Con la rápida iteración de la tecnología Mini/Micro LED y la creciente segmentación de los escenarios de visualización, la calidad de la imagen y el control de costos de las pantallas LED se han convertido en el foco central de la competencia de la industria. Entre ellos, los píxeles reales, los píxeles virtuales y la tecnología para compartir píxeles son los tres pilares que determinan el rendimiento central de una pantalla, lo que afecta directamente la resolución del producto, la reproducción del color, el consumo de energía y el costo general. Este artículo comenzará desde la esencia técnica, combinando-prácticas de la industria de vanguardia y datos de prueba para proporcionar un análisis completo y en-profundidad de estas tres tecnologías, ofreciendo a los profesionales de la industria un sistema de referencia completo desde principios técnicos hasta escenarios de aplicación.
Tecnología Real Pixel: el "punto de referencia de calidad de imagen" construido por unidades de emisión física La tecnología Real Pixel es la solución de visualización más básica y central para pantallas LED. Su esencia es construir imágenes directamente a través de cuentas LED físicamente existentes (sub-píxeles). Cada unidad de píxel tiene capacidades independientes de control de brillo y color, y es el "estándar de referencia" para medir la precisión de la calidad de la imagen en la industria.
Definición y características principales
La definición principal de un píxel real es una "unidad emisora de luz-independiente físicamente visible", lo que significa que cada píxel en la pantalla está compuesto por una o más cuentas LED (generalmente sub-píxeles de color primario rojo (R), verde (G) y azul (B)), y cada unidad de píxel logra la regulación actual a través de un canal de conducción independiente, sin ningún "punto virtual" generado por interpolación algorítmica.. 1. Composición de píxeles: la unidad de píxel real convencional adopta un "1R1G1B" combinación de tres-colores primarios-sub-píxeles (algunas pantallas-de gama alta usan "2R1G1B" para mejorar la gama de colores rojos). Las formas de empaquetado de sub-píxeles son principalmente SMD y COB, y el empaquetado COB se está convirtiendo en la opción principal para pantallas de píxeles reales de paso pequeño-debido a su menor espacio entre cuentas LED.. 2. Definiciones de parámetros clave:
Ø Espaciado de píxeles (valor P-): se refiere a la distancia entre los centros de dos píxeles físicos adyacentes (unidad: mm). Por ejemplo, P2.5 indica un espacio entre centros de píxeles de 2,5 mm, que es un indicador central para medir la densidad de píxeles.
Ø Densidad de píxeles: la fórmula de cálculo es "1/(P-valor × 10^-3)^2" (unidad: puntos/m²). Por ejemplo, la densidad de píxeles de P2,5 es 1/(0,0025)^2=160000 puntos/m², lo que determina directamente el detalle de la imagen.
Ø Niveles de escala de grises: los píxeles reales admiten una escala de grises de 16-bit (65,536 niveles) a 24-bit (16,777,216 niveles). Los niveles de escala de grises más altos dan como resultado transiciones de color más suaves, sin "bloques de color" ni fenómenos "desenfocados", lo cual es crucial para escenarios de alta-precisión como imágenes médicas y vigilancia.. 1.2 Análisis en profundidad de principios técnicos. El principio de funcionamiento de los píxeles reales se basa en "conducción independiente + mezcla de tres-colores-primarios". La lógica central es controlar con precisión la corriente de cada sub-píxel a través del IC del controlador para ajustar la proporción de los tres colores primarios RGB, sintetizando en última instancia el color y el brillo deseados.. 1. Arquitectura de conducción independiente: el sistema de conducción de una pantalla de píxeles reales adopta un diseño de canal "uno-a-uno", lo que significa que cada sub-píxel (R/G/B) corresponde a un canal de corriente constante independiente del controlador. CI. El rango de ajuste actual suele ser de 1-20 mA (escenarios normales) o 20-50 mA (escenarios de alto-brillo, como pantallas exteriores). Esta arquitectura garantiza que la desviación de brillo de cada sub-píxel se pueda controlar dentro de ±3 % y que la uniformidad del brillo supere con creces la de las soluciones de píxeles virtuales.. 2. Tres-mecanismos de mezcla de colores primarios: según las características de la visión humana, los píxeles reales logran una cobertura de diferentes estándares de gama de colores (como sRGB, DCI-P3, Rec.709, etc.) ajustando la relación actual de R/G/B. subpíxeles. Por ejemplo, según los requisitos de gama de colores cinematográficos DCI-P3, los píxeles reales deben aumentar la proporción actual de subpíxeles verdes al 50%-60% (el ojo humano es más sensible al verde), el rojo al 25%-30% y el azul al 15%-20%. Los píxeles virtuales, que dependen de la interpolación, no pueden lograr un control de proporción tan preciso.
3. Ventaja de no interpolación: los píxeles reales no requieren ninguna interpolación de algoritmo de software; la imagen está compuesta directamente de píxeles físicos. Por lo tanto, no hay "efecto fantasma" ni "desenfoque" en las imágenes dinámicas. La velocidad de respuesta dinámica depende únicamente de la velocidad de conmutación del IC del controlador (normalmente 50-100 ns), mucho más rápida que la respuesta de nivel de milisegundos de los píxeles virtuales.
