서브픽셀 렌더링

Subpixel rendering
서브픽셀 렌더링 시뮬레이션.

서브픽셀 렌더링은 LCD 모니터와 같은 컬러 매트릭스 디스플레이의 효과적인 해상도를 높이기 위해 사용되는 방법입니다.각 픽셀이 서브픽셀이라고 불리는 디스플레이 매트릭스에 인접한 개별적으로 주소를 지정할 수 있는 적색, 녹색, 청색 요소로 구성되어 있다는 점을 활용하여 픽셀 대신 렌더링 단위로 사용합니다.서브픽셀 렌더링은 주로 표준 DPI 디스플레이의 텍스트 렌더링에 사용되며 본래 더 부드러운 이미지를 생성할 수 있는 높은 DPI 디스플레이에는 유용하지 않습니다.고유한 색상 이상에도 불구하고 일반 그래픽을 렌더링하는 데 사용할 수도 있습니다.

컬러 디스플레이의 단일 픽셀은 여러 개의 서브 픽셀로 구성되며, 일반적으로 왼쪽에서 오른쪽으로 배열된 세 개(RGB, Green, Blue)입니다.루페와 같은 작은 돋보기를 사용하면 부품이 쉽게 보입니다.광학에 의한 흐림과 눈의 신경세포에 의한 공간적 통합으로 인해 이러한 픽셀 구성요소는 사람의 눈에 단일 색상으로 나타납니다.하지만 눈은 위치에 훨씬 더 민감합니다.따라서 한 픽셀의 GB와 오른쪽에 있는 다음 픽셀의 R을 켜면 흰색 점이 생성되지만 첫 번째 픽셀의 RGB에서 볼 수 있는 흰색 점의 오른쪽에 있는 픽셀의 1/3으로 보입니다.서브픽셀 렌더링은 이를 통해 렌더링된 이미지의 가로 해상도를 3배로 향상시킬 수 있지만, 서브픽셀 렌더링을 수행하지 않을 때와 동일한 양의 빨간색, 녹색 및 파란색을 설정하여 정확한 색상을 생성하기 위해서는 이미지를 흐리게 해야 합니다.

"Aa" rendered in subpixel. The previous image, with the R, G and B channel separated and animated.

서브픽셀 렌더링은 안티앨리어싱을 사용할 필요가 없으며, 인위적으로 해상도를 높여주기 때문에 안티앨리어싱 사용 여부에 관계없이 매끄러운 결과를 제공합니다.하지만 서브픽셀은 컬러이기 때문에 컬러 에일리어싱을 도입합니다.색상 아티팩트를 제거하기 위해 적용되는 후속 필터링은 안티앨리어싱의 한 형태이지만, 기존의 안티앨리어싱처럼 들쭉날쭉한 모양을 매끄럽게 하는 것이 목적은 아닙니다.

픽셀 형상의 예로서, 픽셀 및 서브 픽셀의 다양한 배열을 보여주며, 이는 서브 픽셀 렌더링을 위해 고려되어야 합니다.빨간색, 녹색 및 파란색 서브픽셀(오른쪽 아래가 가장 전형적인 예)로 구성된 LCD 디스플레이가 서브픽셀 렌더링에 가장 적합합니다.

서브픽셀 렌더링을 위해서는 소프트웨어가 서브픽셀의 레이아웃을 알아야 합니다.가장 일반적인 이유는 90도(또는 180도) 회전할 수 있는 모니터이지만 모니터는 BGR 또는 삼각형과 같은 다른 배열 또는 RGBW 사각형과 같은 4가지 색상으로 제조됩니다.이러한 디스플레이에서 잘못된 서브픽셀 렌더링 결과는 서브픽셀 렌더링을 전혀 수행하지 않은 경우보다 더 좋지 않습니다(컬러 아티팩트는 발생하지 않지만 노이즈가 많은 에지가 발생합니다).

CRT에서는 서브픽셀 렌더링이 사실상 불가능합니다.각 픽셀에 대한 전자 빔이 일반적인 빔 스티어링 전자 장치 및 자석의 변형보다 훨씬 더 높은 정밀도로 디스플레이의 조리개 그릴에 도달하는 위치를 알아야 합니다.

