Concepts de base des pixels réels et des pixels virtuels
Dans la technologie d'affichage LED, les « pixels réels » et les « pixels virtuels » sont deux technologies d'affichage de pixels de base. Grâce à différentes logiques de composition de pixels et méthodes de pilotage, ils affectent la résolution, le coût et les scénarios applicables de l'écran d'affichage. Les différences et les caractéristiques des deux sont analysées en détail ci-dessous.
Définition et caractéristiques des pixels réels
Un pixel réel est un pixel réel physiquement dénombrable sur un écran d’affichage LED. Chaque pixel réel peut contrôler indépendamment sa luminosité et sa couleur, construisant collectivement l'image sur l'écran. Dans un affichage de pixels réel, il existe une correspondance 1:1 entre les pixels physiques et les pixels réellement affichés ; le nombre de pixels sur l'écran détermine la quantité d'informations sur l'image qui peuvent être affichées.
Les points électroluminescents-d'un pixel réel sont situés sur les tubes LED, présentant une caractéristique de cohésion. Du point de vue de la mise en œuvre technique, chacune des LED rouges, vertes et bleues d'un affichage à pixels réel ne participe finalement qu'à l'imagerie d'un pixel pour obtenir une luminosité suffisante. Cette conception garantit l'indépendance et l'intégrité de chaque pixel, rendant l'effet d'affichage plus stable et fiable.
L'avantage d'un véritable affichage pixel réside dans la stabilité et la cohérence de son effet d'affichage. Étant donné que chaque pixel est contrôlé indépendamment, il n'y a aucun problème de mélange des couleurs causé par le partage de pixels, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications nécessitant un affichage de haute-précision, telles que la production cinématographique et télévisuelle professionnelle et les-écrans commerciaux haut de gamme.
Définition et caractéristiques des pixels virtuels
Un pixel virtuel est une technique d'affichage mise en œuvre à l'aide d'algorithmes et de technologies de contrôle spécifiques, permettant à un écran d'affichage de présenter visuellement un effet de résolution plus élevée que les pixels physiques réels. En termes simples, il « simule » davantage de pixels à l'aide de moyens techniques.
Les écrans à pixels virtuels utilisent la technologie de multiplexage LED. Une seule LED peut être combinée avec des LED adjacentes jusqu'à quatre fois (en haut, en bas, à gauche et à droite), ce qui permet à moins de LED d'afficher plus d'informations sur l'image et d'obtenir une résolution plus élevée. Les pixels virtuels sont dispersés, avec des points électroluminescents-entre les LED, formant des points d'image virtuels grâce au mélange de sous-pixels rouges, verts et bleus adjacents-.
Le cœur des pixels virtuels réside dans la combinaison et la distribution des pixels physiques, permettant à l'écran d'affichage d'afficher plus de détails et d'effets d'image que les pixels réels. Il peut afficher deux ou quatre fois plus de pixels d’image que les pixels réels affichés. Par exemple, lorsque R, V, B sont distribués dans un rapport 2:1:1, un seul pixel est constitué de deux LED rouges, une LED verte et une LED bleue, rendant ainsi l'image affichée quatre fois l'originale.
Principes techniques et méthodes de mise en œuvre
Principe de mise en œuvre technique des pixels réels
La technologie des écrans LED à pixels réels est basée sur les méthodes de contrôle d'affichage traditionnelles, sa principale caractéristique étant une correspondance 1:1 entre les pixels physiques et les pixels d'affichage. D'un point de vue matériel, un écran LED se compose de pixels composés de diodes LED et de circuits de contrôle associés, permettant un contrôle précis de la luminosité et de l'obscurité de chaque pixel pour afficher des informations riches.
Le cœur d'une LED (Light Emitting Diode) est une jonction PN composée de semi-conducteurs de type P-et de type N-. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction PN, les électrons et les trous se recombinent à la jonction, libérant de l'énergie sous forme de photons, émettant ainsi de la lumière. Les LED faites de différents matériaux émettent différentes couleurs de lumière ; par exemple, les LED au phosphure de gallium (GaP) émettent généralement une lumière verte, tandis que les LED à l'arséniure de gallium (GaAs) émettent une lumière rouge.
