为什么电脑“字儿会那么小”？关于ppi和缩放的二三事

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很多人在选购显示器的时候会特意拒绝高分辨率的，理由是“我不要4k，字儿会很小的”。那么这种现象究竟是为何？为什么在Windows里调整缩放就能解决？楼主今天就通过此贴说明白这问题。

首先要提到每英寸像素数（pixel per inch，后文用ppi表示）这一概念，该概念是苹果在2010年iPhone 4时，解释“视网膜屏幕（retina display）”时引入的。视网膜屏幕的优越性在于，横向和纵向分辨率都翻倍，老机器（iPhone 3gs）只能显示一个像素的区域，新机器（iPhone 4）可以塞进四个像素。单位面积的像素增加，好处就是显示文字可用的像素越多，效果越细腻。当然，硬件上直接分辨率翻倍，也解决了兼容性问题。

ppi的算法见每英寸像素 - Wikipedia，因为不是本文重点故不展开。下面给出几个常见显示器分辨率尺寸组合的ppi：

27寸4K：163.18
27寸2K：108.79
24寸1080P：91.79
14寸1366x768：111.94

有的场合会用dpi（dot per inch）来表示。由于在显示方面像素就是最小的不可再分的单位，因而在显示器上ppi和dpi的意思是一样的。另一方面，AMOLED由于材料限制，在设计时会采用多个像素共同借用同一个发光点，也就是单个像素内不是独立的RGB三种发光点，因而有人提出这类排列需要将ppi折损计算。目前的安卓旗舰机，即使按照折损后的ppi，数值也远高于电脑显示器。目前也有采用RGB排列的OLED屏幕，例如PSVita，例如LG CX系列，后者作为电视却支持gsync，宣传时也被当做游戏显示器。

扯远了，为什么要先介绍ppi呢？因为Windows在设计时，是以96ppi为标准进行设计的。不管是出于追随苹果给Mac使用视网膜屏幕，还是解决老人看屏幕字儿小的问题，Windows 7支持缩放功能，比Mac使用视网膜屏幕要更早（当时只能最高缩放到125%）。而扩展缩放功能的支持范围，自然是为了享受高ppi在文字渲染时的好处。

此时，需要引入一个（楼主自创的）新概念，叫做“操作系统的目标ppi”，这个概念和Windows中的缩放有关，之前提到Windows是以96ppi进行设计的。那么只要软件或者系统的设计者不是脑瘫，在显示器96ppi下是不会出现UI和文字过大和过小的问题的。

操作系统的目标ppi=96乘以缩放百分比。

假如按照之前的习惯，买24寸1080P显示器，不知道Windows还有缩放功能，Windows按照默认的100%缩放百分比，那么

操作系统目标ppi = 96 * 100% = 96

那么Windows的缩放功能，自然是改变了UI和文字的分辨率（注意，这里不是指大小改变），假设原来一个汉字需要12x12的分辨率进行显示，进行150%缩放，使用的分辨率就变成了18*18，若是200%缩放，使用的分辨率就变成了24*24，众所周知，分辨率越高，显示效果越清晰。例如下图。


图源：分辨率 - **，自由的百科全书 (wikipedia.org)

进行缩放后，进行UI和文字显示的分辨率得到了提升，如果显示器还是原来的那个，你就会发现UI和文字“变大了”。因此需要引入“操作系统的目标ppi”，因为缩放后该值确实发生了改变。

假如把缩放开到150%，那么操作系统目标ppi = 96 * 150% = 144
假如把缩放开到200%，那么操作系统目标ppi = 96 * 200% = 192

到这里，我们可以得出：进行缩放，操作系统的目标ppi就产生了变化。

那为什么从24寸1080P显示器，换到27寸4K显示器，字儿就变得特别小呢？别急，马上就知道了。

假设我之前用着24寸1080P显示器好好的，潭友送了我一个27寸4K显示器，我没有变动主机只是把DP线插到新显示器上，此时缩放功能并没有开启，还是100%，那么此时我们“操作系统的目标ppi”是多少？96对吧，但显示器的物理ppi是多少？163.18，而96和163.18是不是差了很多呢？这就是你一换显示器就发现UI和文字特别大或者特别小的原因所在。

