Conceptos básicos de píxeles reales y píxeles virtuales
En la tecnología de pantalla LED, los "píxeles reales" y los "píxeles virtuales" son dos tecnologías centrales de visualización de píxeles. A través de diferentes lógicas de composición de píxeles y métodos de conducción, afectan la resolución, el costo y los escenarios aplicables de la pantalla. Las diferencias y características de los dos se analizan en detalle a continuación.
Definición y características de los píxeles reales.
Un píxel real es un píxel real físicamente contable en una pantalla LED. Cada píxel real puede controlar de forma independiente su brillo y color, construyendo colectivamente la imagen en la pantalla. En una pantalla de píxeles reales, existe una correspondencia 1:1 entre los píxeles físicos y los píxeles mostrados reales; la cantidad de píxeles en la pantalla determina la cantidad de información de la imagen que se puede mostrar.
Los puntos-emisores de luz de un píxel real están ubicados en los tubos LED y exhiben una característica cohesiva. Desde una perspectiva de implementación técnica, cada uno de los LED rojo, verde y azul en una pantalla de píxeles reales, en última instancia, solo participa en la imagen de un píxel para lograr suficiente brillo. Este diseño garantiza la independencia e integridad de cada píxel, haciendo que el efecto de visualización sea más estable y confiable.
La ventaja de una visualización de píxeles reales radica en la estabilidad y coherencia de su efecto de visualización. Debido a que cada píxel se controla de forma independiente, no hay problemas de mezcla de colores causados por el uso compartido de píxeles, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones que requieren una visualización de alta-precisión, como la producción profesional de cine y televisión y pantallas comerciales de alta-gama.
Definición y características de los píxeles virtuales.
Un píxel virtual es una técnica de visualización implementada mediante algoritmos y tecnologías de control específicos, que permite que una pantalla presente visualmente un efecto de mayor resolución que los píxeles físicos reales. En pocas palabras, "simula" más píxeles utilizando medios técnicos.
Las pantallas de píxeles virtuales utilizan tecnología de multiplexación LED. Un solo LED se puede combinar con LED adyacentes hasta cuatro veces (arriba, abajo, izquierda y derecha), lo que permite que menos LED muestren más información de la imagen y alcancen una mayor resolución. Los píxeles virtuales están dispersos, con-puntos emisores de luz entre los LED, formando puntos de imagen virtuales mediante la mezcla de sub-píxeles rojos, verdes y azules adyacentes.
El núcleo de los píxeles virtuales radica en la combinación y distribución de píxeles físicos, lo que permite que la pantalla muestre más detalles y efectos de la imagen que los píxeles reales. Puede mostrar dos o cuatro veces más píxeles de imagen que los píxeles reales de la pantalla. Por ejemplo, cuando R, G, B se distribuyen en una proporción de 2:1:1, un solo píxel consta de dos LED rojos, un LED verde y un LED azul, lo que hace que la imagen mostrada sea cuatro veces mayor que la original.
Principios técnicos y métodos de implementación.
Principio de implementación técnica de píxeles reales
La tecnología de las pantallas LED de píxeles reales-se basa en métodos tradicionales de control de pantalla, y su característica principal es una correspondencia 1:1 entre los píxeles físicos y los píxeles de la pantalla. Desde una perspectiva de hardware, una pantalla LED consta de píxeles compuestos por diodos LED y circuitos de control relacionados, lo que permite un control preciso sobre el brillo y la oscuridad de cada píxel para mostrar información rica.
El núcleo de un LED (diodo emisor de luz) es una unión PN compuesta por semiconductores de tipo P-y N-. Cuando se aplica un voltaje directo a la unión PN, los electrones y los huecos se recombinan en la unión, liberando energía en forma de fotones y emitiendo así luz. Los LED fabricados de diferentes materiales emiten diferentes colores de luz; por ejemplo, los LED de fosfuro de galio (GaP) normalmente emiten luz verde, mientras que los LED de arseniuro de galio (GaAs) emiten luz roja.