1.3 Escenarios de aplicación típicos y lógica de selección Debido a sus características de "alta estabilidad y alta precisión", la tecnología de píxeles reales-se utiliza principalmente en escenarios con estrictos requisitos de calidad de imagen y sin lugar a compromisos de costos. La selección específica debe considerar tres dimensiones: distancia de visualización, contenido de visualización y estándares de la industria:
Escenarios profesionales de alta-precisión:
Ø Despacho del centro de comando: Requiere operación ininterrumpida 24 horas al día, 7 días a la semana, MTBF (tiempo medio entre fallas) mayor o igual a 50,000 horas y sin desenfoque de movimiento en imágenes dinámicas. Normalmente, se selecciona una pantalla de P0,7-P1,25 píxeles reales.
2. Cerrar-escenarios de visualización del rango:
Ø Salas de conferencias/salas de conferencias: la distancia de visualización suele ser de 2-5 metros. El texto (como los documentos PPT) debe ser claro y sin bordes irregulares. Se selecciona una pantalla de píxeles reales P1.25-P2.5.
Ø Vitrinas de museo: Requiere reproducción de detalles de artefactos (como caligrafía, pinturas y texturas de bronce). La distancia de visualización es de 1-3 metros. Se selecciona una pantalla de píxeles reales P1.25-P1.8. 1.4 Ventajas de rendimiento y limitaciones técnicas
1.4.1 Ventajas principales
Ø Estabilidad de calidad de imagen de primer nivel-: sin dependencia de interpolación de algoritmos, sin distorsión en imágenes estáticas/dinámicas, uniformidad de brillo menor o igual a ±5 % (empaquetado COB menor o igual a ±3 %), reproducción del color mayor o igual a 95 % (sRGB), estableciendo un punto de referencia de la industria para la calidad de imagen;
Ø Alta confiabilidad operativa-a largo plazo: la arquitectura de controlador independiente reduce el impacto de una falla de un solo circuito integrado en la imagen general y elimina el problema del "envejecimiento del algoritmo" de los píxeles virtuales (como la disminución de la precisión de la interpolación después de una operación a largo plazo-);
Ø Adaptable a contenido de alto rango dinámico: admite velocidades de fotogramas dinámicas superiores o iguales a 60 fps, y las frecuencias de actualización pueden alcanzar fácilmente los 7680 Hz (satisfaciendo las necesidades de la fotografía con cámara profesional), sin imágenes fantasma en escenas de rápido-movimiento (como transmisiones de carreras en vivo). 1.4.2 Principales limitaciones
Ø Dificultad de control de costos elevados: el costo principal de las pantallas de píxeles reales-proviene de "chips LED + controlador IC + tarjeta receptora". Tomando una pantalla de 100㎡ como ejemplo, el número de chips LED utilizados en una pantalla de píxeles reales- P1,2 es 1/(0,0012)^2×100≈69.444.444 (aproximadamente 69,44 millones de chips), que es 4,3 veces mayor que el de una pantalla de píxeles- reales P2,5 (16 millones de chips). Suponiendo un coste de 0,1 yuanes por chip LED, la diferencia de coste es de 5,34 millones de yuanes. Al mismo tiempo, la pantalla P1.2 requiere más canales de conducción (32 canales IC de conducción por metro cuadrado, en comparación con solo 16 canales para P2.5), y la cantidad de tarjetas receptoras utilizadas también se duplica, lo que resulta en un costo integral que es entre 2,5 y 3 veces mayor que el de P2.5.
Ø Densidad física de píxeles limitada por el embalaje: actualmente, el paso mínimo de píxeles reales-para el embalaje SMD es P0,9 y el embalaje COB puede alcanzar P0,4. Sin embargo, los pasos más pequeños (como por debajo de P0,3) están limitados por el tamaño del chip LED, lo que dificulta mayores avances. Ø Consumo de energía relativamente alto: debido a la alta densidad de las cuentas LED, el consumo de energía de una pantalla de píxeles reales suele ser entre un 30% y un 50% mayor que el de una pantalla de píxeles virtuales, lo que impone mayores exigencias al sistema de suministro de energía de las pantallas exteriores grandes.
Tecnología de píxeles virtuales: un equilibrio de coste-calidad de imagen logrado mediante la interpolación de algoritmos
La tecnología de píxeles virtuales es una solución innovadora creada para abordar los puntos débiles del "alto costo y baja densidad" de los píxeles físicos. Su núcleo es generar puntos emisores de luz-virtuales en los espacios entre píxeles físicos a través de algoritmos de software, mejorando así la resolución visual sin aumentar la cantidad de LED físicos. Es la tecnología preferida para "primero la rentabilidad-efectividad" en escenarios de rango bajo-a-medio-.
2.1 Definición y características principales La definición principal de píxeles virtuales es "puntos virtuales visuales generados por algoritmo-". Esto significa que algunos píxeles de una pantalla no están compuestos de LED físicos, sino que "engañan" al cerebro superponiendo el brillo de los píxeles físicos adyacentes y alternando su tiempo, utilizando las características de la visión humana para crear una percepción visual de "mayor resolución".
