Плотность пикселей

Пиксели на дюйм ( ppi ) и пиксели на сантиметр ( ppcm или пикселей/см ) — это измерения плотности пикселей электронного устройства обработки изображений, такого как компьютерный монитор или телевизионный дисплей, или устройства оцифровки изображения, такого как камера или сканер изображений . Горизонтальная и вертикальная плотность обычно одинакова, поскольку большинство устройств имеют квадратные пиксели , но различается на устройствах с неквадратными пикселями. Плотность пикселей — это не то же самое, что разрешение : первое описывает количество деталей на физической поверхности или устройстве, второе описывает количество пиксельной информации независимо от ее масштаба. С другой стороны, пиксель не имеет собственного размера или единицы измерения (пиксель на самом деле является образцом), но когда он печатается, отображается или сканируется, пиксель имеет как физический размер (размерность), так и плотность пикселей (ppi). ).

Основные принципы

Поскольку большинство цифровых аппаратных устройств используют точки или пиксели, размер носителя (в дюймах) и количество пикселей (или точек) напрямую связаны с количеством пикселей на дюйм. Следующая формула дает количество пикселей по горизонтали или вертикали, учитывая физический размер формата и количество пикселей на дюйм выходного файла:

${\text{Number of Pixels}}={\text{Size in Inches}}*{\text{PPI}}$

Пиксели на дюйм (или пикселей на сантиметр) описывают детали файла изображения, когда известен размер печати. Например, изображение размером 100×100 пикселей, напечатанное на квадрате размером 2 дюйма, имеет разрешение 50 пикселей на дюйм. При таком использовании измерение имеет смысл при печати изображения. Во многих приложениях, таких как Adobe Photoshop, программа устроена так, что новые изображения создаются путем указания устройства вывода и PPI (пикселей на дюйм). Таким образом, цель вывода часто определяется при создании изображения.

Вывод на другое устройство

При перемещении изображений между устройствами, например при печати изображения, созданного на мониторе, важно понимать плотность пикселей обоих устройств. Рассмотрим 23-дюймовый HD-монитор (шириной 20 дюймов) с известным собственным разрешением 1920 пикселей (по горизонтали). Предположим, художник создал новое изображение с разрешением монитора 1920 пикселей, возможно, предназначенное для Интернета без учета печати. Переписав приведенную выше формулу, можно узнать плотность пикселей (PPI) изображения на дисплее монитора:

${\text{PPI (monitor)}}={\frac {\text{Number of Pixels}}{\text{Size in Inches}}}={\frac {1920}{20}}=96{\text{ ppi}}$

Теперь представим, что художник хочет напечатать баннер большего размера размером 48 дюймов по горизонтали. Мы знаем количество пикселей в изображении и размер вывода, из которого мы можем снова использовать ту же формулу, чтобы получить PPI напечатанного плаката:

${\text{PPI (poster)}}={\frac {\text{Number of Pixels}}{\text{Size in Inches}}}={\frac {1920}{48}}=40{\text{ ppi}}$

Это показывает, что выходной баннер будет иметь разрешение всего 40 пикселей на дюйм. Поскольку принтер способен печатать с разрешением 300 пикселей на дюйм, разрешение исходного изображения значительно ниже того, которое необходимо для создания баннера приличного качества, даже если оно хорошо выглядело на мониторе веб-сайта. Мы бы сказали более прямо, что изображение размером 1920×1080 пикселей не имеет достаточного количества пикселей для печати в большом формате.

Печать на бумаге

Печать на бумаге осуществляется по разным технологиям. Газеты и журналы традиционно печатались с использованием полутонового растра. который будет печатать точки с заданной частотой, частотой экрана, в строках на дюйм (LPI), используя чисто аналоговый процесс, в котором фотографический отпечаток преобразуется в точки переменного размера посредством интерференционных картин, проходящих через экран. Современные струйные принтеры могут печатать микроскопические точки в любом месте и не требуют сетки экрана с метрическим разрешением точек на дюйм (DPI). Они оба отличаются от плотности пикселей или пикселей на дюйм (PPI), поскольку пиксель представляет собой отдельный образец любого цвета, тогда как струйная печать может печатать только точку определенного цвета либо включенную, либо выключенную. Таким образом, принтер преобразует пиксели в серию точек, используя процесс, называемый дизерингом . Шаг точек , наименьший размер каждой точки, также определяется типом бумаги, на которой напечатано изображение. Впитывающая поверхность бумаги (например, немелованной переработанной бумаги) позволяет каплям чернил растекаться, что приводит к увеличению шага точек.

