ios学习7_iPhone屏幕尺寸、分辨率及适配

1.iPhone尺寸规格

设备 iPhone	宽 Width	高 Height	对角线 Diagonal	逻辑分辨率(point)	Scale Factor	设备分辨率(pixel)	PPI
3GS	2.4 inches (62.1 mm)	4.5 inches (115.5 mm)	3.5-inch	320x480	@1x	320x480	163
4(s)	2.31 inches (58.6 mm)	4.5 inches (115.2 mm)	3.5-inch	320x480	@2x	640x960	326
5c	2.33 inches (59.2 mm)	4.90 inches (124.4 mm)	4-inch	320x568	@2x	640x1136	326
5(s)	2.31 inches (58.6 mm)	4.87 inches (123.8 mm)	4-inch	320x568	@2x	640x1136	326
6	2.64 inches (67.0 mm)	5.44 inches (138.1 mm)	4.7-inch	375x667	@2x	750x1334	326
6+	3.06 inches (77.8 mm)	6.22 inches (158.1 mm)	5.5-inch	414x736	@3x	(1242x2208->) 1080x1920	401

2.单位inch（英吋）

    1 inch = 2.54cm = 25.4mm

3.iPhone手机宽高

    上表中的宽高（width/height）为手机的物理尺寸，包括显示屏和边框。

    以下为iPhone4s的宽高示意图：

4.屏幕尺寸

    我们通常所说的iPhone5屏幕尺寸为4英寸、iPhone6屏幕尺寸为4.7英寸，指的是显示屏对角线的长度（diagonal）。

    以下为iPhone5~6+的屏幕尺寸规格示意图：

5.像素密度PPI

    PPI（Pixel Per Inch by diagonal）：表示沿着对角线，每英寸所拥有的像素（Pixel）数目。

    PPI数值越高，代表显示屏能够以越高的密度显示图像，即通常所说的分辨率越高、颗粒感越弱。

    根据勾股定理，可以得知iPhone4(s)的PPI计算公式为:

    计算结果稍有出入，这是因为像素的离散采样有锯齿效应。

6.缩放因子（scale factor between logic point and device pixel）

    （1）Scale起源

    早期的iPhone3GS的屏幕分辨率是320*480（PPI=163），iOS绘制图形（CGPoint/CGSize/CGRect）均以point为单位（measured in points）：

    1 point = 1 pixel（Point Per Inch=Pixel Per Inch=PPI）

    后来在iPhone4中，同样大小（3.5 inch）的屏幕采用了Retina显示技术，横、纵向方向像素密度都被放大到2倍，像素分辨率提高到(320x2)x(480x2)= 960x640（PPI=326）， 显像分辨率提升至iPhone3GS的4倍（1个Point被渲染成1个2x2的像素矩阵）。

    但是对于开发者来说，iOS绘制图形的API依然沿袭point(pt，注意区分印刷行业的“磅”)为单位。在同样的逻辑坐标系下（320x480）：

    1 point = scale*pixel（在iPhone4~6中，缩放因子scale=2；在iPhone6+中，缩放因子scale=3）。

    可以理解为：

    scale=绝对长度比（point/pixel）=单位长度内的数量比（pixel/point）

    （2）UIScreen.scale

    UIScreen.h中定义了该属性：

    // The natural scale factor associated with the screen.(read-only)

    @property(nonatomic,readonly) CGFloat scale  NS_AVAILABLE_IOS(4_0);

    --------------------------------------------------------------------------------

    This value reflects the scale factor needed to convert from the default logical coordinate space into the device coordinate space of this screen.

    The default logical coordinate space is measured using points. For standard-resolution displays, the scale factor is 1.0 and one point equals one pixel. For Retina displays, the scale factor is 2.0 and one point is represented by four pixels.