Ø Esencia técnica: los píxeles virtuales no cambian el número ni la disposición de los píxeles físicos; sólo optimizan el efecto visual a través de algoritmos. Por lo tanto, existe una diferencia entre su "resolución real" (densidad de píxeles físicos) y su "resolución visual" (densidad de píxeles virtuales). Por ejemplo, una pantalla de píxeles físicos de P2,5 puede lograr un efecto "visual de P1,25" a través de tecnología virtual, pero la densidad física real sigue siendo de 160.000 puntos/m².
Ø Clasificación principal: según diferentes métodos de implementación, los píxeles virtuales se dividen en dos categorías principales: "virtual espacial" y "virtual temporal". Actualmente, la "virtual espacial" es la corriente principal en la industria (representa más del 80%). La virtualidad temporal, debido a sus altos requisitos de hardware, solo se usa en-pantallas virtuales de alta gama (como estudios pequeños). 2.2 Análisis en-profundidad de los principios técnicos El principio de funcionamiento de los píxeles virtuales se basa en la "ilusión visual + interpolación de algoritmos". Los puntos virtuales se generan a través de dos rutas principales. La lógica técnica y el rendimiento de la calidad de imagen de diferentes rutas son significativamente diferentes.
2.2.1 Tecnología virtual espacial (solución convencional) La tecnología virtual espacial utiliza la "mezcla de brillo de píxeles físicos adyacentes" para generar puntos virtuales entre píxeles físicos. El núcleo es calcular los pesos de brillo de los píxeles adyacentes usando algoritmos para lograr la síntesis de color de puntos virtuales.. 1. Solución típica: RGBG Four-Disposición virtual de luces (más utilizada en la industria) Los píxeles físicos tradicionales se organizan en un patrón uniforme "RGB-RGB", mientras que la solución virtual RGBG cambia la disposición a "RGB-G-RGB-G", es decir, agregando un verde sub-píxel entre cada dos píxeles físicos RGB, formando una estructura de unidad "1R1G1B+1G". En este punto, el algoritmo combina los sub-píxeles R y B de dos píxeles físicos adyacentes con el subpíxel G medio-para generar cuatro píxeles virtuales (como se muestra en la siguiente figura): a. Píxel virtual 1: compuesto por R, G y B del píxel físico A (píxel real básico); b. Píxel virtual 2: compuesto por la R del píxel físico A, la G media y la B del píxel físico B (punto virtual interpolado); do. Píxel virtual 3: compuesto por la R del píxel físico B, la G media y la B del píxel físico A (punto virtual interpolado); d. Píxel virtual 4: compuesto por R, G y B del píxel físico B (píxel real básico); De esta manera, la resolución teórica se puede mejorar 2 veces (algunos fabricantes afirman 4 veces, pero en realidad, es un aumento de 2-veces en la resolución visual, mientras que la resolución física permanece sin cambios), y debido a la adición del subpíxel verde, el brillo percibido mejora entre un 15% y un 20% (consistente con las características de la visión humana). 2. Tipos de algoritmos de interpolación: la calidad de la imagen de la virtualización espacial depende de la precisión de la Algoritmo de interpolación. Actualmente, los algoritmos convencionales se dividen en dos categorías: a. Interpolación bilineal: calcula el brillo promedio de 4 píxeles físicos adyacentes para generar puntos virtuales. El algoritmo es simple y computacionalmente económico, pero los bordes son borrosos (los trazos de texto son propensos a tener "bordes borrosos"); b. Interpolación bicúbica: calcula los pesos de brillo de 16 píxeles físicos adyacentes para generar puntos virtuales. La calidad de la imagen es más delicada (el desenfoque de los bordes se reduce en un 40%), pero requiere un chip de control principal más potente, lo que aumenta el costo entre un 10% y un 15%.
2.2.2 Tecnología de virtualización temporal (solución de gama alta-) La virtualización temporal utiliza el efecto de "persistencia de la visión" del ojo humano. Al cambiar rápidamente el brillo de diferentes píxeles físicos, se generan puntos virtuales superponiéndolos en la dimensión temporal. El núcleo es "división de fotogramas + actualización de alta-frecuencia". Ø Lógica técnica: un cuadro completo de imagen se divide en N "sub-imágenes" (normalmente N=4-8). Cada sub-imagen solo ilumina una parte de los píxeles físicos. Estas sub-imágenes se alternan rápidamente a través de una frecuencia de actualización de alta-frecuencia (mayor o igual a 3840 Hz) en la pantalla. Debido a la persistencia visual, el ojo humano percibe estas sub-imágenes como un único cuadro de "alta-resolución". Por ejemplo, cuando N=6, un cuadro se divide en 6 sub-imágenes, cada una de las cuales ilumina un área diferente de píxeles físicos, lo que finalmente da como resultado 35 píxeles virtuales (superando con creces los 4 píxeles virtuales en la representación espacial).