Dans un écran LED-couleur, chaque pixel est composé de trois LED : rouge, verte et bleue. En contrôlant la luminosité et l'obscurité des LED de différentes couleurs dans chaque pixel, des images et des vidéos riches et variées peuvent être créées. Pour contrôler avec précision la luminosité et la couleur de chaque pixel sur un écran LED, un circuit de pilotage correspondant est requis. Les méthodes de conduite courantes incluent la conduite statique et la conduite dynamique. La conduite statique fait référence au fait que chaque pixel possède sa propre puce de pilote indépendante pour le contrôle. Cette méthode produit de bons résultats d’affichage et une luminosité uniforme, mais le circuit est complexe et le coût est élevé. Il est généralement utilisé dans des applications avec un petit nombre de pixels et des exigences de qualité d'affichage extrêmement élevées. La conduite dynamique, quant à elle, utilise une méthode de balayage, éclairant tour à tour différentes lignes et colonnes de pixels, utilisant la persistance de la vision dans l'œil humain pour obtenir l'affichage d'une image complète.
Principes de mise en œuvre technique des pixels virtuels
La technologie des pixels virtuels est un système de contrôle d'affichage qui permet d'obtenir une augmentation de résolution équivalente en mappant les pixels physiques sur les pixels d'affichage (N=2 ou 4). Sa technologie de base consiste à réorganiser les tubes LED entre les pixels physiques pour former une combinaison de pixels virtuels. Les pixels virtuels utilisent une structure électroluminescente distribuée-, formant des pixels virtuels en mélangeant des sous-pixels rouges, verts et bleus adjacents-.
Dans une mise en œuvre spécifique, la technologie des pixels virtuels présente plusieurs solutions. En prenant comme exemple la technologie de rendu dynamique de sous-pixels-à quatre-lampes RGGB, dans une disposition physique de pixels, les trois sous--pixels RVB dans chaque cadre noir forment un pixel complet pour l'affichage du contenu. Cependant, dans un arrangement RGGB à quatre-lampes, chaque cadre noir ne contient qu'un seul sous-pixel. Grâce à la technologie avancée de rendu dynamique des sous--pixels, les sous--pixels environnants peuvent être empruntés de manière flexible en fonction du contenu de l'image, permettant à un seul sous--pixel d'obtenir un affichage complet du contenu en pixels.
Par rapport aux pixels physiques, dans une configuration RVB à quatre -lampes, chaque pixel (RVB) n'a besoin que d'ajouter un sous-pixel (G) pour obtenir une multiplication par 4- de l'effet d'affichage. De même, la technologie de rendu sous-pixel dynamique vertical Delta1 à trois-lampes permet également d'obtenir un affichage haute-résolution en empruntant de manière flexible les sous-pixels environnants.
Les pixels virtuels peuvent être classés par leur méthode de contrôle (virtuel logiciel contre virtuel matériel), leur multiplicateur (2x virtuel vs . 4 x virtuel) et leur disposition de LED (1R1G1B virtuel vs . 2 R1G1B virtuel). Dans le schéma de pixels virtuels 2R1G1B, chaque diode peut partager quatre pixels, améliorant considérablement la résolution d'affichage.
Analyse comparative des caractéristiques techniques
Comparaison des effets d'affichage
Étant donné que chaque pixel d'un affichage-pixel réel est contrôlé indépendamment, l'effet d'affichage est plus stable et plus précis. Lors de l'affichage d'un texte à un seul-trait, un affichage à pixels réels-peut présenter un texte clair, tandis qu'un affichage à pixels virtuels-peut afficher un texte peu clair. En effet, les pixels virtuels utilisent le multiplexage temporel -, analysant de manière cyclique les informations de quatre pixels adjacents, ce qui peut entraîner des détails de contour moins nets.
En termes de performances des couleurs, les écrans à -pixels réels offrent des couleurs plus précises et plus cohérentes, car le sous-pixel RVB de chaque pixel est dédié à ce pixel. Les écrans à pixels virtuels-obtiennent la couleur en mélangeant les sous-pixels de pixels adjacents, ce qui peut entraîner une déviation de couleur ou une sous-saturation dans certaines conditions.
