Osnovni koncepti realnih in virtualnih slikovnih pik
V tehnologiji zaslona LED sta "resnične slikovne pike" in "navidezne slikovne pike" dve temeljni tehnologiji prikaza slikovnih pik. Z različnimi logikami sestavljanja slikovnih pik in načini vožnje vplivajo na ločljivost, ceno in uporabne scenarije zaslona. Spodaj so podrobno analizirane razlike in značilnosti obeh.
Definicija in značilnosti pravih slikovnih pik
Pravi piksel je fizično prešteti dejanski piksel na zaslonu LED. Vsak pravi piksel lahko neodvisno nadzoruje svojo svetlost in barvo ter skupaj sestavi sliko na zaslonu. V pravem slikovnem zaslonu obstaja ujemanje 1:1 med fizičnimi slikovnimi pikami in dejansko prikazanimi slikovnimi pikami; število slikovnih pik na zaslonu določa količino slikovnih informacij, ki jih je mogoče prikazati.
Točke-oddajanja svetlobe prave slikovne pike se nahajajo na LED-cevkah in kažejo kohezivno lastnost. Z vidika tehnične izvedbe vsaka od rdečih, zelenih in modrih LED na pravem slikovnem zaslonu na koncu sodeluje le pri slikanju ene slikovne pike, da se doseže zadostna svetlost. Ta zasnova zagotavlja neodvisnost in celovitost vsake slikovne pike, zaradi česar je učinek prikaza bolj stabilen in zanesljiv.
Prednost pravega slikovnega zaslona je v stabilnosti in doslednosti njegovega prikaza. Ker je vsaka slikovna pika neodvisno nadzorovana, ni težav z mešanjem barv zaradi skupne rabe slikovnih pik, zaradi česar je še posebej primeren za aplikacije, ki zahtevajo visoko-natančen prikaz, kot so profesionalna filmska in televizijska produkcija ter visoko-komercialni zasloni.
Definicija in značilnosti virtualnih slikovnih pik
Navidezni slikovni pik je tehnika prikaza, ki se izvaja z uporabo posebnih algoritmov in nadzornih tehnologij, kar omogoča zaslonu zaslona, da vizualno predstavi učinek višje ločljivosti kot dejanske fizične slikovne pike. Preprosto povedano, s tehničnimi sredstvi "simulira" več slikovnih pik.
Virtualni slikovni zasloni uporabljajo tehnologijo LED multipleksiranja. Eno LED diodo je mogoče kombinirati s sosednjimi LED diodami do štirikrat (zgoraj, spodaj, levo in desno), kar omogoča manjšemu številu LED diod za prikaz več slikovnih informacij in doseganje višje ločljivosti. Navidezne slikovne pike so razpršene s svetlobnimi -točkami med diodami LED, ki tvorijo navidezne slikovne točke z mešanjem sosednjih rdečih, zelenih in modrih pod-pikslov.
Jedro navideznih slikovnih pik je v kombinaciji in porazdelitvi fizičnih slikovnih pik, kar omogoča, da zaslon prikaže več podrobnosti slike in učinkov kot dejanske slikovne pike. Prikaže lahko dvakrat ali štirikrat več slikovnih pik od dejanskih slikovnih pik na zaslonu. Na primer, ko so R, G, B porazdeljeni v razmerju 2:1:1, je en piksel sestavljen iz dveh rdečih LED, ene zelene LED in ene modre LED, zaradi česar je prikazana slika štirikrat večja od izvirnika.
Tehnična načela in metode izvedbe
Načelo tehnične izvedbe pravih slikovnih pik
Tehnologija LED-zaslonov s pravimi-pikslovimi pikami temelji na tradicionalnih metodah nadzora zaslona, pri čemer je njena glavna značilnost ujemanje 1:1 med fizičnimi in slikovnimi pikami zaslona. Z vidika strojne opreme je zaslon LED sestavljen iz slikovnih pik, sestavljenih iz diod LED in povezanega krmilnega vezja, kar omogoča natančen nadzor nad svetlostjo in temnostjo vsake slikovne pike za prikaz bogatih informacij.