Ø Requisitos de hardware: la virtualización basada en el tiempo-requiere una pantalla que admita una frecuencia de actualización mayor o igual a 7640 Hz (para cumplir con los requisitos de disparo de escenas dinámicas de 60 fps y evitar que la cámara capture transiciones de sub-imagen), y el controlador IC debe tener capacidad de "cambio rápido de corriente"; de lo contrario, se producirán fenómenos de "parpadeo" o "brillo alterno".
2.3 Escenarios de aplicación típicos y lógica de selección Las principales ventajas de la tecnología de píxeles virtuales son "bajo costo y alta resolución visual". Por lo tanto, se utiliza principalmente en escenarios donde "la visualización se realiza a media o larga distancia, el costo es sensible y los requisitos de precisión del texto no son altos". La selección debe centrarse en la "coincidencia entre la distancia de visión y la resolución visual":
Escenarios publicitarios de media y larga distancia:
Ø Atrio del centro comercial/pantallas publicitarias exteriores: la distancia de visualización suele ser de 5-15 metros. No se requieren detalles extremos y es necesario controlar los costos. Se selecciona una pantalla virtual espacial P2.5-P3.9 (por ejemplo, una pantalla de atrio de 50㎡ en un centro comercial utiliza una solución virtual P2.5 RGBG, con una resolución visual equivalente a P1.25. A una distancia de 8 metros, la calidad de la imagen es cercana a la de una pantalla de píxeles reales P1.5, pero el costo se reduce en un 40% y la cantidad de cuentas LED se reduce de 8 millones a 6 millones). Ø Pantallas grandes en centros de transporte (como estaciones de tren de alta-velocidad y aeropuertos): la distancia de visualización es de 10-20 metros. Es necesario mostrar texto grande (como "Ticket Gate A1") y videos dinámicos. P3.9-Se seleccionan pantallas virtuales P5.0 (una pantalla virtual P4.8 de 300㎡ en una estación de tren de alta-velocidad con una frecuencia de actualización de 3840 Hz, a una distancia de 15 metros, la claridad del texto cumple con los requisitos de reconocimiento y el costo es 1,2 millones de yuanes más barato que las pantallas de píxeles reales). 2. Costo-Escenarios de entretenimiento sensibles: Ø Salas/bares KTV: requieren colores de alta saturación (como rojo y azul) para crear una atmósfera; distancia de visualización de 3 a 5 metros; requisitos de baja precisión del texto (solo títulos de canciones y letras); Se recomiendan pantallas virtuales P2.5-P3.0 (una cadena de KTV utiliza pantallas virtuales P2.5; cada habitación tiene 5㎡, lo que ahorra 3000 yuanes en comparación con las pantallas de píxeles sólidos, y el algoritmo aumenta el brillo del rojo en un 20%, satisfaciendo las necesidades visuales de los escenarios de entretenimiento); Ø Estudios pequeños (no profesionales): requieren "alta resolución visual" para mejorar la calidad de la imagen; presupuesto limitado; Se recomiendan pantallas virtuales basadas en tiempo P2.0 (pantalla virtual basada en tiempo P2.0 de 15㎡ de una estación de TV local, frecuencia de actualización de 7680 Hz, resolución visual equivalente a P1.0, que satisface las necesidades de filmación dentro de los 10 metros, cuesta un 60 % menos que las pantallas de píxeles sólidos P1.0). 3. Escenarios de configuración temporal: Ø Pantallas grandes para exposiciones/eventos: período de uso corto (1 a 3 días), que requiere una implementación rápida y costos controlables. Se seleccionan pantallas virtuales P3.9-P5.9 (una pantalla virtual P4.8 de 200㎡ en una exposición tenía un costo de alquiler de solo el 50% de una pantalla de píxeles real y el tiempo de configuración se redujo en un 30%. Debido a distancias de visualización superiores a 8 metros, no hubo una diferencia significativa en la calidad de la imagen).
Ventajas de rendimiento y limitaciones técnicas
2.4.1 Ventajas principales
Ø Importante ventaja de costos: con la misma resolución visual, las pantallas de píxeles virtuales utilizan un 30 %-50 % menos de LED que las pantallas de píxeles reales (la solución RGBG reduce el uso de LED en un 25 %, la solución virtual basada en el tiempo en un 50 %) y la cantidad de circuitos integrados de controladores y tarjetas receptoras se reduce entre un 20 % y un 40 %. Tomando como ejemplo una pantalla de 100㎡ con una resolución visual de P1.25, el costo total de una pantalla virtual (P2.5 física) es de aproximadamente 800.000 yuanes, mientras que el de una pantalla física de píxeles (P1.25) es de aproximadamente 1,5 millones de yuanes, lo que representa una reducción de costos del 47 %.
Ø Resolución visual flexible y ajustable: la densidad de píxeles virtuales se puede ajustar según los requisitos de la escena mediante algoritmos. Por ejemplo, una pantalla física P2.5 se puede cambiar a "visual P1.25" o "visual P1.67" para adaptarse a diferentes distancias de visualización (por ejemplo, en los centros comerciales, la resolución visual P1.25 se usa durante el día cuando la distancia de visualización es lejana; por la noche, cuando la distancia de visualización es cercana, se cambia P1.67 para evitar la borrosidad).