Часто требуется узнать качество изображения в пикселях на дюйм (PPI), подходящее для данного устройства вывода. Если выбор слишком мал, то качество будет ниже того, на которое способно устройство — потеря качества, а если выбор слишком велик, то пиксели будут храниться без необходимости — пустая трата дискового пространства. Идеальная плотность пикселей (PPI) зависит от формата вывода, устройства вывода, предполагаемого использования и художественного выбора. Для струйных принтеров, измеряемых в DPI, обычно для определения PPI рекомендуется использовать половину или меньше DPI. Например, изображение, предназначенное для принтера с разрешением 600 точек на дюйм, может быть создано с разрешением 300 точек на дюйм. При использовании других технологий, таких как трафаретная печать AM или FM, часто публикуются таблицы растрирования , которые указывают идеальный PPI для метода печати.

Использование DPI или LPI принтера остается полезным для определения PPI до тех пор, пока не будут достигнуты более крупные форматы, такие как 36 дюймов или выше, поскольку тогда фактор остроты зрения становится более важным для рассмотрения. Если отпечаток можно рассматривать крупным планом, то можно выбрать пределы устройства принтера. Однако, если плакат, баннер или рекламный щит будут рассматриваться издалека, можно использовать гораздо более низкий PPI.

Внешняя сторона квадрата, показанного выше, имеет размеры 200 на 200 пикселей. Чтобы определить разрешение монитора, установите для параметра масштабирования DPI ОС значение 100 % и масштаб браузера — 100 %, затем измерьте ширину и высоту в дюймах квадрата, отображаемого на данном мониторе. Разделив 200 на измеренную ширину или высоту, вы получите разрешение монитора по горизонтали или вертикали соответственно при текущем разрешении экрана.

Компьютерные дисплеи

PPI/PPCM дисплея компьютера зависит от размера дисплея в дюймах / сантиметрах и общего количества пикселей в горизонтальном и вертикальном направлениях. Это измерение часто называют количеством точек на дюйм , хотя более точно это измерение относится к разрешению компьютерного принтера .

Например, 15-дюймовый (38 см) дисплей, размеры которого составляют 12 дюймов (30,48 см) в ширину и 9 дюймов (22,86 см) в высоту, с максимальным разрешением 1024×768 пикселей (или XGA ) может отображать около 85 PPI или 33,46   PPCM как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Эта цифра определяется путем деления ширины (или высоты) области отображения в пикселях на ширину (или высоту) области отображения в дюймах. Дисплей может иметь разные измерения PPI по горизонтали и вертикали (например, типичный ЭЛТ-монитор с соотношением сторон 4:3 показывает компьютерный дисплей в режиме 1280×1024 при максимальном размере, что представляет собой соотношение 5:4, что не совсем то же самое, что 4:3). Очевидное PPI монитора зависит от разрешения экрана (то есть количества пикселей) и размера используемого экрана; монитор в режиме 800×600 имеет более низкое значение PPI, чем тот же монитор в режиме 1024×768 или 1280×960.

Шаг точек компьютерного дисплея определяет абсолютный предел возможной плотности пикселей. дисплеем примерно 2000 года Типичные компьютерные дисплеи с электронно-лучевой трубкой или ЖК- варьируются от 67 до 130 пикселей на дюйм, хотя настольные мониторы превышают 200 пикселей на дюйм, а флагманские модели мобильных устройств некоторых производителей смартфонов с 2014 года превышают 500 пикселей на дюйм.

В январе 2008 года корпорация Kopin анонсировала ЖК-дисплей SVGA с диагональю 0,44 дюйма (1,12 см) и плотностью пикселей 2272 точек на дюйм (каждый пиксель всего 11,25   мкм). В 2011 году они разработали цветной дисплей VGA с разрешением 3760 точек на дюйм и диагональю 0,21 дюйма. Производитель заявляет, что они разработали ЖК-дисплей с возможностью оптического увеличения, как в устройствах для очков с высоким разрешением.

Приложения голографии требуют еще большей плотности пикселей, поскольку более высокая плотность пикселей обеспечивает больший размер изображения и более широкий угол обзора. Пространственные модуляторы света могут уменьшать шаг пикселя до 2,5 мкм , обеспечивая плотность пикселей 10 160 PPI.

Некоторые наблюдения показывают, что человек без посторонней помощи обычно не может различать детали за пределами 300 PPI. зрителя Однако этот показатель зависит как от расстояния между зрителем и изображением, так и от остроты зрения . Человеческий глаз также иначе реагирует на яркий, равномерно освещенный интерактивный дисплей, чем на печать на бумаге.

Технологии отображения с высокой плотностью пикселей сделают сглаживание с суперсэмплированием устаревшим, сделают возможным создание истинной графики WYSIWYG и потенциально откроют практическую эру « безбумажного офиса ». Для сравнения: такое устройство с размером экрана 15 дюймов (38 см) должно отображать более четырех Full HD экранов (или разрешения WQUXGA ).

