Procreate入门笔记43视网

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视网膜显示屏（RetinaDisplay）是一种由Apple设计的显示屏，最初采用该种屏幕的产品iPhone4由当时的首席执行官乔教主于WWDC发布，其屏幕为×（PPI），号称具备足够高像素密度，在正常观看距离下足以使人肉眼无法分辨其中的单独像素点。

最初Retina显示屏采用的倍率为

2x，即在物理尺寸不变的情况下，UI设计的像素尺寸增加2倍，而显示图像所需的像素数扩大了4倍。简单来说，相当于把更多的像素点压缩至一块屏幕里，从而达到更高的分辨率并提高屏幕显示的细腻程度。

这个主要针对程序开发和UI设计。对于特殊元素，如视频与图像，则还是以一个图片像素对应一个屏幕像素的方式显示，所以不影响画图设置（这个说法来源网络，不太确定）。

人眼结构概述

提到视网膜，就要从人眼开始说。人的眼睛类似于一个立体照相机，物体的反射光通过瞳孔（光圈）后，由角膜和晶状体（镜头）折射聚焦到视网膜上（类似相机CCD，为曲面，大约有1.25亿个“像素”感光细胞），形成倒立缩小的实像（还记得高中物理的实像虚像和焦距吗？）。视网膜上的光感受器将光信号（光波）通过化学反应转换成神经（电）信号，通过神经传导通路（电线）传递至大脑皮层处理（主机），形成视觉。人的视力分为中心视力和周边视力。中心视力是最敏锐的，在黄斑中心的中央凹（fovea）处，这个区域非常小，大约0.3mm，但集中了绝大多数的视锥细胞（cone），负责颜色和细节，只有在这一小块区域，人们才能真正看清楚东西的细节和色彩（photopicvision），但需要较亮的光线下才起作用；周边视力（peripheralvision）相对不敏锐，主要是视杆细胞（rod），负责探知微弱光线，暗视（scotopicvision）下起主要作用。

视觉分辨力极限理论

理论上，眼睛的分辨力由以下两点决定：1.瑞利极限（Rayleighlimitofresolution）：(1.22λ/d)随瞳孔大小而变；瞳孔最大直径5-7mm，对应绿光（最敏感）极限值20arcsec；瞳孔在最小直径时，瑞利极限计算出约为40arcsec，实际上是衍射极限限制的。2.视网膜细胞的“像素间距”（细胞大小和间距）：为了将两个点彼此区分开，它们必须被不同的视锥细胞识别，并且信号必须沿着不同的神经纤维发送；中央凹处的有效分辨率最高，具体取决于衍射与“像素间距”的限制。人眼视力最小视角的大小取决于黄斑区中央凹处的光感受器（视锥细胞），视锥细胞的直径越小，细胞排列的密度越大，视锥细胞之间的距离就越小，所测得的最小夹角也越小，人眼能够区别两点之间距离的分辨力也越高。视锥细胞直径大约2.5微米（2.5x10^-6米），眼球直径大约2.5厘米（2.5x10^-2米），由此计算出理论上人眼能分辨的最小角度对应0.1毫弧。实际上普通人一般达不到这个极限，一般需要比此大三倍的间隙来分辨出两条黑条纹，即0.3毫弧=1角分（arc-minute/arcmin），1度=60-arcmin。理论上认为，人眼在中央凹的视力最敏感，一般人正常视力下可以看到的两点间的最小距离所形成的视角为1-arcmin。即视觉的分辨力极限（visualthreshold）。如果对应的角度小于眼睛的分辨力时，上述的两条黑条纹会被视为一个灰色方块。如果是条纹重叠的话，就会产生摩尔纹（拿手机照屏幕的时候出现一些奇怪的条纹也是因为这个原因，是感光元件像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近时产生的一种干涉现象）。

测视力的原理

常见的“E”字视力表来源于年荷兰眼科医生赫尔曼·斯内伦（HermanSnellen）的设计，其提出了视标（optotype）的概念，即将每个字母结构都经过标准化的一套字体。这些字母的设计遵循一定的规则：视标（字母）的线的厚度等于线之间的空白的厚度（字母的笔画和空白宽度对应1-arcmin）高度和宽度是线条粗细的五倍（所有字母大小对应5-arcmin）根据Snellen的理论，在距离20英尺（feet）处看视力表，如果一个正常视力（20/20）的人，在视力表上20/20这条线的E正好对应5-arcmin的视角，则每条线将对应1-arcmin，每度有30个黑白线“循环”，即正常人能分辨的最小极限。光线入射形成了一定角度，所以测试视力的精度实际就是被测者能够看清楚的最小视角是多少。之所以使用角度，是因为眼睛是否可以分辨两个条形，不仅取决于两个条形之间的距离s，还取决于从眼睛到两个条形的距离D。

