Расчет ppi. Почему плотность пикселей не так важна, как может показаться
Калькуляторы в этой статье посвящены теме печати цифровых фотографий.
Первый калькулятор помогает подобрать формат фотографии для печати изображения известных размеров. Сформулируем задачу.
Дано: У нас имеется цифровое изображение известных нам размеров, например, 3264 на 2448 пикселей, и набор стандартных форматов, предлагаемых сервисами фотопечати. Формат определяет линейные размеры фотографии, например, фотография формата 10х15 имеет размеры 102 на 152 миллиметра.
Требуется: Выбрать из набора форматов максимально большой, на котором еще можно напечатать изображение без потери качества.
Для задания форматов фотографий я создал отдельный справочник Форматы фотографий , который при необходимости можно расширять.
Единственное специальное знание, которым нужно обладать для нахождения ответа, это знание того, что качественная печать цифрового изображения требует разрешения не менее 300 точек (пикселей) на дюйм (300 dpi), а более-менее приемлемая печать возможна при разрешении не менее 150 точек на дюйм (150 dpi). Все остальное - простые математические действия.
Графически задача изображена на рисунке ниже
Логика поиска ответа проста - линейные размеры каждого формата переводятся в дюймы, а затем в пиксели, исходя из того, что в одном дюйме 300 (150) пикселей. Далее полученное число сравнивается с размером изображения (там есть определенные нюансы, связанные с отношением высоты и ширины, но об этом во второй части). Если размер формата в пикселях больше, чем размер нашего изображения (на рисунке - формат справа от фотографии), то он уже не подойдет, ибо фотографию придется растягивать, и мы получим разрешение хуже 300 (150) dpi. Если размер формата меньше, чем размер нашего изображения (на рисунке - формат справа от фотографии), то он подойдет - фотографию придется сжимать, и мы получим разрешение лучше 300 (150) dpi.
Из всех подходящих форматов калькулятор выбирает формат максимального размера (с печатью изображений меньшего размера проблем нет - насколько я понимаю, печатать можно и с разрешением 1200 dpi).
Размер формата в пикселях для разрешения 300 dpi
Размер формата в пикселях для разрешения 150 dpi
Второй калькулятор по размерам уже напечатанного снимка и размерам исходного изображения помогает определить получившееся разрешение снимка и обрезанную при масштабировании часть. Сформулируем задачу.
Дано: Изображение известных размеров напечатано на снимке известных размеров. Поскольку значение соотношения высоты и ширины снимка и значение соотношения высоты и ширины цифрового изображения, как правило, не совпадают, то при печати происходит масштабирование снимка, очевидно, с сохранением пропорций. Графически это отображено на рисунке ниже.
При масштабировании, как видно, возможны два варианта:
первый - масштабирование с потерей части изображения,
второй - масштабирование с сохранением всего изображения, но с возникновением пустого места на снимке.
Как эстет, для расчетов я выбрал первый вариант.
Таким образом, первое, что требуется: найти получившееся разрешение снимка и часть изображения, которая не попала на снимок. Второе, соответственно, это будет разница между использованной шириной (высотой) и исходной шириной (высотой) изображения.
Ширина напечатанного изображения, см
Высота напечатанного изображения, см
Ширина изображения в пикселях
Давным-давно я работал в сфере производства LCD-мониторов и телевизоров. И однажды участвовал в разговоре с инженерами из ведущих компаний, разрабатывающих схемы управления дисплеями. Они обвиняли всех нас, кто проектировал и создавал экраны, в «носодисплейной инженерии» («nose on glass engineering» - N.O.G.E.).
По их мнению, мы сосредоточились на улучшениях, которые можно заметить, лишь уткнувшись носом в экран. Мы наращивали показатели, которые в повседневном использовании не играют роли. И они были абсолютно правы.
