Плотность пикселей - Pixel density

Пикселей на дюйм (ppi) и пикселей на сантиметр (ppcm или пикселей / см) являются измерениями плотность пикселей электронного устройства изображения, такого как компьютерный монитор или телевидение дисплей или устройство оцифровки изображений, такое как камера или сканер изображений. Горизонтальная и вертикальная плотность обычно одинаковы, как и у большинства устройств. квадратные пиксели, но отличаются на устройствах с неквадратными пикселями. Обратите внимание, что плотность пикселей это не то же самое, что разрешение, где первое описывает количество деталей на физической поверхности или устройстве, а второе разрешающая способность 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, то пиксель имеет как физический размер (размерность), так и плотность пикселей (ppi). ^[1]

Основные принципы

Поскольку в большинстве цифровых аппаратных устройств используются точки или пиксели, размер носителя (в дюймах) и количество пикселей (или точек) напрямую связаны «пикселями на дюйм». Следующая формула дает количество пикселей по горизонтали или вертикали, учитывая физический размер формата и пикселей на дюйм вывода:

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

Пикселей на дюйм (или пикселей на сантиметр) описывает деталь файла изображения, если известен размер печати. Например, изображение размером 100 × 100 пикселей, напечатанное в квадрате размером 2 дюйма, имеет разрешение 50 пикселей на дюйм. При таком использовании измерение имеет значение при печати изображения. Во многих приложениях, таких как Adobe Photoshop, программа разработана таким образом, что можно создавать новые изображения, указывая устройство 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 24-дюймовый HD-монитор с известным исходным разрешением 1920 пикселей (по горизонтали). Предположим, что художник создал новое изображение с этим разрешением монитора 1920 пикселей, возможно, предназначенное для Интернета без учета печати. ​​Перепишите формулу выше может сказать нам плотность пикселей (PPI) изображения на дисплее монитора:

${\displaystyle {\text{PPI (monitor)}}={\text{Number of Pixels}}/{\text{Size in Inches}}=1920/24=80ppi}$

Теперь давайте представим, что художник хочет напечатать более крупный баннер с шириной 48 дюймов по горизонтали. Нам известно количество пикселей в изображении и размер вывода, из которого мы можем снова использовать ту же формулу, чтобы получить PPI напечатанного плакат:

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

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

Печать на бумаге

Печать на бумаге осуществляется разными технологиями. Газеты и журналы традиционно печатались с использованием экрана, называемого полутон экран ^[2], который будет печатать точки с заданной частотой, называемой частотой экрана в линий на дюйм (LPI) с использованием чисто аналогового процесса, в котором фотографический отпечаток преобразуется в точки переменного размера посредством интерференционных узоров, проходящих через экран. Современные струйные принтеры могут печатать микроскопические точки в любом месте и не требуют сетки экрана, поэтому они используют метрику под названием точек на дюйм (DPI). Они оба отличаются от плотности пикселей или пикселей на дюйм (PPI), потому что пиксель - это единственный образец любого цвета, тогда как при струйной печати можно печатать только точку определенного цвета, включенную или выключенную. Таким образом, принтер переводит пиксели в серию точек с помощью процесса, называемого дизеринг. Шаг точки, наименьший размер каждой точки, также определяется типом бумаги, на которой печатается изображение. Поверхность впитывающей бумаги, например, переработанная бумага без покрытия, позволяет каплям чернил растекаться - поэтому размер точек на ней больше. ^[3]

Часто требуется знать качество изображения в пикселях на дюйм (PPI), которое подходит для данного устройства вывода. Если выбор слишком низкий, то качество будет ниже того, на которое способно устройство - потеря качества - а если выбор слишком велик, пиксели будут храниться без надобности - потраченное впустую дисковое пространство. Идеальная плотность пикселей (PPI) зависит от формата вывода, устройства вывода, предполагаемого использования и художественного выбора. Для струйных принтеров измеряется в точек на дюйм как правило, рекомендуется использовать половина или меньше чем DPI для определения PPI. 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 графики скрининга которые указывают идеальный PPI для метода печати. ^[4]

Использование DPI или LPI принтера по-прежнему полезно для определения PPI до тех пор, пока не будут достигнуты более крупные форматы, такие как 36 дюймов или выше, поскольку фактор остроты зрения становится более важным для рассмотрения. Если отпечаток можно просмотреть вблизи, тогда один может выбирать пределы устройства принтера.Однако, если плакат, баннер или рекламный щит будет просматриваться издалека, можно использовать гораздо более низкий PPI.