Ø Menor consumo de energía: debido a la cantidad reducida de LED, el consumo de energía de una pantalla de píxeles virtuales suele ser un 30%-40% menor que el de una pantalla de píxeles física con la misma resolución visual, lo que la hace adecuada para el funcionamiento a largo plazo de pantallas grandes para exteriores. 2.4.2 Limitaciones principales
Ø Las imágenes dinámicas son propensas a desenfocarse: debido a la dependencia de la interpolación entre píxeles adyacentes, la actualización del brillo de los puntos virtuales va por detrás de la de los píxeles físicos en imágenes dinámicas (como videos de 60 fps), lo que fácilmente resulta en "efecto fantasma" (los datos de prueba muestran que la longitud del efecto fantasma de la pantalla virtual P2.5 a 60 fps es de aproximadamente 0,8 píxeles, mientras que la de la pantalla de píxeles físicos es de solo 0,1 píxeles); aunque la virtualización basada en el tiempo-puede mejorar esto, requiere una frecuencia de actualización mayor o igual a 7640 Hz, lo que aumenta el costo en un 20 %;
Ø Precisión de visualización de texto insuficiente: los bordes del texto de los píxeles virtuales se generan por interpolación y carecen de los "bordes duros" de los píxeles físicos, lo que provoca una disminución de la claridad del texto. Las pruebas reales muestran que la claridad del texto mostrado en la pantalla virtual P2.5 a una distancia de 2 metros solo es equivalente a la de una pantalla P4.8 de píxeles reales-(los trazos de texto aparecen irregulares y las fuentes pequeñas menores o iguales a 12 son difíciles de leer), lo cual no es adecuado para escenarios de oficina basados en texto-de corto alcance-;
Ø Desviación de la uniformidad de la gama de colores y el brillo: aunque la disposición RGBG virtual espacial aumenta los sub-píxeles verdes, el espacio entre los sub-píxeles rojos y azules aumenta, lo que da como resultado una desviación de la uniformidad del color que es 1-2 veces mayor que la de una pantalla de píxeles- real; durante el cambio de imagen de factor virtual basado en el tiempo-, las fluctuaciones de brillo pueden alcanzar ±10%, lo que fácilmente causa "parpadeo" (especialmente en escenarios de bajo brillo);
Ø Dependence on algorithm and hardware matching: The image quality of virtual pixels is highly dependent on the collaboration of "interpolation algorithm + driver IC + main control chip," otherwise the algorithm cannot run in real time, resulting in "lag"; if the driver IC switching speed is insufficient (e.g., >100 ns), las imágenes virtuales basadas en el tiempo-se superpondrán, lo que degradará gravemente la calidad de la imagen.
Tecnología para compartir píxeles: una "solución de optimización precisa" mediante la colaboración de hardware y algoritmos
La tecnología para compartir píxeles es una "solución de compromiso" entre píxeles reales y virtuales. Su objetivo principal es permitir que múltiples píxeles virtuales reutilicen el canal de conducción y la unidad-emisora de luz del mismo píxel físico mediante la optimización de la disposición del hardware y actualizaciones de algoritmos de software. Esto maximiza la reducción de costos y al mismo tiempo mantiene una determinada calidad de imagen, lo que la convierte en la "solución óptima" para escenarios de pequeño-tamaño y alta-información-.
3.1 Definición y características principales
La definición central de compartir píxeles es "reutilización física de píxeles + optimización del algoritmo". Esto significa aumentar el número de sub-píxeles clave (como el verde) cambiando la disposición de los LED (nivel de hardware), y al mismo tiempo usar algoritmos para permitir que múltiples píxeles virtuales compartan los recursos de conducción del mismo píxel físico (como los canales actuales y los pines de IC), logrando el doble objetivo de "mejora de la resolución + control de costos". Ø Esencia técnica: compartir píxeles no es simplemente una "actualización de píxeles virtuales", sino una combinación de "reconstrucción de hardware + iteración de algoritmo"-cambiar la disposición de los sub-píxeles a nivel de hardware (por ejemplo, RGB→RGBG→RGGB) y optimizar el peso del brillo y la nitidez de los bordes de los puntos virtuales a nivel de algoritmo, logrando en última instancia "mejor calidad de imagen que los píxeles virtuales y menor costo que los píxeles reales".
Ø Diferencia principal: en comparación con los píxeles virtuales, la "reutilización" del uso compartido de píxeles es la "reutilización a nivel de hardware-" (en lugar de una simple interpolación de algoritmos). Por ejemplo, en una disposición RGBG, el sub-píxel verde medio no solo sirve a los píxeles físicos adyacentes, sino que también proporciona soporte de brillo para 2 o 3 píxeles virtuales, compartiendo el mismo canal de conducción y reduciendo el uso de IC. En comparación con los píxeles reales, el uso compartido de píxeles todavía tiene puntos virtuales, pero mediante la optimización de la disposición del hardware, la desviación de brillo entre los puntos virtuales y físicos se puede controlar dentro de ±5 % (los píxeles virtuales suelen ser ±10 %).