Du point de vue de l'expérience visuelle, les écrans à pixels réels conservent une bonne qualité d'affichage quelle que soit la distance de visualisation, tandis que la distance de visualisation optimale pour les écrans à pixels virtuels doit être supérieure à 2 048 fois le pas de pixel physique de l'écran du moniteur. À des distances de visualisation rapprochées-, les images en pixels virtuels- peuvent apparaître granuleuses, en particulier autour du texte statique où des bords irréguliers peuvent apparaître.
Équilibre des coûts et des performances
Les écrans à pixels réels-sont relativement chers en raison de la nécessité de disposer d'un plus grand nombre de LED physiques et de circuits de commande. En particulier dans les applications à haute-résolution, le coût des solutions de pixels réels-augmente de façon exponentielle. La technologie des pixels virtuels, en réutilisant les LED, peut fournir une résolution plus élevée et une qualité d'image plus claire avec peu ou pas d'augmentation du nombre de LED, ce qui réduit considérablement les coûts.
Du point de vue des performances, la technologie des pixels virtuels permet d'obtenir une résolution plus élevée et des effets visuels plus clairs à moindre coût. Pour les clients qui recherchent des écrans LED haute-résolution, haute-définition et-économiques, les écrans à pixels virtuels constituent une excellente solution. En particulier dans les applications avec des distances de visualisation plus longues, l'effet d'affichage des pixels virtuels peut se rapprocher de celui des pixels réels, mais à un coût nettement inférieur.
Cependant, la technologie des pixels virtuels présente des limites inhérentes en termes de qualité d'image ; à des distances de visualisation appropriées, son effet d'affichage est acceptable. Les fabricants existants proposent des produits qui permettent d'obtenir des effets d'affichage de pixels proches du-réel-, en particulier dans des scénarios tels que les salles de conférence, les bureaux et les applications commerciales où les exigences de qualité d'affichage en vue rapprochée-ne sont pas élevées, où la technologie des pixels virtuels a un net avantage.
Scénarios d'application et cas typiques
Scénarios d'application d'affichages à-pixels réels
Les écrans à pixels réels-, en raison de leur effet d'affichage stable et de leurs couleurs précises, sont largement utilisés dans les domaines professionnels ayant des exigences élevées en matière de qualité d'image :
Écrans commerciaux-haut de gamme :** Dans les commerces de détail de luxe, les-hôtels haut de gamme et autres lieux, les écrans LED à pixels réels- peuvent présenter des couleurs précises et des images délicates, améliorant ainsi l'image de marque et l'expérience client. Par exemple, l'écran LED incurvé extérieur de 440-mètres-de long construit par Visionox à Dubaï, en utilisant la technologie des pixels réels, est devenu l'écran LED fixe extérieur le plus long du Moyen-Orient et même du monde.
Production cinématographique et tournage virtuel :** l'industrie du cinéma et de la télévision a des exigences extrêmement élevées en matière de précision d'affichage, ce qui fait des affichages à pixels réels le choix privilégié. Par exemple, dans le cadre de l'exposition numérique immersive Life Art-de la culture de la dynastie Han de Mawangdui" au musée provincial du Hunan, Unilumin Technology a personnalisé un espace de dôme immersif à LED acoustiquement transparent de 15-mètres-de diamètre à l'aide de la technologie des pixels réels, ce qui donne des images claires et délicates et des couleurs riches et éclatantes.
Lieux événementiels-à grande échelle :** lors d'événements-à grande échelle tels que des événements sportifs et des concerts, le public a besoin d'images claires et stables sur de grands écrans. Les écrans à pixels réels- peuvent répondre aux besoins de haute définition même vus à distance, comme l'écran de 490+ mètres carrés installé par Absen au Centre international de tennis de Jingshan.
Scénarios d'application des écrans de pixels virtuels
La technologie des pixels virtuels, très rentable-, a été largement appliquée dans les domaines suivants :
Prise de vue virtuelle et technologie XR : La technologie des pixels virtuels réduit considérablement la barrière des coûts pour la prise de vue virtuelle. Par exemple, le plus grand studio virtuel LED à unité unique au monde, construit conjointement par Absen et Bocai Media, a une superficie totale d'écran d'environ 1 700 mètres carrés et utilise la technologie des pixels virtuels pour battre le record mondial du nombre de pixels sur un seul écran avec 600 millions de pixels. Cette technologie permet à la production cinématographique et télévisuelle de vivre une expérience révolutionnaire de « zéro post-production » et « ce que vous voyez est ce que vous obtenez ».
