Rodzina macierzy PenTile

Matryca PenTile to rodzina opatentowanych schematów matryc subpikselowych stosowanych w wyświetlaczach urządzeń elektronicznych . PenTile jest znakiem towarowym firmy Samsung . Matryce PenTile stosowane są w wyświetlaczach AMOLED i LCD .

Te układy subpikseli zostały specjalnie zaprojektowane do pracy z zastrzeżonymi algorytmami renderowania subpikseli wbudowanymi w sterownik ekranu, umożliwiając kompatybilność plug and play z konwencjonalnymi panelami z paskami RGB (czerwony-zielony-niebieski).

Przegląd

Prototypowa geometria komórki z pięcioma subpikselami z powtórzeniami PenTile Matrix (powiększony diagram)

„PenTile Matrix” ( neologizm od penta- , co po grecku oznacza „pięć” i „ dachówka ”) opisuje geometryczny układ prototypowego układu subpikseli opracowanego na początku lat 90. Układ składa się z kwinkunksa zawierającego dwa czerwone subpiksele, dwa zielone subpiksele i jeden środkowy niebieski subpiksel w każdej komórce elementarnej. Został zainspirowany biomimikrą ludzkiej siatkówki , która ma prawie taką samą liczbę czopków typu L i M , ale znacznie mniej stożków S. Ponieważ czopki S są przede wszystkim odpowiedzialne za postrzeganie kolorów niebieskich, które nie wpływają znacząco na postrzeganie luminancji , zmniejszenie liczby subpikseli niebieskich w stosunku do subpikseli czerwonego i zielonego na wyświetlaczu nie obniża jakości obrazu. [ wymagana weryfikacja ] Jednak układ może powodować zniekształcenie obrazu spowodowane wyciekiem kolorów, które można zredukować za pomocą filtrów. W niektórych przypadkach układ powoduje zmniejszenie efektu mory i bloków w porównaniu z konwencjonalnymi układami RGB. Układ PenTile został specjalnie zaprojektowany do pracy i zależności od renderowania subpikseli, które wykorzystuje średnio tylko jeden i ćwierć subpiksela na piksel do renderowania obrazu. Oznacza to, że dowolny piksel wejściowy jest mapowany na piksel logiczny wyśrodkowany na czerwono lub piksel logiczny wyśrodkowany na zielono.

Historia

PenTile został wynaleziony przez Candice H. Brown Elliott, za co w 2014 roku otrzymała nagrodę Otto Schade od Society for Information Display. Technologia była licencjonowana przez firmę Clairvoyante od 2000 do 2008 roku, kiedy to opracowano kilka prototypowych wyświetlaczy PenTile przez wielu azjatyckich producentów wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD). W marcu 2008 roku firma Samsung Electronics nabyła aktywa PenTile IP firmy Clairvoyante. Następnie Samsung sfinansował nową firmę, Nouvoyance, Inc., aby kontynuować rozwój technologii PenTile.

PenTile RGBG

Powiększony obraz ekranu AMOLED w smartfonie Google Nexus One z wykorzystaniem systemu RGBG rodziny matryc PenTile

Układ PenTile RGBG stosowany w wyświetlaczach AMOLED i plazmowych wykorzystuje zielone piksele przeplatane naprzemiennymi czerwonymi i niebieskimi pikselami. Ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe na kolor zielony, zwłaszcza w przypadku informacji o luminancji o wysokiej rozdzielczości. Zielone subpiksele są mapowane na piksele wejściowe na zasadzie jeden do jednego. Subpiksele czerwone i niebieskie są podpróbkowane, rekonstruując sygnał chrominancji w niższej rozdzielczości. Sygnał luminancji jest przetwarzany przy użyciu adaptacyjnych filtrów renderowania subpikseli w celu optymalizacji rekonstrukcji wysokich częstotliwości przestrzennych z obrazu wejściowego, przy czym zielone subpiksele zapewniają większość rekonstrukcji. Czerwone i niebieskie subpiksele są w stanie zrekonstruować poziome i pionowe częstotliwości przestrzenne, ale nie najwyższą z przekątnej. Informacje o przekątnej o wysokiej częstotliwości przestrzennej w kanałach czerwonym i niebieskim obrazu wejściowego są przenoszone do zielonych subpikseli w celu rekonstrukcji obrazu. W ten sposób schemat RG-BG tworzy kolorowy wyświetlacz z jedną trzecią mniej subpikseli niż tradycyjny schemat RGB-RGB, ale z taką samą zmierzoną luminancją rozdzielczość wyświetlacza . Jest to podobne do filtra Bayera powszechnie stosowanego w aparatach cyfrowych .

