Grundkonzepte realer Pixel und virtueller Pixel
In der LED-Anzeigetechnologie sind „echte Pixel“ und „virtuelle Pixel“ zwei Kerntechnologien für die Pixelanzeige. Durch unterschiedliche Pixelzusammensetzungslogiken und Antriebsmethoden wirken sie sich auf die Auflösung, die Kosten und die anwendbaren Szenarien des Bildschirms aus. Die Unterschiede und Eigenschaften der beiden werden im Folgenden detailliert analysiert.
Definition und Eigenschaften echter Pixel
Ein echter Pixel ist ein physikalisch zählbarer, tatsächlicher Pixel auf einem LED-Bildschirm. Jedes echte Pixel kann seine Helligkeit und Farbe unabhängig steuern und so gemeinsam das Bild auf dem Bildschirm erstellen. Bei einer echten Pixelanzeige besteht eine 1:1-Entsprechung zwischen physischen Pixeln und den tatsächlich angezeigten Pixeln; Die Anzahl der Pixel auf dem Bildschirm bestimmt die Menge der Bildinformationen, die angezeigt werden können.
Die lichtemittierenden Punkte eines echten Pixels befinden sich auf den LED-Röhren und weisen eine zusammenhängende Eigenschaft auf. Aus technischer Sicht sind bei einem echten Pixeldisplay die roten, grünen und blauen LEDs letztendlich jeweils nur an der Abbildung eines Pixels beteiligt, um eine ausreichende Helligkeit zu erreichen. Dieses Design gewährleistet die Unabhängigkeit und Integrität jedes Pixels und macht den Anzeigeeffekt stabiler und zuverlässiger.
Der Vorteil eines echten Pixeldisplays liegt in der Stabilität und Konsistenz seiner Anzeigewirkung. Da jedes Pixel unabhängig gesteuert wird, gibt es kein Farbmischungsproblem, das durch die gemeinsame Nutzung von Pixeln verursacht wird. Daher eignet es sich besonders für Anwendungen, die eine hochpräzise Anzeige erfordern, wie z. B. professionelle Film- und Fernsehproduktionen und kommerzielle High-End-Anzeigen.
Definition und Eigenschaften virtueller Pixel
Ein virtuelles Pixel ist eine Anzeigetechnik, die mithilfe spezifischer Algorithmen und Steuerungstechnologien implementiert wird und es einem Bildschirm ermöglicht, visuell einen Effekt mit höherer Auflösung darzustellen als tatsächliche physische Pixel. Vereinfacht gesagt „simuliert“ es mit technischen Mitteln mehr Pixel.
Virtuelle Pixeldisplays nutzen die LED-Multiplexing-Technologie. Eine einzelne LED kann bis zu viermal mit benachbarten LEDs kombiniert werden (oben, unten, links und rechts), sodass weniger LEDs mehr Bildinformationen anzeigen und eine höhere Auflösung erzielen können. Virtuelle Pixel werden mit lichtemittierenden Punkten zwischen den LEDs verteilt und bilden durch die Mischung benachbarter roter, grüner und blauer Subpixel virtuelle Bildpunkte.
Der Kern virtueller Pixel liegt in der Kombination und Verteilung physischer Pixel, sodass auf dem Bildschirm mehr Bilddetails und -effekte angezeigt werden können als bei tatsächlichen Pixeln. Es kann zwei- bis viermal mehr Bildpixel anzeigen als die tatsächlichen Pixel auf dem Display sind. Wenn beispielsweise R, G, B im Verhältnis 2:1:1 verteilt sind, besteht ein einzelner Pixel aus zwei roten LEDs, einer grünen LED und einer blauen LED, wodurch das angezeigte Bild viermal so groß ist wie das Original.
Technische Prinzipien und Implementierungsmethoden
Technisches Umsetzungsprinzip realer Pixel
Die Technologie von Echtpixel-LED-Displays basiert auf traditionellen Display-Steuerungsmethoden, wobei ihr Kernmerkmal eine 1:1-Entsprechung zwischen physischen Pixeln und Displaypixeln ist. Aus Hardware-Sicht besteht eine LED-Anzeige aus Pixeln, die aus LED-Dioden und zugehörigen Steuerschaltkreisen bestehen und eine präzise Steuerung der Helligkeit und Dunkelheit jedes Pixels ermöglichen, um umfassende Informationen anzuzeigen.