En una pantalla LED-a todo color, cada píxel consta de tres LED: rojo, verde y azul. Al controlar el brillo y la oscuridad de los LED de diferentes colores en cada píxel, se pueden crear imágenes y vídeos ricos y variados. Para controlar con precisión el brillo y el color de cada píxel en una pantalla LED, se requiere un circuito de conducción correspondiente. Los métodos de conducción comunes incluyen la conducción estática y la conducción dinámica. La conducción estática se refiere a que cada píxel tiene su propio chip controlador independiente para el control. Este método produce buenos resultados de visualización y brillo uniforme, pero el circuito es complejo y el costo es alto. Generalmente se utiliza en aplicaciones con una pequeña cantidad de píxeles y requisitos de calidad de visualización extremadamente altos. La conducción dinámica, por otro lado, utiliza un método de escaneo, iluminando a su vez diferentes filas y columnas de píxeles, utilizando la persistencia de la visión en el ojo humano para lograr la visualización de una imagen completa.
Principios técnicos de implementación de píxeles virtuales
La tecnología de píxeles virtuales es un esquema de control de visualización que logra un aumento de resolución equivalente al asignar píxeles físicos a píxeles de visualización (N=2 o 4). Su tecnología principal radica en reorganizar los tubos LED entre píxeles físicos para formar una combinación de píxeles virtuales. Los píxeles virtuales emplean una estructura de emisión de luz-distribuida, formando píxeles virtuales mezclando sub-píxeles rojos, verdes y azules adyacentes.
En una implementación específica, la tecnología de píxeles virtuales tiene varias soluciones. Tomando como ejemplo la tecnología de representación dinámica de sub-píxeles RGGB de cuatro-lámparas, en una disposición física de píxeles, los tres sub-píxeles RGB dentro de cada marco negro forman un píxel completo para la visualización de contenido. Sin embargo, en una disposición RGGB de cuatro-lámparas, cada marco negro contiene solo un sub-píxel. A través de la tecnología avanzada de representación dinámica de sub-píxeles, los sub-píxeles circundantes se pueden tomar prestados de manera flexible según el contenido de la imagen, lo que permite que un solo sub-píxel logre una visualización completa del contenido de píxeles.
En comparación con los píxeles físicos, en una disposición RGGB de cuatro-lámparas, cada píxel (RGB) solo necesita agregar un sub-píxel (G) para lograr un aumento de 4-veces en el efecto de visualización. De manera similar, la tecnología de representación de subpíxeles dinámicos verticales Delta1 de tres-lámparas-también logra una visualización de alta-resolución al tomar prestados de manera flexible los subpíxeles circundantes.
Los píxeles virtuales se pueden clasificar por su método de control (software virtual frente a hardware virtual), su multiplicador (2x virtual frente a. 4x virtual) y su disposición de LED (1R1G1B virtual frente a. 2R1G1B virtual). En el esquema de píxeles virtuales 2R1G1B, cada diodo puede compartir cuatro píxeles, lo que mejora significativamente la resolución de la pantalla.
Análisis Comparativo de Características Técnicas
Comparación de efectos de visualización.
Debido a que cada píxel en una visualización de píxeles-real se controla de forma independiente, el efecto de visualización es más estable y preciso. Al mostrar texto de un solo-trazo, una pantalla de-píxeles reales puede presentar texto claro, mientras que una pantalla de píxeles-virtuales puede mostrar texto poco claro. Esto se debe a que los píxeles virtuales utilizan-multiplexación por división de tiempo, escaneando cíclicamente la información de cuatro píxeles adyacentes, lo que puede dar como resultado detalles de bordes menos nítidos.
En términos de rendimiento del color, las pantallas-de píxeles reales tienen colores más precisos y consistentes porque el subpíxel RGB de cada píxel está dedicado a ese píxel. Las pantallas de píxeles virtuales-obtienen color mezclando los subpíxeles de píxeles adyacentes, lo que puede provocar una desviación del color o una subsaturación en determinadas condiciones.
Desde la perspectiva de la experiencia de visualización, las pantallas de píxeles-reales mantienen una buena calidad de visualización a cualquier distancia de visualización, mientras que la distancia de visualización óptima para las pantallas de píxeles-virtuales debe ser mayor que 2048 veces el tamaño de los píxeles físicos de la pantalla del monitor. En distancias de visualización cercanas-, las imágenes-de píxeles virtuales pueden aparecer granuladas, especialmente alrededor de texto estático donde pueden aparecer bordes irregulares.
