Concetti base di pixel reali e pixel virtuali
Nella tecnologia dei display a LED, i "pixel reali" e i "pixel virtuali" sono due tecnologie di visualizzazione dei pixel fondamentali. Attraverso diverse logiche di composizione dei pixel e metodi di guida, influenzano la risoluzione, il costo e gli scenari applicabili dello schermo. Di seguito vengono analizzate nel dettaglio le differenze e le caratteristiche dei due.
Definizione e caratteristiche dei pixel reali
Un pixel reale è un pixel reale fisicamente numerabile su uno schermo a LED. Ogni pixel reale può controllare in modo indipendente la luminosità e il colore, costruendo collettivamente l'immagine sullo schermo. In un display a pixel reali, esiste una corrispondenza 1:1 tra i pixel fisici e i pixel effettivamente visualizzati; il numero di pixel sullo schermo determina la quantità di informazioni sull'immagine che possono essere visualizzate.
I punti di emissione luminosa-di un pixel reale si trovano sui tubi LED e presentano una caratteristica di coesione. Dal punto di vista dell'implementazione tecnica, ciascuno dei LED rosso, verde e blu in un display a pixel reali partecipa alla fine all'immagine di un pixel solo per ottenere una luminosità sufficiente. Questo design garantisce l'indipendenza e l'integrità di ciascun pixel, rendendo l'effetto di visualizzazione più stabile e affidabile.
Il vantaggio di un display a pixel reali risiede nella stabilità e nella coerenza del suo effetto di visualizzazione. Poiché ogni pixel è controllato in modo indipendente, non vi è alcun problema di miscelazione dei colori causato dalla condivisione dei pixel, il che lo rende particolarmente adatto per applicazioni che richiedono display ad alta-precisione, come produzioni cinematografiche e televisive professionali e display commerciali di fascia alta-.
Definizione e caratteristiche dei pixel virtuali
Un pixel virtuale è una tecnica di visualizzazione implementata utilizzando algoritmi e tecnologie di controllo specifici, consentendo a uno schermo di presentare visivamente un effetto di risoluzione più elevata rispetto ai pixel fisici reali. In poche parole, "simula" più pixel utilizzando mezzi tecnici.
I display a pixel virtuali utilizzano la tecnologia multiplexing LED. Un singolo LED può essere combinato con LED adiacenti fino a quattro volte (in alto, in basso, a sinistra e a destra), consentendo a un numero inferiore di LED di visualizzare più informazioni sull'immagine e ottenere una risoluzione più elevata. I pixel virtuali sono dispersi, con punti di emissione di luce-tra i LED, che formano punti di immagine virtuali attraverso la miscelazione di sub-pixel adiacenti rossi, verdi e blu.
Il nucleo dei pixel virtuali risiede nella combinazione e distribuzione dei pixel fisici, consentendo allo schermo di mostrare più dettagli ed effetti dell'immagine rispetto ai pixel reali. Può visualizzare due o quattro volte più pixel dell'immagine rispetto ai pixel effettivi sul display. Ad esempio, quando R, G, B sono distribuiti in un rapporto 2:1:1, un singolo pixel è costituito da due LED rossi, un LED verde e un LED blu, rendendo così l'immagine visualizzata quattro volte quella originale.
Principi tecnici e metodi di attuazione
Principio di implementazione tecnica dei pixel reali
La tecnologia dei display LED con-pixel reali si basa sui tradizionali metodi di controllo del display, la cui caratteristica principale è la corrispondenza 1:1 tra pixel fisici e pixel del display. Dal punto di vista hardware, un display LED è costituito da pixel composti da diodi LED e relativi circuiti di controllo, consentendo un controllo preciso sulla luminosità e l'oscurità di ciascun pixel per visualizzare informazioni ricche.
Il nucleo di un LED (diodo a emissione luminosa) è una giunzione PN composta da semiconduttori di tipo P-e di tipo N-. Quando viene applicata una tensione diretta alla giunzione PN, gli elettroni e le lacune si ricombinano sulla giunzione, rilasciando energia sotto forma di fotoni, emettendo così luce. I LED realizzati con materiali diversi emettono luce di colore diverso; ad esempio, i LED al fosfuro di gallio (GaP) emettono tipicamente luce verde, mentre i LED all'arseniuro di gallio (GaAs) emettono luce rossa.
