人眼能够分辨出屏幕像素密度为160ppi和180ppi的区别吗?

当口袋里的手机屏幕分辨率超过了电视,难免会有疑问:分辨率究竟多高才够用?

原始场景信息的光学再现是显示技术的核心功能,画质作为显示质量优劣的评价内容一直以来都是技术发展改进的核心。为此我们乐此不疲的提升与画质相关的各个指标。现在口袋里的手机分辨率超过了电视,QD/OLED可以呈现你在自然界中很少见到的颜色,屏幕刷新率几乎以倍数的形式递增,我们仿佛坐在了一辆没有终点的加速列车上,难免会有疑问:高画质究竟多高才够用?

显示技术的出现打破了视觉信息的时空限制,它充分利用了人类视觉系统的局限性,在时间、空间和色彩三个方面成功的欺骗了我们的大脑,让我们自以为看到了物体“真实的样子”。你没有意识到在屏幕上看到的连续图案实际上是由离散的像素格子拼起来的,因为你识别静止物体的视力是有限的。目前约定俗成“普通”人的视力水平大约是视力表中的1.0,可以理解为能够分辨空间频率为30 CPD (Cycle per Degree) 的明暗相间条纹,也就是常说的1/60°视锐度。这一点对于显示技术来说至关重要,它直接决定了屏幕应该具备的最低分辨率,或者说最低像素密度PPI (Pixel per Inch),对于满足最低像素密度的设备我们将其冠以Retina屏幕的称号。由于人眼的视力是用角度来描述的,当涉及到具体的设备PPI时我们需要进行换算,而换算需要的另一个重要参数就是观看距离。如果以观看距离作为横坐标,Retina屏幕应当具备的最低像素密度为纵坐标,并通过公式:

可以得到关系曲线如图1所示。

图1的目的是要说明两点:

  1. Retina PPI随着距离的增加而快速下降,因此观看距离越近的设备,对PPI的要求就越高。在距离小于15cm左右时人眼已经开始出现聚焦困难的情况,因此对于VR/AR需要的PPI需要另外讨论。
  2. 不同的人具有不同的视力,对于视力1.2的人来讲,“普通”人眼中的retina显示屏仍然没有达到他所需要的最低PPI值。

除此以外,人眼对静态物体的辨识力还与环境亮度、物体的色彩甚至人的生理状态有关,更别提独特的“游标视力”现象[1]。所以Retina显示屏的概念更多的是大规模量产的工业产品在面对千差万别用户时的一个折衷标准。但是对于显示行业来讲,这确实是一个直观且关键的技术指标。在明确了Retina的概念,我们就可以来讨论下具体的产品应当具备什么样的分辨率。

TV,追求临场感,视域优先

显示屏本身具有显示动态与静态画面的功能,但是TV这类产品从诞生那天开始就注定主要向观众呈现动态画面。对于早期的电视节目来讲,让观众在观看时体验到 “身临其境”变得至关重要。接下来的问题是:如何增强用户在观看TV时的临场感?

在继续讨论前我们需要了解一个概念:人眼的视域 (Field of View),即当你双眼目视前方时,能够感知到的场景范围。这个范围同样是通过角度来定义的,对于人类来讲水平方向的视域覆盖范围大约为114°[2]。但是,在这个范围内的视觉感知能力是不均匀的,大致可以分为4个部分,如图2所示:

图2. 人眼的水平视域分布

  • b) The effective visual field. 大约30°,在此范围内人眼的辨识能力下降,但是仍然可以在较短时间内识别画面中的物体。
  • c) The induced visual field. 大约100°,观察者可以感受到视觉刺激,并且与观察者对自身所处环境的了解有关。

实验证明,在观看距离一定时,观察者的临场感会随着显示屏覆盖的视域范围增大而增大[3]。而增大视域覆盖范围最有效的方法就是增大显示屏的面积。因此在HDTV标准制定的时候,除了将16:9的宽银幕比例写入了ITU-R BT.709[4]的画面格式中,还推荐了与显示屏垂直边尺寸相关的观看距离建议,而在这个距离观看时屏幕正好覆盖了30°的视域范围,此时FHD ()的屏幕分辨率也刚好满足Retina显示的需求。HDTV标准建议是在1993年完成第一版的制定,但是技术的发展已经使得更大尺寸显示面板的制造成为可能,因此在观看距离不变的情况下,进一步的增大屏幕尺寸可以进一步提升观看者的临场感,但是为了保证retina显示,我们需要在变大的屏幕内塞进更多的像素,于是便会有4K分辨率的TV,即UHD的标准。当TV的分辨率上升至4K时,它所覆盖的视域角度已经超过了HDTV的30°达到55°,几乎超过了iMax电影所能覆盖的视域范围。但是这并不是终点,目前更高分辨率的8K电视也已经有样机展示,而且它覆盖的视域范围更是高达100°,几乎完整的覆盖了与临场感相关的全部视域范围。