Спецификация плотности пикселей дисплея PPI также полезна для калибровки монитора с принтером. Программное обеспечение может использовать измерение PPI для отображения документа на экране в «реальном размере».

Расчет мониторного PPI

PPI можно рассчитать, исходя из размера диагонали экрана в дюймах и разрешения в пикселях (ширина и высота). Это можно сделать в два этапа:

1. Рассчитайте диагональное разрешение в пикселях, используя теорему Пифагора :
   $d_{p}={\sqrt {w_{p}^{2}+h_{p}^{2}}}$
2. Рассчитайте индекс потребительских цен :
   $PPI={\frac {d_{p}}{d_{i}}}$

где

1. $w_{p}$ разрешение по ширине в пикселях
2. $h_{p}$ разрешение по высоте в пикселях
3. $d_{p}$ размер диагонали в пикселях.
4. $d_{i}$ — размер диагонали в дюймах (это число, заявленное как размер дисплея).

Например:

1. За 15,6-дюймовый экран с разрешением 5120х2880 вы получаете ${\frac {\sqrt {5120^{2}+2880^{2}}}{15.6}}$ = 376,57 ИПП.
2. За 50-дюймовый экран с разрешением 8192х4608 вы получаете ${\frac {\sqrt {8192^{2}+4608^{2}}}{50}}$ = 188 ИПП.
3. За 27-дюймовый экран с разрешением 3840х2160 вы получаете ${\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{27}}$ = 163 ИПП.
4. За 32-дюймовый экран с разрешением 3840×2160 вы получаете ${\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{32}}$ = 138 ИПП.
5. старой школы За 10,1-дюймовый экран нетбука с разрешением 1024×600 вы получаете ${\frac {\sqrt {1024^{2}+600^{2}}}{10.1}}$ = 117,5 ИПП.
6. За 27-дюймовый экран с разрешением 2560×1440 вы получаете ${\frac {\sqrt {2560^{2}+1440^{2}}}{27}}$ = 108,8 ИПП.
7. За 21,5-дюймовый (546,1 мм) экран с разрешением 1920х1080 вы получаете ${\frac {\sqrt {1920^{2}+1080^{2}}}{21.5}}$ = 102,46 ИПП;

Эти расчеты могут быть не очень точными. Часто экраны, рекламируемые как «экран X дюймов», могут иметь разные физические размеры видимой области, например:

• Apple Inc. середины 2011 года рекламировала свой iMac как «21,5-дюймовый (видимый) [...] дисплей». но его фактическая видимая площадь составляет 545,22 мм или 21,465 дюйма. Более точная цифра увеличивает рассчитанный индекс цен производителей со 102,46 (при использовании 21,5) до 102,63.
• Монитор HP LP2065 с диагональю 20 дюймов (50,8 см) имеет фактическую видимую область 20,1 дюйма (51 см).
• В более важном случае некоторые мониторы, такие как Dell UltraSharp UP3216Q (3840×2160 пикселей), рекламируются как 32-дюймовый монитор «класса» (137,68 PPI), но фактическая диагональ области просмотра составляет 31,5 дюйма, что соответствует истинному PPI. 139,87.

Расчет PPI ​​экранов просмотра камер

Производители фотоаппаратов часто указывают экраны просмотра как «количество точек». Это не то же самое, что количество пикселей, поскольку на каждый пиксель приходится 3 «точки» — красная, зеленая и синяя. Например, Canon 50D имеет разрешение 920 000 точек. Это соответствует 307 200 пикселей (×3 = 921 600 точек). Таким образом, экран имеет разрешение 640×480 пикселей.

Это необходимо учитывать при расчете PPI. «Точки» и «пиксели» часто путают в обзорах и характеристиках при просмотре информации конкретно о цифровых камерах.

Сканеры и камеры

«PPI» или «плотность пикселей» также могут описывать разрешение сканера изображений . В этом контексте PPI является синонимом количества образцов на дюйм . В цифровой фотографии плотность пикселей — это количество пикселей, разделенное на площадь сенсора. Типичная зеркалка примерно 2013 года имеет светосилу 1–6,2 МП/см. ² ; типичный компакт имеет 20–70 МП/см. ² .

Например, Sony Alpha SLT-A58 имеет разрешение 20,1 Мп на сенсоре APS-C с разрешением 6,2 Мп/см. ² поскольку компактная камера, такая как Sony Cyber-shot DSC-HX50V, имеет 20,4 мегапикселя на сенсоре 1/2,3 дюйма с разрешением 70 МП/см. ² . Профессиональная камера имеет более низкий PPI, чем компактная камера, поскольку у нее фотодиоды большего размера из-за гораздо больших сенсоров.