Jedro LED (Light Emitting Diode) je spoj PN, sestavljen iz polprevodnikov tipa P- in N-. Ko se na PN spoj uporabi napetost naprej, se elektroni in luknje rekombinirajo na spoju, pri čemer se sprosti energija v obliki fotonov in tako oddaja svetloba. LED diode iz različnih materialov oddajajo različne barve svetlobe; na primer, LED diode iz galijevega fosfida (GaP) običajno oddajajo zeleno svetlobo, medtem ko LED diode iz galijevega arzenida (GaAs) oddajajo rdečo svetlobo.
Pri -barvnem LED-zaslonu je vsaka slikovna pika sestavljena iz treh LED-diod: rdeče, zelene in modre. Z nadzorovanjem svetlosti in temnosti različnih barv LED v vsaki piksli je mogoče ustvariti bogate in raznolike slike in videoposnetke. Za natančen nadzor svetlosti in barve vsake slikovne pike na zaslonu LED je potrebno ustrezno pogonsko vezje. Pogosti načini vožnje vključujejo statično vožnjo in dinamično vožnjo. Statična vožnja se nanaša na to, da ima vsaka slikovna pika svoj neodvisni gonilniški čip za nadzor. Ta metoda daje dobre rezultate prikaza in enakomerno svetlost, vendar je vezje zapleteno in stroški visoki. Na splošno se uporablja v aplikacijah z majhnim številom slikovnih pik in izjemno visokimi zahtevami glede kakovosti zaslona. Dinamična vožnja po drugi strani uporablja metodo skeniranja, ki izmenično osvetljuje različne vrstice in stolpce slikovnih pik, pri čemer uporablja obstojnost vida v človeškem očesu, da doseže prikaz popolne slike.
Načela tehnične izvedbe virtualnih slikovnih pik
Tehnologija navideznih slikovnih pik je shema nadzora zaslona, ki doseže enakovredno povečanje ločljivosti s preslikavo fizičnih slikovnih pik v slikovne pike zaslona (N=2 ali 4). Njegova osnovna tehnologija je preurejanje LED cevi med fizičnimi slikovnimi pikami, da tvorijo kombinacijo virtualnih slikovnih pik. Navidezne slikovne pike uporabljajo strukturo porazdeljenega-oddajanja svetlobe in tvorijo navidezne slikovne pike z mešanjem sosednjih rdečih, zelenih in modrih pod-pikslov.
V specifični izvedbi ima tehnologija virtualnih slikovnih pik več rešitev. Če za primer vzamemo tehnologijo dinamičnega upodabljanja pod-slikovnih pik RGGB s štirimi-žarnicami, v fizični razporeditvi slikovnih pik tri pod{3}}slikovne pike RGB v vsakem črnem okvirju tvorijo celotno slikovno piko za prikaz vsebine. Vendar pa v razporeditvi RGGB s štirimi-sijalkami vsak črni okvir vsebuje samo eno pod-piksel. Z napredno tehnologijo dinamičnega upodabljanja pod-pikslov si lahko okoliške pod-pikselne pike prilagodljivo izposodite glede na vsebino slike, kar omogoča, da ena pod-pikselna točka doseže popoln prikaz vsebine slikovnih pik.
V primerjavi s fizičnimi slikovnimi pikami mora v razporeditvi RGGB s štirimi-sijalkami vsaka (RGB) slikovna pika dodati le eno pod-piksel (G), da doseže 4-kratno povečanje učinka prikaza. Podobno tehnologija za navpično dinamično upodabljanje pod-slikovnih pik Delta1 s tremi-sijalkami prav tako doseže visoko-ločljivostni prikaz s prilagodljivo izposojo okoliških podpikslov.
