PenTile-matrisfamilj - PenTile matrix family

PenTile-matris är en familj av patenterade subpixelmatrisscheman som används i elektroniska enhetsdisplayer . PenTile är ett varumärke som tillhör Samsung . PenTile-matriser används i AMOLED- och LCD- skärmar.

Dessa subpixellayouter är speciellt utformade för att fungera med egna algoritmer för subpixel-rendering inbäddade i skärmdrivrutinen, vilket möjliggör plug and play- kompatibilitet med konventionella RGB -paneler (Röd-Grön-Blå).

Historia

Prototypisk fem subpixels upprepad cellgeometri för PenTile Matrix (förstorat diagram)

"PenTile Matrix" (en neologism från penta- , som betyder "fem" på grekiska och brickor ) beskriver den geometriska layouten för det prototypiska subpixelarrangemanget som utvecklades i början av 1990-talet. Layouten består av en quincunx som består av två röda subpixlar, två gröna subpixlar och en central blå subpixel i varje enhetscell. Den inspirerades av biomimicry av den mänskliga näthinnan som har nästan lika många kon- celler av L- och M-typ , men betydligt färre S-koner. Eftersom S-konerna huvudsakligen ansvarar för att uppfatta blå färger, som inte märkbart påverkar uppfattningen av luminans , minskar inte antalet blå subpixlar i förhållande till de röda och gröna subpixlarna i en skärm inte bildkvaliteten. Denna layout är speciellt utformad för att fungera med och vara beroende av subpixel-rendering som endast använder en och en fjärde subpixel per pixel för att återge en bild i genomsnitt. Det vill säga att varje given ingångspixel mappas till antingen en rödcentrerad logisk pixel eller en gröncentrerad logisk pixel.

PenTile uppfanns av Candice H. Brown Elliott, för vilket hon tilldelades Society for Information Display 's Otto Schade Prize 2014. Tekniken licensierades av företaget Clairvoyante från 2000 till 2008, under vilken tid flera prototyp PenTile-skärmar utvecklades. av ett antal tillverkare av LCD-skärmar ( Asian liquid crystal display ). I mars 2008 förvärvade Samsung Electronics Clairvoyantes penTile IP-tillgångar. Samsung finansierade sedan ett nytt företag, Nouvoyance, Inc. för att fortsätta utvecklingen av PenTile-tekniken.

PenTile RGBG

Förstorad bild av AMOLED- skärmen på Google Nexus One- smarttelefonen med RGBG-systemet i PenTile-matrisfamiljen

PenTile RGBG-layout som används i AMOLED och plasmaskärmar använder gröna pixlar sammanflätade med alternerande röda och blå pixlar. Det mänskliga ögat är mest känsligt för grönt, särskilt för information om luminans med hög upplösning. De gröna subpixlarna mappas till inmatningspixlar på en-till-en-basis. De röda och blåa subpixlarna delas under, och rekonstruerar kromsignalen med en lägre upplösning. Luminanssignalen bearbetas med användning av adaptiva återgivningsfilter för subpixlar för att optimera rekonstruktion av höga rumsliga frekvenser från ingångsbilden, varvid de gröna subpixlarna ger majoriteten av rekonstruktionen. De röda och blå subpixlarna kan rekonstruera de horisontella och vertikala rumsliga frekvenserna, men inte den högsta av diagonalen. Diagonal hög rumslig frekvensinformation i de röda och blå kanalerna i ingångsbilden överförs till de gröna subpixlarna för bildrekonstruktion. Sålunda RG-BG system skapar en färgskärm med en tredjedel färre underbildelement än en traditionell RGB-RGB systemet men med samma uppmätta luminansen skärmupplösning . Detta liknar det Bayer-filter som vanligtvis används i digitalkameror .

Enheter

PenTile RGBW

Förstorad bild av RGBW-enheten

PenTile RGBW-teknik, som används i LCD, lägger till en extra subpixel till de traditionella röda, gröna och blå subpixlarna som är ett tydligt område utan färgfiltreringsmaterial och med det enda syftet att låta bakgrundsbelysningen komma igenom, därav W för vitt . Detta gör det möjligt att producera en ljusare bild jämfört med en RGB-matris medan du använder samma mängd ström, eller producera en lika ljus bild medan du använder mindre ström.

PenTile RGBW-layout använder varje rött, grönt, blått och vitt subpixel för att presentera högupplöst luminansinformation för mänskliga ögons röda avkänning och grönavkännande konceller , samtidigt som den kombinerade effekten av alla färgsubpixlar används för att visa lägre upplösning chroma (färg) information till alla tre koniska celltyper. Tillsammans optimerar detta skärmteknikens matchning till de biologiska mekanismerna för mänsklig syn. Layouten använder en tredjedel färre subpixlar för samma upplösning som RGB-stripe (RGB-RGB) -layouten, trots att de har fyra primärfärger i stället för de konventionella tre, med subpixel-rendering i kombination med metamer- rendering. Metamer-rendering optimerar energifördelningen mellan den vita subpixeln och de kombinerade röda, gröna och blå subpixlarna: W <> RGB för att förbättra bildens skärpa.

