Osnovni koncepti stvarnih i virtuelnih piksela
U tehnologiji LED ekrana, "pravi pikseli" i "virtualni pikseli" su dvije osnovne tehnologije prikaza piksela. Kroz različite logike sastava piksela i metode pokretanja, oni utiču na rezoluciju, cenu i primenljive scenarije ekrana. Razlike i karakteristike njih su detaljno analizirane u nastavku.
Definicija i karakteristike stvarnih piksela
Pravi piksel je fizički izbrojiv, stvarni piksel na LED ekranu. Svaki pravi piksel može samostalno kontrolisati svoju svjetlinu i boju, kolektivno konstruirajući sliku na ekranu. U stvarnom prikazu piksela, postoji korespondencija 1:1 između fizičkih piksela i stvarno prikazanih piksela; broj piksela na ekranu određuje količinu informacija o slici koja se može prikazati.
Tačke{0}}emitovanja svjetlosti pravog piksela nalaze se na LED cijevima, pokazujući kohezivnu karakteristiku. Iz perspektive tehničke implementacije, svaka od crvenih, zelenih i plavih LED dioda u pravom pikselskom displeju na kraju učestvuje samo u prikazu jednog piksela kako bi se postigla dovoljna svjetlina. Ovaj dizajn osigurava nezavisnost i integritet svakog piksela, čineći efekat prikaza stabilnijim i pouzdanijim.
Prednost pravog ekrana u pikselima leži u stabilnosti i konzistentnosti njegovog efekta prikaza. Budući da je svaki piksel nezavisno kontroliran, ne postoji problem miješanja boja uzrokovan dijeljenjem piksela, što ga čini posebno pogodnim za aplikacije koje zahtijevaju visoko{1}}precizan prikaz, kao što su profesionalna filmska i televizijska produkcija i vrhunski-komercijalni ekrani.
Definicija i karakteristike virtuelnih piksela
Virtuelni piksel je tehnika prikaza koja se implementira korišćenjem specifičnih algoritama i kontrolnih tehnologija, omogućavajući ekranu da vizuelno predstavi efekat veće rezolucije od stvarnih fizičkih piksela. Jednostavno rečeno, "simulira" više piksela koristeći tehnička sredstva.
Virtuelni pikselni displeji koriste LED tehnologiju multipleksiranja. Jedna LED dioda se može kombinirati sa susjednim LED diodama do četiri puta (gore, dolje, lijevo i desno), omogućavajući manjem broju LED dioda za prikaz više informacija o slici i postizanje veće rezolucije. Virtuelni pikseli su raspršeni, sa tačkama koje emituju svjetlost- između LED dioda, formirajući virtuelne tačke slike miješanjem susjednih crvenih, zelenih i plavih pod-piksela.
Srž virtuelnih piksela leži u kombinaciji i distribuciji fizičkih piksela, omogućavajući ekranu da prikaže više detalja i efekata slike od stvarnih piksela. Može prikazati dva ili četiri puta više piksela slike od stvarnih piksela na ekranu. Na primjer, kada su R, G, B raspoređeni u omjeru 2:1:1, jedan piksel se sastoji od dvije crvene LED diode, jedne zelene LED diode i jedne plave LED diode, čime je prikazana slika četiri puta veća od originalne.
Tehnički principi i metode implementacije
Princip tehničke implementacije realnih piksela
Tehnologija pravih-pikselnih LED displeja zasnovana je na tradicionalnim metodama kontrole displeja, pri čemu je njena osnovna karakteristika 1:1 korespondencija između fizičkih piksela i piksela ekrana. Iz hardverske perspektive, LED ekran se sastoji od piksela sastavljenih od LED dioda i povezanih kontrolnih kola, omogućavajući preciznu kontrolu nad svjetlinom i tamom svakog piksela za prikaz bogatih informacija.
Jezgro LED (Light Emitting Diode) je PN spoj koji se sastoji od poluprovodnika tipa P- i N-. Kada se na PN spoj primijeni napon naprijed, elektroni i rupe se rekombinuju na spoju, oslobađajući energiju kao fotoni, čime emituju svjetlost. LED diode napravljene od različitih materijala emituju različite boje svjetlosti; na primjer, LED diode s galijum fosfidom (GaP) obično emituju zeleno svjetlo, dok LED diode s galij-arsenidom (GaAs) emituju crveno svjetlo.
