手機(jī)分辨率的極限解析：2K純屬噱頭？

有個(gè)問(wèn)題一直不為人所熟知——自從Android的OEM廠商（原始設(shè)備制造商）發(fā)布顯示能力超過(guò)300-400PPI（譯者注：每英寸像素?cái)?shù)）“視網(wǎng)膜”范圍的設(shè)備以來(lái)，在AndroidOEM廠商之間引起了一場(chǎng)關(guān)于單純追求PPI的價(jià)值的廣泛討論。這次討論中，爭(zhēng)論的重點(diǎn)往往集中于提高分辨率帶來(lái)的各種其它方面的負(fù)面效果（例如電池續(xù)航）是否值得以及單純提高PPI是否真的能夠增加真實(shí)感。

如果單純用一個(gè)數(shù)字的方式來(lái)代表分辨率，我們可以用蘋(píng)果公司指代“視網(wǎng)膜顯示屏”顯示能力的1弧分（arcminute）來(lái)作為基本表達(dá)方法。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于距離人眼10-12英寸時(shí)，看到的大約300PPI的屏幕。換句話說(shuō)，這大約是60PPD（譯者注：每度像素?cái)?shù)）。每度像素?cái)?shù)（PPD）是一種既包含顯示距離又包含顯示屏分辨率的計(jì)算方式，這意味著所有的信息不只局限于智能顯示設(shè)備，而且也適用于任何其他類型的顯示屏。雖然在通常情況下該數(shù)值是合理的，但是由于人眼和大腦對(duì)圖像感知的復(fù)雜性使得這個(gè)數(shù)字并不那么精確。例如，人的視覺(jué)系統(tǒng)能夠判斷兩條直線（大約為2弧秒）是否精確地重合。如果用每度像素?cái)?shù)的方式有效表達(dá)的話，這相當(dāng)于1800PPD?？梢杂靡粋€(gè)例子進(jìn)行對(duì)比：一個(gè)分辨率為2560X1440的5弧秒的顯示屏也不過(guò)只有PPD。而且由于人眼部水分的渾濁性，理論上人眼的理想分辨率大約是0.4弧分或者150PPD。最終，在理想實(shí)驗(yàn)條件下，可分別敏銳度的最小值（指人眼區(qū)分兩條不同線的最小分別能力）大約是0.5弧分或者120PPD。用不同的方式計(jì)算的這些分辨率數(shù)值之間似乎相互矛盾，其原因是大腦只是負(fù)責(zé)對(duì)接受到的圖像信息進(jìn)行解釋。這意味著當(dāng)角度的差別遠(yuǎn)低于眼睛能夠明確解釋的范圍時(shí)，大腦能夠進(jìn)行一定水平的修改以準(zhǔn)確確定所討論的對(duì)象的具體位置。不言而喻，大腦具有不間斷視覺(jué)處理的能力，這可以用一個(gè)例子很好的解釋——用手電筒光線可以改變視網(wǎng)膜上面血管的陰影。伴隨產(chǎn)生的各種形式的象差以及在視網(wǎng)膜上形成的圖像的其他缺陷，最終都由大腦進(jìn)行處理而呈現(xiàn)一個(gè)清晰的圖像。

雖然對(duì)人類視覺(jué)而言所有這些分辨率數(shù)值似乎都有其道理，但是事實(shí)上這些數(shù)值之間卻又不完全相同。上圖是Snellen視力測(cè)試，這是一個(gè)由很多尺寸逐漸減小的高對(duì)比度的線條組成的一個(gè)較為出名的圖表，對(duì)成人而言給出的指導(dǎo)值為1弧分或者60PPD，而對(duì)兒童而言則是0.8弧分或者75PPD。值得注意的是該項(xiàng)測(cè)試是在理想的條件下進(jìn)行的——高對(duì)比度、明亮的空間中。

所以經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究這些可能的分辨率，我們能夠得出人類視覺(jué)分辨率的最合理上限為0.5弧分，移動(dòng)顯示設(shè)備分辨率在300-400PPI時(shí)人眼感知細(xì)節(jié)的能力會(huì)顯著提高。但是要求所有顯示設(shè)備制造商大規(guī)模生產(chǎn)距離眼睛12英寸時(shí)具有1800PPD分辨率的屏幕，這是極不可能的。然而，在距離人眼12英寸時(shí)0.5弧分相當(dāng)于600PPI的像素密度。當(dāng)然，如果這么容易就能解決分辨率問(wèn)題，那么在業(yè)界就不會(huì)有這么多的爭(zhēng)論了。事實(shí)上，人類的實(shí)際分辨率似乎只有0.8到1弧分。對(duì)絕大多數(shù)邊界情況而言，像素密度達(dá)到600PPI時(shí)意味著剛剛接近零可感知像素值，當(dāng)超過(guò)1弧分時(shí)反饋信息就會(huì)消失。智能手機(jī)的屏幕對(duì)角線長(zhǎng)度為4.7-5英寸之間，在此情況下要形成有效的幀對(duì)屏幕分辨率的要求應(yīng)該達(dá)到300-600PPI之間。對(duì)于OLED（發(fā)光二極管）和LCD（液晶）兩種顯示屏，在給定亮度值的前提下提高像素密度就毫無(wú)意義地增加了能源消耗。對(duì)于330-470PPI的LCDIPS顯示屏而言就會(huì)多消耗20%的，而這可以通過(guò)更加節(jié)能的SoC、功率更加強(qiáng)大的電池等方式進(jìn)行補(bǔ)償，以及改善RF（射頻）子系統(tǒng)的能耗。能耗的增加也可以通過(guò)提高屏幕面板技術(shù)的方式進(jìn)行補(bǔ)償（三星公司的OLED技術(shù)的發(fā)展就是一個(gè)例子），但是相對(duì)于降低顯示屏像素密度而言還是增加了一部分的能耗。對(duì)于LCD的顯示屏，用較強(qiáng)的背光作為提高像素密度的方式意味著液晶晶體管在顯示屏中具有較高的比例（OLED屏幕也是如此），而問(wèn)題是為了保持相同的亮度水平顯示屏上即使只有較小比例的有機(jī)熒光物也需要耗費(fèi)較大的能量。這可以通過(guò)下面這幅LCD屏幕晶體管的照片看出來(lái)，第二幅圖片是點(diǎn)亮TFT（液晶屏幕一種材質(zhì)）時(shí)的照片。