Equilibrio de costes y rendimiento
Las pantallas de píxeles reales-son relativamente caras debido a la necesidad de más LED físicos y circuitos de controlador. Especialmente en aplicaciones de alta-resolución, el costo de las soluciones de píxeles reales-aumenta exponencialmente. La tecnología de píxeles virtuales, al reutilizar los LED, puede proporcionar una resolución más alta y una calidad de imagen más clara con poco o ningún aumento en la cantidad de LED, lo que reduce significativamente los costos.
Desde una perspectiva de rendimiento, la tecnología de píxeles virtuales logra una mayor resolución y efectos visuales más claros a un menor costo. Para los clientes que buscan pantallas LED de alta-resolución, alta-definición y rentables-, las pantallas de píxeles virtuales son una excelente solución. Especialmente en aplicaciones con distancias de visualización más largas, el efecto de visualización de los píxeles virtuales puede acercarse al de los píxeles reales, pero a un coste significativamente menor.
Sin embargo, la tecnología de píxeles virtuales tiene limitaciones inherentes en la calidad de la imagen; a distancias de visualización adecuadas, su efecto de visualización es aceptable. Los fabricantes existentes tienen productos que logran efectos de visualización de píxeles casi-reales-, especialmente en escenarios como salas de conferencias, oficinas y aplicaciones comerciales donde los requisitos de calidad de visualización de visión cercana-no son altos, donde la tecnología de píxeles virtuales tiene una clara ventaja.
Escenarios de aplicación y casos típicos
Escenarios de aplicación de pantallas de píxeles-reales
Las pantallas de píxeles reales-, debido a su efecto de visualización estable y color preciso, se utilizan ampliamente en campos profesionales con altos requisitos de calidad de imagen:
Pantallas comerciales-de alta gama:** en tiendas minoristas de lujo, hoteles-de alta gama y otros lugares, las pantallas LED de píxeles reales-pueden presentar colores precisos e imágenes delicadas, mejorando la imagen de marca y la experiencia del cliente. Por ejemplo, la pantalla LED curva para exteriores de 440-metros-de largo construida por Visionox en Dubái, utilizando tecnología de píxeles reales, se convirtió en la pantalla LED fija para exteriores más larga de Oriente Medio e incluso del mundo.
Producción cinematográfica y rodaje virtual:** la industria del cine y la televisión tiene requisitos extremadamente altos en cuanto a precisión de visualización, por lo que las pantallas de píxeles reales-son la opción preferida. Por ejemplo, en la "Exposición digital inmersiva de arte vital-de la cultura de la dinastía Han de Mawangdui" en el Museo Provincial de Hunan, Unilumin Technology personalizó un espacio de cúpula inmersiva LED acústicamente transparente de 15-metros-de diámetro utilizando tecnología de píxeles reales, lo que dio como resultado imágenes claras y delicadas y colores ricos y vibrantes.
Lugares para eventos-de gran escala:** en eventos-de gran escala, como eventos deportivos y conciertos, el público necesita imágenes claras y estables en pantallas grandes. Las pantallas de píxeles reales-pueden satisfacer la necesidad de alta definición incluso cuando se ven desde la distancia, como la pantalla de 490+ metros cuadrados instalada por Absen en el Centro Internacional de Tenis Jingshan.
Escenarios de aplicación de pantallas de píxeles virtuales
La tecnología de píxeles virtuales, con su alta rentabilidad-, se ha aplicado ampliamente en los siguientes campos:
Disparo virtual y tecnología XR: la tecnología de píxeles virtuales reduce significativamente la barrera de costos para el disparo virtual. Por ejemplo, el estudio virtual LED de una sola unidad-más grande del mundo, construido conjuntamente por Absen y Bocai Media, tiene un área total de pantalla de aproximadamente 1700 metros cuadrados y utiliza tecnología de píxeles virtuales para batir el récord mundial de número de píxeles en una sola pantalla con 600 millones de píxeles. Esta tecnología permite que la producción de cine y televisión alcance una experiencia revolucionaria de "post-producción cero" y "lo que ves es lo que obtienes".
