移动端UI设计的PPI,逻辑像素,作图尺寸及适配

Posted 2023-03-21

参考技术A  说明：本文主要从UI设计师角度，试图回答在移动产品UI设计过程中会遇到的以下问题：

1、如何理解「像素密度」和「逻辑像素」两个概念？

2、面对琳琅满目的手机型号和屏幕大小，应该选择何种倍率和尺寸进行作图？

3、基准设计稿完成后，如何进行屏幕适配？ 

说明：本章涉及的概念有：屏幕尺寸、PPI、DPI、物理像素。

诺曼在《情感化设计》一书中提到愉悦感的四大类，其中第一类是：生理的愉悦，也就是本能的感官体验。画质的清晰、细腻、逼真是视觉感官体验的一部分。而画质是由屏幕性质决定的。

当前市场手机型号众多，如何判断不同屏幕清晰度质量的好坏？这里，我们需要引入一个重要概念。

我们知道，屏幕是由很多像素点组成的，每个点发出不同颜色的光，构成我们看到的画面。当我们眼睛的视杆细胞和视锥细胞接收到的光线越多，我们感知到的画面就会越丰富。而如果需要光线多，就需要保证像素点够多。

我们在计算「人口密度」时，会抓出一平方公里的地区，看里面塞了多少人，据此，判断人口的密集程度。同理，我们可以抓出一英寸的界面，看里面塞了多少个像素点，判断像素的密集程度，这就是「像素密度」。

前面提到，「像素密度」表示一英寸界面中的像素点数，所以它跟两个参数有关：界面尺寸 和 像素。

一般手机的出厂配置信息中都标有「屏幕尺寸」，指的是屏幕的对角线长度，单位是inch（1英寸=2.54厘米，大约是食指最末端那根指节的长度）。设备长、宽的实际长度，即「物理尺寸」，用勾股定理计算可得屏幕尺寸。

我们也可以查到设备的分辨率，即在横纵切上的像素点数，也叫「物理像素」，单位是px。

拿到这两个参数，就可以计算出「像素密度」。

还有一种计算方法，是先算出「物理像素」的平方和，再开根号，最后除以「屏幕尺寸」。

从计算方法可以看出，像素密度就是pixels per inch，简称：PPI。

值得注意的是，在android系统中，除了像素密度PPI，还有一个DPI，也是「像素密度」，全名为：Dots per inch，两者的区别是：

PPI：表示物理像素密度，是客观存在不会改变的。

DPI：表示软件像素密度，是软件参考了ppi后，人为指定的一个固定值，写在系统出厂配置文件上，保证在某一个区间的ppi在软件上使用同一个值，它是安卓特有的。

所以，可能有几款安卓手机的PPI不同，但是DPI相同。比如，有3款相同分辨率不同尺寸手机的ppi可能分别是430,440,450，那么在Android系统中，可能dpi会全部指定为480，以保证相同分辨率手机的表现一致。

苹果手机型号有限，所以没有DPI的概念，全部用PPI表示。

「像素密度」是连接数字世界和物理世界的桥梁。它是设备的固有属性，反映了屏幕呈现影像细节的能力。像素密度越高，屏幕显示的密度越高，拟真度就越好。Retina屏比普通屏清晰，就是因为它的像素密度翻了一倍。

我们可以根据「像素密度」判断屏幕显示质量的好坏。iPhone 3gs和iPhone 4物理尺寸相同，但是后者的ppi为326，是前者163的两倍，分辨率也是两倍的关系，说明4的呈像能力更佳。同时也可以看出，手机屏幕的物理尺寸和像素尺寸是不成比例的。