Der Kern einer LED (Light Emitting Diode) ist ein PN-Übergang, der aus Halbleitern vom Typ P- und N{1}} besteht. Wenn eine Durchlassspannung an den PN-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher am Übergang, setzen Energie in Form von Photonen frei und emittieren so Licht. LEDs aus unterschiedlichen Materialien strahlen unterschiedliche Lichtfarben aus; Beispielsweise emittieren Galliumphosphid-LEDs (GaP) typischerweise grünes Licht, während Galliumarsenid-LEDs (GaAs) rotes Licht emittieren.
Bei einer vollfarbigen LED-Anzeige besteht jedes Pixel aus drei LEDs: Rot, Grün und Blau. Durch die Steuerung der Helligkeit und Dunkelheit der verschiedenfarbigen LEDs in jedem Pixel können reichhaltige und abwechslungsreiche Bilder und Videos erstellt werden. Um die Helligkeit und Farbe jedes Pixels auf einer LED-Anzeige präzise zu steuern, ist eine entsprechende Ansteuerschaltung erforderlich. Zu den gängigen Fahrmethoden gehören statisches Fahren und dynamisches Fahren. Statische Ansteuerung bedeutet, dass jedes Pixel über einen eigenen unabhängigen Treiberchip zur Steuerung verfügt. Diese Methode führt zu guten Anzeigeergebnissen und einer gleichmäßigen Helligkeit, allerdings ist die Schaltung komplex und die Kosten hoch. Es wird im Allgemeinen in Anwendungen mit einer geringen Anzahl von Pixeln und extrem hohen Anforderungen an die Anzeigequalität eingesetzt. Beim dynamischen Fahren hingegen kommt ein Scanverfahren zum Einsatz, bei dem nacheinander verschiedene Pixelreihen und -spalten beleuchtet werden. Dabei wird die Persistenz des Sehvermögens des menschlichen Auges genutzt, um ein vollständiges Bild anzuzeigen.
Technische Implementierungsprinzipien virtueller Pixel
Bei der virtuellen Pixeltechnologie handelt es sich um ein Anzeigesteuerungsschema, das eine entsprechende Auflösungssteigerung durch die Zuordnung physischer Pixel zu Anzeigepixeln (N=2 oder 4) erreicht. Seine Kerntechnologie besteht darin, die LED-Röhren zwischen physischen Pixeln neu anzuordnen, um eine Kombination virtueller Pixel zu bilden. Virtuelle Pixel verwenden eine verteilte lichtemittierende Struktur und bilden virtuelle Pixel durch Mischen benachbarter roter, grüner und blauer Sub-Pixel.
In konkreten Implementierungen bietet die virtuelle Pixeltechnologie mehrere Lösungen. Nehmen wir als Beispiel die dynamische RGGB-Sub{2}}-Rendering-Technologie mit vier-Lampen. In einer physischen Pixelanordnung bilden die drei RGB-Sub-Pixel in jedem schwarzen Rahmen ein vollständiges Pixel für die Inhaltsanzeige. Allerdings enthält in einer RGGB-Anordnung mit vier-Lampen jeder schwarze Rahmen nur ein Sub-Pixel. Durch die fortschrittliche dynamische Sub--Rendering-Technologie können umgebende Sub--Pixel flexibel entsprechend dem Bildinhalt ausgeliehen werden, sodass ein einzelnes Sub--Pixel eine vollständige Pixelinhaltsanzeige erreichen kann.
Im Vergleich zu physischen Pixeln muss in einer RGGB-Anordnung mit vier-Lampen jedem (RGB-)Pixel nur ein Sub-Pixel (G) hinzugefügt werden, um eine 4{4}fache Steigerung des Anzeigeeffekts zu erzielen. In ähnlicher Weise erreicht auch die drei-Lampen umfassende, dynamische Sub--Rendering-Technologie Delta1 eine Anzeige mit hoher Auflösung durch flexibles Ausleihen umgebender Subpixel.