역사와 특허

오늘날 사용되는 서브픽셀 렌더링의 기원은 여전히 논란의 여지가 있습니다.Apple Inc., IBM 및 Microsoft는 자사의 기술이 의도한 목적이 다르기 때문에 특정한 기술적 차이가 있는 다양한 구현을 특허 출원했습니다.[2]

마이크로소프트는 RGB Stripe 레이아웃에서 텍스트 렌더링을 위한 서브픽셀 렌더링 기술에 대한 미국 내 여러 특허를 보유하고 있었습니다.특허 6,219,025, 6,239,783, 6,307,566, 6,225,973, 6,243,070, 6,393,145, 6,421,054, 6,282,327, 6,624,828건이 1998년 10월 7일부터 1999년 10월 7일 사이에 출원되어 2019년 7월 30일에 만료되었습니다.[3]FreeType이[4] 특허를 분석한 결과 서브픽셀 렌더링의 아이디어는 특허가 아니라 색상 균형을 맞추기 위한 마지막 단계로 사용되는 실제 필터에 의해 다뤄지고 있음을 알 수 있습니다.마이크로소프트의 특허는 각 서브 픽셀 값을 동일한 양의 R,G,B 픽셀로 분배하는 가능한 가장 작은 필터를 설명합니다.다른 필터는 더 흐리거나 색상 아티팩트를 도입합니다.

애플이 맥 OS X에서 사용할 수 있었던 것은 특허 교차 라이선스 계약 때문입니다.[5]

애플 2세

1977년에 출시된 애플 II는[6] 고해상도(280×192) 그래픽 모드에서 초기 형태의 서브픽셀 렌더링을 지원한다고 주장되기도 합니다.그러나 아래에 설명된 바와 같이 깁슨이 설명하는 방법은 프로그래머들이 해상도를 높이기 위해 의도적으로 활용하는 기술이라기보다는 기계가 색을 생성하는 방식의 제한으로 볼 수도 있습니다.

FreeType 프로젝트의 David Turner는 적어도 특허법에 관한 한, 깁슨의 이론을 다음과 같은 방식으로 비판했습니다. "기록상, 워즈니악 특허는 [Microsoft U.S. 특허 6,188,385]에 명시적으로 참조되어 있고, 청구항들은 그것과 충돌을 피하기 위해 정확하게 단어화되어 있습니다.애플 II는 MS가 주장하는 '최소 3' 대신 2개의 '서브 픽셀'만 사용했기 때문입니다."[7]라고 터너는 자신의 견해를 부연 설명했습니다.

현 미국 정권하에서, 이전 기술에 대한 어떠한 사소한 개선도 "발명"으로 간주될 수 있고 (예를 들어, 그것이 완전히 사소하지 않은 경우), 우리가 [sic]을 본다면, 우리는 Apple II Wozniak 특허 [미국 특허 4,136,이 기계의 디스플레이 기술을 다루는 359]는 [Microsoft] 특허의 인용부에 최초로 기재되어 있습니다.이는 마이크로소프트와 특허를 부여한 특허 심사관 모두 이러한 "선행 기술"을 알고 있었음을 보여줍니다.[3]

Apple II 고해상도 화면 버퍼를 구성하는 바이트에는 7개의 가시 비트(각각 픽셀에 직접 대응)와 보라색/녹색 또는 파란색/주황색 세트를 선택하는 데 사용되는 플래그 비트가 포함됩니다.각 픽셀은 단일 비트로 표현되기 때문에 켜지거나 꺼집니다. 픽셀 자체에는 색상이나 밝기를 지정하기 위한 비트가 없습니다.색상은 대신 수평 위치에 따라 결정되는 NTSC 색상 인코딩 방식의 아티팩트로 생성됩니다. 수평 좌표가 짝수인 픽셀은 항상 보라색(또는 플래그 비트가 설정된 경우 파란색)이고 홀수 픽셀은 항상 녹색(또는 주황색)입니다.쌍이 짝수/홀수 또는 홀수/짝수인지에 관계없이, 플래그 비트의 값에 관계없이, 서로 옆에 있는 두 개의 불이 켜진 픽셀은 항상 흰색입니다.앞에서 설명한 내용은 애플 비디오 출력 회로의 디지털 및 아날로그 동작과 실제 NTSC 모니터의 특성의 실제 상호작용에 대한 근사치일 뿐입니다.그러나 이와 같은 근사치는 당시 대부분의 프로그래머들이 애플의 고해상도 모드로 작업할 때 염두에 둔 것입니다.