超高清技术。当被问及实际观看效果怎样时,国外评测媒体用了简单的两个词:“绝对震惊!”[5]。据描述当开幕式的全景画面出现时你甚至可以看清楚看台上每个观众的面容。如此之高的分辨率再配合22声道音频几乎完全骗过了你的大脑,耳边的观众欢呼声以及种种细节让你不由自主的认为自己身处远在伦敦的看台之上..身边坐满了观众。

可以这么认为:TV的高分辨率趋势的背后其实是对人眼视域高覆盖率的追求,为此我们必须增大显示屏的面积,而为了同时保证retina显示,我们不得不去提升TV的分辨率。所以与接下来我们要讨论的Monitor类产品相比,TV可谓从HDTV年代开始就已经全面retina化。只不过TV追求的是更高的临场感,因而视域增加直接带动了分辨率的提升。可惜的是普通消费者并不清楚分辨率翻倍是为了什么,更别提家中连FHD信号都无法输出的机顶盒了。

也许你会奇怪为什么TV以外的产品类别都放在这里一起讨论,原因其实很简单:这些产品类别从用途上看其实都属于Monitor,只不过是大小不同、所处位置不同而已。如果从显示的内容及追求来看,主要以静态文本、图像和图形为主,并不期望观察者在使用时在视觉上有“身临其境”的感觉。因此这类大小不同的Monitor只需要满足retina显示这一个条件即可,而决定他们PPI的观看距离也与视域无关,而是取决于应用场景。

例如Desktop Monitor,我们可以认为放置在桌面的屏幕与人眼之间的距离大约是40~60cm,对应Retina PPI为218,那么一款常见的19” LCD大概需要4K的分辨率才能达成retina显示;对于27”的一体机来说则需要5K的分辨率,也就是Apple的Retina 5K iMac所具有的。Notebook产品可以理解为便携式Monitor,因此在PPI上的要求相同,12”的产品需要分辨率。

Tablet、Mobile以及Wearable放在一起处理,因为他们具有较好的手持性,大部分时间用户会手持查看,因此距离的变化范围更大。第一个将retina概念推至公众视野的公司恐怕是Apple了,iPhone 4的PPI值为326,对应视距约为27cm。不过JDI在2014年IDW上发表的论文[6]表明,当用户躺着使用手机时,视距的平均值大约是25cm,对应PPI为349;但是如果是视力较好的年轻人,视力可达60 CPD,此时需要的retina PPI值为699。考虑到这类设备在实际使用过程中都与用户非常的接近,所以25cm理论上可以作为视距参考值。

上述讨论的全部内容其实都有一个前提: 以视力1.0的观察者为基准,以一定距离外的平面显示为目标。这些都是非常非常基础的平面显示技术的应用。但是未来的显示技术需要以什么样的形态出现,会有什么样的应用,目前仍然是个未知数。也许随着技术进步在未来我们有能力制造超高PPI的显示设备,真正意义上超过人眼的识别能力,我们可以用它做什么有趣的事情?现在或许是一个思考的好时机。

本文最初是2015年所写,现在再看发现数据已经更新很多了,但是确实如最初推测的一样,设计方法可以事半功倍,下面一起来看看吧~

【思考】全世界有多少款手机?多少尺寸?多少个分辨率?……

据不完全统计,仅Android手机就有18000多款!其中三星就已经有上百款手机,其他厂商华为、HTC、vivo、中兴等,几乎以每季度推出一款手机的进度持续增加,还有一些大家听都没听说过的厂商和品牌,在悄悄的为这庞大的数据添砖加瓦。目前在售的iPhone一共有9款,相应尺寸有3.5”~5.5”四种,至于Android手机,从2.9”~6.0”其中包含的尺寸我们就不具体罗列了,对应的分辨率难以统计,好在Android系统常见的常规分辨率就只有3套。虽然IOS系统比Android系统要规整些,但9款iPhone中也包含的6套分辨率。下面我们来说,常见的IOS和Android系统中,那些常见的分辨率。