Virtuelle Pixel können nach ihrer Steuermethode (Software virtuell vs. Hardware virtuell), ihrem Multiplikator (2x virtuell vs. . 4x virtuell) und ihrer LED-Anordnung (1R1G1B virtuell vs. . 2R1G1B virtuell) kategorisiert werden. Im virtuellen Pixelschema 2R1G1B kann jede Diode vier Pixel gemeinsam nutzen, wodurch die Anzeigeauflösung erheblich verbessert wird.
Vergleichende Analyse technischer Eigenschaften
Vergleich der Anzeigeeffekte
Da jedes Pixel in einer echten{0}}Pixelanzeige unabhängig gesteuert wird, ist der Anzeigeeffekt stabiler und genauer. Bei der Anzeige von Text mit nur einem Strich-kann eine echte-Pixelanzeige klaren Text anzeigen, während eine virtuelle-Pixelanzeige möglicherweise unklaren Text anzeigt. Dies liegt daran, dass virtuelle Pixel Zeitmultiplex verwenden und dabei die Informationen von vier benachbarten Pixeln zyklisch scannen, was zu weniger scharfen Kantendetails führen kann.
Im Hinblick auf die Farbleistung bieten Echtpixelanzeigen genauere und konsistentere Farben, da das RGB-Subpixel jedes Pixels diesem Pixel zugeordnet ist. Bei Displays mit virtuellen -Pixeln wird die Farbe durch Mischen der Subpixel benachbarter Pixel erreicht, was unter bestimmten Bedingungen zu Farbabweichungen oder Untersättigung führen kann.
Aus Sicht des Seherlebnisses behalten Displays mit echten{0}Pixeln bei jedem Betrachtungsabstand eine gute Anzeigequalität bei, während der optimale Betrachtungsabstand für Displays mit virtuellen{1}}Pixeln größer als das 2048-fache des physischen Pixelabstands des Monitorbildschirms sein muss. Bei Betrachtungsabständen aus der Nähe-können virtuelle-Pixelbilder körnig erscheinen, insbesondere um statischen Text herum, wo gezackte Kanten auftreten können.
Kosten- und Leistungsgleichgewicht
Echtpixel-Displays sind relativ teuer, da mehr physische LEDs und Treiberschaltungen erforderlich sind. Insbesondere bei hochauflösenden Anwendungen steigen die Kosten für echte Pixellösungen exponentiell an. Die virtuelle Pixeltechnologie kann durch die Wiederverwendung von LEDs eine höhere Auflösung und eine klarere Bildqualität liefern, ohne dass die Anzahl der LEDs geringfügig oder gar nicht erhöht wird, was die Kosten erheblich senkt.
Aus Leistungssicht erreicht die virtuelle Pixeltechnologie eine höhere Auflösung und klarere visuelle Effekte bei geringeren Kosten. Für Kunden, die hochauflösende, hochauflösende und kostengünstige -LED-Anzeigen suchen, sind virtuelle Pixel-Anzeigen eine ausgezeichnete Lösung. Insbesondere bei Anwendungen mit größeren Betrachtungsabständen kann der Anzeigeeffekt virtueller Pixel dem realer Pixel nahekommen, allerdings zu deutlich geringeren Kosten.
Allerdings weist die virtuelle Pixeltechnologie inhärente Einschränkungen hinsichtlich der Bildqualität auf; Bei geeigneten Betrachtungsabständen ist der Anzeigeeffekt akzeptabel. Bestehende Hersteller verfügen über Produkte, die nahezu -echte-Pixelanzeigeeffekte erzielen, insbesondere in Szenarien wie Konferenzräumen, Büros und kommerziellen Anwendungen, in denen die Anforderungen an die Anzeigequalität aus der Nähe{3}} nicht hoch sind und in denen die virtuelle Pixeltechnologie einen klaren Vorteil hat.