In un display LED-a colori, ogni pixel è costituito da tre LED: rosso, verde e blu. Controllando la luminosità e l'oscurità dei diversi LED colorati in ciascun pixel, è possibile creare immagini e video ricchi e vari. Per controllare con precisione la luminosità e il colore di ciascun pixel su un display LED, è necessario un circuito di pilotaggio corrispondente. I metodi di guida comuni includono la guida statica e la guida dinamica. La guida statica si riferisce al fatto che ciascun pixel ha il proprio chip driver indipendente per il controllo. Questo metodo produce buoni risultati di visualizzazione e luminosità uniforme, ma i circuiti sono complessi e il costo è elevato. Viene generalmente utilizzato in applicazioni con un numero ridotto di pixel e requisiti di qualità di visualizzazione estremamente elevati. La guida dinamica, invece, utilizza un metodo di scansione, illuminando a turno diverse righe e colonne di pixel, sfruttando la persistenza della visione nell'occhio umano per ottenere la visualizzazione di un'immagine completa.
Principi di implementazione tecnica dei pixel virtuali
La tecnologia dei pixel virtuali è uno schema di controllo del display che ottiene un aumento di risoluzione equivalente mappando i pixel fisici sui pixel del display (N=2 o 4). La sua tecnologia principale consiste nel riorganizzare i tubi LED tra i pixel fisici per formare una combinazione di pixel virtuali. I pixel virtuali utilizzano una struttura distribuita che emette luce-, formando pixel virtuali mescolando sub-pixel adiacenti rossi, verdi e blu.
Nell'implementazione specifica, la tecnologia dei pixel virtuali ha diverse soluzioni. Prendendo come esempio la tecnologia di rendering dinamico sub-pixel a quattro-lampade RGGB, in una disposizione fisica dei pixel, i tre sub-pixel RGB all'interno di ciascun fotogramma nero formano un pixel completo per la visualizzazione dei contenuti. Tuttavia, in una disposizione RGGB a quattro-lampade, ogni cornice nera contiene solo un sub-pixel. Attraverso la tecnologia avanzata di rendering dinamico dei sub-pixel, i sub-pixel circostanti possono essere presi in prestito in modo flessibile in base al contenuto dell'immagine, consentendo a un singolo sub-pixel di ottenere la visualizzazione completa del contenuto dei pixel.
Rispetto ai pixel fisici, in una disposizione RGGB a quattro-lampade, ciascun pixel (RGB) deve solo aggiungere un sub-pixel (G) per ottenere un aumento di 4-volte dell'effetto di visualizzazione. Allo stesso modo, la tecnologia di rendering sub-pixel dinamico verticale Delta1 a tre-lampade-raggiunge anche una visualizzazione ad alta-risoluzione prendendo in prestito in modo flessibile i sub-pixel circostanti.
I pixel virtuali possono essere classificati in base al metodo di controllo (software virtuale vs. hardware virtuale), al moltiplicatore (2x virtuale vs. 4x virtuale) e alla disposizione dei LED (1R1G1B virtuale vs. 2R1G1B virtuale). Nello schema dei pixel virtuali 2R1G1B, ciascun diodo può condividere quattro pixel, migliorando significativamente la risoluzione del display.
Analisi comparativa delle caratteristiche tecniche
Confronto degli effetti di visualizzazione
Poiché ogni pixel in un display con pixel reali- è controllato in modo indipendente, l'effetto di visualizzazione è più stabile e preciso. Quando si visualizza testo a tratto singolo, un display con pixel reali può presentare testo chiaro, mentre un display con pixel virtuali può mostrare testo poco chiaro. Questo perché i pixel virtuali utilizzano il multiplexing a divisione di tempo-, scansionando ciclicamente le informazioni di quattro pixel adiacenti, il che potrebbe comportare dettagli meno nitidi.
In termini di prestazioni cromatiche, i display con-pixel reali hanno colori più accurati e uniformi perché il subpixel RGB di ciascun pixel è dedicato a quel pixel. I display con-pixel virtuali ottengono il colore mescolando i subpixel di pixel adiacenti, il che può portare a una deviazione del colore o a una sottosaturazione in determinate condizioni.
