Разрешение ppi. Что такое плотность пикселей экрана (PPI) в смартфоне

Знание в чем заключается разница этих величин и где они используются, будет полезным многим имеющим отношение к полиграфии. Будь то дизайнер, писатель или иной творец печатной продукции.

Что такое ppi

Говоря простым языком - любое растровое изображение состоит из пикселов - цветных прямоугольных точек. Уточним, что растровое изображение - это изображение, по структуре своей представляющее сетку пикселей на мониторе компьютера. Популярные растровые форматы - psd , tiff , png , bmp или jpg - редактирование которых возможно в среде специализированного ПО, наподобие Adobe PhotoShop . Растровых форматов, разумеется, намного больше перечисленных, но для понимания того, о чем идет речь, приведенных форматов будет вполне достаточно.

Возвращаясь к пикселам, из которых состоит растровое изображение, можно сказать, что это своеобразное мозаичное полотно из цветных точек. Точнее квадратиков. Каждый квадратик может иметь только один цвет. Но на изображении могут находится пикселы разных цветов и оттенков. За счет этого и достигается перетекание одного цвета в другой.

Для примера возьмем полоску из 1000 таких квадратиков (пикселей). На одном конце будет черный квадратик на другом белый. Между ними будут находится квадратики разных оттенков. Каждый квадратик с удалением от серного и приближения к белому будет чуть светлее предыдущего. При большом увеличении мы конечно будем видеть, что все квадратики разного оттенка. Но при отдалении возникнет иллюзия плавного перетекания цвета или градиент.

Поскольку изображение имеет не только длину, но ширину, заполняя плоскость, то величина ppi показывает сколько квадратиков (пикселей) приходится на сторону условной единицы измерения. За единицу измерения пикселей в растровых изображениях за стандарт принят один дюйм. Следовательно, маркировка в 100 ppi говорит нам о том, что на один дюйм приходится 100 пикселов. В квадратном же дюйме пикселов при таком разрешении графического изображения будет 10000 (100х100). Повторимся, что цвет квадратного дюйма может быть каким угодно. Цвет же одного пиксела только один.

Что такое lpi

Теперь, поговорим о переносе изображения с монитора компьютера на бумагу. Монитор позволяет отображать не только цвета пикселов, но и регулировать их яркость. Этого не скажешь об офсетных печатных станках и принтерах. Связано это с чисто технической невозможностью на таких устройствах регулировать уровень краски для каждого отдельного пиксела. Печатные устройства позволяют лишь нанести краску на определенные места бумаги либо не наносить ее.

Проблему нанесения объема краски на конкретных участках печатники решили с присущей им изящностью. Они попросту осуществляют регулировку площади закрашиваемой поверхности в конкретном месте на бумаге. При таком подходе даже с одинаковой толщиной нанесенного слоя краски можно регулировать яркость путем увеличения или уменьшения напечатанных точек. Этот процесс называется растрированием.

Все офсетные машины для печати работают по принципу растрирования. Если вы возьмете увеличительное стекло и рассмотрите офсетную печать, то без труда различите точки из которых состоит печатное изображение. Поскольку метод растрирования появился намного раньше изобретения компьютеров, то и величина измерения растра не имеют к ним никакого отношения. Первоначально при растрировании применяли контактные растры. Это прозрачная пластина с нанесенной на нее мелкой штриховкой.

Величина lpi показывает количество штрихов на растровой пластине в дюйме. Эта величина соответствует количеству точек на дюйм в отпечатанных растрированных изображениях. Этот показатель применяется только к растрированным изображениям и более нигде не используется. Указанный параметр относится к растрирующим печатным устройствам. Его невозможно применить к изображению на компьютере, поскольку, хоть оно и называется растровым, но на самом деле является полутоновым.

Видя у принтера в настройках величину lpi вы должны понимать, что ни на что, кроме как на количество растровых точек в дюйме, она не влияет. Для более полного понимания различий между ppi и lpi стоит сказать, что самая маленькая часть изображения на компьютере – пиксель. Самая маленькая часть изображения на бумаге - точка.

В принципе, эти показатели должны совпадать при печати изображения. Однако, зачастую дизайнеры совершают не то что бы ошибку… Просто они сдают макет в печать, который в разы превышает технические возможности печатного оборудования. Наиболее распространенным разрешением изображения у дизайнеров является 300 ppi. Они приносят проект с таким разрешением в газету. Но при печати газет применяется растрирование максимум в 100 lpi. В итоге мы получаем что исходный файл мог бы быть в 9 раз меньше.

Что такое dpi

Теперь разберемся с величиной dpi. Эта величина применяется только к растрирующему печатному устройству. На самом деле, точки, из которых складывается показатель lpi, в свою очередь состоят из более мелких точек. Ряд этих мельчайших точек, равен одному проходу лазера на фото-барабане или пленке. Получается, что для изображения одного lpi используется множество dpi.

Понятно, что чем выше отношение lpi к dpi тем более высокого качества печать мы получим на выходе. Здесь опять срабатывает эффект мозаики. Чем меньше ее кусочки, тем более точной и детальной она становится. Так же и dpi влияет на lpi, чем больше маленьких точек будет использовано для создания большой точки растра, тем более точной будет эта точки. Изображения высокого разрешения при печати могут использовать соотношения от 150 lpi 2540 dpi и выше. Что касается печати газет, то там достаточно соотношения 100 lpi 1200 dpi.

В индустрии высоких технологий вовсю набирает обороты новая забава – разместить как можно больше пикселей на единицу площади экрана. А то мы уж было соскучились по технологическим соревнованиям, после того как ушли в прошлое гонки за мегагерцами и мегапикселями.

