干货周记: 对“屏幕分辨率”的祛魅(消费电子8, 汽车电子4)

董昭聊科技2024-05-04 20:39:51  100

一、家里客厅的电视,最佳观影距离究竟是多少?

二、观影距离最好是电视尺寸的3倍,这种说法真的对吗?

三、书房里的显示器,应该直接上4K,还是2K就够了?

四、车载屏幕是否真有必要上比2K(2560*1440p)更大的分辨率?

五、饱受好评的苹果Apple Vision Pro,它果真像大家说的那么清晰吗?

AI创作

上面的问题,你可能都想过。但在纷杂的市场中,商家有意无意施展的产品幻术,会让你不明觉厉,稀里糊涂地就被忽悠了。所以,咱有必要在《干货周记》里祛个魅,如下分析,供你参考。

几个概念

首先,咱先明确几个概念:PPIPPD人眼的极限

一、PPI (Pixel-Per-Inch),即每英寸所包含像素数。选手机时常会参考它,以iPhone 15 Pro Max为例,6.7英寸,2796x1290的分辨率,其PPI=Sqrt(27962+12902)/6.7≈ 460 ppi,手机界常用它,主要在于,如今手机尺寸差别不大,PPI也足够直观。但请注意,PPI是个绝对量,并不直接代表视觉清晰度。

二、PPD(Pixel-Per-Degree),角分辨率,即视场角(FOV)中每度夹角内,所包含的像素数。PPD越大,画面显示就越清晰。由于它包含的信息维度更多(FOV、距离、尺寸等),所以常被用于表征视觉清晰度。我们评价VR/AR、电视、显示器、车载中控屏时,PPD是很重要的一个参考。

三、人眼的极限,用PPD表示,大概在PPD=60处。其实PPD能到50,整个画面就很细腻了,PPD<50时,视觉感受敏感的人,可能会感到“格子感”。请注意,PPD=60时对应的PPI,很可能并不大。如:电影院观影者的PPD很高,但其实其屏幕分辨率和PPI都不高。

其实,咱实际使用场景中,PPD能≥50,清晰度就非常OK了。那么,我们要怎么得出PPD呢?有了这个“照妖镜”,咱可不就能对商家们祛魅了麽。

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如何得到PPD?

PPD的计算其实很简单,用中学数学就够了。

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透过现象看本质,PPD即单位角度上所含的像素数,它本质上即“对角线总像素数”?“视觉FOV”。

对角线总像素数,用“分辨率+勾股定理”就搞定。如2560x1440p的分辨率,对角线像素数为:Sqrt(25602+14402)≈2937

视觉FOV,用“辅助线+反正切函数”也能搞定。从人眼处做垂线到屏幕,基于直角三角形的正切关系,可得到,视觉FOV=2*arctan((L/2)/d)

合并,得到PPD的终极公式表示:

若显示器分辨率为x*y,显示器尺寸为L,观影距离为d,则其PPD为:

(公式1)

如果PPD≥60,则人眼几乎感知不到任何颗粒感了,实际上能到50,视觉清晰度就已经很细腻了。

定性分析,也和直觉一致:

分辨率越大,清晰度越高;这个很好理解,不再赘述。

观影距离越大,清晰度越高;举例:在电影院看电影。

尺寸越小,清晰度越高。同等距离和分辨率下,小屏幕的实际清晰度好过大屏幕。

那是不是只要PPD足够大,足够清晰,就万事大吉了?非也,因为实际体验,不仅和PPD等“视觉清晰度”有关,还和“视觉FOV角度”有关,前者决定够不够清晰,后者决定视野够不够大。二者都够大时,才有沉浸感。

当年GAME BOY的放大镜配件,虽成全了更大的FOV,但由于分辨率不变,其清晰度反而降低了,用过的朋友应该还记得,上了放大镜之后,那更为清晰的颗粒度,令人印象深刻。

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基于公式1,咱还可得到下面的俩公式:

视觉FOV(单位:度):

(公式2)

若想PPD≥60,观影距离d不得小于(单位:与屏幕尺寸L一致):

(公式3)

实操举例

案例1:

我用于办公和玩Xbox的显示器。27寸,2K分辨率,日常使用距离60cm,够用吗?

实拍

L=68.58cm,x=2560, y=1440,d=60cm,于是,套前面的公式,咱可得到:

视觉FOV≈58.49°(视野不错)

PPD≈49.3,也算很清晰了

通过公式3,咱还能知道,当我距屏幕≥75cm时,PPD便会超过人眼清晰度极限: PPD=60(此时FOV≈48°)

案例2:“电视选购”与“黄金观影距离”。

实拍

对于70寸、4K分辨率的电视而言,在多大的距离下观看,能得到PPD不低于60的效果呢?

L=177.8cm,x=3840,y=2160,套用公式3,可得:

在1.2米以外看这个电视,PPD便会超过人眼清晰度极限: PPD=60,这很容易做到,应该没谁会离那么近看电视吧。

那么,之前的那个传言:屏幕对角线长度3倍处为最佳观影距离,有道理吗?套用公式1可知,此时只要其对角线分辨率>1135,即可满足PPD>60的人眼极限条件,但此时FOV视野很小,直观体感即屏幕偏小。可见,这个规则适合低分辨率小电视(720p分辨率的对角线分辨率≈1297)。

但如果你按这个规则,去买高分辨率电视,那就不合适了:不仅FOV过小,高分辨率也给白瞎了(在此规则下,4K和1080p没有区别)。

案例3:更直观的感受手机。

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以iPhone 15 Pro Max为例,其分辨率2796x1290,6.7寸,在日常使用距离(30cm)下,PPD相当于多少呢?

直接套用公式1,得到,此时其FOV≈31.6°,PPD≈97,远超60。可谓清晰至极了。难怪手机屏幕分辨率做得如此克制,它确实没必做太大。

案例4:车载中控屏的分辨率到头了吗?

如今智能座舱内的屏幕越来越大,分辨率越来越高,屏幕尺寸、刷新率也都在“消费电子化”。

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以特斯拉Model Y为例,其CID为15.4英寸,分辨率为1920*1200,套用公式3,可知,当用户在屏幕正前方,距离屏幕≥57.2cm时,PPD便已超过人眼清晰度极限:PPD=60,我个人实际体会,距离屏幕不会小于50cm(PPD≈53),已足够清晰。

对于当下常见的车载2.5K屏,若也按2560*1440p估算(通常车载屏幕为扁平状),当用户在屏幕正前方,距离屏幕≥43cm时,PPD便已超过人眼清晰度极限。在车上,这个距离已是很前倾的姿态了。所以,大多数情况下,该分辨率已足够。

当然,驾驶员看中控屏的角度,一般不是正视,不同屏幕的计算方式可能也有不同。但粗略估算下,考虑到正常坐姿下的用户,与屏幕的距离不会太近(除非用户趴在屏幕上看),车载屏幕的分辨率到2K,已足够覆盖大多数场景了。

祛魅

其实,最开始,我出于懒人思维,先问了AI,但它的回答,看似理直气壮,但实则翻车了。

看来咱要祛魅的,不止是屏幕分辨率,还有AI啊。

截图

End

Roy个人观点,仅供参考

注意:上述仅为祛魅,如有不对,还请指正)

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