Сегодня мобильная индустрия занимается тем же. Обратите внимание на то, что называют основными характеристиками экрана в планшете и смартфоне. По большому счёту это только количество пикселей да ещё, пожалуй, определённая технология дисплея (IPS, OLED или другая). Но действительно ли это единственные детали, на которые нужно обращать внимание? И вообще, являются ли они самыми важными?
Вернёмся на семь лет назад, к моменту, когда был представлен iPhone 4 с -дисплеем. Apple выбрала такое название, поскольку этот экран имел плотность 326 пикселей на дюйм, что соответствовало разрешающей способности человеческого глаза (retina - сетчатка).
Скорее всего, вы не нуждаетесь в более высокой плотности, поскольку не сможете заметить разницу.
Некоторые специалисты, включая доктора Рэя Сонейру (Ray Soneira) из компании DisplayMate Technologies, оспаривали это утверждение. Но даже критики согласились, что такой показатель подобрался очень близко к пределу, который имеет смысл для практического применения. 300 точек на дюйм - плотность фотографий в глянцевых журналах. И на их качество ещё никто не жаловался.
А теперь о настоящем. Максимальная плотность экрана в доступном на рынке смартфоне составляет 806 пикселей на дюйм. Речь идёт о Sony Xperia Z5 Premium, 5,5-дюймовый дисплей которого вмещает полное 4K-изображение (2 160 на 3 840 пикселей). Есть несколько телефонов с разрешением около 1 440 на 2 960 точек и размерами экранов от 5,5 до 6 дюймов, плотность которых превышает 550 точек на дюйм.
Даже Apple, которая первой заверила нас, что 326 пикселей на дюйм будет предостаточно, увеличила этот показатель до 458 единиц в дисплее Super Retina для iPhone X.
Технический термин для этого всего - безумие.
Без сомнения, вы можете замечать крохотные различия вплоть до уровня плотности 500 пикселей на дюйм. При условии, что у вас идеальное зрение и вы держите телефон не дальше чем 30 см от глаз. Но всё равно, если сегодня есть возможности создавать такие продукты, это не значит, что их нужно создавать. Это также не значит, что эти дисплеи в целом работают лучше остальных.
Для обеспечения работы всех этих пикселей требуется больше вычислительной мощности и энергии . Чем больше точек на экране, тем меньше остаётся места для «открытой области» - части, которая излучает свет - в каждой из них. Таким образом, страдают яркость и энергоэффективность подсветки - или то и другое вместе.
На какие же параметры стоит обращать внимание?
Сегодня дисплеи больше не страдают от проблем вроде дисторсии и нарушений линейности изображения. Мы не сталкивались с ними с тех пор, как производители перестали использовать ЭЛТ-экраны более десяти лет назад. Так разве наши современные дисплеи не идеальны? Ответ - конечно же, нет. Я могу перечислить по меньшей мере три свойства дисплея, которые нуждаются в улучшениях гораздо больше, чем количество пикселей.
Качество изображения в условиях яркого света
Первое - это качество изображения при солнечном свете. Улучшить его можно за счёт повышения яркости и различимой пользователем контрастности. Чтобы нам было комфортно смотреть на эмиссионный дисплей (излучающий свет), он должен отображать белый цвет таким же ярким, как и его окружение.
Помимо яркости (которая расходует энергию), экран должен обеспечивать контрастность, достаточную для работы в условиях хорошего освещения. В характеристиках OLED-дисплеев обычно указывают показатель контрастности на уровне 100 000: 1 или даже 1 000 000: 1. Но это тоже чепуха. Такие цифры вы получаете лишь в абсолютно тёмном помещении между чёрным и белым цветами дисплея.
В реальных условиях работы контрастность снижается под действием окружающего света. И это проблема для современных дисплеев. Редкий экран способен обеспечить показатель, превышающий 50: 1 в типичном помещении, а в более ярких условиях освещения это значение ещё ниже. Нам бы хотелось увидеть полноцветную отражающую технологию отображения, но пока ничего такого на рынке нет.