U LED displeju u punoj-boji, svaki piksel se sastoji od tri LED diode: crvene, zelene i plave. Kontrolom svjetline i tame LED dioda različitih boja u svakom pikselu, mogu se kreirati bogate i raznolike slike i video zapisi. Za preciznu kontrolu svjetline i boje svakog piksela na LED displeju, potreban je odgovarajući pogonski krug. Uobičajene metode vožnje uključuju statičku vožnju i dinamičku vožnju. Statička vožnja se odnosi na to da svaki piksel ima svoj nezavisni upravljački čip za kontrolu. Ova metoda daje dobre rezultate prikaza i ujednačenu svjetlinu, ali je kolo složeno i cijena je visoka. Obično se koristi u aplikacijama s malim brojem piksela i izuzetno visokim zahtjevima za kvalitetom prikaza. S druge strane, dinamička vožnja koristi metodu skeniranja, osvjetljavajući različite redove i stupce piksela naizmjence, koristeći postojanost vida u ljudskom oku kako bi se postigla potpuna slika.
Principi tehničke implementacije virtuelnih piksela
Tehnologija virtuelnih piksela je šema kontrole ekrana koja postiže ekvivalentno povećanje rezolucije mapiranjem fizičkih piksela u piksele ekrana (N=2 ili 4). Njegova osnovna tehnologija leži u preuređivanju LED cijevi između fizičkih piksela kako bi se formirala kombinacija virtualnih piksela. Virtuelni pikseli koriste distribuiranu strukturu-emitovanja svjetlosti, formirajući virtuelne piksele miješanjem susjednih crvenih, zelenih i plavih pod-piksela.
U specifičnoj implementaciji, tehnologija virtualnih piksela ima nekoliko rješenja. Uzimajući za primjer tehnologiju dinamičkog prikazivanja piksela RGGB sa četiri-lampe-, u fizičkom rasporedu piksela, tri RGB pod-piksela unutar svakog crnog okvira čine potpuni piksel za prikaz sadržaja. Međutim, u RGGB rasporedu od četiri-lampe, svaki crni okvir sadrži samo jedan pod-piksel. Kroz naprednu tehnologiju dinamičkog prikazivanja pod-piksela, okolni pod-pikseli se mogu fleksibilno posuditi u skladu sa sadržajem slike, omogućavajući jednom pod-pikselu da postigne kompletan prikaz sadržaja piksela.
U poređenju sa fizičkim pikselima, u RGGB rasporedu sa četiri-lampe, svaki (RGB) piksel treba samo dodati jedan pod-piksel (G) da bi se postigao 4-puta povećanja efekta prikaza. Slično, Delta1 sa tri{6}}lampe vertikalno dinamičko-tehnologija renderiranja piksela također postiže visoku-rezoluciju fleksibilnim pozajmljivanjem okolnih podpiksela.
Virtuelni pikseli se mogu kategorizirati prema metodi kontrole (softverski virtuelni naspram hardverski virtuelni), množitelju (2x virtuelni vs. 4x virtuelni) i njihovom LED rasporedu (1R1G1B virtuelni vs. 2R1G1B virtuelni). U šemi virtuelnih piksela 2R1G1B, svaka dioda može dijeliti četiri piksela, značajno poboljšavajući rezoluciju ekrana.
Komparativna analiza tehničkih karakteristika
Poređenje efekata prikaza
Budući da se svaki piksel u stvarnom-pikselnom ekranu nezavisno kontroliše, efekat prikaza je stabilniji i precizniji. Kada se prikazuje jedan-tekst, pravi-pikselski ekran može prikazati jasan tekst, dok virtuelni-pikselski prikaz može prikazati nejasan tekst. To je zato što virtuelni pikseli koriste vremensko{6}}multipleksiranje, ciklično skenirajući informacije četiri susjedna piksela, što može rezultirati manje oštrim detaljima ivica.
Što se tiče performansi boja, pravi-pikselni ekrani imaju preciznije i konzistentnije boje jer je RGB podpiksel svakog piksela posvećen tom pikselu. Virtuelni-pikselni displeji postižu boju miješanjem subpiksela susjednih piksela, što može dovesti do odstupanja boje ili nedovoljne zasićenosti pod određenim uvjetima.