Android手机使用量最多的分辨率是像素,其次是像素,再具体的观察会发现像素的大屏手机的占比也在逐月增加。

iPhone手机使用量最多的分辨率是像素,逐月减少,像素(即iPhone 6 plus)的占比也在逐月增加,而iPhone 6 plus的官方物理像素就是像素,是不是有点眼熟?没错,这与Android手机像素一致。

大胆猜想,小心求证,从上文发现的三点,我们不妨大胆的假设一下:

首先,了解并区别这些概念

2.DPI( dot per inch,每英寸多少喷墨点)表示印刷品点密度。

3.DP( dip) 是安卓开发用的单位,1dp表示在屏幕点密度为160ppi时1px长度(@1x)。

PPI是每英寸含有的像素数量,我们来做个简单的数学题~

根据勾股定理解答,得出400.529约等于401,与官方给出的PPI一致。恭喜答对了~

然后,了解iPhone的这些尺寸对应的分辨率

看懂这张图了吗?没关系,听我娓娓道来~

早期的iPhone手机是320x480,对应3.5英寸屏幕,即163PPI,根据科学验证PPI≥160,人眼不会察觉到像马赛克一样的像素颗粒,但这样的1:1渲染,也仅仅是察觉不到明显的马赛克,但依然不够清晰,能更高清一些吧?答案当然是肯定的,当年苹果率先提出了Retina display(视网膜屏幕)的概念,也使得 iPhone 4 的推出具有了划时代的意义,按照1:2 渲染,使用@2x资源,展现的细节更多更精致。但这样够了吗?不,960px高的一整屏显示信息不够多,能不能加高呢?必须可以,满足用户一切需求,于是有了iPhone 5的1136px的高度,屏幕比例也更接近16:9宽屏效果,看视频更爽有没有~

此时,所有的iPhone都没有超过4寸屏幕,这也是乔布斯认为的最佳手机尺寸,哪怕当时周围都是三星大屏“虎视眈眈”,他也坚持着。但是,乔布斯逝世后,Apple终于还是“随波逐流”了,推出了更大屏幕iPhone 6,甚至超大屏幕iPhone 6 plus。

让我们一起来看看,iPhone 是怎么逐步变的更big(逼格),从iPhone分辨率分布图可以看出来,在iPhone 6出现之前,Points(点)的宽度都是320,iPhone 6出现之后,宽度增加到了375pt,如果不增加Points会怎样呢?详见iPhone 6 (Display Zoom)这一竖列,依然使用@2x资源,但手机尺寸增加到了4.7英寸,要保证326 PPI不变,物理像素显然要750x1334才行,为什么显然?用勾股定理算算去,16:9的屏幕,自然就能得出长宽是750x1334了,也就是说,640x1136要放大1.17倍才能符合要求,但这样显然是不匹配的。为了确保iPhone 6 的精细度不降低,增加Points来匹配4.7英寸的屏幕是更好的选择,并且这样显示的内容也会更多,何乐而不为。所以,市面上出现了750x1334

iPhone 6 plus也同样由于屏幕尺寸的增加,市场上高PPI的流行趋势——“当PPI达到400以上时,屏幕的显示效果会细腻很多。”5.5英寸屏幕上要达到400以上的PPI,那显然物理像素要达到像素。那iPhone 6 plus是怎么适配的呢?

如果沿用iPhone 6的点不变,仅仅采用@3x资源,那就是上图中iPhone 6 plus (Display Zoom)这一竖列了,会得到像素,压缩0.96就是了,可行吗?当然可以,PPI并没有降低,这就是iPhone 6 plus的放大模式(像素)。

但这样下来,4.7英寸的iPhone 6 和5.5英寸的6 Plus,就只是图标等比放大了,内容依然显示那么多,并没有什么用。为什么不继续加大Points(点),显示更多的内容?于是414x376应运而生,iPhone 6 plus有了标准模式(像素)。

好了,终于分析完上面复杂的分辨率了,可以大概推测出iPhone近几年的变化趋势,有兴趣可以猜猜下一款iPhone是什么样。关于各款iPhone之间的换算关系,下面也做了一个对比。