Análisis en profundidad-de los principios técnicos
El principio de funcionamiento de compartir píxeles consta de dos módulos principales: "reconstrucción de la disposición del hardware" y "optimización del algoritmo de software", que trabajan juntos para lograr un equilibrio entre la calidad de la imagen y el costo.. 3.2.1 Reconstrucción de la disposición del hardware (Core Foundation) El núcleo del nivel de hardware es "optimizar la disposición de los subpíxeles y aumentar la densidad de los subpíxeles clave". Al cambiar la disposición RGB uniforme tradicional, se aumenta la densidad del color al que el ojo humano es sensible (verde), mientras que se reduce el número de canales de conducción. Específicamente, existen dos soluciones principales: 1. Esquema de disposición RGBG (el más utilizado): la disposición tradicional "RGB-RGB" se cambia a "RGB-G-RGB-G", es decir, se agrega un subpíxel verde independiente entre cada dos unidades de píxeles físicos RGB para formar una unidad repetida de "1R1G1B+1G". En este punto, el sub-píxel verde central no solo pertenece a su propia unidad física, sino que también proporciona soporte de brillo verde para los píxeles virtuales de las dos unidades RGB a la izquierda y a la derecha (es decir, "1 sub-píxel G sirve a 3 unidades de píxeles"), logrando la reutilización de hardware del sub-píxel verde; simultáneamente, el canal de conducción está diseñado como "canales R/B independientes, canales G compartidos", lo que significa que 2 unidades RGB comparten 1 canal de conducción G, lo que reduce el uso del canal G del IC del controlador en un 50 % (p. ej., en una pantalla RGBG P2.5 de 100㎡, el uso del canal G se reduce de 2,28 millones de píxeles reales a 1,14 millones). 2. Esquema de disposición RGGB (solución-de gama alta): el La disposición se optimiza aún más a "RG-GB-RG-GB", lo que significa que cada unidad contiene "1R1G" y "1G1B", lo que aumenta la densidad de sub-píxeles verdes al doble que la de rojo/azul (la densidad R/G/B es la misma en píxeles reales). Esta disposición se adapta mejor a la sensibilidad del ojo humano al verde, mejorando la reproducción del color en un 10%-15% en comparación con RGBG (acercándose al nivel de píxeles reales). Al mismo tiempo, cuenta con una mayor tasa de reutilización de canales de conducción: cada cuatro píxeles virtuales comparten un canal G, lo que reduce el uso de IC en un 25 % en comparación con la solución RGBG.
3.2.2 Optimización del algoritmo de software (garantía de calidad de la imagen) El núcleo del algoritmo para compartir píxeles es "eliminar la desviación del punto virtual y mejorar la claridad del texto". Aborda los puntos débiles inherentes de los píxeles virtuales a través de tres algoritmos clave: 1. Algoritmo de visualización promedio (fabricante representativo: Carlette): este algoritmo realiza un "cálculo promedio ponderado" del brillo de los píxeles físicos que rodean cada píxel virtual, controlando la desviación de brillo entre los puntos virtuales y físicos dentro de ±3%. Por ejemplo, al mostrar texto, el algoritmo identifica puntos virtuales en los bordes del texto y aumenta su peso de brillo (5%-8% más que los puntos físicos) para compensar el desenfoque de los bordes. Las pruebas reales muestran que a una distancia de 1,5 metros, la claridad del texto de una pantalla de píxeles compartidos P2.0 es equivalente a una pantalla de píxeles reales P2.5 (los píxeles virtuales tradicionales solo equivalen a P4.0); 2. Algoritmo de contraste dinámico (fabricante representativo: Nova): analiza el contenido de la imagen en tiempo real, reduciendo el brillo de los puntos virtuales en áreas oscuras y aumentando el brillo de los puntos virtuales en áreas brillantes para mejorar el contraste de la imagen. Por ejemplo, al mostrar texto sobre un fondo oscuro, el algoritmo reduce el brillo de los puntos virtuales del fondo mientras aumenta el brillo de los puntos virtuales del texto, haciendo que el texto "destaque" y evitando que se mezcle con el fondo.
3. Algoritmo de compensación de subpíxeles: al abordar el problema del gran espaciado entre subpíxeles R/B en disposiciones RGBG/RGGB, el algoritmo reduce la desviación de color mediante la "compensación de brillo de subpíxeles R/B adyacentes". Por ejemplo, al mostrar áreas rojas, el algoritmo aumenta el brillo de los subpíxeles R en los píxeles físicos adyacentes, llenando los "espacios de color" causados por el espaciado excesivo de los subpíxeles R, haciendo que el área roja sea más uniforme.
Escenarios de aplicación típicos y lógica de selección
La tecnología para compartir píxeles, debido a sus características de "buena adaptabilidad a tamaños pequeños-, alta densidad de información y costo controlable", se aplica principalmente a escenarios con "tamaños pequeños a medianos, visualización de rango cercano-y ciertos requisitos de precisión del texto". La selección debe considerar "el tamaño de la pantalla, el contenido de la pantalla y los requisitos de consumo de energía".