Iz perspektive gledanja, stvarni-pikselni ekrani održavaju dobar kvalitet prikaza na bilo kojoj udaljenosti gledanja, dok optimalna udaljenost gledanja za virtuelne-pikselne ekrane treba da bude veća od 2048 puta fizičkog nagiba piksela ekrana monitora. Na udaljenostima gledanja izbliza, slike virtuelnih-piksela mogu izgledati zrnasto, posebno oko statičkog teksta gdje se mogu pojaviti nazubljene ivice.
Balans troškova i performansi
Displeji sa pravim{0}}pikselima su relativno skupi zbog potrebe za više fizičkih LED dioda i upravljačkih kola. Posebno u aplikacijama visoke{2}}rezolucije, cijena pravih-rješenja piksela raste eksponencijalno. Tehnologija virtuelnih piksela, ponovnom upotrebom LED dioda, može pružiti višu rezoluciju i jasniji kvalitet slike uz malo ili nimalo povećanja broja LED dioda, značajno smanjujući troškove.
Iz perspektive performansi, tehnologija virtuelnih piksela postiže višu rezoluciju i jasnije vizuelne efekte uz nižu cenu. Za kupce koji traže LED ekrane visoke{1}}rezolucije, visoke-definicije i isplative-e, virtuelni pikselni displeji su odlično rješenje. Naročito u aplikacijama sa većom udaljenosti gledanja, efekat prikaza virtuelnih piksela može se približiti efektu stvarnih piksela, ali po znatno nižoj ceni.
Međutim, tehnologija virtuelnih piksela ima inherentna ograničenja u kvalitetu slike; na odgovarajućoj udaljenosti gledanja, njegov efekat prikaza je prihvatljiv. Postojeći proizvođači imaju proizvode koji postižu skoro{1}}stvarne-efekte prikaza piksela, posebno u scenarijima kao što su konferencijske sobe, kancelarije i komercijalne aplikacije gdje zahtjevi za kvalitetom prikaza blizu{3}}prikaza nisu visoki, gdje tehnologija virtuelnih piksela ima jasnu prednost.
Scenariji primjene i tipični slučajevi
Scenariji aplikacija za ekrane u realnim{0}}pikselima
Ekran sa pravim{0}}pikselima, zbog svog stabilnog efekta prikaza i tačne boje, ima široku primenu u profesionalnim oblastima sa visokim zahtevima za kvalitet slike:
Vrhunski-komercijalni displeji:** U luksuznim maloprodajama,-hotelima i drugim prostorima, pravi-pikselni LED ekrani mogu prikazati precizne boje i osjetljive slike, poboljšavajući imidž brenda i korisničko iskustvo. Na primjer, 440-metara-dug vanjski zakrivljeni LED ekran koji je izgradio Visionox u Dubaiju, koristeći tehnologiju realnih piksela, postao je najduži vanjski fiksni LED ekran na Bliskom istoku, pa čak i u svijetu.
Filmska produkcija i virtuelno snimanje:** Filmska i televizijska industrija ima izuzetno visoke zahtjeve za preciznost prikaza, što pravi{0}}pikselne ekrane čini poželjnim izborom. Na primjer, na "Imerzivnoj digitalnoj izložbi kulture dinastije Mawangdui Han" u Muzeju provincije Hunan, Unilumin Technology je prilagodila LED akustički prozirnu imerzivnu kupolu prečnika 15-metara- koristeći tehnologiju realnih piksela, što je rezultiralo jasnim, delikatnim bojama.
Veliki-Veliki događaji:** Na velikim-događajima kao što su sportski događaji i koncerti, publici su potrebne jasne i stabilne slike na velikim ekranima. Ekrani sa pravim-pikselima mogu zadovoljiti potrebu za visokom definicijom čak i kada se gledaju iz daljine, kao što je ekran od 490+ kvadratnih metara koji je Absen instalirao u Međunarodnom teniskom centru Jingshan.
Scenariji aplikacija virtuelnih piksela
Tehnologija virtuelnih piksela, sa svojom visokom -efikasnošću, široko se primjenjuje u sljedećim poljima:
Virtuelno snimanje i XR tehnologija: Tehnologija virtuelnih piksela značajno smanjuje barijeru troškova za virtuelno snimanje. Na primjer, najveći svjetski-LED virtuelni studio sa jednom jedinicom, koji su zajednički izgradili Absen i Bocai Media, ima ukupnu površinu ekrana od približno 1700 kvadratnih metara i koristi tehnologiju virtuelnih piksela da obori globalni rekord po broju piksela na jednom ekranu sa 600 miliona piksela. Ova tehnologija omogućava filmskoj i televizijskoj produkciji da postigne revolucionarno iskustvo "nulte post-produkcije" i "ono što vidite to i dobijete".