如图,截取了iPhone 现有机型(停产的除外)的桌面图标效果,分别标注了图标尺寸。iPhone 4 、5、6的图标都是120x120像素,用的都是@2x资源;iPhone 6 plus在放大模式和标准模式下,图标都是180x180像素,即@3x资源,标准模式下压缩至像素呈现到手机上,实际显示的物理像素就是157x157像素;以为出发点,向各个尺寸发散,x1.15倍得到iPhone 6 plus(标准模式),x1.15x2/3得到iPhone 4,5,6的图标尺寸,可见,以的屏幕做的图标或者元素是可以换算到其他尺寸的。

iPhone4、5、6都用过的人应该会发现,无论屏幕变的多大,真实呈现的图标都是一样大的,手指点击区域的体验也是一样,为什么呢?IBM的设计语言就讲到过,手指适宜的点击大小至少是7mm,在326PPI中,90px就相当于7mm。

Plus的图标(9.9mm)才会“看上去”一样大。

大家都知道iPhone 6 plus有两种显示模式,(还不知道?打开设置-显示与亮度-显示模式,就可以看到了),标准和放大模式有什么差别呢?

1.放大模式的分辨率是像素,标准模式的分辨率是像素,标准模式的分辨率尺寸更大;

2.同样使用@3x资源图,标准模式的较高分辨率尺寸中,可以放入更多的内容;

3.放大模式压缩到96%适应到手机,标准模式压缩到87%适应到手机,由于依然还是401ppi,使用的资源相同,所以图标在放大模式下显得更大,在标准模式下更小看起来就更精致。

上图可知,随着屏幕变大,显示的内容越来越多。

iPhone 6在iPhone 5的基础上多了一行,且文字一行可以显示更多了;

iPhone 6 plus的放大模式与iPhone 6显示的内容一样,只是整体变大了;

iPhone 6 plus的标准模式比iPhone 6显示的内容更多了一行,大多数文字标题一行显示完整。

从app store的常规列表布局可知,各个屏幕尺寸的常规列表可按2/3 换算。

使用@2x的机型与使用@3x的机型的图标、左边距和右边距的像素都是2:3的比例,从文字标题的长度可以直观的看出,相同资源下,iPhone 6的一行所显示的字数比iPhone 5更多,甚至,iPhone 6 plus标准模式一行可以显示iPhone 5 的两行文字。若继续以原来iPhone 5的尺寸(640x1134)做设计稿,局限就太大,反而iPhone

我们来简单设计一下3个图标的布局,假如以的屏幕来做设计稿,标准模式下的设计稿可以直接放大到得到。

标注方式A:标注了左右边距,按比例适配到其他屏幕,iPhone 4、iPhone5等相对小尺寸的屏幕图片出现了重叠;

标注方式B:标注了间距然后整体居中,按比例适配到其他屏幕,左右间距减少了,效果依然ok。当然这种标注方式也有风险,如果图标更大或者间距更大,则图标也有可能在小屏幕中出框。

如果有经验的设计师就知道,这种标注方式在的屏幕中,整体宽度(图标+间距)不大于835px就可以避免出框的情况了。

假如以750x1334的屏幕来做设计,同理换算到其他分辨率。

总之,只有理解了换算方式、多多尝试、积累设计经验,才能做出更好更恰当的设计与标注。

举例大图的适配方式,从最大的屏幕压缩到,大图直接压缩,边距按照2/3换算;从压缩到,大图再压缩到85.3%,边距不变;继续到960x640的屏幕,显示高度减少176px,边距依然不变。

综上所述,呈现大图时,可以一张资源适配到所有尺寸,例如,闪屏就可以共用一张最大尺寸资源,最后注意小屏幕会裁剪176px就行了。

总结,iPhone的特点……

实际呈现的图标和文字基本一样大

屏幕内显示的内容越来越多

呼~~终于说完了iPhone的特点,欲知更多精彩请听下回分解……

多么想就这样结束啊,但是,不行,说好的iPhone和aphone之间分辨率 “亲密接触”,现在只有iPhone,没有aphone怎么行!继续!