国际标准上常用到的视力结果如“1.0”、“0.5”等，实际上是通过“测试距离/正常人能看到这个E的理论最远距离”计算得到的比值，即你是正常人视力的多少倍（20/20或6/6为正常），比如测视力结果为“0.5”，就是分辨力只有正常人视力的一半。

“5.0”视力的版本是自年推出的对数视力表，以5米距离测试，将视标大小成等比数列排列（相邻两行边长之比恒为，即1.），第11行为标准视力，记以5.0，然后以5分减去测试的视角的对数值表达所测的视力（缪氏记录法）。

后来国外改良了这个视力表，出现LogMAR视力表。

一些职业运动员的研究记录最高得分为6/3（2.0），人眼的裸眼视力极限约为6/3-6/2.4（20/10–20/8），即极限可能为更小至0.5-arcmin。据说猛禽如鹰的视力为20/2左右，而鸽子的视角基本上可以度无死角，蜻蜓大脑处理的超级快以至于看到的都是慢动作，在这些方面，它们的视力比人类好太多了，所以动物和人的世界，应该说是完全不一样的吧。

视网膜分辨率和视网膜屏

根据上面的理论，1-arcmin的人眼极限对应看屏幕上能分辨的极限为60px/度（=1arc-minuteperpixel）。根据这个理论，任何高于60px/度的显示实质上都是在浪费屏幕分辨率，因为眼睛无法辨别更多细节。因为还涉及到人眼距离屏幕的问题，引出概念像素每角度（pixels-per-degree,PPD），同时考虑了屏幕分辨率和肉眼距离设备的距离。根据乔布斯的预计，将通常使用距离及正常肉眼能区分屏幕上两点的最小视角代入上述公式得出：手机显示器的像素密度=PPI（使用距离为10-12inches）、平板类像素密度=PPI，电脑的Retina显示器像素密度=PPI就无法区分出单独的像素了。从公式看，视网膜屏的概念，这些都是在肉眼距离屏幕距离较远情况下来说的。然后，为了进行比较，还真的有一个公式可以计算我们的眼睛根据距离能看到的像素大小。一般人眼视物至少需要间隔的距离d=10cm（基本贴脸上了，再近生理上就没法聚焦成像了，跟眼睛的焦距有关，类似于相机贴的物体太近照出来都是虚的）。计算得到像素大小为0.mm，对于1-arcmin的视力，则为20um，得到的理论像素密度为px/英寸（可能更高）。所以说，尽管在视网膜屏中看不到像素，但与我们的眼睛相比，它们的分辨率还是很低的！往更深里说，对于人眼的视觉，比单纯测视力里辨别两点间最小间距要复杂的多，还包括了感知（detection）、位移（localization）、对比度（contrast）、瞳孔调节、暗视明视、颜色、形状、认知等等。一个鸟类学界的朋友指向天空跟你说：“你能看到那个凤头柳莺了吗？”如果你“看不到”，可能是因为它离得太远你根本察觉不到（感知）；或者是尽管你能看见一个小点，但是无法辨别那是个鸟（识别）；或者是因为，尽管你看到了各种东西，但是你根本不知道“凤头柳莺”长什么样（认知）。在每种情况下，其实都无法“看到”，但是出于完全不同的原因。

但是呢，也从某种程度上说明，我们有时候并不需要那么高的分辨率，因为在某个距离下，肉眼已经分辨不出来区别了，再高的分辨率看起来都是一样的了。

而且，分辨率过高，会导致图像文件太大、传输慢、耗流量、网速低的时候显示不出来等等问题，高分辨率可能会大大降低浏览速度，而这将是一个比“提高几乎看不出来的区别的细节”更严重的问题；还有的时候，显示设备有限的分辨率根本用不到更多的像素，只会浪费设备的算力和储存空间。据说，在数字图片领域，一般认为72PPI以上即可以接受了。这是一个越写越跑题系列。下一期说颜色。参考文献：1.PixelDensityfromWikipedia

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