Дисплеи Ultra-HD стали необратимой мейнстримной тенденцией в индустрии дисплеев. Среди них разрешение 4K/8K является ключевым требованием для сценариев использования высококачественных дисплеев. Однако в области... внутренние светодиодные дисплеи, Несмотря на постоянно растущий рыночный спрос, широкомасштабное внедрение дисплеев 4K или даже 8K Ultra HD всегда сдерживалось двумя основными препятствиями: пространственными ограничениями и ценовыми барьерами.

Традиционный технический подход, заключающийся в простом уменьшении шага пикселей светодиодов, столкнулся с очевидными проблемами в процессах упаковки и эффективности теплоотвода. Однако технология динамических пикселей, благодаря инновационному усовершенствованию логики рендеринга пикселей, не зависит от чрезвычайно малого шага пикселей. Она стала ключевым путем для эффективного создания сверхвысококачественных светодиодных дисплеев для помещений.  

Основные проблемы, связанные с использованием светодиодных дисплеев Ultra-HD для помещений.

Для стабильного достижения эффектов отображения высокого разрешения, таких как 4K (3840 * 2160) и 8K (7680 * 4320) на светодиодных экранах для помещений, основная логика традиционных технических решений заключается в «уменьшении шага точек и увеличении физической плотности пикселей». Это позволяет разместить больше пиксельных точек на единицу площади за счет уменьшения расстояния между светодиодами. Такой подход напрямую приводит к двум трудноразрешимым проблемам в отрасли.  

Плохая пространственная адаптивность и недостаточная совместимость со сценами.

С учетом современных стандартных требований к внутренним помещениям в Китае, типичная высота потолков в офисных зданиях составляет около 3.2 м; после вычета подвесных потолков, вентиляционных каналов и напольных покрытий полезная высота составляет всего 2.8-3.0 м. В конференц-залах и небольших лекционных залах высота потолков составляет около 3.9 м, а полезная высота обычно находится в диапазоне 3.5-3.7 м.

Для достижения разрешения 4K в таких стандартных помещениях, следуя традиционному техническому решению, обычно используются светодиодные дисплеи P1.25 со стандартным размером экрана около 4.8 м * 2.7 м. Они занимают почти всю полезную высоту помещения.

В этом случае высота экрана от пола обычно составляет менее 0.3 м. В таких ситуациях, как презентации на совещаниях или демонстрации проектов, когда участники сидят, нижняя часть экрана часто оказывается закрыта, что препятствует полному отображению, и это серьезно влияет на качество просмотра и эффективность передачи информации.

Для достижения еще более высокого разрешения 8K необходимо использовать продукты со сверхмалым шагом пикселей, такие как P0.7 или P0.6. Это приводит к еще большим размерам экрана и более жестким пространственным ограничениям. Во многих обычных помещениях такие установки просто невозможны, что ограничивает их использование несколькими специально оборудованными пространствами с высокими потолками.  

Значительные финансовые и технические препятствия мешают широкомасштабному внедрению.

С точки зрения рыночной цены, светодиодные изделия со сверхмалым шагом пикселей, такие как P0.6, являются непомерно дорогими и значительно превышают бюджетные ограничения большинства государственных, корпоративных и коммерческих организаций.

Даже относительно недорогие светодиодные дисплеи P0.9 занимают менее 5% рынка из-за ограниченных производственных мощностей и нестабильной цепочки поставок. Между тем, с технической точки зрения, существующие основные технологии COB и SMD-корпуса достигли своего предела. При уменьшении шага ниже 0.6 мм остро встают такие проблемы, как рассеивание тепла от светодиодов, помехи сигнала и нестабильность цветопередачи.

Процесс упаковки значительно усложняется, а производственные затраты растут в геометрической прогрессии. Без изменения основных технических принципов крайне сложно бесконечно уменьшать шаг пикселей для удовлетворения требований к более высокому разрешению дисплеев. Традиционный технический путь больше не является устойчивым.  

Основной принцип технологии динамических пикселей

Технология динамических пикселей, являющаяся передовой технологией для внутренних светодиодных дисплеев сверхвысокой четкости, в первую очередь опирается на концепцию субпиксельного рендеринга из области OLED-дисплеев. Однако это не просто копия; скорее, она была специально оптимизирована и усовершенствована с учетом световых характеристик светодиодов и сценариев применения на больших экранах.

Основная идея заключается в достижении многократного увеличения разрешения дисплея без изменения физической плотности пикселей светодиодного экрана или уменьшения шага пикселей. Благодаря инновационным алгоритмам рендеринга пикселей и оптимизированному управлению светоизлучающими элементами, это позволяет принципиально избежать проблем, присущих традиционным техническим решениям.  

Базовая техническая логика: Восстановление режима отображения пикселей.  