为了衡量“操作系统认为的UI大小”和“显示器显示出UI的实际大小”的差距，需要引入第二个自创的概念，我们先把它记作R

R= 操作系统的目标ppi / 显示器的物理ppi

R表示在一定的缩放下，UI文字实际显示的大小和其设计目的大小的比值。

R会有3个结果，大于1，小于1，等于1；等于1说明显示器可以完美地展现UI和文字的设计大小，但没有显示器厂商做这种屏幕，只存在梦里；

R大于1，说明UI和文字实际显示的大小相比设计大小偏大；R小于1，说明UI文字的实际显示大小相比设计大小偏小。R越接近1，实际显示大小和设计大小越接近。

为什么27寸4K显示器“字儿会那么小”？因为当不缩放时，R = (96 * 100%) / 163.18 约等于 0.588，此时的R远小于1，UI和文字的实际显示大小只有设计大小的58%，当然会很小了。

为什么把缩放改成200%字儿就恢复了呢？因为R = (96 * 200%) / 163.18 约等于 1.177，R比1略大，UI和文字的实际显示大小相当于设计大小的117%

为了让UI和文字元素看着舒服，应该尽可能调整缩放让R接近1，也有潭友觉得“小一点无所谓，显示的东西太少太没效率了”，如果你的缩放能让R在0.8左右还是合适的，个人认为R再小就不可接受了。例如在27寸4K显示器上很多人使用150%缩放，得到的R为0.88，只能说大小缩为原来的九成，换更多的元素显示还是值得的。

24寸1080p显示器，100%缩放，R=1.04
27寸2K显示器，100%缩放，R=0.88
27寸4K显示器，200%缩放，R=1.17
32寸8K显示器，300%缩放，R=1.05



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更新一下关于视距和ppi的关系。水果在2012年发布the new ipad上引入了视网膜屏幕标准的公式，即在标准使用距离范围下，ppi只要满足一定值即可称为视网膜屏幕。



公式写出来即为a=2*arctan(h / (2*d))，其中a表示肉眼的视角，d表示肉眼到屏幕的距离，h表示像素距离（一般显示器参数上以点距表示），该公式可进行如下变换：

a / 2 = arctan(h / (2 * d))
tan(a / 2) = h / (2 * d)
h = 2 * d * tan(a / 2)

一般a取人类视角能分辨的最小值，也就是1角分（60角分==1度），再代入平时常用的d，即可算出h是多少

楼主使用显示器时，d的典型值为60厘米，则在此距离下所需的ppi可以用1英寸除以h解决。计算得出此时的最佳ppi约为145；27寸4k显示器的的163ppi能够满足需求。

1. import numpy as np
   
2. 
   
3. # 二分之一角分
   
4. angle = np.pi / 180 / 60 / 2
   
5. 
   
6. fixed = np.tan(angle)
   
7. 
   
8. # 计算单位为毫米
   
9. viewDistance = 60 * 10
   
10. 
    
11. # 由苹果视网膜公式换算而来
    
12. pixelDistance = 2 * viewDistance * fixed
    
13. 
    
14. # 1英寸等于25.4毫米
    
15. ppi = 25.4 / pixelDistance
    
16. 
    