1. Escenarios de visualización comercial de tamaño pequeño y mediano-: Ø Pantallas de visualización de tiendas de teléfonos móviles: el tamaño de la pantalla suele ser de 3 a 8㎡, con una distancia de visualización de 1 a 3 metros. Debe mostrar las especificaciones del teléfono (fuente pequeña) y las imágenes del producto. Se recomienda una pantalla compartida de P2.0-P2.5 píxeles (una tienda de marca de teléfonos móviles utiliza una pantalla compartida de píxeles P2.0 RGGB de 5㎡, lo que aumenta la densidad de información en un 40 % en comparación con una pantalla de P2.5 píxeles del mismo tamaño y puede mostrar simultáneamente las especificaciones de 8 teléfonos móviles; el texto permanece claro y sin desenfoque a una distancia de 1,5 metros).
Ø Pantallas publicitarias de tiendas de conveniencia: Tamaño 1-3㎡, distancia de visualización 2-5 metros. Debe mostrar los precios de los productos (fuente pequeña) e información promocional. Se recomienda una pantalla compartida de P2,5-P3,0 píxeles (una cadena de tiendas de conveniencia utiliza pantallas compartidas de 1000 2㎡ P2,5 píxeles, que son un 35% más baratas y consumen un 40% menos de energía que una pantalla de píxeles, adecuadas para un funcionamiento de 24-horas). 2. Escenarios de visualización de información en interiores: Ø Visualización de cola bancaria: Tamaño 1-2㎡, distancia de visualización 3-5 metros, necesita mostrar el número de cola (fuente grande) y los mensajes de servicio (fuente pequeña), usando una pantalla compartida de P2.0-P2.5 píxeles (una sucursal bancaria usa una pantalla compartida de 1.5㎡ P2.0 píxeles, el número de cola es claramente visible a una distancia de 5 metros y los mensajes de servicio de fuente pequeña se pueden reconocer a una distancia de 3 metros, lo que ahorra un 25% en costo en comparación con una pantalla de píxeles sólidos). 3. Escenarios de bajo consumo de energía: Ø Exterior pantallas de tamaño pequeño (por ejemplo, pantallas de paradas de autobús): tamaño de 2 a 5㎡, requiere energía solar, consumo de energía menor o igual a 100 W/㎡, usando pantallas compartidas de P2.5-P3.9 píxeles (100 3㎡ Las pantallas compartidas de P3.0 píxeles en una parada de autobús en una determinada ciudad consumen 80 W/㎡, 50 % menos que las pantallas de píxeles reales y pueden funcionar completamente con energía solar sin una red eléctrica externa); 3.4 Ventajas de rendimiento y limitaciones técnicas 3.4.1 Ventajas principales Ø Equilibrio óptimo entre costo y calidad de imagen: el costo de compartir píxeles es entre un 40% y un 60% menor que el de los píxeles reales (la pantalla compartida de 100㎡ P2.0 píxeles cuesta alrededor de 600.000 yuanes, mientras que la pantalla de píxeles reales cuesta alrededor de 1 millón de yuanes), y la calidad de la imagen es entre un 30% y un 50% mejor que los píxeles virtuales (la claridad del texto es equivalente a una pantalla de píxeles reales con un valor P físico 0,5 más pequeño que el suyo, como que compartir P2,0 píxeles equivale a P2,5 píxeles reales), lo que lo convierte en el "rey de la rentabilidad" para escenarios pequeños y medianos; Ø Alta densidad de información: mediante la optimización de la disposición del hardware, la densidad de subpíxeles de los píxeles compartidos (especialmente los verdes) es entre un 25% y un 50% mayor que la de los píxeles virtuales, lo que da como resultado una mayor capacidad de carga de información. Por ejemplo, una pantalla compartida de 5㎡ P2.0 píxeles puede mostrar 12 líneas de texto (25 caracteres por línea), mientras que una pantalla virtual P2.0 del mismo tamaño solo muestra 8 líneas (20 caracteres por línea), lo que aumenta la densidad de la información en un 87,5%;
Ø Buena compatibilidad de hardware: el uso compartido de píxeles no requiere chips de control principales especiales-de alta gama; los chips de control principal convencionales pueden admitirlo y es compatible con paquetes SMD y COB (las pantallas para compartir píxeles empaquetadas con COB-tienen una mejor uniformidad de brillo, menor o igual a ±4%), adaptándose a los requisitos de diferentes escenarios;
Ø Consumo de energía equilibrado y confiabilidad: la cantidad de LED utilizados es entre un 30 % y un 40 % menor que la de los píxeles reales, y el consumo de energía es entre un 30 % y un 50 % menor que el de los píxeles reales. Al mismo tiempo, debido a la alta tasa de reutilización de los canales de unidad, la cantidad de circuitos integrados se reduce, lo que resulta en una tasa de fallas un 20 % menor que la de las pantallas de píxeles virtuales.. 3.4.2 Limitaciones principales
Ø Dependencia de una disposición de hardware específica: el núcleo del intercambio de píxeles es la disposición de hardware (como RGBG/RGGB). Las pantallas de disposición RGB tradicionales no pueden compartir píxeles mediante actualizaciones de software, lo que requiere un rediseño de la placa PCB y el proceso de montaje de LED, lo que genera mayores costos de personalización.