Dal punto di vista dell'esperienza visiva, i display con-pixel reali mantengono una buona qualità di visualizzazione a qualsiasi distanza di visualizzazione, mentre la distanza di visualizzazione ottimale per i display con-pixel virtuali deve essere maggiore di 2048 volte il passo dei pixel fisici dello schermo del monitor. A distanze di visione ravvicinate-, le immagini con pixel virtuali-potrebbero apparire sgranate, soprattutto attorno al testo statico dove potrebbero apparire bordi frastagliati.
Equilibrio tra costi e prestazioni
I display con pixel reali- sono relativamente costosi a causa della necessità di più LED fisici e circuiti di driver. Soprattutto nelle applicazioni ad alta-risoluzione, il costo delle soluzioni-pixel reali aumenta in modo esponenziale. La tecnologia dei pixel virtuali, riutilizzando i LED, può fornire una risoluzione più elevata e una qualità dell'immagine più chiara con un aumento minimo o nullo del numero di LED, riducendo significativamente i costi.
Dal punto di vista delle prestazioni, la tecnologia dei pixel virtuali consente di ottenere una risoluzione più elevata ed effetti visivi più chiari a un costo inferiore. Per i clienti che cercano display LED ad alta-risoluzione, alta-definizione e-economici, i display a pixel virtuali rappresentano una soluzione eccellente. Soprattutto nelle applicazioni con distanze di visione più lunghe, l'effetto di visualizzazione dei pixel virtuali può avvicinarsi a quello dei pixel reali, ma a un costo notevolmente inferiore.
Tuttavia, la tecnologia dei pixel virtuali presenta limitazioni intrinseche nella qualità dell'immagine; a distanze di visione adeguate, l'effetto di visualizzazione è accettabile. I produttori esistenti dispongono di prodotti che ottengono effetti di visualizzazione con pixel quasi-reali-, soprattutto in scenari come sale conferenze, uffici e applicazioni commerciali in cui i requisiti di qualità di visualizzazione da vicino-non sono elevati e dove la tecnologia dei pixel virtuali presenta un chiaro vantaggio.
Scenari applicativi e casi tipici
Scenari applicativi di display-pixel reali
I display con pixel reali-, grazie al loro effetto di visualizzazione stabile e ai colori accurati, sono ampiamente utilizzati in campi professionali con elevati requisiti di qualità delle immagini:
Display commerciali di fascia alta-:** nei negozi di lusso, negli hotel-di fascia alta e in altri luoghi, i display LED-con pixel reali possono presentare colori accurati e immagini delicate, migliorando l'immagine del marchio e l'esperienza del cliente. Ad esempio, lo schermo LED curvo per esterni lungo 440-metri- costruito da Visionox a Dubai, utilizzando la tecnologia real-pixel, è diventato lo schermo LED fisso per esterni più lungo del Medio Oriente e persino del mondo.
Produzione cinematografica e riprese virtuali:** l'industria cinematografica e televisiva ha requisiti estremamente elevati in termini di precisione del display, per cui i display con pixel reali-sono la scelta preferita. Ad esempio, nella "Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture" presso il Museo provinciale di Hunan, Unilumin Technology ha personalizzato uno spazio a cupola immersiva LED acusticamente trasparente di 15-metri-di diametro utilizzando la tecnologia dei pixel reali, ottenendo immagini chiare e delicate e colori ricchi e vibranti.
Luoghi per eventi-su larga scala:** in occasione di eventi-su larga scala, come eventi sportivi e concerti, il pubblico ha bisogno di immagini chiare e stabili su schermi di grandi dimensioni. I display con pixel reali- possono soddisfare l'esigenza di alta definizione anche se visualizzati a distanza, come lo schermo da 490+ metri quadrati installato da Absen presso il Jingshan International Tennis Center.
Scenari applicativi dei display a pixel virtuali
La tecnologia dei pixel virtuali, con la sua elevata convenienza-, è stata ampiamente applicata nei seguenti campi:
Riprese virtuali e tecnologia XR: la tecnologia dei pixel virtuali riduce significativamente la barriera dei costi per le riprese virtuali. Ad esempio, lo studio virtuale LED a singola-unità più grande del mondo, costruito congiuntamente da Absen e Bocai Media, ha un'area totale dello schermo di circa 1700 metri quadrati e utilizza la tecnologia dei pixel virtuali per battere il record globale per il numero di pixel su un singolo schermo con 600 milioni di pixel. Questa tecnologia consente alla produzione cinematografica e televisiva di ottenere un'esperienza rivoluzionaria di "post-zero produzione" e "ciò che vedi è ciò che ottieni".