17. print(ppi)

复制代码

另外，这也能计算ppi固定时，视距在多少以上不会看到颗粒感。例如楼主想买lg c2 42当做显示器，ppi约为100，可计算得最短视距约为87.3厘米，只要观看距离超过这个值就不会看到大果粒

更新一个简易计算器

https://github.com/kawaiidora/pl ... nspecscalculator.py



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更新一下macOS的缩放逻辑：

网上都说苹果的高分屏适配得好，实际上是硬件适配软件的结果。最初的retina视网膜概念就不再啰嗦了，用四个像素显示原本的一个像素。

打开macOS的设置，除了默认外还有个缩放选项，苹果还给出了温馨提示：使用缩放分辨率将影响性能，如下图



为什么呢？因为苹果的缩放将直接影响总分辨率！windows上的缩放，系统会让UI元素的分辨率乘以缩放倍率，例如200%缩放的话，原本高度12个像素的文字会以24个像素高度进行渲染。但是总体分辨率不会变动。

macOS将以左侧的【看上去像是】分辨率直接进行两倍渲染。例如一台mac的物理分辨率只有2560x1600，用户选择了【看上去像是】1440x900，那么显卡的工作负担将会来到2880x1800；这一点很好验证：你在macOS里全屏截图，得到的图片分辨率是显卡渲染的直接结果，不一定是屏幕的物理分辨率。而且这个总体分辨率的变动直接影响macOS的游戏运行。

那么显卡渲染的分辨率和屏幕分辨率对不上怎么办？macOS选择进行一个缩放，或者换个词，降采样。

那么降采样好不好，会不会影响画质？我觉得苹果心里很清楚：2021款开始的MacBook Pro，默认分辨率配置是不需要缩放的，和2012-2015款MacBook Pro一样；而MacBook Air则没这么幸运了，这几代产品默认分辨率配置都是缩放分辨率。如果MacBook Air用户不想要缩放，调整分辨率后会发现UI太大显示不了多少内容。

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另外win10会有一个推荐缩放值，像这样（偷PC群群友图）：

这是因为系统可以读取显示器的VESA EDID：
下图的右侧screen size里可以看到楼主的显示器有效面积长54cm，宽30cm，典型的24寸16:9规格。

从EDID中还可以读出最佳分辨率，注意下图中的detailed timing里的timing，除了active有效像素外，还有其他的辅助像素存在。因而在计算显示器所需带宽时，要包括辅助像素在内。


从显示器的EDID中，操作系统可以拿到物理尺寸，和最佳分辨率，那么计算物理ppi也就不成问题，因而可以根据你的系统给你推荐最佳缩放值。

另外，显示器型号像是员工脸滚键盘出来的（r/pcmasterrace惯例吐槽项目），主要原因我认为还是和EDID有关

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boday 发表于 2021-2-5 07:28
电脑的图形界面以 96 ppi 来设计是个老传统了。很多年以前的老显示器也会做成接近 96 ppi，比如 17 寸 1024 ...

其实15.6寸4k，300%缩放，还行

华为matebook 14和即将推出的联想小新pro16，物理ppi都在185左右，非常适合200%缩放

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 11上的 S1Next-鹅版 v2.4.4.1

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蕺菜本菜 发表于 2021-2-5 07:26
有没有ppi300以上电脑屏幕呢？

目前见过ppi最高的量产显示器是dell up3218k，31.5寸8K分辨率，279ppi；显然开300%缩放十分合适

夏普展出过27寸8k120hz的屏幕，ppi肯定在300以上了，但没有量产

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lhw369 发表于 2021-2-5 08:40
65寸4k屏幕或者85寸4k屏幕

—— 来自 HUAWEI LIO-AN00, Android 10上的 S1Next-鹅版 v2.4.4.1 ...

同分辨率是尺寸越小ppi越高

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nice女武神 发表于 2021-2-5 10:36
win的问题是一堆老软件不支持缩放  如果你有这种软件  那所谓的各种计算就是搞笑了   ...

不，如果因为软件原因不打算动缩放百分比的话，对照96ppi购买显示器也是一种方案，这就是计算的意义。

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9-11-2001 发表于 2021-2-5 09:40
那么，4k显示器要接近24/23.5寸字体大小的话，买多少寸最合适？27寸？上限又是多少呢？ ...