깁슨의 예는 두 개의 인접한 비트가 흰색 블록을 만들기 때문에 픽셀당 두 개의 비트가 실제로 존재한다고 주장합니다: 하나는 픽셀의 보라색 왼쪽 절반을 활성화하는 것이고 다른 하나는 픽셀의 녹색 오른쪽 절반을 활성화하는 것입니다.대신 프로그래머가 픽셀의 녹색 오른쪽 절반과 다음 픽셀의 보라색 왼쪽 절반을 활성화하면 결과는 오른쪽의 1/2 픽셀인 흰색 블록이 되며, 이는 실제로 서브 픽셀 렌더링의 한 예입니다.그러나 애플 II의 프로그래머들이 각 비트를 픽셀이라고 부르는 대신 비트 쌍을 픽셀로 간주했는지는 확실하지 않습니다.깁슨의 페이지에서 Apple II 발명가 Steve Wozniak의 인용문은 오래된 Apple II 그래픽 프로그래머들이 일상적으로 서브픽셀 렌더링을 사용했다는 것을 암시하는 것처럼 보이지만, 그들 중 많은 사람들이 그들이 그러한 용어로 무엇을 하고 있는지 생각하는 사례를 만들기는 어렵습니다.

각 바이트의 플래그 비트는 픽셀 폭의 절반을 오른쪽으로 이동시켜 색상에 영향을 미칩니다.이러한 반화소 이동은 고해상도 그래픽 모드를 사용하여 텍스트를 표시하여 대각선을 매끄럽게 하는 애플 유틸리티인 HRCG(High-Resolution Character Generator)와 같은 일부 그래픽 소프트웨어에 의해 악용되었습니다. (많은 애플 II 사용자들은 단색 디스플레이를 가지고 있었습니다.또는 단색 디스플레이를 기대하는 소프트웨어를 실행할 때 색상 디스플레이의 채도를 낮췄기 때문에 이 기법은 유용했습니다.)서브픽셀을 개별적으로 처리할 수 있는 방법을 제공하지는 않았지만, 부분 픽셀 위치에 픽셀의 위치를 지정할 수 있으므로 서브픽셀 렌더링의 한 형태로 간주할 수 있습니다.그러나, 이 기술은 본 논문에서 설명된 바와 같은 LCD 서브픽셀 렌더링과는 관련이 없습니다.

IBM

IBM의 미국 특허 #5341153 — 파일: 1988-06-13, "다색 이미지를 표시하는 방법 및 장치"는 이러한 기술 중 일부를 포함할 수 있습니다.

ClearType

주요 기사:ClearType

마이크로소프트는 1998년 COMDEX에서 ClearType이라고 불리는 서브픽셀 렌더링 기술을 발표했습니다.[8]마이크로소프트는 2000년 5월 ClearType 이면의 필터링에 대해 설명하는 논문 '패턴 디스플레이를 위한 변위 필터링'을 발표했습니다.[9]Windows XP(윈도우 XP)에서 사용할 수 있게 되었지만 Windows Vista(윈도우 비스타)가 될 때까지 기본적으로 활성화되지 않았습니다.(윈도우 XP OEM은 기본 설정을 변경할 수도 있고 변경할 수도 있습니다.)[10]