Display commerciali di fascia media-: nei centri commerciali, nei padiglioni espositivi e in altre occasioni che richiedono ampie aree espositive ma con budget limitati, i display con pixel virtuali possono ottenere effetti ad alta-risoluzione a un costo inferiore. Ad esempio, il sistema e le soluzioni di ripresa virtuale di Unilumin Technology sono stati applicati in numerosi progetti come Hengdian Studio No. 1 e Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Istruzione e formazione: la tecnologia dei pixel virtuali è ampiamente utilizzata anche nel settore dell'istruzione. Ad esempio, Aoto Electronics ha costruito studi di ripresa virtuali per università come il Digital Art Industry College dell'Università di Tecnologia di Hubei e la Beijing Film Academy, offrendo a insegnanti e studenti la comodità di apprendere e padroneggiare la tecnologia di ripresa virtuale.
Parametri Tecnici e Indicatori di Prestazione
Parametri tecnici del display a pixel reali
I parametri tecnici di un display con pixel reali-in genere includono i seguenti aspetti:
Densità dei pixel: si riferisce al numero di pixel per unità di area, solitamente espressa in punti per metro quadrato (dD/m²). Ad esempio, un display con pixel reali- con un passo fisico di 10 mm ha una densità fisica di 10.000 punti per metro quadrato (m²). Una maggiore densità di pixel si traduce in una visualizzazione delle immagini più precisa, ma richiede più LED, aumentando i costi di produzione.
Luminosità: i display con-pixel reali in genere hanno una luminosità elevata. Gli schermi per interni hanno un diametro del punto di 3-8 mm, mentre gli schermi per esterni hanno un intervallo del punto di PH10-PH37,5. La luminosità deve essere regolata in base all'ambiente; le sorgenti luminose esterne sono potenti e richiedono oltre 5000 cd/m²; la luce interna è più debole, richiedendo solo 1800 cd/m².
Livello scala di grigi: riflette la capacità del display di controllare i livelli di luminosità. L'elevata scala di grigi è ampiamente utilizzata nell'elaborazione delle immagini, nell'imaging medico e in altri campi. Un tipico display a 14 bit fornisce 16384 livelli di scala di grigi (2^14), dividendo il display dal più scuro al più luminoso in 16384 parti. Livelli di scala di grigio più elevati producono colori più ricchi. Rapporto di contrasto: si riferisce al rapporto tra la luminosità massima di uno schermo LED e la luminosità dello sfondo sotto un determinato livello di luce ambientale. Per i display a LED, si consiglia un rapporto di contrasto di 5000:1 o superiore per prestazioni ottimali. Un rapporto di contrasto elevato può rendere le immagini più vivide, ma rapporti di contrasto eccessivamente elevati possono comportare una perdita di dettagli dell'immagine.
Parametri tecnici dello schermo di visualizzazione dei pixel virtuali
I display a pixel virtuali, pur mantenendo i parametri fondamentali, ottengono miglioramenti delle prestazioni attraverso l'ottimizzazione tecnologica:
Risoluzione equivalente: il numero di pixel fisici su un display a pixel virtuale è circa 1 (N=2, 4) volte il numero di pixel effettivamente visualizzati, il che significa che può visualizzare da 2 a 4 volte più pixel rispetto ai pixel effettivi. Ad esempio, in una soluzione di pixel virtuali 2R1G1B, ciascun diodo può condividere 4 pixel.
Frequenza di aggiornamento: frequenze di aggiornamento elevate riducono la durata del frame e aumentano la frequenza di aggiornamento, risultando in una visualizzazione più fluida. I display a pixel virtuali utilizzano in genere frequenze di aggiornamento ultra-elevate di 7680 Hz e frequenze di scansione di 1/8 per eliminare efficacemente sfarfallio e jitter nella fotografia tradizionale.
Prestazioni cromatiche: i display a pixel virtuali raggiungono la-visualizzazione a colori attraverso la combinazione di tre colori primari (rosso, verde e blu). La tecnologia di controllo del riutilizzo dei pixel mantiene una frequenza di scansione superiore a 240 Hz per eliminare lo sfarfallio dello schermo riducendo al tempo stesso il consumo energetico e i costi, adattandosi a scenari ad alta gamma dinamica come le trasmissioni televisive.