Urządzenia

Od 2021 r. „Prawie wszystkie ekrany OLED w przenośnych urządzeniach konsumenckich wykorzystują jakąś formę układu subpikseli Pentile”.

PenTile RGBW

Powiększony obraz jednostki RGBW

Technologia PenTile RGBW, stosowana w wyświetlaczach LCD, dodaje dodatkowy subpiksel do tradycyjnych czerwonych, zielonych i niebieskich subpikseli, co stanowi wyraźny obszar bez materiału filtrującego kolory i którego jedynym celem jest przepuszczanie podświetlenia, stąd W dla bieli . Dzięki temu możliwe jest uzyskanie jaśniejszego obrazu w porównaniu z matrycą RGB przy użyciu tej samej ilości energii lub wytworzenie równie jasnego obrazu przy mniejszym zużyciu energii.

o luminancji w wysokiej rozdzielczości komórkom stożkowym wykrywającym czerwień i zieleń , jednocześnie wykorzystując połączony efekt wszystkich subpikseli kolorów do przedstawienia niższych chrominancja rozdzielczości (kolor) informacji do wszystkich trzech typów komórek stożkowych. Łącznie optymalizuje to dopasowanie technologii wyświetlania do biologicznych mechanizmów ludzkiego widzenia. Układ wykorzystuje o jedną trzecią mniej subpikseli dla tej samej rozdzielczości, co układ paskowy RGB (RGB-RGB), pomimo czterech kolorów podstawowych zamiast konwencjonalnych trzech, przy użyciu renderowania subpikseli połączonego z renderowaniem metamerowym . Renderowanie metamerowe optymalizuje dystrybucję energii między białym subpikselem a połączonymi subpikselami czerwonym, zielonym i niebieskim: W <> RGB, aby poprawić ostrość obrazu.

Układ sterownika ekranu ma konwerter przestrzeni wektorowej kolorów RGB na RGBW i algorytm mapowania gamy , a następnie algorytmy renderowania metameru i subpikseli . Aby zachować nasyconą jakość kolorów, uniknąć jednoczesnego błędu kontrastu między nasyconymi kolorami a szczytową jasnością bieli, przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na moc podświetlenia, jasność podświetlenia wyświetlacza jest kontrolowana przez silnik sterownika PenTile. Gdy obraz jest w większości przesycony kolorami, zbliżonymi do bieli lub szarości , jasność podświetlenia jest znacznie zmniejszona, często do wartości szczytowej poniżej 50%, podczas gdy poziomy wyświetlacza LCD są zwiększane, aby to zrekompensować. Gdy obraz ma bardzo jasne, nasycone kolory, jasność podświetlenia jest utrzymywana na wyższym poziomie. PenTile RGBW ma również opcjonalny tryb wysokiej jasności, który podwaja jasność desaturowanych kolorowych obszarów obrazu, takich jak czarno-biały tekst, w celu poprawy widoczności na zewnątrz.

Urządzenia

Spór

Ciągłe kontrowersje dotyczące definicji lub pomiaru rozdzielczości płaskich wyświetlaczy z subpikselami kolorowymi skłoniły wiele osób do zakwestionowania twierdzeń dotyczących rozdzielczości produktów wyświetlaczy PenTile. Dziennikarze zauważyli, że „w prawie każdym istniejącym telewizorze z płaskim ekranem każdy piksel składa się z jednego czerwonego, jednego zielonego i jednego niebieskiego subpiksela (RGB), wszystkie o jednakowej wielkości W tradycyjnych płaskich ekranach rozdzielczość jest definiowana przez liczbę czerwonych, zielonych i niebieskich subpikseli, w grupach po trzy, w tablicy na każdej osi. W rezultacie każdy piksel lub grupa subpikseli może renderować dowolne kolor na ekranie, niezależnie od sąsiednich pikseli.Nie dotyczy to ekranów PenTile.

