Высокочастотные дисплеи

Высокочастотные дисплеи

Высокочастотные дисплеи — это дисплеи с повышенной плотностью пикселей по сравнению со стандартными дисплеями с высокой плотностью пикселей.

Эта плотность пикселей измеряется в точках на дюйм (DPI) или пикселях на дюйм (PPI) и определяется количеством пикселей дисплея и его физическими размерами. Это означает, что количество пикселей само по себе недостаточно для определения того, относится ли дисплей к категории высокочастотных дисплеев.

4K-монитор имеет фиксированное количество пикселей (~8 млн), однако DPI варьируется от 185 (23 дюйма) до 110 (40 дюймов). Первый вариант примерно в 2 раза превышает стандартное разрешение рабочего стола 96 DPI, а второй — лишь немного больше.

Проблемы с высокочастотными дисплеями

Высокочастотные дисплеи вызывают ряд проблем для существующих приложений:

• Приложения, использующие графические интерфейсы с фиксированными координатами, выглядят маленькими. Сочетание указания размера шрифта в пунктах и других размеров в пикселях является особенно проблематичным, поскольку пункты независимы от разрешения монитора. Например, рамка размером 40x20 пикселей вокруг текста "hello" со шрифтом 12 пунктов выглядит правильно на мониторах с низким разрешением, но на мониторах с высокой плотностью пикселей рамка будет слишком маленькой, что приведет к обрезанию текста.
• Приложения должны адаптироваться к ситуациям, когда пользователи имеют несколько дисплеев с различным разрешением. Например, они могут использовать 4K-монитор для окна документа в графическом редакторе и монитор с низким разрешением для инструментальной панели.

Традиционный подход к поддержке высокочастотных дисплеев заключался в автоматическом масштабировании шрифтов Qt и предоставлении значения DPI, которое код приложения мог использовать для масштабирования остальной части графического интерфейса.

Обзор поддержки высокочастотных дисплеев в Qt

Qt поддерживает режим высокой плотности пикселей, в котором основная система координат виртуализируется и делается независимой от плотности пикселей дисплея. Этот режим реализован в некоторых операционных системах (macOS, iOS). Кроме того, Qt содержит реализацию, которую можно использовать в тех случаях, когда поддержка операционной системы отсутствует.

Геометрия теперь задается в независимых от устройства пикселях. Это включает геометрию виджетов и элементов, геометрию событий, геометрию рабочего стола, окна и экрана, а также скорости анимации. Выводимый на экран результат представлен в пикселях устройства, что соответствует разрешению дисплея. Соотношение между системами координат независимых от устройства и пикселей устройства — это devicePixelRatio.

Приложения в основном работают с пикселями, независимыми от устройства. Заметными исключениями являются OpenGL и код, работающий с растровой графикой.

Поддержка операционной системы

Поддерживаемые Qt операционные системы предлагают следующую поддержку высокочастотных дисплеев:

macOS и iOS

Платформы Apple реализуют масштабирование и виртуализацию системы координат в операционной системе. Обычно специальная настройка не требуется.

Примечание: На macOS поддержка высокой плотности пикселей активируется настройками в файле Info.plist. Убедитесь, что они присутствуют.

<key>NSPrincipalClass</key>
<string>NSApplication</string>
<key>NSHighResolutionCapable</key>
<string>True</string>

В более ранних версиях qmake будут генерироваться Info.plist с ключом NSPrincipalClass, чего достаточно, так как NSHighResolutionCapable по умолчанию имеет значение true.

Примечание: macOS и iOS могут применять дополнительную виртуализацию, в результате чего пиксели устройства не соответствуют 1:1 пикселям дисплея. Это происходит на iPhone 6+ и на macOS, если включено «масштабирование экрана».

Microsoft Windows

Масштабирование

Пользователь может выбрать коэффициент масштабирования в панели управления или через контекстное меню. Это работает за счет того, что функции для запроса системных метрик возвращают разные значения для стандартных размеров шрифтов, размеров границ окон и так далее. Это не выполняет никакого реального масштабирования.