Anwendungsszenarien und typische Fälle
Anwendungsszenarien von Real-Pixel-Displays
Echte{0}}Pixeldisplays werden aufgrund ihres stabilen Anzeigeeffekts und ihrer präzisen Farbe häufig in professionellen Bereichen mit hohen Anforderungen an die Bildqualität eingesetzt:
Kommerzielle High-End-Displays:** In Luxuseinzelhandelsgeschäften, High-End-Hotels und anderen Veranstaltungsorten können Echtpixel-LED-Displays präzise Farben und feine Bilder darstellen und so das Markenimage und das Kundenerlebnis verbessern. Beispielsweise wurde der 440 -Meter-lange gebogene LED-Außenbildschirm, der von Visionox in Dubai mithilfe der Echtpixel-Technologie gebaut wurde, zum längsten feststehenden LED-Außenbildschirm im Nahen Osten und sogar weltweit.
Filmproduktion und virtuelle Dreharbeiten:** Die Film- und Fernsehindustrie hat extrem hohe Anforderungen an die Darstellungspräzision, weshalb Darstellungen mit echten{0}Pixeln die bevorzugte Wahl sind. Beispielsweise hat Unilumin Technology in der „Life Art-Immersive Digital Exhibition of Mawangdui Han Dynasty Culture“ im Hunan Provincial Museum einen akustisch transparenten immersiven LED-Kuppelraum mit 15{{4}Meter-Durchmesser mithilfe der Echtpixel-Technologie angepasst, was zu klaren, zarten Bildern und satten, lebendigen Farben führte.
Große-Veranstaltungsorte:** Bei großen-Veranstaltungen wie Sportveranstaltungen und Konzerten benötigt das Publikum klare und stabile Bilder auf großen Bildschirmen. Displays mit echten -Pixeln können den Bedarf an hoher Auflösung auch aus der Entfernung erfüllen, wie zum Beispiel der 490+ Quadratmeter große Bildschirm, den Absen im Jingshan International Tennis Center installiert hat.
Anwendungsszenarien virtueller Pixeldisplays
Die virtuelle Pixeltechnologie mit ihrer hohen Kosten-effektivität wird in den folgenden Bereichen häufig eingesetzt:
Virtuelle Aufnahmen und XR-Technologie: Die virtuelle Pixeltechnologie senkt die Kostenbarriere für virtuelle Aufnahmen erheblich. Beispielsweise verfügt das weltweit größte virtuelle LED-Studio mit einer -Einheit, das gemeinsam von Absen und Bocai Media gebaut wurde, über eine Gesamtbildschirmfläche von etwa 1700 Quadratmetern und nutzt die virtuelle Pixeltechnologie, um mit 600 Millionen Pixeln den globalen Rekord für die Anzahl der Pixel auf einem einzelnen Bildschirm zu brechen. Diese Technologie ermöglicht es der Film- und Fernsehproduktion, ein revolutionäres Erlebnis der „Null-Postproduktion“ und „Was Sie sehen, ist das, was Sie bekommen“ zu erreichen.
Kommerzielle Displays der Mittelklasse: In Einkaufszentren, Ausstellungshallen und anderen Anlässen, die große Displayflächen, aber begrenzte Budgets erfordern, können virtuelle Pixeldisplays hochauflösende Effekte zu geringeren Kosten erzielen. Beispielsweise wurden das virtuelle Aufnahmesystem und die Lösungen von Unilumin Technology in mehreren Projekten wie Hengdian Studio No. 1 und Beijing Starlight VP Virtual Studio eingesetzt.
* **Bildung und Ausbildung: Die virtuelle Pixeltechnologie wird auch im Bildungsbereich häufig eingesetzt. Aoto Electronics baute beispielsweise virtuelle Aufnahmestudios für Universitäten wie das Digital Art Industry College der Hubei University of Technology und die Beijing Film Academy und bot Lehrern und Schülern die Möglichkeit, virtuelle Aufnahmetechnologien zu erlernen und zu beherrschen.
Technische Parameter und Leistungsindikatoren
Technische Parameter der echten Pixelanzeige
Zu den technischen Parametern einer Echtpixelanzeige gehören typischerweise die folgenden Aspekte:
Pixeldichte: Dies bezieht sich auf die Anzahl der Pixel pro Flächeneinheit, normalerweise ausgedrückt in Punkten pro Quadratmeter (dD/m²). Beispielsweise hat ein echtes-Pixeldisplay mit einem physikalischen Punktabstand von 10 mm eine physikalische Dichte von 10.000 Punkten pro Quadratmeter (m²). Eine höhere Pixeldichte führt zu einer feineren Bildanzeige, erfordert jedoch mehr LEDs, was die Herstellungskosten erhöht.