Navidezne slikovne pike je mogoče kategorizirati glede na njihovo metodo nadzora (programska navidezna vs. navidezna strojna oprema), množitelj (2x navidezna vs. 4x navidezna) in razporeditev LED (1R1G1B navidezna vs. 2R1G1B navidezna). V shemi virtualnih slikovnih pik 2R1G1B lahko vsaka dioda deli štiri slikovne pike, kar znatno izboljša ločljivost zaslona.
Primerjalna analiza tehničnih lastnosti
Primerjava učinkov prikaza
Ker je vsaka slikovna pika v pravem-prikazovalniku slikovnih pik neodvisno nadzorovana, je učinek prikaza stabilnejši in natančnejši. Pri prikazu besedila z eno-potezo lahko pravi-zaslon slikovnih pik prikaže jasno besedilo, medtem ko lahko navidezni-zaslon slikovnih pik prikaže nejasno besedilo. To je zato, ker virtualne slikovne pike uporabljajo multipleksiranje s časovno-deljenjem in ciklično skenirajo informacije štirih sosednjih slikovnih pik, kar lahko povzroči manj ostre podrobnosti robov.
Kar zadeva barvno učinkovitost, imajo zasloni s pravimi- slikovnimi pikami natančnejše in doslednejše barve, ker je RGB podpiksel vsake slikovne pike namenjen tej piksli. Zasloni z navideznimi- slikovnimi pikami dosežejo barvo z mešanjem podslikovnih pik sosednjih slikovnih pik, kar lahko pod določenimi pogoji privede do barvnega odstopanja ali premajhne nasičenosti.
Z vidika izkušnje gledanja resnični-zasloni slikovnih pik ohranjajo dobro kakovost prikaza na kateri koli razdalji gledanja, medtem ko mora biti optimalna razdalja gledanja za virtualne-zaslone slikovnih pik večja od 2048-kratnika fizičnega razmika slikovnih pik zaslona monitorja. Pri gledanju od blizu-se lahko slike virtualnih-pikslov zdijo zrnate, zlasti okoli statičnega besedila, kjer se lahko pojavijo nazobčani robovi.
Ravnovesje stroškov in zmogljivosti
Zasloni s pravimi- slikovnimi pikami so razmeroma dragi zaradi potrebe po več fizičnih diodah LED in gonilnem vezju. Zlasti v aplikacijah z visoko-ločljivostjo se stroški rešitev s pravimi-pikslovi eksponentno povečajo. Tehnologija navideznih slikovnih pik lahko s ponovno uporabo LED-diod zagotovi višjo ločljivost in jasnejšo kakovost slike z majhnim povečanjem števila LED-diod ali brez njega, kar bistveno zmanjša stroške.
Z vidika zmogljivosti tehnologija virtualnih slikovnih pik dosega višjo ločljivost in jasnejše vizualne učinke po nižji ceni. Za stranke, ki iščejo visoko-ločljivost, visoko-ločljivost in stroškovno{3}}učinkovite zaslone LED, so zasloni z virtualnimi slikovnimi pikami odlična rešitev. Zlasti v aplikacijah z daljšo razdaljo gledanja se lahko učinek prikaza virtualnih slikovnih pik približa učinku dejanskih slikovnih pik, vendar po bistveno nižji ceni.
Vendar ima tehnologija navideznih slikovnih pik inherentne omejitve v kakovosti slike; pri primerni razdalji gledanja je njegov učinek prikaza sprejemljiv. Obstoječi proizvajalci imajo izdelke, ki dosegajo skoraj{1}}resnične-učinke slikovnih pik, zlasti v scenarijih, kot so konferenčne sobe, pisarne in komercialne aplikacije, kjer zahteve glede kakovosti prikaza od blizu-ni visoke, kjer ima tehnologija virtualnih slikovnih pik očitno prednost.