    --------------------------------------------------------------------------------

    为了自动适应分辨率，系统会根据设备实际分辨率，自动给UIScreen.scale赋值，该属性对开发者只读。

    （3）UIScreen.nativeScale

    iOS8新增了nativeScale属性：

    // Native scale factor of the physical screen

    @property(nonatomic,readonly) CGFloat nativeScale NS_AVAILABLE_IOS(8_0);

    以下是iPhone6+下的输出，初步看来nativeScale与scale没有太大区别：

    --------------------------------------------------------------------------------

        (lldb)p (CGFloat)[[UIScreen mainScreen] scale]
        (CGFloat) $1 = 3
        (lldb) p(CGFloat)[[UIScreen mainScreen] nativeScale]
        (CGFloat) $2 = 3

    --------------------------------------------------------------------------------

    （4）机型判别

    在同样的逻辑分辨率下，可以通过scale参数识别是iPhone3GS还是iPhone4(s)。以下基于nativeScale参数，定义了探测机型是否为iPhone6+的宏：

    --------------------------------------------------------------------------------

    // not UIUserInterfaceIdiomPad
    #define IS_IPHONE (UI_USER_INTERFACE_IDIOM() == UIUserInterfaceIdiomPhone)
    // detect iPhone6 Plus based on its native scale
    #define IS_IPHONE_6PLUS (IS_IPHONE && [[UIScreenmainScreen] nativeScale] == 3.0f)

    --------------------------------------------------------------------------------

    那么，同样的分辨率和scale，如何区分机型iPhone4与4s、iPhone5与5s呢？通过[[UIDevice currentDevice] model]只能判别iPhone、iPad、iPod大类，要判断iPhone具体机型型号，则需要通过sysctlbyname("hw.machine")获取详细的设备参数信息予以甄别。

7.Resolutions &Rendering

8.@2x/@3x以及高倍图适配

    （1）@2x

    @2x means the same “double”retina resolution that we’veseen on all iOS devices with retina displays to date, where each virtual pointin the user interface is represented by two physical pixels on thedisplay in each dimension, horizontal and vertical.

    iPhone3GS时代，我们为一个应用提供图标（或按钮提供贴图），只需要icon.png。针对现在的iPhone4~6 Retina显示屏，需要制作额外的@2x高分辨率版本。

    例如在iPhone3GS中，scale=1，用的图标是50x50pixel（logicalimage.size=50x50point）；在iPhone4~6中，scale=2，则需要100×100pixel（logical image.size=50x50point，乘以image.scale=dimensions in pixels），并且命名为icon@2x.png。

    如果APP要同时兼容iPhone3GS~iPhone6，则需要提供icon.png/icon@2x.png两种分辨率的图片。

    （2）@3x

    @3x means a new “triple” retina resolution, where eachuser interface point is represented by three display pixels. A single @2x pointis a 2 × 2 square of 4 pixels; an @3x point is a 3 × 3 square of 9 pixels.”

    iPhone6+在实际渲染时，downsampling/1.15（1242x2208->1080x1920），准确的讲，应该是@2.46x。苹果为方便开发者用的是@3x的素材，然后再缩放到@2.46x上。

    参考：《为什么iPhone 6 Plus要将3x渲染的2208x1242分辨率缩小到1080p屏幕上？》《详解 iPhone 6 Plus 的奇葩分辨率》《iPhone 6 Plus屏幕分辨率》

    如果APP要同时兼容iPhone3GS~iPhone6+，则需要提供icon.png/icon@2x.png/icon@3x.png三种分辨率的图片。

    需要注意的是，iOS APP图标的尺寸和命名都需要遵守相关规范。

    （3）高倍图文件命名

    对于iPhone3、4/5/6、6+三类机型，需要按分辨率提供相应的高倍图并且文件名添加相应后缀，否则会拉伸（stretchable/resizable）失真（模糊或边角出现锯齿）。
    以下基于UIImage的两类初始化API简介高倍图的适配：
    <1>+imageNamed：该方法使用系统缓存，适合表视图重复加载图像的情形。同时该API根据UIScreen的scale，自动查找包含对应高倍图后缀名（@2x）的文件，如果没找到设置默认image.scale=1.0。因此，使用该方法，无需特意指定高倍图后缀。在实际运行时，系统如果发现当前设备是Retina屏（scale=2），会自动寻找"*@2x.png"命名格式的图片，加载针对Retina屏的图片素材，否则会失真。
    <2>+imageWithContentsOfFile/+imageWithData:(scale:)/-initWithContentsOfFile:/-initWithData:(scale:)
    这组方法创建的UIImage对象没有使用系统缓存，并且指定文件名必须包含明确的高倍图后缀。如果文件名包含@2x后缀，则image.scale=2.0；否则默认image.scale=1.0，同样对于Retina屏将会失真。
    <3>目前，适配iPhone6+时，除了一些铺满全屏的大图（LogoIcon、LaunchImage）需提供三倍图，其他的小图仍可沿用原有的二倍图自适应拉伸。