프리타입

X Window System의 대부분 최신 소프트웨어에서 사용하는 라이브러리인 FreeType에는 두 가지 오픈 소스 구현이 포함되어 있습니다.원래 구현에서는 ClearType 안티앨리어싱 필터를 사용하며 다음과 같은 알림이 표시됩니다. "부화소 렌더링을 위한 마이크로소프트의 ClearType 기술의 컬러 필터링 알고리즘은 특허로 적용됩니다. 이러한 이유로 FreeType의 해당 코드는 기본적으로 비활성화됩니다.서브픽셀 렌더링 자체가 선행 기술이므로 다른 컬러 필터를 사용하면 Microsoft의 특허 주장을 쉽게 회피할 수 있습니다."[4][3]

FreeType은 다양한 컬러 필터를 제공합니다.버전 2.6.2 이후의 기본 필터는 가벼운 필터로 정규화(최대 1의 값 합) 및 컬러 밸런스(해상도 비용으로 컬러 테두리 제거)를 모두 수행합니다.[11]

버전 2.8.1 이후, 하모니(Harmony)라는 두 번째 구현체가 존재하며, 이는 "해상도 3배 및 필터링의 ClearType 기술에 의존하지 않고 LCD에 최적화된 고품질 출력을 제공한다"고 합니다.기본적으로 활성화된 메서드입니다.이 방법을 사용할 때, "LCD 패널의 컬러 그리드가 픽셀의 3분의 1만큼 이동되는 점을 이용하여 글리프 윤곽을 이동시킨 후 각각의 컬러 채널을 개별적으로 생성합니다.이 출력은 가벼운 3탭 필터를 사용하는 ClearType과 구별할 수 없습니다."[12]Harmony 방법은 추가적인 필터링을 필요로 하지 않기 때문에 ClearType 특허에서는 다루지 않습니다.

서브LCD

서브LCD는 기존 특허를 침해하지 않는다고 주장하는 또 다른 오픈 소스 서브픽셀 렌더링 방식이며, 특허를 받지 않은 채로 남아있을 것을 약속합니다.[13]마이크로소프트 특허를 피하기 위해 G는 하나의 서브픽셀이고, 인접한 두 픽셀의 R과 B는 "보라색 서브픽셀"로 결합되는 [14]"2 픽셀" 서브픽셀 렌더링을 사용합니다.이것은 또한 두 개의 서브 픽셀에서 보다 동일하게 인지되는 밝기, 다소 쉬운 power-of-2 math, 그리고 더 날카로운 필터의 장점을 가지고 있습니다.그러나 결과 해상도의 3분의 2만 생성됩니다.

그러나 데이비드 터너는 SubLCD의 저자의 주장에 회의적이었습니다: "불행히도 저는 FreeType 저자로서 그의 열정을 공유하지 않습니다.그 이유는 앞서 설명한 [Microsoft]의 매우 모호한 특허 주장 때문입니다.저는 이러한 주장이 SubLCD 기법에도 적용된다는 것을 무시할 수 없는 (작더라도) 가능성이 있다고 생각합니다.광범위한 특허 청구를 무효화할 수 있다면 상황은 달라질 것이지만, 현재는 그렇지 않습니다."[3]

쿨타입

Adobe는 CoolType이라는 자체 서브픽셀 렌더러를 만들어 다양한 운영 체제에서 동일한 방식으로 문서를 표시할 수 있도록 했습니다.윈도우, 맥OS, 리눅스 등2001년경에 출시되었을 때, 쿨타입은 마이크로소프트의 클리어타입보다 더 다양한 글꼴을 지원했는데, 당시에는 트루타입 글꼴로 제한되어 있었지만, 어도비의 쿨타입은 포스트스크립트 글꼴(및 오픈타입과 동등한 글꼴)도 지원했습니다.[15]

OS X

Mac OS X는 쿼츠 2D의 일부로 서브픽셀 렌더링을 사용했습니다.그러나 레티나 디스플레이가 도입된 후에 제거되었습니다.가독성을 극대화하기 위해 그리드에 딱 맞는 것(폰트 암시)을 선호하는 마이크로소프트의 구현과 달리, 애플의 구현은 설계자가 제시한 대로 글리프의 모양을 우선시합니다.[16]