Srednji{0}}komercijalni displej: U tržnim centrima, izložbenim halama i drugim prilikama koje zahtijevaju velike izložbene površine, ali sa ograničenim budžetima, virtuelni pikselni displeji mogu postići efekte visoke{1}}rezolucije uz nižu cijenu. Na primjer, Unilumin Technology sistem virtuelnog snimanja i rješenja su primijenjeni u više projekata kao što su Hengdian Studio No. 1 i Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Obrazovanje i obuka: Tehnologija virtuelnih piksela se takođe široko koristi u obrazovnom sektoru. Na primjer, Aoto Electronics je izgradio virtuelne studije za snimanje za univerzitete kao što su Visoka škola za digitalnu umjetničku industriju Univerziteta Hubei i Pekinška filmska akademija, pružajući nastavnicima i studentima pogodnost da uče i savladaju virtuelnu tehnologiju snimanja.
Tehnički parametri i indikatori učinka
Tehnički parametri prikaza realnih piksela
Tehnički parametri stvarnog-pikselskog ekrana obično uključuju sljedeće aspekte:
Gustina piksela: Ovo se odnosi na broj piksela po jedinici površine, obično izražen u tačkama po kvadratnom metru (dD/m²). Na primjer, pravi-piksel ekran sa fizičkim korakom tačke od 10 mm ima fizičku gustinu od 10.000 tačaka po kvadratnom metru (m²). Veća gustoća piksela rezultira finijim prikazom slike, ali zahtijeva više LED dioda, povećavajući troškove proizvodnje.
Osvetljenost: Ekrani sa pravim-pikselima obično imaju visoku osvetljenost. Unutrašnji ekrani imaju prečnik tačke od 3-8 mm, dok spoljni ekrani imaju raspon tačke PH10-PH37.5. Osvetljenost treba prilagoditi okruženju; vanjski izvori svjetla su jaki, zahtijevaju preko 5000 cd/m²; unutrašnje svjetlo je slabije, zahtijeva samo 1800 cd/m².
Nivo sivih tonova: Ovo odražava sposobnost ekrana da kontroliše nivoe osvetljenosti. Visoke nijanse sive se široko koriste u obradi slika, medicinskom snimanju i drugim poljima. Tipičan 14-bitni ekran pruža 16384 nivoa sivih tonova (2^14), dijeleći ekran od najtamnijeg do najsvjetlijeg na 16384 dijela. Veći nivoi sivih tonova rezultiraju bogatijim bojama. Odnos kontrasta: Odnosi se na omjer maksimalne svjetline LED ekrana i svjetline pozadine pod datim nivoom ambijentalnog svjetla. Za LED ekrane, omjer kontrasta od 5000:1 ili veći se preporučuje za optimalne performanse. Visok omjer kontrasta može učiniti slike živopisnijima, ali pretjerano visoki omjeri kontrasta mogu dovesti do gubitka detalja slike.
Tehnički parametri ekrana virtualnog piksela
Virtuelni pikselski displeji, uz zadržavanje osnovnih parametara, postižu poboljšanja performansi kroz tehnološku optimizaciju:
Ekvivalentna rezolucija: Broj fizičkih piksela na virtuelnom prikazu piksela je približno 1 (N=2, 4) puta veći broj piksela koji su stvarno prikazani, što znači da može prikazati 2 do 4 puta više piksela od stvarnih piksela. Na primjer, u rješenju virtualnih piksela 2R1G1B, svaka dioda može dijeliti 4 piksela.
Brzina osvježavanja: Visoke brzine osvježavanja skraćuju vrijeme kadra i povećavaju frekvenciju osvježavanja, što rezultira glatkijim prikazom. Virtuelni pikselni displeji obično koriste ultra-visoke stope osvježavanja od 7680Hz i 1/8 brzine skeniranja kako bi efikasno eliminisali treperenje i podrhtavanje u tradicionalnoj fotografiji.
Performanse boja: Virtuelni ekrani piksela postižu prikaz u punoj-boji kombinacijom tri osnovne boje (crvene, zelene i plave). Tehnologija kontrole ponovne upotrebe piksela održava frekvenciju skeniranja iznad 240 Hz kako bi se eliminisalo treperenje ekrana, dok istovremeno smanjuje potrošnju energije i troškove, prilagođavajući se scenarijima visokog dinamičkog opsega kao što je televizijsko emitovanje.