如果按照200%缩放计算，那当然是24寸最合适了。

如果150%缩放也能接受的话，就是找目标ppi是 96 * 150% = 144 的显示器

4K分辨率的话，根据https://www.omnicalculator.com/other/pixels-per-inch

得到的尺寸是30.6英寸

总体取决于你能接受的R值，然后找到能接受的缩放比例，再找显示器大小

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那由 发表于 2021-2-5 12:01
那么我有两个27寸分别是2k和4k的显示器，缩放到底怎么调才能组双屏基本一致呢 ...

27寸保持100%，由于ppi为108.79，得到R为1.13，从R=1.13反推4K显示器的缩放比例应为x：

1.13 = （96 * x）/ 163.18

解方程可得 x =

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暗铁 发表于 2021-2-5 19:02
笔记本才14、15寸，去凑96ppi就显示不了多少东西了……

这是显示器物理大小的问题

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zhuangku556 发表于 2021-2-8 11:06
恍惚以为这是2015年的文章……

大部分人不懂这个，或者受了害却不知道为什么

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cloudian 发表于 2021-2-8 12:27
安卓都能做好的事儿，PC做不好，说明PC真的是chaos

—— 来自 OnePlus GM1910, Android 10上的 S1Next-鹅 ...

在安卓上用的软件都是随版本更新的，在PC上用几年十几年不更新的软件来指责系统没做好，这……

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zhuangku556 发表于 2021-2-8 13:23
说到底windows包袱太重，还要兼容20年前的软件。

你看Mac隔几年就淘汰一批app，就没这些问题。 ...

Mac没这些问题，但有别的问题。

例如暗黑破坏神2 mac版一开始是为powerpc做的，后来水果抛弃了powerpc；
2016年暴雪给暗黑破坏神2适配了intel，不过是32位的，后来水果抛弃了32位；
现在水果已经走在抛弃x86cpu的路上了，用户想接着玩暗黑2就得留在老系统，但有多少厂商愿意为（没油水的）老项目陪水果一遍一遍地折腾呢？

文明4在mac上也是止步32位了

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boday 发表于 2021-2-5 07:28
电脑的图形界面以 96 ppi 来设计是个老传统了。很多年以前的老显示器也会做成接近 96 ppi，比如 17 寸 1024 ...

小米笔记本pro15也是等效130ppi了，R约为0.73

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Xerxes_2 发表于 2021-3-31 17:43
我和朋友，同样的27寸4k，同样的200缩放，我看了下界面大小完全不一样，麻了

—— 来自 OnePlus GM1910, A ...

不是大伙不相信你，只是想开开眼界.jpg

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更新：观看距离和最佳ppi之间的关系

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我们这有一家网吧搞了一套12代i9+4090+4k144的配置，然而网吧用的计费软件（目前）根本不兼容非100%的缩放倍率（显示器是28寸的）

结果就是要么忍着特别小的字启动游戏，要么计费软件在修改缩放倍率后，认为自己没联网，疯狂重启，每次重启都把鼠标焦点抢走，然后还直接杀掉任务管理器。

字面意义上的只能上网

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2022-12-20更新：问题修复了，进系统就是默认200%缩放，网吧高端配置要开始普及4k144了

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 13上的 S1Next-鹅版 v2.5.4

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明年就出8k显示器了（三星发了预告），如果是31.5寸的话，使用300%缩放，可得R=1.02，等效分辨率2560×1440

不也挺好吗

毕竟24寸1080p，R=1.04

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 13上的 S1Next-鹅版 v2.5.3

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starash 发表于 2022-12-4 10:18
27寸脖子已经有些不舒服了，家里也没更大地方。我这里基本上也就到4k为止了吧（什么时候有16:10的4k啊）… ...