Affichage commercial-de milieu de gamme : dans les centres commerciaux, les halls d'exposition et autres occasions nécessitant de grandes surfaces d'affichage mais avec des budgets limités, les écrans à pixels virtuels peuvent obtenir des effets de haute-résolution à moindre coût. Par exemple, le système et les solutions de prise de vue virtuelle d'Unilumin Technology ont été appliqués dans plusieurs projets tels que Hengdian Studio No. 1 et Beijing Starlight VP Virtual Studio.
* **Éducation et formation : la technologie des pixels virtuels est également largement utilisée dans le secteur de l'éducation. Par exemple, Aoto Electronics a construit des studios de tournage virtuels pour des universités telles que le Digital Art Industry College de l'Université de technologie du Hubei et la Beijing Film Academy, permettant ainsi aux enseignants et aux étudiants d'apprendre et de maîtriser la technologie de tournage virtuel.
Paramètres techniques et indicateurs de performance
Paramètres techniques de l'affichage des pixels réels
Les paramètres techniques d'un affichage à pixels réels incluent généralement les aspects suivants :
Densité de pixels : Il s'agit du nombre de pixels par unité de surface, généralement exprimé en points par mètre carré (dD/m²). Par exemple, un écran-pixel réel avec un pas de point physique de 10 mm a une densité physique de 10 000 points par mètre carré (m²). Une densité de pixels plus élevée permet d'obtenir un affichage d'image plus fin, mais nécessite davantage de LED, ce qui augmente les coûts de fabrication.
Luminosité : les écrans à-pixels réels ont généralement une luminosité élevée. Les écrans intérieurs ont un diamètre de point de 3 à 8 mm, tandis que les écrans extérieurs ont une plage de pas de point de PH10 à PH37,5. La luminosité doit être ajustée en fonction de l'environnement ; les sources lumineuses extérieures sont puissantes, nécessitant plus de 5 000 cd/m² ; la lumière intérieure est plus faible, ne nécessitant que 1800 cd/m².
Niveau d'échelle de gris : cela reflète la capacité de l'écran à contrôler les niveaux de luminosité. Les niveaux de gris élevés sont largement utilisés dans le traitement d’images, l’imagerie médicale et d’autres domaines. Un écran 14 bits typique fournit 16 384 niveaux de gris (2 ^ 14), divisant l'affichage du plus sombre au plus clair en 16 384 parties. Des niveaux de gris plus élevés donnent des couleurs plus riches. Rapport de contraste : il s'agit du rapport entre la luminosité maximale d'un écran d'affichage LED et la luminosité de l'arrière-plan sous un niveau de lumière ambiante donné. Pour les écrans LED, un rapport de contraste de 5 000:1 ou plus est recommandé pour des performances optimales. Un rapport de contraste élevé peut rendre les images plus vives, mais un rapport de contraste trop élevé peut entraîner une perte de détails de l'image.
Paramètres techniques de l'écran d'affichage de pixels virtuels
Les écrans à pixels virtuels, tout en conservant les paramètres de base, améliorent les performances grâce à l'optimisation technologique :
Résolution équivalente : le nombre de pixels physiques sur un affichage de pixels virtuels est d'environ 1 (N=2, 4) fois le nombre de pixels réellement affichés, ce qui signifie qu'il peut afficher 2 à 4 fois plus de pixels que les pixels réels. Par exemple, dans une solution de pixels virtuels 2R1G1B, chaque diode peut partager 4 pixels.
Taux de rafraîchissement : des taux de rafraîchissement élevés raccourcissent la durée de trame et augmentent la fréquence de rafraîchissement, ce qui entraîne un affichage plus fluide. Les écrans à pixels virtuels utilisent généralement des taux de rafraîchissement ultra-élevés de 7 680 Hz et des taux de balayage de 1/8 pour éliminer efficacement le scintillement et l'instabilité de la photographie traditionnelle.