펜타일

1992년부터 Candice H. Brown Elliott는 서브 픽셀 렌더링과 새로운 레이아웃인 PenTile 매트릭스 패밀리 픽셀 레이아웃을 연구하였으며, 이는 서브 픽셀 렌더링 알고리즘과 함께 작업하여 컬러 평판 디스플레이의 해상도를 높였습니다.[17]2000년에 그녀는 이러한 레이아웃과 서브픽셀 렌더링 알고리즘을 상용화하기 위해 Clairvoyante, Inc.를 공동 설립했습니다.2008년에 삼성은 Clairvoyante를 인수하고 동시에 Nouvoyance, Inc.라는 새로운 회사에 자금을 지원하여 기술 직원의 상당 부분을 유지했으며 Brown Elliott 씨를 CEO로 임명했습니다.[18]

서브픽셀 렌더링 기술을 사용하면 영상을 재구성하기 위해 독립적으로 처리할 수 있는 포인트의 수가 증가합니다.녹색 서브픽셀이 어깨 부분을 재구성할 때 빨간색 서브픽셀이 피크 근처에서 재구성되고 그 반대도 마찬가지입니다.텍스트 글꼴의 경우 주소 지정성을 높이면 글꼴 설계자는 전체 픽셀이 렌더링되었더라면 현저한 왜곡이 발생했을 공간 주파수와 위상을 사용할 수 있습니다.개선 사항은 각 행에 서로 다른 단계를 나타내는 기울임꼴 글꼴에서 가장 두드러집니다.이러한 모아레 왜곡 감소는 기존 RGB 스트라이프 패널에서 서브픽셀 렌더링 글꼴의 주요 이점입니다.

서브픽셀 렌더링이 디스플레이의 재구성 지점 수를 증가시키지만, 이는 항상 높은 해상도, 높은 공간 주파수, 더 많은 선과 공간이 특정 컬러 서브픽셀 배열에 표시된다는 것을 의미하는 것은 아닙니다.공간 주파수가 나이퀴스트-셰넌 샘플링 정리의 전체 픽셀 나이퀴스트 한계를 초과하여 증가하면서 현상이 발생합니다. 색 앨리어싱(색소 무늬)은 색 서브픽셀 배열의 주어진 방향에서 더 높은 공간 주파수로 나타날 수 있습니다.

공통 RGB 스트라이프 레이아웃 예제

예를 들어 RGB Stripe Panel:

RGBRGBRGBRGBRGBRGB             WWWWWWWWWWWWWWWWWW         R = red RGBRGBRGBRGBRGBRGB     is      WWWWWWWWWWWWWWWWWW         G = green RGBRGBRGBRGBRGBRGB  perceived  WWWWWWWWWWWWWWWWWW  where  B = blue RGBRGBRGBRGBRGBRGB     as      WWWWWWWWWWWWWWWWWW         W = white RGBRGBRGBRGBRGBRGB             WWWWWWWWWWWWWWWWWW

아래에 표시된 것은 Nyquist 한계에서 검은색과 흰색 선의 예이지만, 각 행마다 다른 위상을 사용하기 위해 서브픽셀 렌더링의 이점을 활용하는 슬랜팅 각도입니다.

RGB___RGB____WWW___WWW__R = 빨간색 _GBR____GBR___G = 녹색 __BRG____BRG____BRG__인식 __WWW__B =파란색 __RGB__RGB__RGB__RGB__RGB__RGB__RGB__RGB__RGB_RGB__RGB_RGB__RGB_RGB__RGB_RGB__RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGBWWW___WWW__WWW__WWW_ = 블랙 ____GBR__GB___WWW__WWW__WW = 화이트

다음은 기존의 전체 픽셀 나이퀴스트 한계를 초과하는 경우의 색 에일리어싱의 예입니다.