Scenariji uporabe in tipični primeri
Scenariji uporabe resničnih-zaslonov pikslov
Zasloni s pravimi- slikovnimi pikami se zaradi stabilnega učinka prikaza in natančne barve pogosto uporabljajo na profesionalnih področjih z visokimi zahtevami glede kakovosti slike:
Komercialni-zasloni višjega cenovnega razreda:** V luksuznih maloprodajnih trgovinah,-hotelih višjega cenovnega razreda in na drugih prizoriščih lahko LED-zasloni s pravimi-pikslovi prikazujejo natančne barve in občutljive slike, s čimer izboljšajo podobo blagovne znamke in izkušnjo strank. Na primer, 440-metrov-dolg zunanji ukrivljeni zaslon LED, ki ga je izdelal Visionox v Dubaju, z uporabo tehnologije pravih slikovnih pik, je postal najdaljši zunanji fiksni zaslon LED na Bližnjem vzhodu in celo po svetu.
Filmska produkcija in virtualno snemanje:** Filmska in televizijska industrija imata izjemno visoke zahteve glede natančnosti prikaza, zaradi česar so resnični-zasloni slikovnih pik prednostna izbira. Na primer, na »Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture« v provincialnem muzeju Hunan je Unilumin Technology prilagodila 15-metrov-premer akustično prosojnega potopnega kupolastega prostora z uporabo tehnologije pravih slikovnih pik, kar je povzročilo jasne, nežne slike in bogate, živahne barve.
Prizorišča velikih-dogodkov:** Na velikih{1}}dogodkih, kot so športni dogodki in koncerti, občinstvo potrebuje jasne in stabilne slike na velikih zaslonih. Zasloni s pravimi- slikovnimi pikami lahko zadovoljijo potrebo po visoki ločljivosti, tudi če jih gledamo od daleč, kot je 490+ kvadratni meter velik zaslon, ki ga je namestil Absen v mednarodnem teniškem centru Jingshan.
Scenariji aplikacij virtualnih slikovnih zaslonov
Tehnologija virtualnih slikovnih pik s svojo visoko-stroškovno učinkovitostjo se pogosto uporablja na naslednjih področjih:
Navidezno fotografiranje in tehnologija XR: tehnologija navideznih slikovnih pik občutno zniža stroškovno oviro za navidezno fotografiranje. Na primer, največji eno-enotni LED virtualni studio na svetu, ki sta ga skupaj zgradila Absen in Bocai Media, ima skupno površino zaslona približno 1700 kvadratnih metrov in uporablja tehnologijo virtualnih slikovnih pik, da bi podrl svetovni rekord v številu slikovnih pik na enem zaslonu s 600 milijoni slikovnih pik. Ta tehnologija omogoča filmski in televizijski produkciji, da doseže revolucionarno izkušnjo »ničelne post-produkcije« in »kar vidite, to dobite«.
Komercialni-zaslon srednjega razreda: V nakupovalnih središčih, razstavnih dvoranah in drugih priložnostih, ki zahtevajo velike razstavne površine, vendar z omejenimi proračuni, lahko zasloni z virtualnimi slikovnimi pikami dosežejo učinke visoke-ločljivosti po nižji ceni. Na primer, virtualni strelski sistem in rešitve Unilumin Technology so bili uporabljeni v več projektih, kot sta Hengdian Studio No. 1 in Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Izobraževanje in usposabljanje: Tehnologija virtualnih slikovnih pik se pogosto uporablja tudi v izobraževalnem sektorju. Aoto Electronics je na primer zgradil virtualne strelske studie za univerze, kot sta Visoka šola za digitalno umetnost Univerze v Hubeiju in Pekinška filmska akademija, s čimer je učiteljem in študentom omogočil učenje in obvladovanje tehnologije virtualnega snemanja.