Точность цветопередачи
Следующее свойство, которое должно нас интересовать, - это точность цветопередачи. Но не путайте его с показателями цветовой палитры. Значение последней определяет спектр цветов, которые способен отображать дисплей. Дисплеи OLED, а теперь и QLED навязывают широкую палитру цветов, но они не обеспечивают высокую точность цветопередачи.
Широкая цветовая палитра была бы идеальной при наличии исходного материала, потенциал которого она могла бы раскрыть. Но типичный дисплей с широкой цветовой палитрой лишь делает изображение слишком ярким и мультяшным.
Вместо этого, нам нужны экраны, которые точно передают цвета из палитры создателя контента (sRGB или Rec. 709). Точность передачи выражается метрикой ΔE*, которая показывает разницу между двумя цветами. Если её значение достигает 1, погрешность становится заметной. Покажите мне параметр дисплея, который гарантирует низкую разницу в расчёте ΔE* по итогам нескольких тестов, и тогда у нас будет хоть что-то.
Воспроизведение тона
Точность цветопередачи и общее качество изображения во многом зависят от воспроизведения тона - свойства, более известного как правильная гамма. Большинство ошибок в отображении цветов на LCD- и OLED-дисплеях связаны с неправильным воспроизведением тона в рамках трёх основных цветов.
Заключение
Хватит считать пиксели. Вместо этого, давайте требовать улучшения тех характеристик, которые действительно могут повысить качество картинки. Есть ещё много способов сделать хороший экран, помимо того, чтобы просто мериться количеством точек.
Cодержание:
Теоретическая страничка и расчеты
Рассматриваемое понятие расшифровывается как pixels per inch, то есть количество пикселей на дюйм. Произносится также как пи-пи-ай.
Она буквально означает то, сколько пикселей помещается в одном дюйме изображения, которое мы видим на , планшета или другой техники.
Также это понятие называют единицей измерения разрешающей способности. Расчет этой величины производится с помощью двух простых формул:
где:
- dp – диагональное разрешение;
- di – размер диагонали, дюймов;
- Wp – ширина;
- Hp – высота.
Вторая формула предназначена для расчета диагонального разрешения и основана на использовании знаменитой теоремы Пифагора.
Рис. 1. Ширина, высота и размер диагонали на мониторе
Чтобы показать, как используются все эти формулы, возьмем для примера монитор с диагональю 20 дюймов и разрешением 1280х720 (HD).
Таким образом Wp будет равным 1280, Hp – 720, а Di – 20. Благодаря наличию этих данных мы можем рассчитать пи-пи-ай. Сначала используем формулу (2).
А теперь применим эти данные для формулы (2).
Примечание: На самом деле у нас получилось 73,4 пикс., но нецелого числа пикселей быть не может, используются только целые значения величины.
Чтобы понять, сколько это в сантиметрах, более привычной величине для нашей местности, нужно поделить получившееся число на 2,54 (в одном дюйме именно столько сантиметров).
Таким образом, в нашем примере это 73/2,54=28 пикс. в сантиметре.
В нашем примере это 73, а 25,4/73=0,3. То есть размер каждого пикселя равен 0,3х0,3 мм.
Это хорошо или плохо?
Разберемся вместе.
Важна ли эта величина
Пи-пи-ай, исходя из всего вышесказанного, влияет на четкость изображения, которое получает пользователь на своем экране.
Чем выше величина показателя, тем более четкое изображение получит юзер.
Фактически, чем больше эта величина, тем меньше «квадратиков» будет видеть человек.
То есть каждый пиксель будет маленьким, а не большим, и это даст возможность вообще не обращать на это внимание. Наглядно значение характеристики можно видеть на рисунке 2
Рис. 2. Разница при показателях меньше и больше
Конечно же, никому не хочется иметь на своем такую картинку, как показано слева.
Поэтому при выборе подобной техники очень важно обращать внимание на эту характеристику.