RG__GB__BR__RG__GB YY__CC__MM__YY__CC R = red    Y = yellow RG__GB__BR__RG__GB     is      YY__CC__MM__YY__CC G = green  C = cyan RG__GB__BR__RG__GB  perceived  YY__CC__MM__YY__CC  where  B = blue   M = magenta RG__GB__BR__RG__GB     as      YY__CC__MM__YY__CC         _ = black RG__GB__BR__RG__GB YY__CC__MM__YY__CC

이 사례는 RGB Stripe 아키텍처에서 주기당 4개의 서브픽셀에 흑백 수직선을 배치하려고 시도한 결과를 보여줍니다.흰색이 아닌 선들이 색을 띠고 있는 것을 시각적으로 볼 수 있습니다.왼쪽부터 첫 번째 선이 초록색과 어우러져 노란색 선이 됩니다.두 번째 선은 녹색과 파란색을 조합하여 파스텔 청록색 선을 만듭니다.세 번째 선은 파란색과 빨간색이 합쳐져 마젠타 색상의 선이 연출됩니다.그런 다음 노란색, 청록색, 자홍색을 반복합니다.이는 4개의 서브픽셀 당 1주기의 공간 주파수가 너무 높다는 것을 보여줍니다.3개의 서브픽셀당 1주기와 같이 보다 높은 공간 주파수로 이동하려고 하면 단색이 됩니다.

일부 LCD는 픽셀 간 경계가 서브픽셀 간 경계보다 약간 큰 픽셀 간 경계를 가짐으로써 픽셀 간 색 혼합 효과를 보상합니다.그러면, 위의 예에서, 그러한 LCD의 뷰어는 단일 마젠타 라인 대신에 빨간색 라인에 인접하여 파란색 라인이 나타나는 것을 볼 것입니다.

RBG-GBR 교대 스트라이프 레이아웃 예제

색 에일리어싱 없이 실제 해상도를 높일 수 있도록 새로운 서브픽셀 레이아웃이 개발되었습니다.여기에 표시된 것은 PenTile 행렬 레이아웃 패밀리의 멤버 중 하나입니다.다음은 색상 하위 픽셀의 배열을 단순하게 변경하면 수평 방향으로 더 높은 제한을 허용하는 방법의 예입니다.

PenTile RBG-GBR 교대 서브픽셀 지오메트리(12:1 줌).
RBGRBGRBGRBGRBGRBG GBRGBRGBRGBRGBRGBR RBGRBGRBGRBGRBGRBG GBRGBRGBRGBRGBRGBR RBGRBGRBGRBGRBGRBG GBRGBRGBRGBRGBRGBR

이 경우 빨간색과 녹색 순서가 행마다 바뀌어 파란색 줄무늬가 있는 빨간색과 녹색 바둑판 패턴이 만들어집니다.수직 서브픽셀을 수직으로 반으로 분할하여 수직 해상도를 두 배로 늘릴 수 있습니다.현재 LCD 패널은 각 수직 서브픽셀을 비추기 위해 일반적으로 두 개의 컬러 LED(수직으로 정렬되어 동일한 밝기를 표시함, 아래 확대/축소 이미지 참조)를 사용합니다.이 레이아웃은 PenTile 행렬 레이아웃 패밀리 중 하나입니다.동일한 수의 흑백 선을 표시할 때 파란색 서브픽셀은 절반 밝기 "b"로 설정됩니다.

Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Gb_Gb_Gb_Gb_Rb_Rb_Rb_Rb_Gb_Gb_Gb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Rb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_Gb_

켜지는 모든 열은 최대 밝기의 빨간색과 녹색 하위 픽셀로 구성되고 절반 값의 파란색 하위 픽셀은 흰색으로 균형을 맞출 수 있습니다.이제 색 에일리어싱 없이 3개의 서브픽셀 당 최대 1주기로 흑백 라인을 표시할 수 있습니다. 이는 RGB Stripe 아키텍처의 두 배입니다.

RBG-GBR 대체 레이아웃의 비스트립형 변형

PenTile RG-B-GR 교대 서브픽셀 지오메트리(12:1 줌)

이전 레이아웃의 변형은 Clairvoyante/Nouvoyance에 의해 서브픽셀 렌더링 효율성을 위해 특별히 설계된 PenTile 매트릭스 레이아웃 제품군의 멤버로 제안되었습니다.