然而，為了提高分辨率也有多種折中的方式。雖然越接近0.5弧分越無(wú)法看清像素，而且具有功率的損耗，同樣值得注意的是如果亮度已經(jīng)達(dá)到了OEM制造商屏顯亮度的上限，當(dāng)給定能量消耗水平時(shí)在亮度峰值處的能量損失意味著降低了在戶外的情況下的可見(jiàn)度。隨著分辨率成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，這也意味著生產(chǎn)高分辨率屏幕增加的成本可以被其他方面抵消，如舊的屏幕越來(lái)越難以在市場(chǎng)上出售，而低反射率、高精度顏色以及其他方面的顯示性能都需要更加細(xì)致地了解底層技術(shù)。高的分辨率同時(shí)要求SoC高圖形處理能力，結(jié)果是用戶界面的流暢性受GPU的不足影響巨大。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)GPU繪制操作能力更高的需要?jiǎng)t降低了電池的續(xù)航能力。

當(dāng)然，為達(dá)到120PPD的分辨率而對(duì)其他一些方面做出一些犧牲，這是完全可行的。但是當(dāng)OEM廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品越接近這個(gè)數(shù)值，人們?cè)讲荒軈^(qū)分高像素密度和低像素密度屏幕之間的差別。而且，分辨率超過(guò)60PPD后，公司收益會(huì)明顯減少。真正的問(wèn)題是當(dāng)屏幕分辨率達(dá)到60-120PPD時(shí)就完全足夠了。現(xiàn)在1080p的智能手機(jī)上的屏幕分辨率為90-100PPD，保持這一分辨率似乎是一種最合適的選擇。

屏幕假設(shè)是利用RGB條紋呈色，并且三星屏幕的各子像素層具有有機(jī)熒光物質(zhì)的特質(zhì)，如：紅綠藍(lán)三種不同子像素不均勻老化特性，藍(lán)色老化是最快的，其次是綠和紅。有一個(gè)最明顯的應(yīng)用示例——如果顯示屏的使用時(shí)間和智能手機(jī)服務(wù)壽命一樣長(zhǎng)，那么如此長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)完全能夠表現(xiàn)圖片中的那個(gè)白點(diǎn)是如何急劇下降的。對(duì)于RGB的綠像素層，正如我們?cè)谙聢D中看到的，對(duì)角線為5英寸2560×1440分辨率的顯示屏理論上只能提供415.4次像素SPPI的紅色和藍(lán)色子像素，而只有綠色子像素能夠達(dá)到587SPPI。由于人眼對(duì)綠色波長(zhǎng)具有較高的敏感性，所以綠色像素?cái)?shù)越高，被隱藏的分辨率越少。在這種情況下，毫無(wú)疑問(wèn)仍然可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的像素層，并且在高對(duì)比度的邊緣區(qū)域該狀況最為明顯。因此，為了使紅色和藍(lán)色像素也達(dá)到587PPI，這就需要大約3616×2034的分辨率滿足視力水平的要求。實(shí)際上這相當(dāng)于881PPI。顯然，對(duì)于如此高的分辨率，想要達(dá)到RGB綠像素層對(duì)次像素SPPI的需要只靠2014年發(fā)布的SoC，甚至2015年發(fā)布的SoC是不可能實(shí)現(xiàn)的。[!--empirenews.page--]

要盡可能地使應(yīng)用程序（應(yīng)用程序?qū)﹄娏康男枰怀蓡?wèn)題）在PPD像素問(wèn)題上發(fā)揮作用。手機(jī)屏幕需要功率作為強(qiáng)大的支撐，并且這要求對(duì)性能和功率之間進(jìn)行一種平衡。當(dāng)屏幕成為智能手機(jī)電池最主要消耗者時(shí)，似乎很明顯，接下來(lái)的最主要工作是要集中于提高電池的使用壽命。毫無(wú)疑問(wèn)，1440p在某些特定情況下具有重要意義，但在這個(gè)范圍內(nèi)很難被證明手機(jī)具有這么高的分辨率，并且這是在4K屏幕進(jìn)入實(shí)測(cè)之前。雖然廠商不愿意承認(rèn)，但我認(rèn)為認(rèn)實(shí)現(xiàn)600PPI分辨率的屏幕僅為了市場(chǎng)營(yíng)銷而已（而非為了實(shí)際的顯示效果）。