Performances des couleurs : les écrans à pixels virtuels permettent d'obtenir un affichage couleur-en combinant trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu). La technologie de contrôle de réutilisation des pixels maintient une fréquence de balayage supérieure à 240 Hz pour éliminer le scintillement de l'écran tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts, en s'adaptant aux scénarios à plage dynamique élevée tels que la diffusion télévisée.
Contrôle de la consommation d'énergie : la technologie de pixel virtuel optimise la consommation d'énergie en réduisant le nombre de LED physiques. La consommation d'énergie moyenne d'un certain écran de pixel virtuel est d'environ 600 W/m2, et la consommation d'énergie maximale est inférieure ou égale à 1 000 W/m2, ce qui est nettement inférieur à celle d'un écran de pixel réel.
Tendances en matière d’évaluation et de développement de l’industrie
Évaluation experte des deux technologies
Les experts du secteur proposent des évaluations objectives des technologies de pixels-et de pixels virtuels{{1} : Carlette a déclaré : "Avec le développement rapide de la technologie d'affichage, la demande des utilisateurs pour des produits à haute définition- augmente chaque jour. L'émergence de pixels virtuels peut augmenter la résolution des produits sans augmenter les coûts, ce qui est bénéfique pour promouvoir le développement de la haute-définition de l'industrie." Les pixels virtuels sont une méthode de réutilisation des pixels qui peut fournir une résolution plus élevée et une qualité d'image plus claire sans augmenter ou seulement par un petit nombre de LED.
Cependant, les experts soulignent également les limites de la technologie des pixels virtuels. En raison du partage des pixels, l'effet d'affichage réel des pixels virtuels se détériore à mesure que le grossissement virtuel augmente. À des distances de visualisation rapprochées-, l'image apparaîtra granuleuse, en particulier le texte statique, qui présentera des bords irréguliers. Cela signifie que la technologie des pixels virtuels ne peut pas remplacer complètement les pixels réels dans les applications professionnelles.
Concernant la technologie des-pixels réels, les experts estiment que ses avantages en termes de qualité d'affichage sont indéniables, en particulier dans les applications-haut de gamme. Cependant, avec l’optimisation continue de la technologie des pixels virtuels, l’écart entre les deux se réduit. À des distances de visualisation et des scénarios d'application appropriés, les pixels virtuels peuvent déjà offrir une expérience visuelle proche de celle des pixels réels.
Tendances de développement futures
Le développement de la technologie d’affichage LED présente les tendances suivantes :
Optimisation continue de la technologie des pixels virtuels : ces dernières années, le schéma de pixels virtuels à quatre -lampes est devenu de plus en plus courant. Dans le schéma de quatre lampes vertes virtuelles-, chaque pixel se compose de quatre LED : rouge, verte, bleue et verte virtuelle. Dans un cycle d'affichage complet, chaque LED rouge/bleue est réutilisée quatre fois, et chaque LED verte/verte virtuelle est réutilisée deux fois. Combiné à un système de contrôle de haute précision 14-bits, la qualité d'affichage des pixels virtuels sera encore améliorée.
Scénarios d'application en expansion : le nombre de studios de prise de vue virtuels LED augmente rapidement, atteignant 41 dans tout le pays, répartis dans plusieurs provinces et villes, dont Pékin, Shanghai et Guangdong. Avec la popularisation de la production virtuelle et de la vidéo 8K, les écrans LED passent d'une fonction d'affichage unique à une solution « conviviale pour la prise de vue ».
Intégration technologique et innovation : des innovations telles que la technologie de synchronisation intelligente, l'optimisation de la structure optique et les systèmes de contrôle adaptatifs émergent constamment. Le développement de systèmes de réglage du taux de rafraîchissement qui s'adaptent de manière dynamique à la fréquence d'images de l'équipement de prise de vue réduit le scintillement causé par les différences de fréquence ; et l'utilisation de technologies telles que les films de diffusion et les traitements de surface par microstructure réduit la probabilité de motifs de moiré.
Innovation supplémentaire : le marché continue de se développer : des études de marché indiquent que la taille du marché mondial des micro LED devrait passer d'environ 100 millions de dollars en 2020 à plus d'un milliard de dollars en 2025, ce qui représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) de plus de 30 %. La technologie des pixels virtuels sera un moteur important de cette croissance, en particulier sur le marché grand public.
