蘋果 OSX 10.9.3 Beta，4K 解析度 Pixel Doubling 技術解析

Retina螢幕的細緻表現不少人都覺得出色，但運作原理是什麼？對於解析度不足的圖像該如何處理？超過2560 x 1600解析度的細致影像技術，蘋果稱之為Retina。那麼碰到4K解析度，Retina的運作又將如何呈現？其實很簡單，靠著Pixel Doubling就能解決。

4K解析度暫不支援Retina效果

蘋果經常使用Retina這個名詞，但它其實是Pixel Doubling技術的延伸，可以讓高解析度的螢幕用較大且更清晰的方式顯示，但仍然比起原本的解析度要來的耗效能，因為實際上電腦輸出的解析度仍然為螢幕原生。Retina是如何讓螢幕圖示的解析度提升？其實很簡單，那就是幫各種解析度繪製專屬的圖示，高解析度就畫精細一些，低解析度就粗一些，這樣各種解析度都能找到最佳化的圖示，這就是Retina。因為先前並沒有繪製4K解析度的圖示，因此用起來圖像並不精細，直到OSX 10.9.3 Beta才要支援。

4K解析度為3840 x 2160或4096 x 2160，在OSX 10.9.3 Beta運用新技術之前，蘋果使用者只能使用原生解析度，或者是採用非原生解析度的方式顯示畫面，不含任何Retina效果，也就是僅是將顯示畫面強制降低，電腦端輸出的像素與螢幕解析度相符，並非Retina所採用的4倍輸出。

那麼沒有Retina效果後，就只有2條路選擇，維持原生解析度，但畫面變得非常小，尤其在小尺寸螢幕上顯得字如同螞蟻一樣，或者是使用非原生解析度，但畫質變得非常糟糕，甚至出現嚴重鋸齒。那麼為什麼會造成這樣的問題呢？得從Retina的運作原理說起。

▲修正後可以在4K螢幕上面使用縮放功能。（圖片來源：）

OSX 10.9.3 Beta修正4K顯示

為了解決問題，蘋也將在OSX 10.9.3提供完整的Retina解決方案，目前在Beta版本中已經可以開啟Retina效果，同時也提到了除了Display Port能夠以60Hz輸出4K，未來HDMI也有機會能夠打破目前的30HZ、24Hz的輸出限制，但目前的HDMI規範中，1.4版本無法以60Hz輸出4K，僅有2.0版本可以，那麼已經推出的Macbook Pro Retina含有HDMI輸出的機種是否早已相容HDMI 2.0就是一個非常耐人尋味的問題，又或者僅只是提供DP轉HDMI的次級解決方案，但可以確定的是，蘋果使用者又可以在4K之中重回Retina的懷抱。

▲在目前的OSX 10.9.2輸出至4K時並沒有這麼完整的縮放功能。（圖片來源：）

那麼為何蘋果OS X需要更新才能夠支援4K解析度的Retina呢？這就牽扯到系統中的所有圖示Icon與操作介面上的繪製，我們系統中所有的圖示都是預先繪製好預載在系統中，若是沒有對應的解析度則是會進行強制縮放，那麼則是會造成模糊不清的狀況，而這時候如果想要維持原本的成像，就必須要重新繪製一套系統Icon。

Retina與Pixel Doubling關係

如果說Retina是蘋果創造的，那麼Pixel Doubling（像素加倍）就是它技術的源頭。我們先來解釋一下Retina到底是怎麼運作的，從Macbook Pro Retina之中的螢幕規格來看，13吋與15吋的機種分別擁有2560 x 1600（227ppi）與2880 x 1800（220ppi）的螢幕解析度，那麼在這之前的非Retina的螢幕解析度又是如何呢？

未擁有Retina之前的13吋與15吋機種的解析度分別為1280 x 800與1440 x 900，可以看到新舊兩者之間的關係為長與寬各2倍的提升，也就是2 x 2倍可視畫面提昇，如果將原本非Retina所做出來的全螢幕圖表放置於Retina之中，僅能佔滿1/4的空間。當然這邊指的是皆使用原生解析度顯示，要把低解析度圖表填充滿螢幕，得靠接下來說的Pixel Doubling技術。

Pixel Doubling的方式為下圖例中的方式，圓點在pixel密度較低與較高的情況下，根據解析度不同填滿的pixel有著數量上的差異，自然造成精細度的差別，如中間圓點僅能佔用4 x 4之中的12格，其原因在於只有完全覆蓋在方格之中可以為填滿，未完全覆蓋則是必須為不填滿，而在右圖則是因pixel密度更高，能夠將未填滿的區域進行更精確的判斷，故能夠顯示出更平滑的表現。

▲圖為Pixel Doubling示意圖，同一個大小上，越高的Pixel能夠越精細。（圖片來源：）

那麼所謂的Retina是什麼呢？以15吋機種而言，原生解析度為2880 x 1800，而Retina則是調整成為1440 x 900的畫面效果來輸出，這樣一來不是在搞破壞嗎？相信大家在使用螢幕時都用過非原生解析度，那種方式顯示出來的效果非常的模糊，覆蓋了一層朦朧感，而Retina背後工作的原理就是靠著Pixel Doubling來將這個朦朧感排除。

以上圖來說，我們看到的都是一個圓點，但對於電腦輸出來說，中間與右邊的差別為以4 x 4輸出或是以16 x 16輸出的差別，而Retina則是在系統本身就提供了多種不同解析度如：1280 x 800、1680 x 1050、1920 x 1200等畫面進行輸出至螢幕上，相對於傳統意義上的改變螢幕解析度上面是不同層次的效果。

如：1920 x 1200解析度的螢幕強制以960 x 600顯示：

若無支援Retina，電腦訊號輸出上就只有960 x 600。這會造成畫面上的模糊，就如同範例圖中間的圓點。

若有支援Retina，電腦的訊號輸出仍然是1920 x 1200，但實際上肉眼看到的大小仍然為960 x 600，就如同上圖右邊的圓點一樣，但更精細。

延伸閱讀：