예를 들어, 두 배의 가시 수평 해상도를 활용하면 수직 해상도를 두 배로 늘려 정의를 더욱 등방성으로 만들 수 있습니다.그러나 이렇게 하면 픽셀의 개구율이 감소하여 대조도가 낮아집니다.더 나은 대안은 파란색 서브픽셀이 눈에 덜 정확하게 위치하도록 가시적인 강도에 가장 적게 기여하는 픽셀이라는 사실을 사용합니다.파란색 서브픽셀은 픽셀 사각형 중앙에 다이아몬드처럼 렌더링되고, 픽셀 표면의 나머지 부분은 크기가 작은 빨간색과 녹색 서브픽셀의 체커보드로 네 부분으로 분할됩니다.이 변형을 사용하여 이미지를 렌더링하는 것은 이전과 동일한 기술을 사용할 수 있지만, 이제는 수평과 수직을 모두 동일한 기하학적 특성으로 지원하는 근등방성 기하학이 있으므로 LCD 패널을 회전할 때 동일한 이미지 세부 정보를 표시하는 데 이상적인 레이아웃이 됩니다.

수직 및 수평의 두 배의 시각적 해상도는 서브 픽셀 간의 동일한 이격 거리(전자 상호 연결의 경우)로 개구율을 증가시키기 위해 약 33%의 서브 픽셀 밀도를 감소시킬 수 있습니다.또한 흰색/검은색 대비가 약 50% 증가하여 약 50%의 전력 소모를 줄일 수 있으며, 시각적 픽셀 해상도는 약 33% 향상되었습니다(즉, 96 dpi가 아닌 약 125 dpi). 하지만 동일한 표시 표면에 대한 전체 서브 픽셀 수는 절반에 불과합니다.

체크 RG-BW 배치

RGBW Quad라고 불리는 또 다른 변형은 픽셀 당 4개의 서브 픽셀이 있는 체커보드를 사용합니다.이를 통해 흰색 부화소를 추가하거나, 보다 구체적으로 말하면, Bayer 필터 패턴의 녹색 부화소 중 하나를 흰색 부화소로 대체하여 대비를 높이고 흰색 화소를 조명하는 데 필요한 에너지를 줄입니다.이는 전형적인 RGB 스트라이프 패널의 컬러 필터가 패널을 비추는 데 사용되는 전체 백색광의 65% 이상을 흡수하기 때문입니다.각 서브픽셀이 얇은 직사각형이 아닌 정사각형인 만큼 두 축을 따라 같은 평균 서브픽셀 밀도와 동일한 픽셀 밀도로 개구도를 높였습니다.가로 밀도가 감소하고 세로 밀도가 동일하게 유지됨에 따라(동일한 정사각형 픽셀 밀도의 경우), 컬러 필터에 의한 보다 효율적인 광 사용과 낮은 흡수 수준으로 인해 기존 RGB 또는 BGR 패널에 버금가는 대비를 유지하면서 약 33%의 픽셀 밀도를 높이는 것이 가능합니다.

기존 RGB 또는 BGR 스트라이프 패널에서 볼 수 있는 것과 유사한 색상 테두리를 만들지 않고는 서브픽셀 렌더링을 사용하여 해상도를 높일 수 없습니다.그러나 해상도가 높아지면 이를 보완할 수 있으며, '색 중립'인 흰색 서브픽셀이 존재하여 효과적인 가시색도 감소합니다.

그러나 이 레이아웃을 사용하면 회색을 더 잘 렌더링할 수 있으며 색 분리가 더 낮습니다.이는 인간의 시각과 현대 HDTV 전송 및 Blu-ray 디스크에 사용되는 현대적인 이미지 및 비디오 압축 형식(예: JPEG 및 MPEG)과 일치합니다.

그러나 또 다른 변형인 PenTile 행렬 서브픽셀 레이아웃의 멤버는 서브픽셀 순서 RGBW/BWRG를 다른 행으로 번갈아 바꿉니다.이를 통해 색 에일리어싱 없이 서브픽셀 렌더링을 통해 해상도를 높일 수 있습니다.이전과 마찬가지로 흰색 서브픽셀을 사용하여 투과율을 높인 것은 더 높은 서브픽셀 밀도를 허용하지만, 이 경우 서브픽셀 렌더링의 이점으로 인해 표시되는 해상도는 더욱 높아집니다.