Особенно это актуально, когда вы покупаете в интернете и не имеете возможности своими глазами оценить картинку и понять, насколько она четкая.
Найти показатель в характеристиках того же смартфона обычно просто. Обычно она содержится в разделе «Дисплей» . Пример можно видеть на рисунке 3.
Рис. 3. Показатель в характеристиках смартфона
Важно! В интернете нередко можно найти информацию о том, что ppi важнее, чем, к примеру, разрешение или диагональ и какая-то из этих характеристик должна играть более важную роль при выборе. Это вовсе не так. Как мы могли убедиться выше, все эти три понятия неразрывно связаны между собой.
Плюсы и минусы
Количество пикс. на дюйм позитивно влияет на четкость картинки, а соответственно, и на ее качество.
Пользователю будет в разы приятнее смотреть на изображение с большим показателем.
На рисунке №2 фото слева имеет 30 ppi, а фотография справа – 300. Ниже еще один подобный пример.
Но есть у данного понятия и минусы. В частности, речь идет об автономности устройства.
Все достаточно просто – если картинка четкая, смартфон, планшет или другое устройство с экраном не смогут работать долго без подзарядки.
Можно даже составить простое правило: чем больше пи-пи-ай, тем меньше время автономной работы.
Конечно, для ПК это не проблема, так как там монитор все равно постоянно включен в розетку, а вот для некоторых телефонов это может стать большой проблемой.
Поэтому при выборе устройства обязательно обращайте внимание не только на число пикс. на дюйм, а еще и на !
Таким образом мы плавно перешли к теме выбора.
О выборе дисплеев
Есть несколько правил, которые помогут выбрать дисплей правильно с учетом пикселей, звучат они следующим образом:
1 Обязательно обращайте внимание на тип дисплея. В приоритете должны быть AMOLED, еще лучше SuperAMOLED или же OLED. Такие аппараты всегда будут лучше, чем .
Допустим, мы пришли в магазин и видим, к примеру, два отличных аппарата – и . Цена у них практически одинаковая, второй аппарат, кстати, мощнее.
В характеристиках указано, что у Сяоми 400 ppi (почему-то некоторые пишут 400,53, но, как мы говорили выше, нецелого числа пикс. быть не может).
У Самсунга 267 PPI и разрешение, соответственно, меньше (1280х720 против 1920х1080). Диагональ одинаковая – 5,5 дюймов.
Но почему-то картинка более четкая именно на . А все из-за использования фирменной технологии SuperAMOLED+. Вы можете в этом убедиться сами, если обратите внимание на рисунок 5.
2 Постарайтесь найти возможность лично посмотреть на все образцы, которые вы выбрали. Можно сначала просмотреть их опции в интернете, а потом пойти в магазин электроники и увидеть, как реально они отображают картинки. Личный взгляд в данном случае просто незаменим.
3 Обращайте внимание на батарею. Если говорить о смартфонах, то чтобы обеспечить долгую работу аппарата с четким изображением (большим показателем ppi и/или хорошей технологией), то емкость аккумулятора должна составлять порядка 3000 мАч.
У планшетов она должна быть еще выше, так как их диагональ больше,
4 Помните: чем меньше диагональ и чем выше плотность пикселей (количество таковых на дюйм), тем четче изображение. Не стоит обманывать самих себя – добиться очень четкой картинки с огромным дисплеем и небольшим значением пи-пи-ай не получится. Здесь важно соблюдать золотую середину.
5 Важно учитывать и покрытие. Так матовые экраны будут выдавать менее четкое и насыщенное изображение, зато будут более щадяще относиться к вашим глазам.
А вот глянцевые дисплеи будут негативно влиять за зрение, зато изображение на них будет намного более красивым. При этом значение ppi у них может быть одинаковым.
Это, в основном, актуально . Если вы работаете за компьютером полный рабочий день или даже больше, лучше остановиться на матовом варианте.
Все это позволит вам выбрать наиболее подходящий дисплей для себя.