总之：只要两款手机的「像素密度」相同，它们的显示「精细程度」就是相同的。 

说明：本章涉及的概念有：逻辑像素、倍率、逻辑像素密度。

假如我们在界面A（1英寸，4x4 px）上放一个1×1像素的红方格，然后把它移动到同样尺寸、2倍像素密度的界面B（1英寸，8x8 px）上，如下图所示。

在界面B上，红方格还是涵盖了1×1像素，但是实际的物理尺寸却变小了。这是不符合一般人的常识的，为什么同一个内容在同样尺寸的界面上显示不一样？

如何解决这个问题？我们可以试着分析一下：

对比界面A和B，B的「像素密度」更大，「界面-物理像素」也更大。

红方格在移动过程中，方格的「物理像素」不变，方格的「物理尺寸」变小。

以上因素中，「物理尺寸」是我们唯一肉眼可以观察到的属性。我们的目标是让红方格的变化过程符合常识，也就是保持红方格的「物理尺寸」不变。根据「像素密度」的计算公式，红方格物理尺寸一定时，当像素密度变成2倍，在界面B中的红方格的物理像素就必须变成原来的2倍。

物理尺寸一样，红方格在界面A和界面B中显示的内容物的多少就是一样的。为了标记这种“不同分辨率界面呈现同样多内容显示效果”的能力，我们引入一个抽象概念，它就是「逻辑像素」。我们约定把界面A的物理像素作为基准，界面B可用对应的像素乘以倍数得出，A和B的显示范围是一样的。这个基准就是逻辑像素。

现在，我们再次把红方格，从界面A移到界面B，因为界面B的像素密度是界面A的2倍，为了红方格在两个界面中肉眼可见的大小排版一致，根据公式，红方格在界面B中占据的物理像素是界面A中的2倍，如下图所示：

逻辑像素作为一组基准手机的分辨率尺寸，为了表达方便，需要有统一的单位。

由于ios和Android的开发工具不同，逻辑像素在两个平台的单位名称也不同，iOS是pt, Android是dp, 设计师可以简单理解为：pt=dp

iOS 的 pt ：point 表示点 。

Android 的 dp ：Density-independent Pixels，指密度无关像素。

计量单位决定了我们的思考方式。在设计和开发过程中，应该尽量使用逻辑像素尺寸来思考界面。

「逻辑分辨率」就是用逻辑像素描述屏幕的分辨率；「逻辑像素密度」是用“屏幕像素密度”相对于“基准屏幕密度”的倍数表示，即相对密度。

假设「逻辑像素密度」为n，那么 1 pt = 1 dp = n px。具体单位之间的换算关系随倍率变化：

@1×倍：1pt=1dp=1px

@1.5×倍：1pt=1dp=1.5px

@2×倍：1pt=1dp=2px

@3×倍：1pt=1dp=3px

@4×倍：1pt=1dp=4px

可以把「逻辑像素」和「物理尺寸】相关联，在分辨率较低的手机中，可能1pt=1px,而在分辨率较高的手机中，可能1pt=2px，这样的话，一个108*108pt的控件，在不同的手机中就能表现出肉眼观看的差不多的大小，只是分辨率高的展示的更加清楚。如下图所示。

知道了逻辑像素和单位，实际「物理像素」的计算公式：

iOS的分辨率：px=pt * 倍率.（其中pt是逻辑像素尺寸，iOS常用倍率为@2×，@3×）

Android的分辨率：px=dp * (dpi / 160).    (其中dp是逻辑像素尺寸, dpi是逻辑像素密度，160是规定的@1×的基准逻辑像素密度)。

「逻辑像素」是人为约定的，会影响屏幕显示内容的多寡，与影响清晰度的「像素密度」无关。

物理分辨率：硬件所支持的。

逻辑分辨率：软件可达到的。

当两个设备逻辑像素一致，显示容量就一样；当逻辑像素不一致时，尺寸大的那个显示的内容多。

比如，以iPhone 3gs 和iPhone 4 为例，两者的物理尺寸一致，逻辑分辨率一致；物理分辨率3gs是320×480, 4是640×960，后者无论物理分辨率，还是像素密度都是前者的2倍。因为物理分辨率不同，4的硬件支持的呈像质量更高；因为逻辑分辨率相同，两者的软件可达的容纳物的多少是一致的。