Pantalla comercial-de rango medio: en centros comerciales, salas de exposiciones y otras ocasiones que requieren grandes áreas de exhibición pero con presupuestos limitados, las pantallas de píxeles virtuales pueden lograr efectos de alta-resolución a un costo menor. Por ejemplo, el sistema y las soluciones de fotografía virtual de Unilumin Technology se han aplicado en múltiples proyectos, como Hengdian Studio No. 1 y Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Educación y formación: la tecnología de píxeles virtuales también se utiliza ampliamente en el sector educativo. Por ejemplo, Aoto Electronics construyó estudios de filmación virtuales para universidades como la Facultad de Industria de Arte Digital de la Universidad Tecnológica de Hubei y la Academia de Cine de Beijing, brindando comodidad a profesores y estudiantes para aprender y dominar la tecnología de filmación virtual.
Parámetros técnicos e indicadores de desempeño
Parámetros técnicos de la visualización de píxeles reales.
Los parámetros técnicos de una pantalla de píxeles-real suelen incluir los siguientes aspectos:
Densidad de píxeles: se refiere al número de píxeles por unidad de área, generalmente expresado en puntos por metro cuadrado (dD/m²). Por ejemplo, una pantalla-de píxeles reales con una distancia física entre puntos de 10 mm tiene una densidad física de 10 000 puntos por metro cuadrado (m²). Una mayor densidad de píxeles da como resultado una visualización de imágenes más fina, pero requiere más LED, lo que aumenta los costos de fabricación.
Brillo: las pantallas de píxeles reales-normalmente tienen un brillo alto. Las pantallas de interior tienen un diámetro de punto de 3 a 8 mm, mientras que las pantallas de exterior tienen un rango de paso de punto de PH10-PH37,5. El brillo debe ajustarse según el entorno; las fuentes de luz exteriores son potentes y requieren más de 5000 cd/m²; la luz interior es más débil y solo requiere 1800 cd/m².
Nivel de escala de grises: esto refleja la capacidad de la pantalla para controlar los niveles de brillo. La escala de grises alta se usa ampliamente en el procesamiento de imágenes, imágenes médicas y otros campos. Una pantalla típica de 14 bits proporciona 16384 niveles de escala de grises (2^14), dividiendo la pantalla del más oscuro al más brillante en 16384 partes. Los niveles de escala de grises más altos dan como resultado colores más ricos. Relación de contraste: se refiere a la relación entre el brillo máximo de una pantalla LED y el brillo del fondo bajo un nivel de luz ambiental determinado. Para pantallas LED, se recomienda una relación de contraste de 5000:1 o superior para un rendimiento óptimo. Una relación de contraste alta puede hacer que las imágenes sean más vívidas, pero una relación de contraste excesivamente alta puede provocar una pérdida de detalles de la imagen.
Parámetros técnicos de la pantalla de visualización de píxeles virtuales.
Las pantallas de píxeles virtuales, aunque mantienen los parámetros básicos, logran mejoras de rendimiento mediante la optimización tecnológica:
Resolución equivalente: la cantidad de píxeles físicos en una pantalla de píxeles virtuales es aproximadamente 1 (N=2, 4) veces la cantidad de píxeles realmente mostrados, lo que significa que puede mostrar de 2 a 4 veces más píxeles que los píxeles reales. Por ejemplo, en una solución de píxeles virtuales 2R1G1B, cada diodo puede compartir 4 píxeles.
Frecuencia de actualización: las frecuencias de actualización altas acortan el tiempo de fotograma y aumentan la frecuencia de actualización, lo que resulta en una visualización más fluida. Las pantallas de píxeles virtuales suelen emplear frecuencias de actualización ultra-altas de 7680 Hz y frecuencias de escaneo de 1/8 para eliminar eficazmente el parpadeo y la vibración en la fotografía tradicional.
Rendimiento del color: las pantallas de píxeles virtuales logran una visualización a todo color-mediante la combinación de tres colores primarios (rojo, verde y azul). La tecnología de control de reutilización de píxeles mantiene una frecuencia de escaneo superior a 240 Hz para eliminar el parpadeo de la pantalla y, al mismo tiempo, reducir el consumo y el costo de energía, adaptándose a escenarios de alto rango dinámico, como la transmisión de televisión.