Размер квадрата, показанного выше, составляет 200 на 200 пикселей. Чтобы определить ppi монитора, установите параметр масштабирования DPI ОС на 100% и масштаб браузера на 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 компьютерный дисплей связано с размером дисплея в дюймы /сантиметры и общее количество пиксели в горизонтальном и вертикальном направлениях. Это измерение часто называют точек на дюйм, хотя это измерение более точно относится к разрешению компьютерный принтер.

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 (или XGA ) разрешение пикселей, может отображать около 85 PPI или 33,46 PPCM в горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот показатель 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 с максимальным размером, что является соотношением 5: 4, что не совсем то же, что и 4: 3). Видимый PPI монитора зависит от разрешения экрана (то есть количества пикселей) и размера используемого экрана; монитор в режиме 800 × 600 имеет более низкий PPI, чем тот же монитор в режиме 1024 × 768 или 1280 × 960.

В шаг точки дисплея компьютера определяет абсолютный предел возможной плотности пикселей. Типичное значение около 2000 г. электронно-лучевая трубка или ЖК-дисплей компьютерные дисплеи имеют диапазон от 67 до 130 PPI, хотя настольные мониторы имеют более 200 PPI, а современные мобильные устройства с маленьким экраном часто превышают 300 PPI, иногда с большим отрывом.

В январе 2008 г. Копин Корпорация анонсировал 0,44 дюйма (1,12 см) SVGA ЖК-дисплей с плотностью пикселей 2272 PPI (каждый пиксель всего 11,25 мкм).^[5][6] В 2011 году они последовали этому примеру, выпустив цветной VGA-дисплей с диагональю 0,21 дюйма и разрешением 3760 точек на дюйм.^[7] Производитель заявляет, что они разработали ЖК-дисплей с оптическим увеличением, как в очках с высоким разрешением.

Голография приложения требуют еще большей плотности пикселей, поскольку более высокая плотность пикселей дает больший размер изображения и более широкий угол обзора. Пространственные модуляторы света можно уменьшить шаг пикселя до 2,5мкм, что дает плотность пикселей 10 160 пикселей на дюйм.^[8]

Некоторые наблюдения показывают, что человек без посторонней помощи обычно не может различить детали за пределами 300 пикселей на дюйм.^[9] Однако эта цифра зависит как от расстояния между зрителем и изображением, так и от зрителя. Острота зрения. Человеческий глаз также иначе реагирует на яркий, равномерно освещенный интерактивный дисплей, чем на печать на бумаге.

Технологии отображения с высокой плотностью пикселей сделают суперсэмплированное сглаживание устаревшее, включить true WYSIWYG графики и, потенциально, позволяютбезбумажный офис »Эпоха.^[10] Для перспективы такое устройство на 15 дюймов (38 см) Размер экрана пришлось бы отображать более четырех Full HD экраны (или WQUXGA разрешающая способность).

Разработка дисплея с разрешением ≈900 пикселей на дюйм позволяет трем пикселям с 16-битным цветом действовать как субпиксели для формирования кластер пикселей. Эти кластеры пикселей действуют как обычные пиксели с разрешением ≈300 пикселей на дюйм для получения 48-битного цветного дисплея.

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

Расчет монитора PPI

PPI можно рассчитать, зная размер диагонали экрана в дюймах и разрешение в пикселях (ширину и высоту). Это можно сделать в два этапа:

1. Рассчитайте разрешение по диагонали в пикселях, используя теорема Пифагора:

   ${\displaystyle d_{p}={\sqrt {w_{p}^{2}+h_{p}^{2}}}}$

2. Рассчитайте PPI:

   ${\displaystyle PPI={\frac {d_{p}}{d_{i}}}}$

где

• ${\displaystyle d_{p}}$ диагональное разрешение в пикселях
• ${\displaystyle w_{p}}$ разрешение по ширине в пикселях
• ${\displaystyle h_{p}}$ разрешение по высоте в пикселях
• ${\displaystyle d_{i}}$ - размер диагонали в дюймах (это число, заявленное как размер дисплея).