Displaydriv chip har en RGB till RGBW färgrymdvektor omvandlare och gamut kartläggning algoritm, följt av metamer och subpixel rendering algoritmer. För att upprätthålla mättad färgkvalitet, för att undvika samtidig kontrastfel mellan mättade färger och maximal vit ljusstyrka, samtidigt som bakgrundsbelysningens effektbehov minskas, kontrolleras skärmens bakgrundsbelysning av PenTile-drivmotorn. När bilden mestadels är omättade färger, de nära vita eller gråa , minskas bakgrundsbelysningens ljusstyrka avsevärt, ofta till mindre än 50% topp, medan LCD-nivåerna höjs för att kompensera. När bilden har mycket ljusa mättade färger bibehålls bakgrundsbelysningens ljus på högre nivåer. PenTile RGBW har också ett valfritt läge med hög ljusstyrka som fördubblar ljusstyrkan i de avmättade färgbildsområdena, till exempel svartvitt text, för förbättrad synförmåga utomhus.

Enheter

Kontrovers

En pågående kontrovers angående definition eller mätning av upplösning av färgpixelaterade platta skärmar fick många att ifrågasätta upplösningsanspråken för PenTile-displayprodukter. Journalister har noterat att i " nästan varje platt-TV som finns består varje pixel av en röd, en grön och en blå subpixel (RGB), alla av enhetlig storlek ". I traditionella platta skärmar definieras upplösningen av antalet röda, gröna och blå underpixlar, i grupper om tre, i en matris i varje axel. Som ett resultat kan varje pixel eller grupp av underpixlar återge vilken färg som helst på skärmen, oavsett närliggande pixlar. Detta är inte fallet med PenTile-skärmar.

Video Electronics Standards Association ( VESA ) -metoden för att mäta och definiera upplösning i färgdisplayer är att mäta kontrasten hos linjepar, vilket kräver minst 50% Michelson-kontrast för skärmar avsedda för återgivning av text. Utvecklarna av PenTile-skärmar använder detta VESA-kriterium för kontrast av linjepar för att beräkna de angivna upplösningarna. I RGBG-layouten delas de alternativa röda och blåa underpixlarna eller delprover med närliggande pixlar. På grund av den en tredjedel lägre subpixeldensiteten på PenTile-skärmar kan pixelstrukturen vara mer synlig jämfört med RGB-stripdisplayer med samma pixeldensitet. Förlusten av subpixlar för en given resolutionsspecifikation har lett till att vissa journalister beskriver användningen av PenTile som "skuggig övning" och "slags fusk".

För en viss storlek och upplösningsspecifikation kan PenTile-skärmen verka kornig, pixelad, prickig, med suddig text på vissa mättade färger och bakgrunder jämfört med RGB-randfärg. Denna effekt förstås orsakas av begränsningen av antalet subpixlar som kan delta i bildrekonstruktionen när färgerna är mycket mättade till primärer. I RGBW-fallet orsakas detta eftersom W-underpixeln inte kommer att vara tillgänglig för att bibehålla den mättade färgen. I RGBG-fallet kommer denna effekt att inträffa när färggränsen i första hand är röd eller blå, eftersom den fullständiga befolkningen (en grön per pixel) underpixel inte kan bidra. I alla andra fall rekonstrueras text och särskilt fullfärgsbilder effektivt.

Fördelar och nackdelar

PenTile-layouten minskar antalet subpixlar som behövs för att skapa en specificerad upplösning. Följaktligen är det möjligt att uppnå en HD-upplösning på en PenTile AMOLED-skärm till lägre kostnad än andra tekniker, och de flesta granskare noterar att "300 ppi" (enligt VESA - inte fulla pixlar) upplösningsskärmar (som Samsung Galaxy S III ) gör PenTile-effekten är mindre uppenbar än PenTile-skärmar med lägre upplösning ( Droid Razr ). Den andra fördelen är lägre strömförbrukning: HTC One S : s användning av en PenTile-skärm gör den mer energieffektiv och tunnare än motsvarande LCD-skärmar, vilket ger bättre batteritid än HTC One Xs IPS LCD. En PenTile AMOLED-skärm är också billigare än en RGB-strip AMOLED.

De flesta PenTile-skärmar använder rektangulära rutor med alternerande gröna och blå / röda pixlar. Den dock Samsung Galaxy S4 använder en PenTile Diamond Pixel array, där de gröna pixlarna är ovala och upprepa i en enda rad, medan röda och blåa pixlar är större och alternerar mellan raderna av grönt, vilket säkerställer mer enhetliga färger med färre avvikelser jämfört med den tidigare generation PenTile-skärm på Galaxy S III.

Reception

PenTile-skärmar för smartphones har fått en blandad mottagning. Exempelvis hade Motorola Atrix 4G : s skärm "felaktiga färger och dåliga betraktningsvinklar, för att inte tala om praktiskt taget oläslig text vid dess längsta zoom". Även i en jämförelse mellan den ursprungliga Droid Razr och den billigare RAZR V , visade sig RAZR V: s TN TFT LCD (en low-end LCD, jämfört med den avancerade IPS-panelen LCD) vara mycket skarpare än Droid Razrs Super AMOLED Avancerad PenTile trots att båda skärmarna använder samma 'upplösning'.

Se även

Referenser