Ø Poca adaptabilidad a escenarios-de gran tamaño: la optimización del algoritmo para compartir píxeles es principalmente para pantallas-de tamaño pequeño (<10㎡). For large-size screens (>10㎡), debido a la gran cantidad de píxeles físicos, la carga computacional del algoritmo aumenta exponencialmente, lo que fácilmente resulta en "tartamudez" o "calidad de imagen desigual".
Ø Respuesta dinámica limitada por IC: los píxeles virtuales del intercambio de píxeles dependen de los canales de conducción de los píxeles físicos. Si la velocidad de conmutación del IC de conducción es insuficiente, la actualización del brillo de los puntos virtuales en imágenes dinámicas se retrasará, lo que provocará "efecto fantasma".
Ø El límite superior de la gama de colores es inferior al de los píxeles reales: aunque el uso compartido de píxeles agrega sub-píxeles verdes, el espaciado de los sub-píxeles R/B sigue siendo mayor que el de los píxeles reales, lo que da como resultado una cobertura de la gama de colores ligeramente inferior (la cobertura sRGB es aproximadamente del 92 %, mientras que las pantallas de píxeles reales son aproximadamente el 98 %), lo que no puede cumplir con los requisitos de gama de colores de las imágenes profesionales (como el pos-procesamiento de fotografías).
4.2 Guía de selección basada en escenarios-
1. Escenarios que dan prioridad a los píxeles-píxeles reales:
Ø Requisitos principales: alta precisión, alta estabilidad y funcionamiento a largo plazo-;
Ø Escenarios típicos: imágenes médicas (estándar DICOM), centros de comando (operación 7x24), exhibición de artefactos de museo (detalle en primer plano);
Ø Recomendaciones de selección: P0.9-P2.5, empaque COB (paso pequeño) o empaque SMD (paso medio), nivel de escala de grises mayor o igual a 16 bits, frecuencia de actualización mayor o igual a 3840 Hz.
2. Escenarios que dan prioridad a los píxeles-píxeles virtuales:
Ø Requisitos básicos: bajo costo, distancia media a larga, resolución visual;
Ø Escenarios típicos: publicidad en el atrio de un centro comercial, pantallas grandes al aire libre, montajes de exposiciones temporales;
Ø Recomendaciones de selección: P2.5-P5.9, virtual espacial (RGBG) o virtual temporal (gama alta), frecuencia de actualización mayor o igual a 3840 Hz (para evitar parpadeos), algoritmo de interpolación bicúbica.
3. Priorice los escenarios para compartir píxeles: Ø Requisitos básicos: tamaño pequeño a mediano, texto de rango cercano-, equilibrio de costos; Ø Escenarios típicos: vitrinas de tiendas de teléfonos móviles, pantallas de información de ascensores, publicidad de tiendas de conveniencia; Ø Recomendaciones de selección: P1.8-P2.5, disposición RGBG/RGGB, el algoritmo admite visualización promedio + contraste dinámico, velocidad de conmutación del IC del controlador menor o igual a 100 ns.
V. Tendencias de desarrollo tecnológico de la industria
Con la madurez de la tecnología Mini LED y la comercialización de Micro LED, tres tecnologías principales se iteran y actualizan constantemente:
1. Tecnología Real Pixel: Desarrollando hacia "un tono más pequeño y una mayor integración". Actualmente, los píxeles reales empaquetados en COB han alcanzado P0.4. En el futuro, se podrá lograr P0.2 o inferior mediante chips Micro LED (tamaño<50μm). Combined with AI image quality optimization algorithms (such as dynamic color gamut adjustment), the image quality performance in professional scenarios will be further improved;
2. Tecnología de píxeles virtuales: en desarrollo hacia la "virtualización de fusión temporal-espacial", reduce las imágenes fantasma dinámicas a 0,3 píxeles mediante un algoritmo híbrido de "interpolación espacial + alternancia temporal". Combinado con la tecnología de retroiluminación Mini LED, mejora la uniformidad del brillo (menor o igual a ±6%), adaptándose a más escenarios de gama media-a-alta-.
3. Tecnología para compartir píxeles: en desarrollo hacia la "reutilización de múltiples-subpíxeles", ampliará RGBG a "RGBWG" (agregando subpíxeles blancos) en el futuro, mejorando aún más el brillo. Al mismo tiempo, a través de algoritmos de renderizado en tiempo real-de IA, resuelve el problema de la calidad de imagen desigual en pantallas-de tamaño grande, adaptándose a escenarios de tamaño-mediano de 10 a 50㎡.
En resumen, los píxeles reales, los píxeles virtuales y las tecnologías para compartir píxeles no son "sustitutos", sino más bien "soluciones complementarias" para diferentes escenarios. Es necesario seleccionar la solución tecnológica más adecuada entre tres dimensiones: "requisitos del escenario, presupuesto de costos y operación y mantenimiento a largo plazo-", para maximizar el valor comercial y al mismo tiempo garantizar la calidad de la imagen.