Controllo del consumo energetico: la tecnologia pixel virtuale ottimizza il consumo energetico riducendo il numero di LED fisici. Il consumo energetico medio di un determinato schermo di pixel virtuale è di circa 600 W/m2 e il consumo energetico massimo è inferiore o uguale a 1000 W/m2, che è significativamente inferiore a quello di uno schermo di pixel reale.
Tendenze di valutazione e sviluppo del settore
Valutazione esperta delle due tecnologie
Gli esperti del settore offrono valutazioni obiettive delle tecnologie dei-pixel reali e dei-pixel virtuali: Carlette ha dichiarato: "Con il rapido sviluppo della tecnologia di visualizzazione, la domanda degli utenti per prodotti ad alta{2}}definizione aumenta ogni giorno. L'emergere dei pixel virtuali può aumentare la risoluzione del prodotto senza aumentare i costi, il che è vantaggioso per promuovere lo sviluppo dell'alta-definizione del settore." I pixel virtuali sono un metodo di riutilizzo dei pixel che può fornire una risoluzione più elevata e una qualità dell'immagine più chiara senza aumentare o solo con un numero limitato di LED.
Gli esperti sottolineano però anche i limiti della tecnologia dei pixel virtuali. A causa della condivisione dei pixel, l'effettivo effetto di visualizzazione dei pixel virtuali si deteriora all'aumentare dell'ingrandimento virtuale. A distanze di visione ravvicinate-l'immagine apparirà sgranata, soprattutto il testo statico, che mostrerà bordi frastagliati. Ciò significa che la tecnologia dei pixel virtuali non può sostituire completamente i pixel reali nelle applicazioni professionali.
Per quanto riguarda la tecnologia dei-pixel reali, gli esperti ritengono che i suoi vantaggi in termini di qualità di visualizzazione siano innegabili, soprattutto nelle applicazioni-di fascia alta. Tuttavia, con la continua ottimizzazione della tecnologia dei pixel virtuali, il divario tra i due si sta riducendo. A distanze di visione e scenari applicativi adeguati, i pixel virtuali possono già fornire un'esperienza visiva vicina a quella dei pixel reali.
Tendenze di sviluppo futuro
Lo sviluppo della tecnologia dei display a LED mostra le seguenti tendenze:
Ottimizzazione continua della tecnologia dei pixel virtuali: negli ultimi anni, lo schema dei pixel virtuali a quattro-lampade è diventato sempre più comune. Nello schema a quattro-lampade del verde virtuale, ogni pixel è costituito da quattro LED: rosso, verde, blu e verde virtuale. In un ciclo di visualizzazione completo, ciascun LED rosso/blu viene riutilizzato quattro volte e ciascun LED verde/verde virtuale viene riutilizzato due volte. In combinazione con un sistema di controllo ad alta precisione a 14-bit, la qualità di visualizzazione dei pixel virtuali sarà ulteriormente migliorata.
Scenari applicativi in espansione: il numero di studi di ripresa virtuali a LED è in rapido aumento, raggiungendo i 41 a livello nazionale, distribuiti in più province e città tra cui Pechino, Shanghai e Guangdong. Con la diffusione della produzione virtuale e dei video 8K, i display LED stanno passando da una singola funzione di visualizzazione a una soluzione "ripresa-friendly".
Integrazione e innovazione tecnologica: innovazioni come la tecnologia di sincronizzazione intelligente, l'ottimizzazione della struttura ottica e i sistemi di controllo adattivo emergono costantemente. Lo sviluppo di sistemi di regolazione della frequenza di aggiornamento che corrispondono dinamicamente al frame rate delle apparecchiature di ripresa riduce lo sfarfallio causato dalle differenze di frequenza; e l'utilizzo di tecnologie come pellicole di diffusione e trattamenti superficiali microstrutturali riduce la probabilità di effetti moiré.
Ulteriore innovazione: il mercato continua ad espandersi: le ricerche di mercato indicano che si prevede che la dimensione del mercato globale dei micro LED crescerà da circa 100 milioni di dollari nel 2020 a oltre 1 miliardo di dollari nel 2025, rappresentando un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di oltre il 30%. La tecnologia dei pixel virtuali costituirà un motore significativo di questa crescita, in particolare nel mercato consumer.