Например:

• Для экрана 21,5 дюйма (54,61 см) с разрешением 1920 × 1080 (в котором ${\displaystyle w_{p}}$ = 1920, ${\displaystyle h_{p}}$ = 1080 и ${\displaystyle d_{i}}$ = 21,5), получаем 102,46 PPI;
• Для типичного 10,1-дюймового нетбук экран с разрешением 1024 × 600 (в котором ${\displaystyle w_{p}}$ = 1024, ${\displaystyle h_{p}}$ = 600 и ${\displaystyle d_{i}}$ = 10,1), получаем 117,5 PPI.
• Для экрана 27 дюймов с разрешением 2560 × 1440 получаем ${\displaystyle {\frac {\sqrt {2560^{2}+1440^{2}}}{27}}}$ = 108,8 пикселей на дюйм.
• Для экрана 27 дюймов с разрешением 3840 × 2160 получаем ${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{27}}}$ = 163 пикселей на дюйм.
• Для 32-дюймового экрана с разрешением 3840 × 2160 получаем ${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{32}}}$ = 138 пикселей на дюйм.

Обратите внимание, что эти расчеты могут быть не очень точными. Часто экраны, рекламируемые как «X-дюймовый экран», могут иметь разные физические размеры видимой области, например:

• Apple Inc. рекламировали их в середине 2011 г. iMac как "21,5-дюймовый (видимая область) [...] дисплей",^[11] но его фактическая видимая область составляет 545,22 мм или 21,465 дюйма.^[12] Более точная цифра увеличивает рассчитанный PPI с 102,46 (используя 21,5) до 102,63.
• В HP Монитор LP2065 20 дюймов (50,8 см) имеет фактическую видимую область 20,1 дюйма (51 см).^[13]
• В более важном случае некоторые мониторы, такие как Dell UltraSharp UP3216Q (3840 × 2160 пикселей) рекламируется как 32-дюймовый монитор «класса» (137,68 PPI), но фактическая диагональ области просмотра составляет 31,5 дюйма, что составляет истинный PPI 139,87. ^[14]

Расчет PPI ​​экранов обзора камеры

Производители фотоаппаратов часто указывают экраны просмотра в «количестве точек». Это не то же самое, что количество пикселей, потому что на пиксель приходится 3 «точки» - красная, зеленая и синяя. Например, Canon 50D имеет 920 000 точек.^[15] Это означает 307 200 пикселей (× 3 = 921 600 точек). Таким образом, экран составляет 640х480 пикселей.^[16]

Это необходимо учитывать при разработке PPI. Для использования приведенных выше расчетов требуются размеры экрана, но для других методов требуется общее количество пикселей, а не общее количество точек. «Точки» и «пиксели» часто путают в обзорах и спецификациях, особенно при просмотре информации о цифровых камерах.

Сканеры и камеры

«PPI» или «плотность пикселей» также могут описывать сканер изображений разрешающая способность. В этом контексте PPI является синонимом образцов на дюйм. В цифровой фотографии плотность пикселей - это количество пикселей, деленное на площадь сенсора. Типичный Зеркалка, около 2013 г., имеет 1–6,2 МП / см²; типичный компакт имеет 20–70 МП / см².

Например, Sony Alpha SLT-A58 имеет 20,1 мегапикселя на датчике APS-C с разрешением 6,2 МП / см.² поскольку такая компактная камера, как Sony Cyber-shot DSC-HX50V, имеет разрешение 20,4 мегапикселя на датчике 1 / 2,3 дюйма с разрешением 70 МП / см.². Профессиональная камера имеет более низкий PPI, чем компактная камера, потому что у нее большие фотодиоды из-за гораздо более крупных датчиков.