9.Screen Bounds & Application Frame

    （1）UIScreen.bounds

    // Bounds of entire screen in points（本地坐标系，起点为[0,0]）

    @property(nonatomic,readonly) CGRect bounds; 

    --------------------------------------------------------------------------------

    //考虑转屏的影响，按照实际屏幕方向（UIDeviceOrientation）的宽高

    #define SCREEN_WIDTH ([UIScreenmainScreen].bounds.size.width)

    #define SCREEN_HEIGHT ([UIScreenmainScreen].bounds.size.height)

    #define STATUSBAR_HEIGHT ([UIApplicationsharedApplication].statusBarFrame.size.height)

    //不考虑转屏的影响，只取竖屏（UIDeviceOrientationPortrait）的宽高

    #define SCREEN_WIDTH MIN([UIScreenmainScreen].bounds.size.width, [UIScreenmainScreen].bounds.size.height)

    #define SCREEN_HEIGHT MAX([UIScreenmainScreen].bounds.size.height, [UIScreenmainScreen].bounds.size.width)

    #define STATUSBAR_HEIGHT MIN([UIApplicationsharedApplication].statusBarFrame.size.width, [UIApplicationsharedApplication].statusBarFrame.size.height)

    --------------------------------------------------------------------------------

     （2）UIScreen.nativeBounds

    iOS8新增了nativeBounds属性，输出竖屏像素级分辨率：

    // The bounding rectangle of the physical screen,measured in pixels. (read-only)
    // This rectangle is based on the device in a portrait-up orientation. This value does not change as the device rotates.

    @property(nonatomic,readonly) CGRect nativeBounds NS_AVAILABLE_IOS(8_0);

    以下是iPhone6+下的输出：

    --------------------------------------------------------------------------------

       (lldb) poNSStringFromCGRect([(UIScreen*)[UIScreen mainScreen] bounds])
        {{0, 0}, {414, 736}}
        (lldb) poNSStringFromCGRect([(UIScreen*)[UIScreen mainScreen] nativeBounds])
        {{0, 0}, {1242, 2208}}

    --------------------------------------------------------------------------------

    （3）UIScreen.applicationFrame

    // Frame of application screen area in points (i.e.entire screen minus status bar if visible)

    // bounds除去系统状态栏

    @property(nonatomic,readonly) CGRect applicationFrame; 

    --------------------------------------------------------------------------------

    // APPFRAME_WIDTH=SCREEN_WIDTH

    #define APPFRAME_WIDTH ([UIScreen mainScreen].applicationFrame.size.width)

    // APPFRAME_HEIGHT=SCREEN_HEIGHT-STATUSBAR_HEIGHT

    //注意：横屏（UIDeviceOrientationLandscape）时，iOS8默认隐藏状态栏，此时APPFRAME_HEIGHT=SCREEN_HEIGHT

    #define APPFRAME_HEIGHT ([UIScreen mainScreen].applicationFrame.size.height)

    -------------------------------------------------------------------------------- 

    （4）bounds和frame的区别

    下图展示了bounds和frame的区别：

10.机型尺寸适配（Screen Scale Adaption）

    从iPhone3GS/iPhone4(s)过渡到iPhone5(s)时，在逻辑上宽度不变高度稍高，之前旧的素材和布局通过AutoresizingFlexible简单适配即可运行得很好，但由于高宽比增大，上下两端出现黑粗边（典型如LaunchImage）。从分辨率的角度来看，除了需要提供LaunchImage这种满屏图，其他基本沿用二倍图（@2x）；从屏幕尺寸角度来看，需要对纵向排版略加调整。

    从iPhone5(s)发展到iPhone6(+)，由于高宽比保持不变，iOS对图标、图片、字体进行等比放大自适应，清晰度会有所降低。同时，绝对坐标布局会导致在大屏下出现偏左偏上的问题。从分辨率的角度来看，iPhone6沿用二倍图（@2x），但需为iPhone6+提供更高的三倍图（@3x）；从屏幕尺寸角度来看，需要重新对UI元素尺寸和布局进行适配，以期视觉协调。