再比如，有两台Android设备的屏幕尺寸为480x800px和720x1280px，它们分别属于hdpi和xhdpi，除以各自倍率1.5倍和3倍，得到逻辑像素为320×533dp和360×640dp。很显然，后者更宽更高，能显示更多内容。

逻辑分辨率的三大作用：

1、作为屏幕显示内容多少（也就是容积）的表征。逻辑像素尺寸大，显示的内容就多，和设备实际的分辨率尺寸、像素密度和倍率都无关。

2、保证控件在不同屏幕间切换符合人的常识和预期：屏幕显示内容的多少，和分辨率、像素密度无关，和屏幕的物理大小有关，这也符合人们的常识：屏幕越大，显示内容越多。

3、应用于设计和开发：我们不需要关注屏幕的像素密度，只需要关心逻辑分辨率即可，方便设计沟通。 

说明：熟悉了概念，下面进入实操：UI设计作图。

UI设计过程中，在我们决定采用哪一种手机屏幕的尺寸作图前，应该首先考虑选择何种倍率呢。

因为正是「倍率」，把大大小小的屏幕拉回到了同一水平线，得以保证一套设计稿适应各种屏幕。

另外，在为开发提供的设计资源图片中，同一张图通常有两个，甚至三个尺寸。文件名有的带@2x或@3x字样，有的不带。其中@2x,@3x就表示是倍率。不带的用在普通屏上，带的用在Retina屏上。只要图片准备好，iOS或Android会自己判断用哪张。

我们可以直接选择逻辑像素尺寸（也就是x1倍率）进行设计作图。

但是，x1倍率的设备目前差不多已被淘汰。而我们通常会将做好的设计图导入对应设备查看效果，目前主流设备都采用x2、x3倍率，x1的设计图放入主流设备查看效果必须进行放大，粗略的放大会导致失真，影响效果查看。所以x1倍率在最终查看效果图时存在缺陷。

那x3倍率的怎么样？

在与程序员沟通、设计切图时，我们都会进行倍率之间的换算。x3切图换算不方便；

另外，程序员拿到标注图后，需要将其中的px转换成pt进行开发。（1）情况1：x2倍率下，将列表高120px, 头像高102px的标注转换成逻辑像素后为：60pt,52pt，两者是无法居中对齐的，会有1pt误差，最终设备呈现效果就会有2px的像素偏移；（2）情况2：假如将x3倍率的100px转换成逻辑像素，由于逻辑像素与物理像素一样，必须取整数，程序员只可能在33pt和34pt之间选取一个数值。如果采用33pt，最终呈现在设备上的尺寸是99x99px, 有1px误差；如果采用34pt，最终设备呈现的尺寸是102x103px, 有2px误差。所以，为确保设计图的落地效果，我们需要：

在x1倍率下，尺寸必须为 偶数；

在x2倍率下，尺寸必须为 4的倍数；

在x3倍率下，尺寸必须为 6的倍数。

可以看出，x3倍率的执行难度最高。

通过以上，我们也可以排除“x3倍率”作为我们的作图选择。

因为x1倍率、x3倍率都存在明显短板，常用倍率只剩下x2倍率。鉴于x2倍率各方面都比较均衡，所以：

选择x2倍率作为我们的作图尺寸。

选定作图倍率后，我们就可以选择具体的作图尺寸。    

目前iPhone的主流机型在x2倍率下的尺寸有5种，如下图：

其中，iPhone X 可以认为是iPhone 6 的加长版；iPhone XR 可以认为是iPhone 6P的加长版。如下图：

所以这4种尺寸可以归为2个类型：宽度为750和828的。

而Android系统逻辑像素已统一为360x640，x2倍率就是：720x1280.