Смартфоны

Смартфоны использовать небольшие дисплеи, но современные дисплеи смартфонов имеют более высокий рейтинг PPI, например Samsung Galaxy S7 с четырехъядерным дисплеем HD с разрешением 577 PPI, Fujitsu F-02G с четырехугольным HD-дисплеем с разрешением 564 PPI,^[17] то LG G6 с четырехъядерным дисплеем HD с разрешением 564 PPI или - XHDPI или Оппо найти 7 с 534 PPI на 5,5-дюймовом дисплее - XXHDPI (см. раздел ниже).^[18] Sony с Xperia XZ Premium имеет 4K дисплей с плотностью пикселей 807 PPI, самой высокой среди всех смартфонов в 2017 году.^[19]

Именованные плотности пикселей

В Google Android документация разработчика^[20] группы отображаются по приблизительной плотности пикселей^[21] в следующие категории:

Сокращение	Именованная плотность пикселей	DPI
TVDPI	Средняя Высокая плотность	≈160–213 точек на дюйм
HDPI или HiDPI	Высокая плотность	≈213–240 точек на дюйм
XHDPI	eXtra Высокая плотность	≈240–320 точек на дюйм
XXHDPI	eXtra eXtra Высокая плотность	≈320–480 точек на дюйм[22]
XXXHDPI	eXtra eXtra eXtra Высокая плотность	≈480–640 точек на дюйм[23]

Метрика

Смотрите также: точек на сантиметр

В индустрии цифровых публикаций в основном используются пиксели на дюйм, но иногда используются пиксели на сантиметр или указывается коэффициент преобразования.^[24][25][26]

В PNG формат файла изображения позволяет использовать только измеритель в качестве единицы измерения плотности пикселей.^[27]

Поддержка формата файлов изображений

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 указывает, 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. Например, веб-браузеры игнорируют любую информацию о плотности. Как видно из таблицы, поддержка информации о плотности в форматах файлов изображений сильно различается и должна использоваться с большой осторожностью в контролируемом контексте.

Формат	Меры измерения[а]	Растр /вектор	Многостраничный	Размер страницы	Размер по длине для изображения или страницы	Плотность
AI	Длина или пиксель	И то и другое	Нет		Явно указано для длины. Нет для пикселя	Неявно для включенных растровых изображений
EPS	Длина	И то и другое	да	да	Явный	Явный DPI (PPI) для растрированных изображений, шрифтов или эффектов
Гифка	Пиксель	Растр	да	Нет	Нет	Нет
ICO	Пиксель	Растр	да	да	Нет	Нет
JPEG	Пиксель	Растр	Нет		Неявно, если задана плотность	Дополнительный PPI или PPCM, по 2 байта для горизонтального и вертикального направлений[28]
PDF	Длина	И то и другое	да	да	Явный	Явный DPI (PPI) для растрированных изображений, шрифтов или эффектов
PNG	Пиксель	Растр	Нет		Неявно, если задана плотность	Дополнительный PPM, 4 байта в каждом горизонтальном и вертикальном направлениях[29]
PPM	Пиксель	Растр	да	Нет	Нет	Нет
PSD и PSB	Длина или пиксель	И то и другое	Нет		Явно указано для длины. Нет для пикселя	Необязательный
SVG	Длина или пиксель	И то и другое	да	Нет	Явно указано для длины.[b] Нет для пикселя	Неявно для включенных растровых изображений
TIFF	Пиксель	И то и другое	да	да	Неявно, если задана плотность	Дополнительный PPI или PPCM, два 32-битных целых числа без знака каждое для горизонтального и вертикального направлений[32]
WebP	Пиксель	Растр	да	Неизвестно	Неизвестно	Неизвестно
XCF	Пиксель	И то и другое	Нет		Нет	Нет
Формат	Меры измерения	Растр /вектор	Многостраничный	Размер страницы	Размер по длине для изображения или страницы	Плотность

1. Длина относится к горизонтальному и вертикальному размеру в дюймах, сантиметрах и т. д., тогда как пиксель относится только к количеству пикселей, найденных по горизонтали и вертикали.
2. Поддержка в SVG отличается. Стандарт поддерживает значения с плавающей запятой pixelUnitToMillimeterX, pixelUnitToMillimeterY, screenPixelToMillimeterX и screenPixelToMillimeterY для использования в CSS2.^[30] Inkscape SVG поддерживает плотность только для экспорта в PNG inkscape: export-xdpi и inkscape: export-ydpi.^[31] Adobe его хранит даже иначе.