Helligkeit: Echtpixel-Displays haben normalerweise eine hohe Helligkeit. Innenbildschirme haben einen Punktdurchmesser von 3–8 mm, während Außenbildschirme einen Punktabstandsbereich von PH10–PH37,5 haben. Die Helligkeit muss an die Umgebung angepasst werden; Lichtquellen im Freien sind stark und benötigen über 5000 cd/m²; Innenlicht ist schwächer und benötigt nur 1800 cd/m².
Graustufenstufe: Dies spiegelt die Fähigkeit des Displays wider, die Helligkeitsstufen zu steuern. Hohe Graustufen werden häufig in der Bildverarbeitung, der medizinischen Bildgebung und anderen Bereichen verwendet. Eine typische 14-Bit-Anzeige bietet 16384 Graustufen (2^14), wodurch die Anzeige vom dunkelsten zum hellsten in 16384 Teile unterteilt wird. Höhere Graustufen führen zu kräftigeren Farben. Kontrastverhältnis: Dies bezieht sich auf das Verhältnis der maximalen Helligkeit eines LED-Bildschirms zur Hintergrundhelligkeit bei einem bestimmten Umgebungslichtniveau. Für LED-Anzeigen wird für eine optimale Leistung ein Kontrastverhältnis von 5000:1 oder höher empfohlen. Ein hohes Kontrastverhältnis kann Bilder lebendiger machen, ein zu hohes Kontrastverhältnis kann jedoch zu einem Verlust an Bilddetails führen.
Technische Parameter des virtuellen Pixelbildschirms
Virtuelle Pixeldisplays erzielen unter Beibehaltung der Kernparameter Leistungsverbesserungen durch technologische Optimierung:
Äquivalente Auflösung: Die Anzahl der physischen Pixel auf einer virtuellen Pixelanzeige beträgt ungefähr das 1-(N=2, 4)-fache der Anzahl der tatsächlich angezeigten Pixel, was bedeutet, dass zwei- bis viermal mehr Pixel als die tatsächlichen Pixel angezeigt werden können. Beispielsweise kann in einer virtuellen 2R1G1B-Pixellösung jede Diode 4 Pixel gemeinsam nutzen.
Bildwiederholfrequenz: Hohe Bildwiederholfrequenzen verkürzen die Bildzeit und erhöhen die Bildwiederholfrequenz, was zu einer flüssigeren Anzeige führt. Virtuelle Pixeldisplays verwenden typischerweise ultrahohe Bildwiederholraten von 7680 Hz und 1/8 Scanraten, um Flimmern und Jitter in der herkömmlichen Fotografie wirksam zu eliminieren.
Farbleistung: Virtuelle Pixeldisplays erreichen eine Vollfarbanzeige durch die Kombination von drei Primärfarben (Rot, Grün und Blau). Die Technologie zur Steuerung der Pixelwiederverwendung hält eine Scanfrequenz über 240 Hz aufrecht, um Bildschirmflimmern zu vermeiden und gleichzeitig den Energieverbrauch und die Kosten zu senken, indem sie sich an Szenarien mit hohem Dynamikbereich wie Fernsehübertragungen anpasst.
Steuerung des Stromverbrauchs: Die virtuelle Pixeltechnologie optimiert den Stromverbrauch durch Reduzierung der Anzahl physischer LEDs. Der durchschnittliche Stromverbrauch eines bestimmten virtuellen Pixelbildschirms beträgt etwa 600 W/m2, und der maximale Stromverbrauch beträgt weniger als oder gleich 1000 W/m2, was deutlich niedriger ist als der eines echten Pixelbildschirms.