Смартфоны

В смартфонах используются небольшие дисплеи, но дисплеи современных смартфонов имеют больший рейтинг PPI, например, Samsung Galaxy S7 с дисплеем Quad HD с плотностью 577 пикселей на дюйм, Fujitsu F-02G с дисплеем Quad HD с плотностью 564 пикселей на дюйм, LG G6 с дисплеем Quad HD с разрешением 564 точек на дюйм или — XHDPI или Oppo Find 7 с 534 точек на дюйм на 5,5-дюймовом дисплее — XXHDPI (см. раздел ниже). Sony Xperia XZ Premium оснащен дисплеем 4K с плотностью пикселей 807 PPI, что является самым высоким показателем среди всех смартфонов по состоянию на 2017 год.

Логические значения DPI на Android

Android поддерживает следующие логические значения DPI для управления размером отображаемого контента:

Имя	Масштабный коэффициент	ДПИ
ldpi	0,75x	~120
мдпи	1x	~160
твдпи	1,33x	~213
hdpi	1,5x	~240
xhdpi	2x	~320
xxhdpi	3x	~480
xxxhdpi	4x	~640

Метрика

См. также: точки на сантиметр

В цифровой издательской индустрии в основном используются пиксели на дюйм, но иногда используются пиксели на сантиметр или указывается коэффициент преобразования.

Формат файла изображения PNG позволяет использовать только метр в качестве единицы измерения плотности пикселей.

Поддержка формата файла изображения

В следующей таблице показано, как плотность пикселей поддерживается популярными форматами файлов изображений. Используемые цвета ячеек не указывают на то, насколько многофункциональным является определенный формат файла изображения, но какую поддержку плотности можно ожидать от определенного формата файла изображения.

Несмотря на то, что программное обеспечение для обработки изображений может дополнительно устанавливать плотность для некоторых форматов файлов изображений, не многие другие программы используют информацию о плотности при отображении изображений. Веб-браузеры, например, игнорируют любую информацию о плотности. Как видно из таблицы, поддержка информации о плотности в форматах файлов изображений сильно различается, и ее следует использовать с большой осторожностью в контролируемом контексте.

Формат	Единицы измерения	Растровый / векторный	Многостраничный	Размер на странице	Размер в длину для изображения или страницы	Плотность
Эксиф	Длина	Растр				PPI или PPCM, 8 байт (64-битное рациональное беззнаковое значение) каждый для горизонтального и вертикального направлений.
ИИ	Длина или пиксель	Оба	Нет		Явно для длины. Нет для пикселя	Неявно для включенных растровых изображений
прибыль на акцию	Длина	Оба	Да	Да	Явный	Явное разрешение (PPI) для растровых изображений, шрифтов и эффектов.
гифка	Пиксель	Растр	Да	Нет	Нет	Нет
ICO	Пиксель	Растр	Да	Да	Нет	Нет
JPEG	Пиксель	Растр	Нет		Неявно, когда установлена ​​плотность	Дополнительный PPI или PPCM, по 2 байта для горизонтального и вертикального направлений.
PDF	Длина	Оба	Да	Да	Явный	Явное разрешение (PPI) для растровых изображений, шрифтов и эффектов.
PNG	Пиксель	Растр	Нет		Неявно, когда установлена ​​плотность	Дополнительный PPM, по 4 байта в каждом горизонтальном и вертикальном направлениях.
ППМ	Пиксель	Растр	Да	Нет	Нет	Нет
PSD и PSB	Длина или пиксель	Оба	Нет		Явно для длины. Нет для пикселя	Необязательный
SVG	Длина или пиксель	Оба	Да	Нет	Явно для длины. Нет для пикселя	Неявно для включенных растровых изображений
ТИФФ	Пиксель	Оба	Да	Да	Неявно, когда установлена ​​плотность	Дополнительный PPI или PPCM, два 32-битных целых числа без знака каждое для горизонтального и вертикального направлений.
ВебП	Пиксель	Растр	Да	Un­known	Un­known	WEBP не имеет собственных тегов/атрибутов, определяющих плотность выходного носителя. Но WEBP использует формат файла обмена ресурсами в качестве формата контейнера, который поддерживает включение метаданных в виде фрагментов XMP и EXIF . EXIF поддерживает разрешение, см. запись в этой таблице. Практический пример: GraphicConverter v11.7.1 правильно отображает информацию о разрешении для файлов WEBP с метаданными EXIF.
XCF	Пиксель	Оба	Нет		Нет	Нет
Формат	Единицы измерения	Растровый / векторный	Многостраничный	Размер на странице	Размер в длину для изображения или страницы	Плотность

См. также

• Стандарты DPI монитора компьютера – происхождение 96 DPI/PPI в качестве стандарта Microsoft/Windows и 72 DPI/PPI в качестве (бывшего) стандарта Apple/Macintosh.
• Независимость разрешения
• Ретина-дисплей
• Картирование пикселей 1:1
• Пентайл