Смотрите также

• Точек на дюйм
• Стандарты DPI монитора компьютера - происхождение 96 DPI / PPI как стандарта Microsoft / Windows и 72 DPI / PPI как (бывший) стандарт Apple / Macintosh
• Шаг точки
• Независимость разрешения
• Retina Display - Бренд Apple

использованная литература

1. Элви Рэй Смит (11 ноября 1996 г.). «Пиксель - это не маленький квадрат» (PDF).
2. «Haltone: Атлас аналитических сигнатур фотографических процессов» (PDF). Институт сохранения Гетти. 2013.
3. Дэвид Кример (2003). «Понимание разрешения и значения DPI, PPI, SPI и LPI» (PDF).
4. Дэвид Кример (2003). «Понимание разрешения и значения DPI, PPI, SPI и LPI» (PDF).
5. «Kopin представляет самый маленький цветной дисплей SVGA». optics.org. 11 января 2008 г.. Получено 6 июн 2008.
6. «Компания представляет самый маленький в мире цветной дисплей SVGA» (PDF). SID, журнал «Информационный дисплей» Май 2008 г. Вып. 24, No. 05. 31 мая 2008 г. Архивировано с оригинал (PDF) 14 мая 2008 г.. Получено 6 июн 2008.
7. «Инновации». Копинская корпорация. Получено 22 мая 2014.
8. Горизонтально сканирующая голография для увеличения размера изображения и угла обзора В архиве 2013-01-20 на Wayback Machine Наоя Окада и Ясухиро Такаки, ​​Proc. SPIE Vol. 7233 723309-1
9. «Дисплей Apple Retina». Jonesblog. 24 июня 2010 г.. Получено 25 сентября 2011.
10. «Электронные дисплеи для информационных технологий». Журнал исследований и разработок IBM, том 44, номер 3, 2000 г. 10 ноября 1999 г.. Получено 6 июн 2008.
11. Технические характеристики Apple iMac В архиве 2012-10-18 на Wayback Machine, Apple Inc.. Доступ 27 января 2012 г.
12. LM215WF3 LCD Технические характеристики продукта, LG Дисплей. Доступ 27 января 2012 г.
13. 20-дюймовый (50,8 см) ЖК-монитор HP LP2065 - Технические характеристики и гарантия В архиве 2008-04-10 на Wayback Machine (Компания Hewlett-Packard Официальный веб-сайт)
14. https://www.dell.com/en-us/work/shop/dell-ultrasharp-32-ultra-hd-4k-monitor-with-premiercolor-up3216q/apd/210-afln/monitors-monitor-accessories
15. dpreview.com, Canon EOS 50d
16. Techcrunch.com, точки против пикселей
17. 村上 万 純 (7 октября 2014 г.). "富士 通 が 最新 の ド コ モ マ タ ブ レ ッ ト を 披露 5G 通信 の 取 り 組 み も".
18. Ричард Лай (12 февраля 2014 г.). «Следующий смартфон Oppo с дисплеями 2K и 1080p выйдет в марте».
19. «Sony Xperia XZ Premium - Полные технические характеристики телефона». www.gsmarena.com. Получено 2016-05-27.
20. Предоставление ресурсов, разработчики Android
21. Материальный дизайн - Показатели устройства
22. Справочник по Android для разработчиков
23. Справочник по Android для разработчиков
24. «Основы веб-графики».
25. «Глоссарий терминов Utads.com».
26. «Разрешение, dpi и ppi».
27. "Формат файла PNG, фрагмент pHYs".
28. Формат обмена файлами JPEG, версия 1.02 - Спецификация формата обмена файлами JPEG
29. Глава 11. Параметры и расширения PNG - физические размеры пикселей (pHY)
30. Масштабируемая векторная графика (SVG) 1.1 (второе издание)
31. Исходные файлы Inkscape
32. TIFF Revision 5.0 - Единица разрешения

внешние ссылки

• Калькулятор PPI - Рассчитать плотность пикселей
• [1] - 4 способа изменить плотность пикселей на дюйм в Android