RGBWRGBWRGBWRGBW BWRGBWRGBWRGBRGBRGBW BWRGBWRGBWRGRGBRGBR_RGB__W__RGB__RGB_RGB__RGB__W_W_W_W__RGB__W__RGB__RGB__RGB_RGB__RGB_RGB_RGB_W_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_W_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB_RGB

픽셀 해상도 대비 시각적 해상도 및 소프트웨어 호환성

따라서 모든 레이아웃이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다.각 특정 레이아웃에는 서로 다른 '시각적 해상도'가 있을 수 있습니다. 즉, 변조 전달 함수 제한(MTFL)은 눈에 보이는 색 앨리어싱 없이 동시에 렌더링될 수 있는 흑백 라인의 가장 많은 수로 정의됩니다.

그러나 이러한 대체 레이아웃은 Windows, Mac OS X 및 Linux에서 사용되는 서브픽셀 렌더링 글꼴 알고리즘과 여전히 호환되지 않습니다.현재 RGB 또는 BGR 수평 스트라이프 서브픽셀 레이아웃만 지원합니다(회전 모니터 서브픽셀 렌더링은 Windows 또는 Mac OS X에서는 지원되지 않지만 대부분의 데스크톱 환경에서는 Linux에서 지원됨).그러나 PenTile 매트릭스 디스플레이에는 기존 RGB 데이터 세트를 레이아웃으로 변환할 수 있는 서브픽셀 렌더링 엔진이 내장되어 있어 기존 레이아웃 디스플레이와 플러그 앤 플레이 호환성을 제공합니다.향후 모니터 드라이버가 전체 픽셀 해상도와 각 색상 평면에 대한 가시적 서브 픽셀의 상대 위치 오프셋뿐만 아니라 백색 강도에 대한 각각의 기여와 함께 시각적 해상도를 별도로 지정할 수 있는 새로운 디스플레이 모델이 제안되어야 합니다.이러한 모니터 드라이버를 사용하면 렌더러는 기하학 변환 행렬을 올바르게 조정하여 각 색 평면의 값을 올바르게 계산할 수 있으며 가장 낮은 색 에일리어싱을 가진 서브픽셀 렌더링의 이점을 얻을 수 있습니다.

예

아래 사진은 'Super Macro' 모드와 4.0배 디지털 줌을 사용한 캐논 파워샷 A470 디지털 카메라로 촬영한 것입니다.사용된 화면은 레노버 G550 노트북에 통합된 화면이었습니다.디스플레이에는 RGB 픽셀이 있습니다.디스플레이는 가로 RGB/BGR, 세로 RGB/BGR의 네 가지 패턴 모두 존재하지만 가로 RGB가 가장 일반적입니다.

또한, 서브 픽셀 렌더링의 이점을 활용하기 위해 여러 가지 색상 서브 픽셀 패턴이 특별히 개발되었습니다.이 중 가장 잘 알려진 것이 펜타일 매트릭스 패턴 제품군입니다.

아래의 합성 사진은 비교를 위한 글꼴 렌더링의 세 가지 방법을 보여줍니다.위에서: 단색, 전통적(전체 픽셀) 공간 안티에일리어싱, 서브픽셀 렌더링.

  • 세 가지 렌더링 유형의 합성 매크로 사진(단색, 기존 앤티앨리어싱, 서브픽셀 렌더링(위에서 아래로)
  • Lower case e

    소문자 e

  • Lower case is

    소문자는

  • Lower case w

    소문자 w

  • FreeType으로 렌더링된 서브픽셀
  • Lower case e

    소문자 e

  • Lower case is

    소문자는

  • Lower case w

    소문자 w

  • A subpixel accurate gradient.

    서브픽셀 정확한 그라데이션.

참고 항목

참고문헌

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외부 링크