Branchenbewertung und Entwicklungstrends
Expertenbewertung der beiden Technologien
Branchenexperten bieten objektive Bewertungen der Technologien für echte-Pixel und virtuelle-Pixel an: Carlette erklärte: „Mit der rasanten Entwicklung der Display-Technologie steigt die Nachfrage der Benutzer nach Produkten mit höherer -Auflösung täglich. Das Aufkommen virtueller Pixel kann die Produktauflösung erhöhen, ohne die Kosten zu erhöhen, was für die Förderung der hochauflösenden Entwicklung der Branche von Vorteil ist.“ Virtuelle Pixel sind eine Methode zur Pixelwiederverwendung, die eine höhere Auflösung und eine klarere Bildqualität ermöglichen kann, ohne dass die Anzahl der LEDs erhöht wird oder nur eine geringe Anzahl erforderlich ist.
Allerdings weisen Experten auch auf die Grenzen der virtuellen Pixeltechnologie hin. Aufgrund der gemeinsamen Nutzung von Pixeln verschlechtert sich der tatsächliche Anzeigeeffekt virtueller Pixel mit zunehmender virtueller Vergrößerung. Bei geringer Betrachtungsentfernung erscheint das Bild körnig, insbesondere bei statischem Text, der gezackte Kanten aufweist. Das bedeutet, dass die virtuelle Pixeltechnologie in professionellen Anwendungen reale Pixel nicht vollständig ersetzen kann.
Was die Echtpixel-Technologie anbelangt, glauben Experten, dass ihre Vorteile bei der Anzeigequalität unbestreitbar sind, insbesondere bei High-End-Anwendungen. Mit der kontinuierlichen Optimierung der virtuellen Pixeltechnologie wird die Kluft zwischen beiden jedoch kleiner. Bei geeigneten Betrachtungsabständen und Anwendungsszenarien können virtuelle Pixel bereits ein visuelles Erlebnis bieten, das dem realer Pixel nahekommt.
Zukünftige Entwicklungstrends
Die Entwicklung der LED-Anzeigetechnologie weist folgende Trends auf:
Kontinuierliche Optimierung der Virtual-Pixel-Technologie: In den letzten Jahren hat sich das Vier-{0}Lampen-Virtual-Pixel-Schema immer mehr durchgesetzt. Beim virtuellen grünen Vier-{2}-Lampenschema besteht jedes Pixel aus vier LEDs: Rot, Grün, Blau und virtuelles Grün. In einem vollständigen Anzeigezyklus wird jede rote/blaue LED viermal und jede grüne/virtuelle grüne LED zweimal wiederverwendet. In Kombination mit einem hochpräzisen 14-Bit-Steuerungssystem wird die Darstellungsqualität virtueller Pixel weiter verbessert.
Erweiterung der Anwendungsszenarien: Die Zahl der virtuellen LED-Aufnahmestudios nimmt rasant zu und erreicht landesweit 41, verteilt auf mehrere Provinzen und Städte, darunter Peking, Shanghai und Guangdong. Mit der Verbreitung virtueller Produktionen und 8K-Videos entwickeln sich LED-Displays von einer einzelnen Anzeigefunktion zu einer „aufnahmefreundlichen“ Lösung.
Technologische Integration und Innovation: Innovationen wie intelligente Synchronisationstechnologie, optische Strukturoptimierung und adaptive Steuerungssysteme entstehen ständig. Durch die Entwicklung von Systemen zur Anpassung der Bildwiederholfrequenz, die sich dynamisch an die Bildfrequenz der Aufnahmeausrüstung anpassen, wird das durch Frequenzunterschiede verursachte Flimmern reduziert. und der Einsatz von Technologien wie Diffusionsfilmen und Mikrostruktur-Oberflächenbehandlungen verringert die Wahrscheinlichkeit von Moiré-Mustern.
Weitere Innovationen: Der Markt wächst weiter: Marktforschungen zeigen, dass die globale Größe des Mikro-LED-Marktes voraussichtlich von etwa 100 Millionen US-Dollar im Jahr 2020 auf über 1 Milliarde US-Dollar im Jahr 2025 wachsen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von über 30 % entspricht. Die virtuelle Pixeltechnologie wird ein wesentlicher Treiber dieses Wachstums sein, insbesondere im Verbrauchermarkt.