    （1）按宽度适配

    我们先来看一下iPhone4~6(+)的屏幕高宽比：

       iPhone4(s)：分辨率960*640，高宽比1.5
       iPhone5(s)：分辨率1136*640，高宽比1.775
       iPhone6：分辨率1334*750，高宽比1.779
       iPhone6+：分辨率1920*1080，高宽比1.778
    可粗略认为iPhone5(s)、6(+)的高宽比是一致的（16:9），即可以等比例缩放。因此可以按宽度适配：
        fitScreenWidth= width*(SCREEN_WIDTH/320)
    这样，共有iPhone3/4/5、6、6+三组宽度，在iPhone6、6+下将按比例横向放大。

    （2）按高度适配

    在同样的宽度下，iPhone4(s)的屏高比iPhone5(s)低，若纵向排版紧张，可以iPhone5(s)为基准，按高度适配：
        fitScreenHeight= height*(SCREEN_HEIGHT/568)
    共有iPhone3/4、5、6、6+四组高度，在iPhone3/4下将按比例纵向缩小，在iPhone6、6+下将按比例纵向放大。

    这里需要注意iPhone/iOS双环上网的热点栏对纵向布局的影响：iPhone作为个人热点且有连接时，系统状态栏下面会多一行热点连接提示栏"Personal Hotspot: * Connection"，纵向会下压20pt，[UIApplication sharedApplication].statusBarFrame高度变为40pt；当所有连接都断开时，热点栏消失，纵向高度恢复正常为20pt。详情可参考《iPhone/iOS开启个人热点的纵向适配小结》。

    （3）按字体适配

    另外，iPhone的【设置】【通用】【辅助功能】中可以设置调节【更大字体】，APP也可以按字号适配：
    例如适配表视图（UITableView:UIScrollView），无法左右滑动，因此无论字号缩放比例多大，横向都不应超过SCREEN_WIDTH。注意限定控件元素内容区域宽度以及间距，并设置适当的LineBreakMode。表视图支持上下滑动，因此纵向上的表格行高和内容区域高度可按字号缩放。

    对于纵向也不支持滑动的视图，在屏幕可见视区内排版时，最好不要随字号缩放，否则可能超出既定宽高。

11.UI相对布局

    考虑到iPhone机型的多样性，不可能针对iPhone4(s)、5(s)、6、6+四种屏幕尺寸出四套视觉交互稿，也不要基于某一机型从上往下、从左往右给绝对标注，而应该关注subView在superView中的相对位置（EdgeInsets/Frame/Center）以及siblingView之间的偏移（Offset），尽量给出适合Autolayout的相对布局比例（理想情况是只给百分比）。假如交互按照iPhone5(s)下绝对标注，则在iPhone4(s)上可能挤出屏幕底部，而在iPhone6(+)上则可能横向偏左或纵向偏上。

    开发人员基于与屏幕边缘的间距（Margin/EdgeInsets），定位边缘处的控件（钉钉子）作为参照，然后基于控件尺寸和间隙进行相对计算排版。这样，若钉子移动，相邻控件将顺向偏移，不会因为局部调整而出现凌乱。

    苹果在WWDC2012 iOS6中就已提出了Auto Layout的概念，即使用约束条件来定义视图的位置和尺寸，以适应不同尺寸和分辨率的屏幕。

12.DEPRECATED API适配

    最后，除了对屏幕尺寸和分辨率进行适配之外，还需对iOS SDK中相关的DEPRECATED API进行适配。典型的如：

    （1）UILineBreakMode->NSLineBreakMode
    （2）UITextAlignment->NSTextAlignment
    （3）sizeWithFont:->boundingRectWithSize:
    （4）stretchableImageWithLeftCapWidth:topCapHeight:->resizableImageWithCapInsets:

    （5）...

参考：

《iOS设备的屏幕尺寸、分辨率及其屏幕边长比例》
《iOS判断设备屏幕尺寸、分辨率》
《iOS8中的UIScreen》
《Detecting iPhone 6/6+ screen sizes in point values》
《iOS8已出，@3x图让我们何去何从？》
《在Xcode 6中用矢量化PDF(vectorized PDF)来支持各种尺寸的iPhone》
《iOS8适配须知》
《适配iOS8备忘录》
《iOS界面适配(一)(二)(三)》
《iPhone 6/6+适配心得》
《iOS8/Xcode6/iPhone6(+)适配》
《APP适配iOS8，iPhone6(+)截图简要说明》
《按比例快速兼容适配iPhone6/6 Plus》
《iOS的APP如何适应iPhone 5s/6/6+三种屏幕的尺寸？》