Tehnični parametri in kazalniki delovanja
Tehnični parametri realnega slikovnega zaslona
Tehnični parametri pravega-zaslona slikovnih pik običajno vključujejo naslednje vidike:
Gostota slikovnih pik: To se nanaša na število slikovnih pik na enoto površine, običajno izraženo v pikah na kvadratni meter (dD/m²). Na primer, pravi-zaslon slikovnih pik s fizičnim razmikom pik 10 mm ima fizično gostoto 10.000 pik na kvadratni meter (m²). Večja gostota slikovnih pik ima za posledico lepši prikaz slike, vendar zahteva več LED diod, kar povečuje proizvodne stroške.
Svetlost: Zasloni s pravimi- slikovnimi pikami imajo običajno visoko svetlost. Zasloni za notranje prostore imajo premer pike 3–8 mm, zasloni za zunanjo uporabo pa imajo razpon razmika pik PH10–PH37,5. Svetlost je treba prilagoditi glede na okolje; zunanji svetlobni viri so močni in zahtevajo več kot 5000 cd/m²; notranja svetloba je šibkejša, saj potrebuje le 1800 cd/m².
Grayscale Level: To odraža sposobnost zaslona za nadzor ravni svetlosti. Visoke sivine se pogosto uporabljajo pri obdelavi slik, medicinskem slikanju in na drugih področjih. Tipičen 14-bitni zaslon ponuja 16384 stopenj sivine (2^14), ki deli zaslon od najtemnejšega do najsvetlejšega na 16384 delov. Višje ravni sivine povzročijo bogatejše barve. Kontrastno razmerje: To se nanaša na razmerje med največjo svetlostjo zaslona LED in svetlostjo ozadja pri dani ravni osvetlitve okolja. Pri zaslonih LED je za optimalno delovanje priporočljivo kontrastno razmerje 5000:1 ali višje. Visoko kontrastno razmerje lahko naredi slike bolj žive, vendar lahko previsoka kontrastna razmerja povzročijo izgubo podrobnosti slike.
Tehnični parametri zaslona z virtualnimi slikovnimi pikami
Zasloni z navideznimi slikovnimi pikami ob ohranjanju osnovnih parametrov dosegajo izboljšave zmogljivosti s tehnološko optimizacijo:
Enakovredna ločljivost: Število fizičnih slikovnih pik na zaslonu z navideznimi slikovnimi pikami je približno 1 (N=2, 4)-kratnik števila dejansko prikazanih slikovnih pik, kar pomeni, da lahko prikaže 2- do 4-krat več slikovnih pik kot dejanskih slikovnih pik. Na primer, v rešitvi virtualnih slikovnih pik 2R1G1B si lahko vsaka dioda deli 4 slikovne pike.
Hitrost osveževanja: visoke stopnje osveževanja skrajšajo čas sličic in povečajo frekvenco osveževanja, kar ima za posledico bolj gladek prikaz. Zasloni z navideznimi slikovnimi pikami običajno uporabljajo ultra-visoke stopnje osveževanja 7680 Hz in hitrosti skeniranja 1/8 za učinkovito odpravljanje utripanja in tresenja pri tradicionalni fotografiji.
Barvna zmogljivost: zasloni z navideznimi slikovnimi pikami dosežejo poln-barvni prikaz s kombinacijo treh osnovnih barv (rdeča, zelena in modra). Tehnologija nadzora ponovne uporabe slikovnih pik ohranja frekvenco skeniranja nad 240 Hz, da odpravi utripanje zaslona, hkrati pa zmanjša porabo energije in stroške ter se prilagodi scenarijem z visokim dinamičnim razponom, kot je televizijsko oddajanje.
Nadzor porabe energije: tehnologija virtualnih slikovnih pik optimizira porabo energije z zmanjšanjem števila fizičnih LED. Povprečna poraba energije določenega virtualnega zaslona s slikovnimi pikami je približno 600 W/m2, največja poraba energije pa je manjša ali enaka 1000 W/m2, kar je bistveno manj kot pri pravem zaslonu s pikslovi.