最后，总结出双平台@2x倍率，共计4种屏幕尺寸。

大屏时代，用小屏为设计基准显然不合时宜。我们一般选择中间尺寸为基准进行适配，因为从中间向上或向下适配，调整幅度最小。

中间尺寸有两个分别是iOS和Android的，要选哪一个？

大多数设计师日常用的都是iPhone，对Android开发可能了解不够；同时Android验收不太受重视，设计师对Android的容错率较高，这也导致Android端常常容易出问题。根据“哪里问题多，从哪里着手”的原则，可选择以 720×1280 作为设计基准。

但是选择750×1334也没有毛病，很多比较倾向于iOS设计。两者都可以“一稿适配双平台”。

当然，很多团队都是同时出iOS和Android两套设计稿，那就可以：

同时把 750×1334 px 和 720×1280 px 作为设计基准。

为了发现作图尺寸和设计规范之间的关系，我们对比不同倍率的屏幕控件尺寸：

发现：控件高度随倍率等比放大/缩小。

（其中iPhone Xs Max只不过顶部状态栏在原来的20pt基础之上增加了24pt变为44pt，底部增加34pt的主页指示器。）

相同倍率，对比控件尺寸：

发现：相同倍率，控件大小不变。页面尺寸变化，不会对控件大小产生影响。

综上得出：控件大小只随倍率变化，与实际作图尺寸无关。也就是说：

作图尺寸对设计规范没有任何影响，设计规范就是组件规范。 

说明：开始作图后，我们开始考虑更多的细节问题。

什么是适配？

就是让同一套APP的UI设计，在不同尺寸分辨率比例的「移动终端设备」上都能正常显示。为此需要根据不同机型对构成界面的组件进行的一系列调整。

为什么要适配？为了在多样性的设备环境中追求体验的一致，保持理想的展示效果。适配只看3个参数:

渲染像素——屏幕截图的图片尺寸，单位 px

逻辑像素——程序员开发所用尺寸，单位 pt

倍       率——渲染像素/逻辑像素 得到的倍数关系，常见倍率有@2x、@3x。倍率决定切图。

界面元素按照屏幕大小整体等比例缩放，一般是界面版式特殊，布局不能变化的情况。比如图片墙、图片列表。适配时，控件尺寸大小随屏幕宽度变化自适应。屏幕越宽，单屏显示内容越少。

注意：界面缩放过程中，要保证资源图片在拉伸后的清晰度，避免降低产品品质。

对局部控件做调整，进行缩放或自适应。比如，图片列表控件中局部图片的放大，文字列表控件文字长度的自适应。

如果界面不适合拉伸，或界面本来就有很多可扩展区域，可考虑将增加的空间分配到这些区域，增加元素的间距。比如，九宫格列表。

还有一些满屏界面，比如启动图、音乐播放器、活动H5页等。因为显示屏宽高比不同，拉伸会导致形变。可以通过调整背景间距增加延展性。

我们平常讲的适配常常都是指宽度的适配，因为一般界面的内容总是在纵向存在超过一屏的滚动内容，可以不断往下滚动，所以纵向的适配设计常常被忽略。

但是，全面屏的出现，使我们不得不正视这个问题。因为全面屏刘海和屏幕圆角的问题，导致整体高度的变化，进而影响了比例的变化。

首先，iPhone全面屏出现了刘海和屏幕圆角设计，我们需要重新定义「安全区域」，确保页面内容不能超出安全区域。

具体的安全区高度=屏幕高度-44-34（单位：pt），如下图所示

以下就顶部、底部和满屏界面进行适配。

顶部区域，非全面屏状态栏高为20pt, 全面屏状态栏高为44pt, 两者存在24pt, 在设计顶部时，需要就差值作出适配。

一般顶部区域主要放置的控件以及应对策略：

底部区域用于手势进入主屏或切换应用。如果将触发交互行为的按钮放在屏幕底部，会破坏APP的操作体验。除了一些无操作的信息流可以不用另外设置，常规做法都是将底部操作区全部提高34pt。