文章的开头已经说过,android有1800+W种手机,我不可能全部说到,在此我们只说主流的尺寸。图中的密度是对密度值的一个等级划分,例如FHD的全高清屏幕,对应的密度是xxhdpi,密度值480ppi左右,例如441ppi的小米手机4C也可被称为(FHD)全高清屏幕,对应的分辨率,DP的倍率关系是3倍。DP( dip) 是安卓开发用的单位,1dp表示在屏幕点密度为160ppi时1px长度(1倍关系的情况下)。

简化成3个常用分辨率就是540x960,720x1280,。三者的换算比例分别是1.5,2和3倍关系。例如,设计20dp的长度,在540x960的QHD屏幕中是30px,在720x1280的HD屏幕中是40px,在的FHD屏幕中是60px。FHD也可以直接换算到QHD,即除以2。

同样以3个图标的布局来举例,以的屏幕来设计,无论是以方式A来标注,还是以方式B来标注,换算到HD和QHD的屏幕都是没有出现任何图标重叠的情况,因为,他们是完完全全按照1.5:2:3的比例换算的,就是屏幕尺寸也是0就等于1.5:2:3。所有不会出现iPhone的图标重叠情况,iPhone的各个屏幕尺寸比例并不是2:3,所以导致与资源比例不一致。

实际呈现的图标和文字各不一样

屏幕内显示的内容越来越大

哦吼吼~ 既然两个主角已经上场,特点也已经了解,开始他们的“亲密接触”吧~

对比IOS和Android可以看出,他们共有的尺寸,假如都以来做设计稿,标注和资源可以通用吗?

如图,IOS和Android都在上标注,图标都是228px,但iPhone的@3x需要还原到相应的标准模式才可得出,即262px,而Android直接切图即可得到3倍资源,即228px,可见iPhone和Android的资源并不一致。

iPhone上直接切的@3x放到IOS上是缩小了13%,常规设计不能共用资源,若特殊设计单独元素时,稍稍偏大或者偏小的尺寸误差并不会影响到用户体验。

从上文中的对比与说明,我们之前的猜想也可以有结论了。

猜想1:能不能以尺寸占比最高(iPhone ;aPhone)的来做呢?

回答:不能,因为屏幕越来越大,显示的内容越来越多,小尺寸屏幕会局限设计;

猜想2:同一套的设计稿是否可以共用Android和iPhone?

回答:H5页面可以共用,由于不同机型有规律可循,设计独立元素时,可直接共用一套资源,iPhone上偏小(13%)并不会影响到用户体验;但设计系统层级的控件时,则建议分开设计

设定字号和左右边距后,按比例换算到其他屏幕,大屏幕自动延长每一行显示的字数;

设定大图的边距,边距按比例换算,大图自适应压缩尺寸。

设定列表中的图标、文字和按钮的尺寸,以及间距和边距,按比例换算到其他屏幕后,中间区域可以拉伸。

设定图标尺寸,按比例换算到其他屏幕后,均等排列,也可以按百分比分配排列。

设计稿750x1334最佳,标注图也是,可以直接输出@2x切图资源,再另存切图PSD,放大到@3x资源。如果用sketch做的设计稿,此工具就可以直接输出@3x、@2x资源,当然也可以输出一份pdf矢量资源。然后就交给开发哥哥们去实现啦~

可以调整已经做好的iPhone设计稿,如果想共用一套切图资源的话,建议令外新建一个720x1280的屏幕,把iPhone750x1334的图标和文字等元素拖动到Android的设计稿上,再做细微调整,标注layout

新闻信息流视频广告的设计,输出iPhone的设计稿和标注都是750x1334像素,输出APhone的设计稿和标注都是720x1280像素,由于Android和iPhone的设计风格不一致,所以不能共用一套,需要分别输出切图资源xxhdpi(@3x)和xhdpi(@2x)资源。

没错,特殊的简化版,就是这么简单,Android和iPhone可以共用同一套设计稿和资源:

以的屏幕来设计,直接标注layout和输出切图,然后交给开发哥哥,他们用H5开发,view point即可解决各个尺寸之间的问题,神奇吧~

摇一摇福利贴的广告形式设计,输出设计稿和标注都是的屏幕,横竖屏资源共用,切图资源@3x。

移动自动化表单的广告形式设计,输出设计稿和标注都是的屏幕,横竖屏资源共用,间距等比拉伸调整,切图资源@3x。

前前后后磨磨蹭蹭历时两周,终于写完了,都被戏称“这是写小说呢,要这么久”哈哈哈,好吧,是的,就当小说来写也不错,希望读者能更容易理解。

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