Kontrola potrošnje energije: Tehnologija virtuelnih piksela optimizuje potrošnju energije smanjenjem broja fizičkih LED dioda. Prosječna potrošnja energije određenog virtuelnog ekrana je oko 600W/m2, a maksimalna potrošnja energije je manja ili jednaka 1000W/m2, što je znatno niže od one kod stvarnog ekrana piksela.
Procjena industrije i trendovi razvoja
Stručna evaluacija dvije tehnologije
Stručnjaci iz industrije nude objektivne procjene tehnologija stvarnih-piksela i virtuelnih-piksela: Carlette je izjavio: "S brzim razvojem tehnologije prikaza, potražnja korisnika za proizvodima više{2}}definicije svakodnevno se povećava. Pojava virtuelnih piksela može povećati rezoluciju proizvoda bez povećanja troškova, što je korisno za promoviranje- visoke industrije." Virtuelni pikseli su metoda ponovne upotrebe piksela koja može pružiti višu rezoluciju i jasniji kvalitet slike bez povećanja ili samo uz mali broj LED dioda.
Međutim, stručnjaci ističu i ograničenja tehnologije virtualnih piksela. Zbog dijeljenja piksela, stvarni efekat prikaza virtualnih piksela se pogoršava kako se virtualno uvećanje povećava. Na udaljenostima za gledanje izbliza, slika će izgledati zrnasto, posebno statični tekst, koji će pokazati nazubljene ivice. To znači da tehnologija virtualnih piksela ne može u potpunosti zamijeniti stvarne piksele u profesionalnim aplikacijama.
Što se tiče tehnologije pravih-piksela, stručnjaci vjeruju da su njene prednosti u kvalitetu prikaza neosporne, posebno u vrhunskim-aplikacijama. Međutim, uz kontinuiranu optimizaciju tehnologije virtualnih piksela, jaz između njih se smanjuje. Na odgovarajućim udaljenostima gledanja i scenarijima primjene, virtuelni pikseli već mogu pružiti vizualno iskustvo blisko onom stvarnih piksela.
Trendovi budućeg razvoja
Razvoj tehnologije LED displeja pokazuje sljedeće trendove:
Kontinuirana optimizacija tehnologije virtuelnih piksela: Posljednjih godina, šema virtuelnih piksela sa četiri-lampice postaje sve češća. U šemi virtuelne zelene četiri-lampe, svaki piksel se sastoji od četiri LED diode: crvene, zelene, plave i virtuelne zelene. U potpunom ciklusu prikaza, svaka crvena/plava LED dioda se ponovo koristi četiri puta, a svaka zelena/virtuelna zelena LED se ponovo koristi dva puta. U kombinaciji sa 14-bitnim sistemom kontrole visoke preciznosti, kvalitet prikaza virtuelnih piksela će biti dodatno poboljšan.
Proširivanje scenarija primjene: Broj LED virtualnih studija za snimanje brzo se povećava, dostižući 41 širom zemlje, raspoređenih u više provincija i gradova uključujući Peking, Šangaj i Guangdong. Sa popularizacijom virtuelne produkcije i 8K videa, LED ekrani se nadogradnjuju sa funkcije jednog ekrana na rješenje "prijateljskog{3}} snimanja.
Tehnološka integracija i inovacije: Inovacije kao što su inteligentna tehnologija sinhronizacije, optimizacija optičke strukture i prilagodljivi kontrolni sistemi se stalno pojavljuju. Razvoj sistema za podešavanje brzine osvježavanja koji dinamički odgovara brzini kadrova opreme za snimanje smanjuje treperenje uzrokovano razlikama u frekvenciji; a korištenje tehnologija kao što su difuzijski filmovi i površinski tretmani mikrostrukture smanjuje vjerovatnoću moiré uzoraka.
Dalje inovacije: Tržište nastavlja da se širi: Istraživanje tržišta pokazuje da se predviđa da će veličina globalnog Micro LED tržišta porasti sa približno 100 miliona dolara u 2020. na preko 1 milijardu dolara u 2025., što predstavlja kombinovanu godišnju stopu rasta (CAGR) od preko 30%. Tehnologija virtuelnih piksela bit će značajan pokretač ovog rasta, posebno na potrošačkom tržištu.