Vrednotenje industrije in razvojni trendi
Strokovna ocena obeh tehnologij
Strokovnjaki iz panoge ponujajo objektivne ocene tehnologij dejanskih-pikslov in virtualnih-pikslov: Carlette je izjavila: »S hitrim razvojem zaslonske tehnologije se povpraševanje uporabnikov po izdelkih višje-ločljivosti vsak dan povečuje. Pojav navideznih slikovnih pik lahko poveča ločljivost izdelkov brez povečanja stroškov, kar je koristno za spodbujanje razvoja visoke-ločljivosti v industriji.« Virtualne slikovne pike so metoda ponovne uporabe slikovnih pik, ki lahko zagotovi višjo ločljivost in jasnejšo kakovost slike brez povečanja ali le z majhnim številom LED.
Strokovnjaki pa opozarjajo tudi na omejitve tehnologije virtualnih pikslov. Zaradi skupne rabe slikovnih pik se dejanski učinek prikaza navideznih slikovnih pik poslabša, ko se virtualna povečava poveča. Pri gledanju od blizu- bo slika videti zrnata, zlasti statično besedilo, ki bo pokazalo nazobčane robove. To pomeni, da tehnologija virtualnih slikovnih pik ne more popolnoma nadomestiti pravih slikovnih pik v profesionalnih aplikacijah.
Strokovnjaki menijo, da je tehnologija pravih-pikslov nedvomna, zlasti v-aplikacijah višjega cenovnega razreda. Vendar pa se z nenehnim optimiziranjem tehnologije virtualnih slikovnih pik vrzel med obema zmanjšuje. Pri ustreznih razdaljah gledanja in scenarijih uporabe lahko navidezni piksli že zagotovijo vizualno izkušnjo, ki je blizu dejanskim pikslom.
Prihodnji razvojni trendi
Razvoj tehnologije LED zaslonov kaže naslednje trende:
Nenehna optimizacija tehnologije navideznih slikovnih pik: V zadnjih letih je shema navideznih slikovnih pik s štirimi-sijalkami vse pogostejša. V shemi navideznih zelenih štiri-sijalk je vsaka slikovna pika sestavljena iz štirih LED: rdeče, zelene, modre in navidezno zelene. V celotnem ciklu prikaza se vsaka rdeča/modra LED ponovno uporabi štirikrat, vsaka zelena/navidezna zelena LED pa dvakrat. V kombinaciji s 14-bitnim visoko natančnim nadzornim sistemom bo kakovost prikaza virtualnih slikovnih pik še izboljšana.
Širjenje scenarijev uporabe: Število LED virtualnih strelskih studiev hitro narašča in dosega 41 po vsej državi, porazdeljenih po več provincah in mestih, vključno s Pekingom, Šanghajem in Guangdongom. S popularizacijo virtualne produkcije in videa 8K LED-zasloni prehajajo iz funkcije ene same zaslonske v »-prijazno za fotografiranje« rešitev.
Tehnološka integracija in inovacije: Inovacije, kot so tehnologija inteligentne sinhronizacije, optimizacija optične strukture in prilagodljivi nadzorni sistemi, se nenehno pojavljajo. Razvoj sistemov prilagajanja hitrosti osveževanja, ki se dinamično ujemajo s hitrostjo sličic opreme za snemanje, zmanjšuje utripanje, ki ga povzročajo frekvenčne razlike; in uporaba tehnologij, kot so difuzijski filmi in mikrostrukturne površinske obdelave, zmanjšuje verjetnost moiré vzorcev.
Nadaljnje inovacije: Trg se še naprej širi: Tržne raziskave kažejo, da naj bi se velikost svetovnega trga Micro LED povečala s približno 100 milijonov USD leta 2020 na več kot 1 milijardo USD leta 2025, kar predstavlja skupno letno stopnjo rasti (CAGR) več kot 30 %. Tehnologija virtualnih slikovnih pik bo pomembno gonilo te rasti, zlasti na potrošniškem trgu.