华为有3:2的28寸4k，日常办公视频用途挺合适

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戴尔UltraShap 32寸 6K高端专业显示器曝光，预计第二季度上市，号称世界上第一款采用IPS Black技术的6K（6144 x 3456）高分辨率专业显示器，比4K显示器多出150%像素。IPS Black技术加持，拥有更深邃的黑色表现，黑色水平最深达41%，拥有更高的色彩精度，暂未公开具体售价

ppi约为220.29，当os使用200%缩放时R约为0.87。还可以；毕竟27英寸的2k（1440p）显示器，100%缩放时R约为0.89

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 13上的 S1Next-鹅版 v2.5.3

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manysun 发表于 2023-1-25 01:33
意思是最接近整数倍缩放就可以？也就是DPI接近96、192。现在的笔记本电脑不可能用96 DPI了，如果不在乎视网 ...

接近192的找起来比较容易。前排楼层也指出了目前只有苹果微软有注意保持ppi一致，不太在乎分辨率数字符不符合高清，全高清之类的标准。

或者考虑能接受的最小R来反推，我要用200%缩放，为了在有限的显示面积显示较多内容，能接受的最小R为80%，更小的看起来费眼。那么容许的最大ppi为192/0.8=240

ThinkPad x1c的14寸2880x1800屏幕就刚好卡在极限

华为有几款的ppi在185左右，200%时R肯定大于1

或者游戏本标配16寸2560x1600，200%时R也是大于1的

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 13上的 S1Next-鹅版 v2.5.3

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尼特geek 发表于 2021-8-20 22:37
14寸2880*1800按这个算法岂不是要开250%缩放？

应该是，但是当使用200%时，R=80%，一般27寸2k的显示器我看起来就会有点小，那时R=88%。所以还是看自己能否接受实际的显示大小咯

—— 来自 S1Fun

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硬件茶谈视频指出，200%缩放倍率是兼顾性能、兼容性和观感的不二之选

[置顶]看很多人说我只讲了模糊的原因，没给解决方法，但我其实给了，可能大家没注意，所以给大家省流总结一下视频里我都讲了啥。
1：图片和显示器都是用像素点显示内容，如果图片太小就需要放大
2：放大的倍率不是整数倍，像素点就不能对齐，系统会用双线性插值计算颜色，会导致模糊
3：如果放大倍率是整数倍，系统就会用多个像素点合并成一个，虽然有锯齿感，但是足够清晰
4：除了直接用200%缩放来提高清晰度，还可以手动更改应用程序的缩放策略
5：缩放策略有“应用程序”，“系统”，”系统增强“三种，三种模式的效果不同，需要自己尝试
6：手动改缩放策略不一定在所有软件内都有效，有的软件在更新后支持了高DPI，可以尝试更新
7：如果软件没有更新，手动更改三种模式也没有效果，就只能开200%缩放来解决
7：但是开200%在某些尺寸某些分辨率下会显得UI太大，所以这时候需要分辨率更合适的显示器

所以我肯定在视频里讲了解决方法，一个是让开发者适配后更新软件，一个是自己在属性里改缩放策略，自己改完策略还不行就开200%缩放，UI太大就得换个PPI更合适的显示器，如果真的有不花钱还不需要开发者适配就能完美解决的方法，微软肯定早就用了。 ​

—— 来自 OnePlus HD1900, Android 13上的 S1Next-鹅版 v2.5.4

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Midnight.Coup 发表于 2023-10-1 10:26
苹果搞了矢量后分辨率越来越奇怪了，缩放也大多是非整数，不过楼主这个方法是通用的，算是以前 HiDPI 的思 ...