Control del consumo de energía: la tecnología de píxeles virtuales optimiza el consumo de energía al reducir la cantidad de LED físicos. El consumo de energía promedio de una determinada pantalla de píxeles virtuales es de aproximadamente 600 W/m2, y el consumo de energía máximo es menor o igual a 1000 W/m2, que es significativamente menor que el de una pantalla de píxeles reales.
Evaluación de la industria y tendencias de desarrollo
Evaluación experta de las dos tecnologías
Los expertos de la industria ofrecen evaluaciones objetivas de las tecnologías de píxeles-reales y{1}}virtuales: Carlette afirmó: "Con el rápido desarrollo de la tecnología de visualización, la demanda de los usuarios de productos de mayor-definición aumenta diariamente. La aparición de píxeles virtuales puede aumentar la resolución del producto sin aumentar los costos, lo que es beneficioso para promover el desarrollo de la alta-definición de la industria". Los píxeles virtuales son un método de reutilización de píxeles que puede proporcionar una resolución más alta y una calidad de imagen más clara sin aumentar o solo con una pequeña cantidad de LED.
Sin embargo, los expertos también señalan las limitaciones de la tecnología de píxeles virtuales. Debido al intercambio de píxeles, el efecto de visualización real de los píxeles virtuales se deteriora a medida que aumenta la ampliación virtual. En distancias de visualización cercanas-, la imagen aparecerá granulada, especialmente el texto estático, que mostrará bordes irregulares. Esto significa que la tecnología de píxeles virtuales no puede sustituir completamente a los píxeles reales en aplicaciones profesionales.
En cuanto a la tecnología de píxeles-real, los expertos creen que sus ventajas en la calidad de visualización son innegables, especialmente en aplicaciones-de gama alta. Sin embargo, con la optimización continua de la tecnología de píxeles virtuales, la brecha entre ambas se está reduciendo. A distancias de visualización y escenarios de aplicación adecuados, los píxeles virtuales ya pueden proporcionar una experiencia visual cercana a la de los píxeles reales.
Tendencias de desarrollo futuras
El desarrollo de la tecnología de pantallas LED muestra las siguientes tendencias:
Optimización continua de la tecnología de píxeles virtuales: en los últimos años, el esquema de píxeles virtuales de cuatro-lámparas se ha vuelto cada vez más común. En el esquema de cuatro-lámparas verdes virtuales, cada píxel consta de cuatro LED: rojo, verde, azul y verde virtual. En un ciclo de visualización completo, cada LED rojo/azul se reutiliza cuatro veces y cada LED verde/verde virtual se reutiliza dos veces. Combinado con un sistema de control de alta precisión de 14-bits, la calidad de visualización de los píxeles virtuales mejorará aún más.
Escenarios de aplicación en expansión: la cantidad de estudios de filmación virtuales LED está aumentando rápidamente, llegando a 41 en todo el país, distribuidos en múltiples provincias y ciudades, incluidas Beijing, Shanghai y Guangdong. Con la popularización de la producción virtual y el vídeo 8K, las pantallas LED están pasando de ser una función de visualización única a una solución "fácil de grabar-.
Integración e innovación tecnológica: Constantemente surgen innovaciones como la tecnología de sincronización inteligente, la optimización de la estructura óptica y los sistemas de control adaptativo. El desarrollo de sistemas de ajuste de la frecuencia de actualización que coincidan dinámicamente con la velocidad de fotogramas del equipo de filmación reduce el parpadeo causado por las diferencias de frecuencia; y el uso de tecnologías como películas de difusión y tratamientos de superficie de microestructura reduce la probabilidad de patrones muaré.
Más innovación: el mercado continúa expandiéndose: la investigación de mercado indica que se proyecta que el tamaño del mercado global de Micro LED crecerá de aproximadamente $ 100 millones en 2020 a más de $ 1 mil millones en 2025, lo que representa una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) de más del 30 %. La tecnología de píxeles virtuales será un importante impulsor de este crecimiento, especialmente en el mercado de consumo.