上文已经提到，正常全屏适配的常规做法就是间距调整，全面屏依然适用。需要注意的是一些全屏的视频播放，需要控制在安全区域内。

马上即将迎来折叠屏手机，折叠屏的适配也需要纳入考虑范围。目前有华为和三星两家手机厂商即将发布折叠屏。相关尺寸参数如下：

目前淘宝设计推荐的方法是，采用内容流动的适配方式。

具体需要等正式上市，再进行专门适配。待续……

说明：以下提供iOS和Android两个平台一些常见的手机型号、屏幕尺寸、分辨率等参数。

iOS常用的逻辑像素有：320×568 pt（5/5c/5s/se），375×667 pt（6/6s/7/8），375×812pt（X/Xs），414×736 pt（6p/6sp/7p/8p），414×896pt（XR/Xs Max），常用倍率有：@3x，@2x.

根据友盟数据，目前iPhone使用最多的是6/6s/7/8的750×1334px屏幕,倍率为2，逻辑像素320x667 pt。上升势头最猛，未来有望登上第一的是6p/6sp/7p/8p的1080×1920px屏幕。倍率为2，逻辑像素414x736 pt。 

注意：iphone 6plus适配中，有设计版，物理版，放大版：    

因为plus屏幕有1080个像素点，但截屏后发现图像是1242像素，就是在一个物理有1080个像素点的屏幕里塞了个1242像素的内容。而放大版，就是iphone 6的尺寸等比放大1.5倍得出的分辨率。

在iPhone6的x2倍设计稿中，界面元素之间的常用距离，亲密距离：20px；疏远距离：30px。

疏远距离：比如，所有元素距离手机屏幕最左边的距离。

亲密距离：比如，左边图标与右边文字之间的距离。

安卓由于屏幕尺寸过多，分辨率跨度大，根据dpi分成几个范围区间：

像素密度为160dpi左右的称为mdpi, 240左右的为hdpi, 320左右的xhdpi…以此类推。这样，所有的安卓屏幕都找到了自己的位置，并赋予了相应的倍率。

Android约定：当dpi=160时，倍率为@1x，逻辑像素=320×480 dp  或 360×640 dp ，称之为mdpi，其它的都是基于此通过倍率转化：hdpi:1.5倍；xhdpi:2倍；xxhdpi:3倍；xxxhdpi:4倍。

如今的Android屏幕逻辑像素已经趋于统一，基准为：360x640 dp。

在实际操作中，我们要用「逻辑像素尺寸」思维来思考界面，把单位设置成逻辑像素。打开PS的首选项——单位与标尺界面，把尺寸和文字的单位都改成点（Point）。这里的点也就是pt，无论设计iOS、Android还是Web应用，单位都用它。

要调节倍率，则通过图像大小里的DPI来控制。这个DPI，其实就是PPI，像素密度。有个常识大家都知道，屏幕上的设计DPI设成72，印刷品设计DPI设成300。

本文从理论入手，先介绍了「像素密度」和「逻辑像素」两个重要概念，其中像素密度影响“屏幕的成像质量”，逻辑像素影响“界面的容积能力”；接着进入实际操作，设计作图应该选择何种倍率和屏幕尺寸；然后是细节的处理，常用的适配方法，以及全面屏的适配。最后是iPhone和Android手机的一些设计参数。

移动端字体适配设置

参考技术A 750px 是 iPhone6 的物理像素，即屏幕分辨率;
移动端 UI 设计稿是按照 iPhone6 设备的物理像素所给;
通过动态的获取设备独立像素，然后除以设计稿的宽度，然后设置 rem，来动态自适应字体大小;
为什么要乘100，放大一些，便于计算，只需要将设计稿量出来的 px, 小数点向左移2位，即可转换成 rem;