但是苹果的缩放分辨率依旧会影响性能啊

假设mac的屏幕物理分辨率是2560x1600，当你选择看上去1280x800时，系统直接按照横纵各两倍分辨率，也就是2560x1600绘制。



但如果选择看上去1440x900，系统会直接按照2880x1800绘制，再做一步降采样降到2560x1600

macOS里截图得到的分辨率是系统绘制后的，而不是降采样后的，以上文设置为例就会得到2880x1800的图片

所以苹果改缩放直接影响渲染分辨率，iOS也是类似的，根据机型屏幕大小的不同来分别渲染横纵各两倍，或横纵各三倍的图形，再降采样到屏幕的物理分辨率上

至于为什么macOS默认使用一个降采样分辨率，可能是从2014年的iPhone 6系列算起，两倍三倍渲染然后降采样，平衡清晰度和使用面积的方法和软硬件配合已经成熟了吧

系统里「使用缩放分辨率将影响性能」的提示还是杵在那

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985604670 发表于 2023-10-1 06:51
楼主这个思维方式，明显是受到苹果的hidpi的思维影响。但人家很早就搞矢量元素了 ...

虽然但是，现在macbook pro（2021年起的最新刘海模具）默认缩放依旧是完美的两倍，也提供其他缩放分辨率可选。缩放分辨率由于有升降采样处理会产生模糊。系统内也有提示表明会影响性能，毕竟渲染分辨率变了。

至于macbook air为什么默认使用缩放分辨率，可能这也是一种等级森严吧，air的ppi只有220左右，而pro的ppi达到了254

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boday 发表于 2021-2-5 07:28
电脑的图形界面以 96 ppi 来设计是个老传统了。很多年以前的老显示器也会做成接近 96 ppi，比如 17 寸 1024 ...

不过我这个观点也被打过脸：比如 2016 年开始 MacBook Pro 默认并不是 200% 整数放大的了，因此甚至不是点对点显示……这个情况在 iMac 上并没有出现

2021款开始，macbook pro的默认缩放回到了完美的200%

来源：9to5mac

现在回头看，2016款mbp设计激进，各方面都很迷惑，2021款属于拨乱反正

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【【详解】为何macOS对高分辨率屏幕支持更好？Windows怎么不学学？- DPI缩放策略-哔哩哔哩】

这位说得也不错，原来win32需要将UI排版给不同的缩放档位做单独适配，就连自带的记事本适配不同缩放都费了不少劲

大部分软件的所谓适配还是只做了200%缩放

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Midnight.Coup 发表于 2023-11-8 19:15
感觉没啥意义，开头否决硬件茶谈的绝结论，结果无论原理讲解还是最后的结论其实都在支持那个公式，除非是 ...

最近才看完视频，硬件茶谈的公式和1楼寻找合适缩放的方法是一样的

Windows有基准的96ppi，那macOS有所谓的标准ppi吗？按照以前MacBook Pro的ppi来看，等效ppi相当于72x1.5=108左右？如何衡量UI偏大还是偏小？

按照假设，将1楼公式拿来用，操作系统的目标ppi设为216（毕竟Mac全系高分屏了），那么

macbook air的R值约为96%，
macbook pro的R值约为85%，
studio display的R值约为99%，
pro display xdr的R值约为100.1%

马萨卡，马萨卡

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无意间找到了istat menus开发者的博客，里面提到macos big sur这一代，有意增加了设置里图标的尺寸（从27x27提高到30x30）

来源

所以有没有可能是基准dpi依旧是72和144（retina），后来的UI尺寸是有意放大的结果，例如macos自带的文本编辑，UI就偏小一些。

另一种方法是数特定字号的实际渲染像素，可以反推出dpi，但手头没有macos设备无法测试。例如Windows低分屏上显示10.5号字体，实际像素边长是14个像素。

这篇博客实锤了macos缩放分辨率带来的画质损失

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再买自检星剁手 发表于 2023-11-16 13:18
最近才看完视频，硬件茶谈的公式和1楼寻找合适缩放的方法是一样的

Windows有基准的96ppi，那macOS有所谓 ...

今天去苹果店摸了摸，首先微软word肯定是按照144dpi显示的，结果就是a4纸大小的文档严重偏小

macOS自带的preview应用，显示a4大小的PDF文档，菜单里选择显示👉实际大小，竟然和word里差不太多

要么就是macOS依旧默认144dpi，要么就是我对「实际大小」产生了什么误解