Осведомленность о DPI

Приложение в Windows может предположить один из следующих уровней «осведомленности о DPI»:

Приложения Qt по умолчанию являются «осведомленными о DPI каждого монитора» в Windows 8.1 или «осведомленными о DPI системы» в более ранних версиях Windows. Начиная с Qt 5.4, уровень можно указать, передав параметр в плагин платформы (см. Использование qt.conf):

<application> -platform windows:dpiawareness=0,1,2

Поддержка высокой плотности пикселей в Qt

• Возможность предоставления растровых изображений или графических элементов для высококачественных дисплеев: см. Отображение высококачественных версий растровых изображений и графических элементов.
• Qt 5.6 поддерживает кроссплатформенное масштабирование высокой плотности пикселей для устаревших приложений, аналогично тому, как это делается нативно macOS. Это позволяет приложениям, написанным для экранов с низкой плотностью пикселей, работать без изменений на устройствах с высокой плотностью пикселей. Эта функция включена по умолчанию и может быть активирована следующими переменными среды:
  • QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR [логическое значение] включает автоматическое масштабирование, основанное на плотности пикселей монитора. Это не изменит размер шрифтов, заданных в пунктах, поскольку пункт — это физическая единица измерения. Несколько экранов могут получить разные коэффициенты масштабирования.
  • QT_SCALE_FACTOR [числовое значение] определяет глобальный коэффициент масштабирования для всего приложения, включая шрифты, заданные в пунктах.
  • QT_SCREEN_SCALE_FACTORS [список] указывает коэффициенты масштабирования для каждого экрана. Это не изменит размер шрифтов, заданных в пунктах. Эта переменная среды в основном полезна для отладки или для работы с мониторами, у которых неправильная информация EDID (расширенные данные идентификации дисплея).

    Формат может быть либо списком, разделенным точкой с запятой, коэффициентов масштабирования в том же порядке, что и QGuiApplication::screens(), либо списком, разделенным точкой с запятой, name=value пар, где name такое же, как QScreen::name().

  Хотя стиль macOS полностью поддерживает высокую плотность пикселей, стиль Windows рабочего стола в настоящее время имеет некоторые ограничения для определенных коэффициентов масштабирования. В этих случаях рекомендуется использовать стиль Fusion вместо этого, который нацелен на поддержку высокой плотности пикселей во всех случаях.

  Примечание: Коэффициенты масштабирования, не являющиеся целыми числами, могут привести к значительным артефактам масштабирования/рисования.

• Атрибут приложения Qt::AA_EnableHighDpiScaling, представленный в Qt 5.6, включает автоматическое масштабирование, основанное на плотности пикселей монитора.
• Атрибут приложения Qt::AA_DisableHighDpiScaling, представленный в Qt 5.6, отключает все масштабирование. Это предназначено для приложений, которым требуется использовать фактические координаты системы окон, независимо от переменных среды. Этот атрибут имеет приоритет над Qt::AA_EnableHighDpiScaling.
• Экспериментальная реализация масштабирования высокой плотности пикселей была представлена в Qt 5.4. Она активировалась переменной среды QT_DEVICE_PIXEL_RATIO, которая могла быть установлена в числовой коэффициент масштабирования или "auto". Эта переменная устарела в Qt 5.6.

Миграция существующих приложений

Чтобы быстро запустить приложение, разработанное для низкой плотности пикселей, на мониторах с высоким разрешением, рассмотрите один из вариантов масштабирования (позвольте приложению работать как «неосведомлённое о DPI» в Windows или установите переменную среды QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR в значение "1"). Однако эти варианты могут привести к некоторым артефактам масштабирования/рисования.

В долгосрочной перспективе приложение должно быть адаптировано для работы без изменений:

• Всегда используйте qreal-версии API рисования QPainter.
• Настраивайте размеры окон и диалогов относительно размера экрана.
• Замените жестко заданные размеры в макетах и коде рисования на значения, рассчитанные на основе метрик шрифта или размера экрана.

Словарь терминов высокой плотности пикселей