详解:汽车液晶仪表是不是分辨率越高越好?

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OFweek显示网讯 现阶段,12.3 吋全液晶屏的分辨率有:1280x480、1440x540、1920x720。对于汽车液晶仪表的应用,是否是越高的分辨率越好呢?分辨率的增高仅仅是换一个 LCD 显示屏的工作和成本吗?

这里我们从用户需求和设计上逐个层次展开分析。

1、视距与点距

说到 LCD 显示,我们一定不陌生一个词「视网膜屏幕」。视网膜屏幕是分辨率超过人眼识别极限的高分辨率屏幕,由苹果公司在 2010 年在 iPhone 4 发布会上首次推出营销术语。

对于手机,要求在距离眼睛 10-12 英寸(约 25-30 厘米)时,LCD 的显示达到 300ppi(pixels per inch)以上,视网膜就无法分辨出像素点了。这也就是苹果对「视网膜屏幕」的最初定义,iPhone 4 屏幕的像素密度也达到了 326ppi。这是怎么计算出来的呢?

上图是一个高为 h 的物体,在与眼睛为 d 的距离下,在视网膜上成像的示意图。由三角关系可知,眼睛的分辨角α和 d,h 有如下对应关系:

而人眼睛的最小分辨角约为 1 角分(1/60°),国内视力标准的 5.0 大致相当。考虑手机的使用场景,可以取 d=25cm。这时候,h=0.076mm,对应为 333ppi。这就是视网膜屏幕的由来。其中,h 为 LCD 的点距。

同样道理,如果对于汽车液晶仪表的应用场景,一个典型使用仪表的距离为 70cm 左右,则 h 为 0.204mm。12.3 吋 LCD 典型的点距如下表:

就是说,对于 12.3 吋汽车液晶仪表的应用,1440x540 分辨率下,5.0 的眼睛已经不能分辨出来屏幕上的点了。更高的分辨率,用户体验并不会得到更好的提升。

2、处理能力

在汽车上引入液晶仪表盘的优势在于,能提供更炫酷的显示效果。而这种效果,不单是一个静态的画面,还要有动态的图形图像变换过程。即,一个优秀的液晶仪表盘设计,不单要在空间(合理的分辨率)上是最优的,还要在时间上(动画帧率,像素级别的动态 Shader 特效渲染)是最优的。

当前,计算机对屏幕的图形的显示(位图、矢量图绘制,像素填充,Shader 级别的像素渲染等),实质上是对内存中,逐点数据的修改和计算。当分辨率在一维尺度的提升,意味着实际的处理能力需要以平方关系增长。

例如:分辨率从 1280x480 提升到 1440x540,像素量增加 1.26 倍;而从,1440x540 到 1920x720,像素量则要增加 1.78 倍。

这就意味着,高分辨率显示屏的显示效果(帧速率、色彩值、图形抗锯齿能力等)要保证与低分辨率相同。前者,只需要处理能力(包括:CPU、GPU 的数据传输、渲染速度等)增加 1.26 倍;而后者,则需要再增加 1.78 倍。这对于整个系统性能的要求过于苛刻,意味着,CPU 处理能力、GPU 渲染速度、系统总线吞吐率都不能有瓶颈产生。

另外,关于高分辨率的屏幕要点对点的显示,则需要 UI 提供更高分辨率的图片。图片等元素的增大,将导致仪表界面启动时间增长。

如果不能保证上述处理能力怎么办?那就只能降低显示效果。在 UI 的细节上做如下调整:

1、UI 界面中部分(或者全部)图片用 16 位色图片。从 32 位到 16 位,要求性能降低一半,弥补上述 1.78 倍的增长。分辨率高了,但是显示效果反而下降了。

2、使用低分辨率的图片做拉伸或者插值,以满足对启动时间和显示性能的需求。这相当于根本没把高分屏发挥出来。

3、原来可以用透明度变化的,现在不用透明度。减少动画过程,在低分辨率的屏上可以更为平滑的加减速过程,将变为只有始末状态,没有动画过程。例如:屏幕上车门开启和关闭过程。

4、GPU 的 Shader 特效(例如:粒子效果、光影效果)尽可能的不用或者少用。原本可以做到的炫酷效果,现在不得不简化,甚至取消。

5、降低(甚至关闭)抗锯齿功能。在 3D 模型的边缘将产生明显的锯齿。虽然,分辨率提高了,但是,视觉上锯齿更多了。

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