Технология динамических пикселей разрушает традиционную модель светодиодных экранов, где «один набор RGB-светодиодов соответствует одному физическому пикселю». Она разделяет обычный интегрированный RGB-пиксель на несколько независимо управляемых монохромных излучателей красного, зеленого и синего цветов (светодиодных бусин).

Эти монохромные излучатели равномерно распределены по поверхности экрана через определенные регулярные интервалы. Каждый монохромный излучатель поддерживает независимое управление и регулировку яркости, что позволяет гибко переключать режимы работы в соответствии с требованиями отображаемого контента.

В процессе фактического отображения система использует специальные алгоритмы рендеринга для управления монохромными излучателями в смежных областях, позволяя комбинировать их по мере необходимости. Она имитирует формирование полных RGB-пикселей. Благодаря точному соотношению яркости и смешиванию цветов, она воспроизводит детали изображения, цвета и ощущение глубины, достигая эффекта «неизменных физических пикселей, умноженных на виртуальное разрешение».  

Отличия от субпиксельной отрисовки OLED: разработано специально для больших светодиодных экранов.

Хотя технология динамических пикселей заимствует основную концепцию субпиксельного рендеринга OLED, существуют значительные различия в технических деталях и пригодности для применения, что делает ее более подходящей для требований к отображению на больших светодиодных экранах.

В распространенной в OLED-технологии ромбовидной компоновке пикселей для баланса между качеством изображения и энергопотреблением количество красных и синих пикселей составляет лишь половину от количества зеленых. При отображении белых или светлых изображений необходимо заимствовать свет у соседних пикселей для компенсации цветовых искажений, обеспечивая тем самым точность цветопередачи.

Однако такой подход, как правило, приводит к неравномерной цветопередаче и размытию деталей на больших экранах. В отличие от этого, технология динамических пикселей LED оптимизирует плотность расположения, логику управления и алгоритмы рендеринга монохромных излучателей. Таким образом, она идеально соответствует основным характеристикам светодиодных экранов:

• Большая яркость
• Высокий контраст
• Большой размер экрана.

Это обеспечивает точную цветопередачу без заимствования данных из соседних пикселей и эффективно предотвращает искажение деталей на больших экранах.  

Сравнение решений на основе технологии динамических пикселей в светодиодах Core LED

В настоящее время в отрасли существует несколько зрелых решений для реализации технологии динамических пикселей, каждое из которых имеет свои компромиссы в отношении количества чипов, улучшения разрешения и контроля затрат.

Взяв наиболее широко используемый Экран COB LED с шагом пикселя 1.25 В качестве примера можно привести светодиодные дисплеи для помещений, где различия в производительности между различными решениями с динамическим расположением пикселей значительны. Конкретные параметры и характеристики сравниваются ниже:  

Основные преимущества технологии динамических пикселей, расширяющие возможности светодиодных дисплеев.

Применение технологии динамических пикселей не только коренным образом решает проблемы пространственного размещения и стоимости традиционных светодиодных дисплеев сверхвысокой четкости для помещений, но и использует технологические инновации для улучшения светодиодных дисплеев по трем ключевым параметрам: качество изображения, контроль энергопотребления и стабильность работы. Таким образом, это еще больше расширяет сценарии применения светодиодных дисплеев сверхвысокой четкости для помещений.  

Значительное улучшение разрешения и существенно оптимизированная пространственная адаптивность.

Благодаря технологии динамических пикселей отпадает необходимость в переходе на продукты со сверхмалым шагом пикселей. Современные, зрелые и экономичные светодиодные продукты с шагом пикселей, например, P1.2 и P1.5, позволяют добиться 2-3-кратного повышения четкости, легко преодолевая пространственные ограничения.

Согласно данным отраслевых испытаний, при одинаковом размере и одинаковом физическом количестве пикселей дисплей с динамическим увеличением в 4 раза может перейти от стандартного разрешения 1920*1080 (2K) непосредственно к 3840*2160 (4K) без увеличения размера экрана. Это идеально подходит для помещений обычных офисных зданий и конференц-залов. Таким образом, 4K/8K Ultra HD дисплей В рамках проектов больше не требуется дорогостоящая закупка изделий со сверхмалым шагом пикселей; можно использовать более совершенные и экономичные изделия с большим шагом, что значительно снижает барьер для внедрения дисплеев сверхвысокой четкости.  

Повышенная контрастность, снижение отражательной способности и более четкое изображение.

Благодаря уменьшению количества светодиодных чипов на единицу площади, технология динамических пикселей обеспечивает более разреженное расположение светоизлучающих чипов, что эффективно улучшает общую равномерность цветопередачи чернил на экране. Благодаря тому, что неизлучающие области выглядят более чистыми, повышается контрастность с излучающими областями и создается более яркое многослойное изображение.

