virke kornete, spesielt statisk tekst, som vil ha taggete kanter. Dette betyr at virtuell pikselteknologi ikke helt kan erstatte ekte piksler i profesjonelle applikasjoner.
Når det gjelder ekte-pikselteknologi, mener eksperter at dens fordeler med hensyn til skjermkvalitet er ubestridelige, spesielt i avanserte-applikasjoner. Men med kontinuerlig optimalisering av virtuell pikselteknologi, blir gapet mellom de to mindre. Ved passende visningsavstander og applikasjonsscenarier kan virtuelle piksler allerede gi en visuell opplevelse nær den til ekte piksler.
Fremtidige utviklingstrender
Utviklingen av LED-skjermteknologi viser følgende trender:
Kontinuerlig optimalisering av virtuell pikselteknologi: De siste årene har det virtuelle pikselskjemaet med fire-lamper blitt stadig mer vanlig. I det virtuelle grønne fire-lampeskjemaet består hver piksel av fire lysdioder: rød, grønn, blå og virtuell grønn. I en komplett visningssyklus blir hver rød/blå LED gjenbrukt fire ganger, og hver grønn/virtuell grønn LED gjenbrukes to ganger. Kombinert med et 14-bits høypresisjonskontrollsystem, vil visningskvaliteten til virtuelle piksler bli ytterligere forbedret.
Utvidende applikasjonsscenarier: Antall virtuelle LED-skytestudioer øker raskt, og når 41 landsdekkende, fordelt på flere provinser og byer, inkludert Beijing, Shanghai og Guangdong. Med populariseringen av virtuell produksjon og 8K-video, oppgraderes LED-skjermer fra en enkelt skjermfunksjon til en "fotograferingsvennlig" løsning.
Teknologisk integrasjon og innovasjon: Innovasjoner som intelligent synkroniseringsteknologi, optisk strukturoptimalisering og adaptive kontrollsystemer dukker stadig opp. Å utvikle oppdateringsfrekvensjusteringssystemer som dynamisk matcher bildefrekvensen til skyteutstyr reduserer flimmer forårsaket av frekvensforskjeller; og bruk av teknologier som diffusjonsfilmer og overflatebehandlinger med mikrostruktur reduserer sannsynligheten for moiré-mønstre.
Ytterligere innovasjon: Markedet fortsetter å ekspandere: Markedsundersøkelser indikerer at den globale Micro LED-markedsstørrelsen anslås å vokse fra omtrent 100 millioner dollar i 2020 til over 1 milliard dollar i 2025, noe som representerer en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på over 30 %. Virtuell pikselteknologi vil være en betydelig driver for denne veksten, spesielt i forbrukermarkedet.