Video Electronics Standards Association ( VESA ) pomiaru i definiowania rozdzielczości na wyświetlaczach kolorowych polega na pomiarze kontrastu par linii, co wymaga kontrastu co najmniej 50% Michelsona dla wyświetlaczy przeznaczonych do renderowania tekstu. Twórcy wyświetlaczy PenTile wykorzystują to kryterium VESA do kontrastu par linii w celu obliczenia określonych rozdzielczości. W układzie RGBG alternatywne czerwone i niebieskie subpiksele są „współdzielone” lub podpróbkowane z sąsiednimi pikselami. Ze względu na mniejszą o jedną trzecią gęstość subpikseli w wyświetlaczach PenTile struktura pikseli może być bardziej widoczna w porównaniu z wyświetlaczami paskowymi RGB o tej samej gęstości pikseli. Utrata subpikseli dla danej specyfikacji rozdzielczości skłoniła niektórych dziennikarzy do opisania użycia PenTile jako „podejrzanej praktyki” i „rodzaju oszustwa”.

W przypadku określonej specyfikacji rozmiaru i rozdzielczości ekran PenTile może wydawać się ziarnisty, pikselowany, nakrapiany, z rozmytym tekstem na niektórych nasyconych kolorach i tła w porównaniu z kolorem paska RGB. Uważa się, że efekt ten jest spowodowany ograniczeniem liczby subpikseli, które mogą uczestniczyć w rekonstrukcji obrazu, gdy kolory są bardzo nasycone do kolorów podstawowych. W przypadku RGBW jest to spowodowane tym, że subpiksel W nie będzie dostępny w celu zachowania nasyconego koloru. W przypadku RGBG efekt ten wystąpi, gdy granica koloru jest głównie czerwona lub niebieska, ponieważ w pełni wypełniony (jeden zielony na piksel) subpiksel nie może się przyczynić. We wszystkich innych przypadkach tekst, a zwłaszcza obrazy w pełnym kolorze, są skutecznie rekonstruowane.

Zalety i wady

Układ PenTile zmniejsza liczbę subpikseli potrzebnych do utworzenia określonej rozdzielczości. W związku z tym możliwe jest osiągnięcie rozdzielczości HD na ekranie PenTile AMOLED niższym kosztem niż w przypadku innych technologii, a większość recenzentów zauważa, że ​​wyświetlacze o rozdzielczości „300 ppi” (zgodnie z VESA - nie pełne piksele) (takie jak Samsung Galaxy S III) sprawiają , że efekt PenTile mniej oczywisty niż w przypadku wyświetlaczy PenTile o niższej rozdzielczości ( Droid Razr ). Drugą zaletą jest mniejsze zużycie energii: HTC One S Zastosowanie wyświetlacza PenTile sprawia, że ​​jest on bardziej energooszczędny i cieńszy niż równoważne ekrany LCD, co zapewnia lepszą żywotność baterii niż ekran IPS LCD HTC One X. Ekran PenTile AMOLED jest również tańszy niż pasek AMOLED RGB.

Według Samsunga, wyświetlacze PenTile AMOLED mają dłuższą żywotność dzięki mniejszej liczbie niebieskich subpikseli.

Większość wyświetlaczy PenTile używa prostokątnych siatek naprzemiennych zielonych i niebieskich/czerwonych pikseli. Jednak Samsung Galaxy S4 wykorzystuje matrycę PenTile Diamond Pixel, w której zielone piksele są owalne i powtarzają się w jednej linii, podczas gdy piksele czerwone i niebieskie są większe i naprzemiennie w zielonych liniach, zapewniając bardziej jednolite kolory z mniejszą liczbą aberracji w porównaniu do wyświetlacz PenTile starszej generacji w Galaxy S III.

Przyjęcie

Wyświetlacze PenTile do smartfonów spotkały się z mieszanym przyjęciem. Na przykład Motorola Atrix 4G miał „niedokładne kolory i słabe kąty widzenia, nie wspominając o praktycznie nieczytelnym tekście przy największym powiększeniu”. Również w porównaniu między oryginalnym Droid Razr i tańszym RAZR V, RAZR V TN TFT LCD (low-end LCD, w porównaniu do wyższej klasy panelu IPS LCD) okazał się znacznie ostrzejszy niż Super AMOLED Droid Razr Advanced PenTile, mimo że oba ekrany używają tej samej „rozdzielczości”.

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PenTile_matrix_family&oldid=1133949579 ”