В то же время, более разреженное расположение чипов значительно уменьшает площадь отражающей поверхности на экране, снижая коэффициент отражения окружающего света более чем на 30% по сравнению с традиционными решениями.

Даже в ярко освещенных конференц-залах или выставочных залах у окон изображение остается четким и прозрачным, что исключает влияние отражений и бликов на качество просмотра. Поэтому это полезно для сценариев, требующих высокой четкости изображения, таких как демонстрация документов и визуализация данных.  

Экономия энергии, снижение температуры, повышенная стабильность и срок службы.

Уменьшение количества чипов напрямую снижает общее энергопотребление оборудования. По сравнению с традиционными решениями на основе реальных пикселей, светодиодные экраны, использующие технологию динамических пикселей, позволяют снизить энергопотребление на 30–50%, что значительно экономит электроэнергию в долгосрочной перспективе. При этом соответственно уменьшается тепловыделение от чипов, снижая рабочую температуру на передней панели экрана на 8–12 °C по сравнению с традиционными решениями.

Это эффективно снижает давление, связанное с рассеиванием тепла, уменьшая такие проблемы, как ослабление свечения светодиодов и изменение цвета, вызванные высокими температурами. Это не только продлевает срок службы светодиодного экрана, но и снижает последующие затраты на техническое обслуживание, уменьшая частоту замены светодиодов и осмотра оборудования, повышая стабильность работы.

Таким образом, технология динамических пикселей подходит для сценариев, требующих круглосуточной непрерывной работы, таких как командные центры и залы наблюдения.  

Текущие технические проблемы и прорывные направления

Несмотря на то, что технология динамических пикселей получила широкое применение и стала ключевым фактором развития светодиодных дисплеев сверхвысокой четкости для использования внутри помещений, она еще не достигла полной зрелости. В практическом применении по-прежнему необходимо решить две основные проблемы, и именно на них сейчас сосредоточены исследования и разработки в отрасли.  

Высокая сложность алгоритмов рендеринга на стороне сервера, требующая оптимизации цветопередачи и детализации.

Основное конкурентное преимущество технологии динамических пикселей заключается в алгоритмах рендеринга. При уменьшении количества чипов большое число виртуальных пиксельных точек должно заимствовать соседние монохроматические излучатели для объединения и завершения отображения. Различные схемы расположения чипов и различные отображаемые изображения предъявляют существенно разные требования к алгоритмам рендеринга.

Современные алгоритмы рендеринга, широко используемые в настоящее время, стабильно работают со статическими изображениями и обычными цветными дисплеями, но для динамических изображений и сложных цветов могут возникать проблемы, такие как искажение цвета, размытие деталей и двоение изображения. По мере увеличения разрешения сложность алгоритмов возрастает в геометрической прогрессии.

Следовательно, технологии рендеринга должны развиваться одновременно, оптимизируя скорость отклика алгоритмов и точность смешивания цветов, чтобы обеспечить точность цветопередачи и плавность изображения в различных сценариях, достигая как «высокой четкости», так и «высокого качества».  

Проблемы с отображением текста в схемах с тремя светодиодами, влияющие на удобство просмотра текста.

Согласно данным отраслевых испытаний, на динамических пиксельных дисплеях с распространенными 3-светодиодными схемами с 2-кратным увеличением при отображении мелкого контента, такого как текст или таблицы, эффект сглаживания на горизонтальных строках текста очень заметен, особенно при мелком шрифте, где эффект зубчатости усиливается, снижая четкость и читаемость текста.

Это ключевой недостаток схемы с тремя светодиодами. Для решения этой проблемы необходимы прорывы в двух направлениях:

Во-первых, оптимизация схемы расположения чипов. Это позволяет регулировать расстояние и расположение монохромных излучателей для уменьшения потерь пикселей при отображении текста;

Во-вторых, необходимо усовершенствовать алгоритмы сглаживания. Мы можем использовать методы компенсации пикселей для заполнения неровных краев текста, улучшая резкость и плавность, а также адаптируясь к таким сценариям, как презентации на совещаниях и отображение документов, требующим высокого качества текста.  

Резюме

Технология динамических пикселей разрушает традиционный подход к светодиодным дисплеям сверхвысокой четкости, основанный исключительно на шаге пикселей, преодолевая двойные узкие места: пространство и стоимость. Благодаря инновационному рендерингу пикселей достигается множество оптимизаций в пространственной адаптивности, контроле затрат и производительности, что делает ее ключевой технологией с наибольшим потенциалом развития в современной области светодиодных дисплеев сверхвысокой четкости для помещений.

В будущем, по мере развития и широкого распространения технологии, разрешение 4K постепенно станет стандартом для светодиодных экранов в обычных помещениях, таких как конференц-залы и выставочные залы, в то время как дисплеи 8K будут все чаще использоваться в высокотехнологичных помещениях, таких как командные центры, престижные лекционные залы и крупные выставочные площадки.