
現(xiàn)在看來,大多數(shù)地球人已經(jīng)知道,蘋果最新的iPhone 4發(fā)售。新機(jī)型功能繁多,引人注目的要數(shù)視網(wǎng)膜顯示屏了。當(dāng)史蒂夫·喬布斯初次在 WWDC 上引用該術(shù)語時,我瞪大了眼睛。作為一個視網(wǎng)膜科學(xué)家,我立即對此生疑起來。我的大腦開始飛速運(yùn)轉(zhuǎn),我想知道,這是否是我上一次參訪蘋果技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室所見到的成果轉(zhuǎn)換呢。對此次訪問,我只能守口如瓶,但視網(wǎng)膜顯示屏,這一超高分辨率的顯示器,是我之前從未見過的新技術(shù)。本質(zhì)上,這是一個由 LED 背光驅(qū)動的像素密度為 326 PPI 的 LCD 顯示器(分辨率 960×640,Daring Fireball 的約翰·格魯伯在三月便預(yù)測了此分辨率),在這樣的顯示屏中,每一個像素僅占 78 微米大小。我用顯微鏡捕捉了幾款產(chǎn)品的液晶圖像,如你所見,這些像素并不方整。相反,他們是矩形,短軸為 78 微米,長軸大約是 102 微米。我攝了 iPhone 初代、3GS、iPhone 4 以及 iPad,可以借此比較它們像素大小的差異。比例尺和測試結(jié)果均為近似值,為了找到合適的校準(zhǔn)值,昨夜我在實(shí)驗(yàn)室里花了不少心思。不過,今次測量,無論是檢驗(yàn)相對的像素尺寸,還是判度蘋果是否過譽(yù),均有益處。初代 iPhone

如你所見,初代 iPhone 的像素(各由一個紅色、綠色和藍(lán)色的子像素組成)的大小約 190 x 500 微米此外,亦可見屏幕模糊不清。雖然對焦準(zhǔn)確無誤,但液晶面板位于玻璃與觸摸傳感器的下方,因而圖像質(zhì)量有所減損。iPhone 3GS

如同第一代 iPhone,iPhone 3GS 的像素大小基本相同,雖然接觸位置不同。同樣,像素尺寸約 190 x 500 微米,也存在模糊的問題。iPhone 4

iPhone 4 屏攝的放大倍數(shù)與之前兩款 iPhone 皆同,可以看到像素尺寸大為縮小。這些像素雖小,但倘若你仔細(xì)觀察,子像素內(nèi)似乎還有子像素的存在。我不確定是否如此,也許這是工藝的特征吧。由于 iPhone 4 的屏幕與玻璃面板粘合,消除了二者的間距,因此圖像失真已不可察。 初代 iPhone:約 176 × 223 微米 iPhone 3GS:約 176 × 223 微米 iPhone 4::約 78 × 102 微米 那么…史蒂夫說過,該顯示屏的像素密度同人眼的視網(wǎng)膜旗鼓相當(dāng)。我雖果粉,但這說法似乎還是有些夸張了,我打算草做計算,看看是否到底如此。很顯然,我不是第一個這么做的博士,還有人要和喬布斯攤牌呢。而且就視網(wǎng)膜而言,索內(nèi)拉b0士的觀點(diǎn)不完全正確,但視網(wǎng)膜顯示屏的分辨率的確接近了視覺極限。 從本質(zhì)上講,這里說的是視敏度,即視覺系統(tǒng)識別細(xì)部層次的能力。該問題涉及大量細(xì)節(jié),包括對比度、距離、屏幕分辨率及像素尺寸,然后才可能借此推算圖形在視網(wǎng)膜上大致的視覺分辨率。對比度的說法更加難以度量,它受諸多光學(xué)因素的影響,例如受閱內(nèi)容自身的色彩、像素點(diǎn)的灰階與色彩顯示能力,甚至還要顧及環(huán)境光照。蘋果聲稱 800:1 的對比度,那么,我暫且相信,以便將精力集中于分辨率上。 「正常」人眼被認(rèn)定為具有標(biāo)準(zhǔn)的視敏度,或稱 20/20 vision(編者:即中國人常說的 1.0 視力)。這意味著,視力是 20/20 的眼睛可以區(qū)分角距為 1 弧分(1/60 度)的兩條直線或兩個像素點(diǎn)。 一個光學(xué)系統(tǒng)的分辨能力取決于光學(xué)探測器對角距的敏感度。在視網(wǎng)膜中,探測器即光受器(Photoreceptor)。我們所見的物體通過角膜和晶狀體,投射至眼球后部布滿視網(wǎng)膜感光細(xì)胞的成像平面。 理論上視網(wǎng)膜的分辨極限,以白黑線條交織的圖像為例,對于健康無損的肉眼來說,大約是每度 120 像素。這相當(dāng)于一弧分或 0.000291 弧度( π /(60*180 ))。假設(shè)眼球的名義焦距為 16 毫米,那么,觀察細(xì)節(jié)的最佳視距(從眼球至物體)大約在 12 英寸,而這個距離作為用戶使用 iPhone 時距屏幕的通常視距亦是合理的。 索內(nèi)拉博士以 0.5 弧分為計算依據(jù),然而據(jù)我閱讀文獻(xiàn)的體會,這個數(shù)值過于低了。根據(jù)一項(xiàng)相對較新的,但仍屬人視網(wǎng)膜感光細(xì)胞密度的權(quán)威研究(Curcio, C.A., K.R. Sloan, R.E. Kalina and A.E. Hendrickson 1990 Human photoreceptor topography. J. Comp. Neurol. 292:497-523.)人眼的感光細(xì)胞密度大約是 19.9 萬/每平方毫米,范圍則在 10 萬至 32.4 萬之間。柯西奧b0士等人通過計算得出,視網(wǎng)膜分辨率為 77 周期/每度(編者:即空間頻率:單位距離中,相同形式幾何結(jié)構(gòu)重復(fù)的次數(shù),參見。)或 0.78 弧分/每周期。但是,這并未慮及大多數(shù)人所接收的 1 弧分/每周期的參量,因而實(shí)際的成像質(zhì)量應(yīng)有所降低。因此,如果正常的人眼可以在一英尺的距離上區(qū)分間距為 1 弧分/每周期的兩點(diǎn),那么,我們應(yīng)能夠認(rèn)出間距為 89 微米的兩點(diǎn),換算成每英寸大約 287 個像素點(diǎn)。由于 iPhone 4 的像素密度(326 PPI)大于此,那么我認(rèn)為蘋果的說法經(jīng)得起人眼的審視。iPad

作為參考,在此放出 iPad 的屏攝圖,放大率同上圖的 iPhone 一致。正如你所看到的,像素尺寸大得多,并呈人字平行排列,這種形式多見于高端桌面顯示器,例如蘋果的 Cinema Display。
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