Развязала новую гонку, как это принято в последнее десятилетие, компания Apple. Первый смартфон iPhone 4 с экраном повышенной чёткости представил в июне 2010 года ещё сам Стив Джобс. Это был довольно небольшой по нынешним меркам 3,5-дюймовый дисплей, получивший при этом аппаратное разрешение 960х640 точек. Ширина одного пикселя на таком экране составила всего 78 мкм, а плотность точек – 326 пикселей на дюйм (128 пикселей на см). Для сравнения: плотность пикселей в экране обычного смартфона – около 160 ppi, а в компьютерных мониторах и вовсе меньше сотни.

Новый экран был торжественно назван Retina display – от английского слова, означающего «сетчатка глаза», чему было дано красивое объяснение: некие исследования показали, что человек не способен различить невооружённым глазом отдельные точки при плотности выше 300 ppi на расстоянии 10-12 дюймов, то есть примерно 25-30 см. На таком расстоянии от глаз обычно держат мобильные телефоны, поэтому было выбрано именно это значение, чуть больше 300 ppi.

Разумеется, сразу же нашлись желающие оспорить результаты этих анонимных исследований. Так, известный американский популяризатор науки и астроном Филипп Плейт заявил, что если у вас острое зрение, то вы легко различите отдельные пиксели на таком экране и с 30 см, но при этом для обычного человека эти точки заметны не будут.

Между тем эксперт по качеству изображения и президент компании DisplayMate Technolоgies Реймонд Сонейра заметил, что реальное разрешение Retina display значительно ниже разрешающей способности сетчатки глаза. Дело в том, что разрешение в значительной степени зависит от того, под каким углом мы смотрим на объект. Для человека с идеальным зрением разрешающая способность глаза составляет около 0,6 угловой минуты, то есть 0,01 градуса. Это означает, что два отдельных объекта, находящиеся на расстоянии более 5730 футов, или 1,75 км, будут восприниматься как одна точка. Исходя из этого, Сонейра заключил, что если мы смотрим на смартфон на расстоянии 30 см, то разрешающая способность нашего глаза достигает 477 ppi, а если приближаем до 20 см, то и все 716 ppi. Чтобы получить 318 ppi, нужно отнести телефон на расстояние 45 см.

Сонейра не учёл одного: в реальности людей с идеальным зрением не так уж и много, и разрешающая способность сетчатки среднестатистического человека с нормальным зрением – порядка 1 угловой минуты. Сделав соответствующую поправку, мы и получим заветные 300 ppi – значение, которое можно вывести несложными подсчётами, а вовсе не какими-то мифическими исследованиями, о которых говорил Джобс.

Поскольку разрешающая способность глаз зависит от расстояния, на котором мы наблюдаем объект, чтобы добиться эффекта «безпиксельной» картинки в экранах разных устройств, требуется разная плотность точек. Поэтому 9,7-дюймовый Retina Display планшета iPad имеет меньшую плотность 264 ppi (105 пикселей на см), а 15- и 13-дюймовые экраны ноутбуков MacBook Pro – 220 ppi (87 пикселей на см) и 227 ppi (89 пикселей на см).

Джобс был прав в главном: для того чтобы перестать различать пиксели на экране самого близко подносимого к глазам гаджета – смартфона, достаточно плотности чуть большей, чем 300 ppi. Но курок уже был спущен, и масса компаний ввязалась в не имеющую даже теоретического смысла гонку за повышение плотности пикселей экрана. Главное – обогнать Apple, а есть в этом толк или нет, дело десятое.

В результате мы уже получили массу курьёзных изделий, при взгляде на которые не знаешь, плакать или смеяться. Японская Sharp одной из первых выпустила для внешних рынков смартфон с пятидюймовым экраном Full HD: при разрешении 1920х1080 плотность пикселей дисплея SH930W составляет 440 ppi. Аналогичный по характеристикам (а может, и попросту точно такой же) экран – у HTC J Butterfly. Цифры впечатляют, но, во-первых, малопонятно, зачем карманному устройству вообще разрешение Full HD на пятидюймовом экране, а во-вторых, портить глаза, вглядываясь в мельчайшие детали, можно и на менее высокотехнологичных устройствах.

Разрешение десятидюймового экрана нового планшета Google Nexus 10 ещё больше: 2560х1600 точек. То есть такое же, как у настольного монитора с диагональю 27-30 дюймов. Плотность точек при этом составляет 300 пикселей на дюйм. Означает ли это, что в Google предлагают смотреть в дисплей этого планшета с расстояния 25-30 дюймов? Вы когда-нибудь пробовали смотреть 50-дюймовый телевизор с полутора метров? Ощущения примерно те же.

Апогей безумия – прототип 9,6-дюймового экрана, разработанный японской компанией Ortus Technology. Его разрешение – 3840х2160 точек, что в точности соответствует перспективному телевизионному стандарту Ultra HD, или 4K, который предусматривает отображение в четыре раза больше точек, чем привычный Full HD. Плотность пикселей у этого экрана – 485 точек.

Избыточность уже стала самоцелью: никому не нужны экраны, пиксели на которых можно разглядеть только под микроскопом: они уже и так не видны – при традиционном использовании здоровыми вменяемыми людьми. Между тем экраны с повышенной плотностью пикселей сами по себе вызывают массу проблем, связанных как с аппаратной, так и с программной начинкой гаджетов, в которых они устанавливаются.

Прежде всего, экраны с повышенным разрешением и повышенной плотностью пикселей потребляют намного больше электроэнергии, чем такие же по размеру дисплеи меньшего разрешения. И это только при выводе статичной картинки! Поддержка сверхвысоких разрешений многократно ужесточает требования к графической подсистеме, да и в целом к вычислительным ресурсам устройства. А это означает не только гораздо более дорогую платформу, но и резкий рост энергопотребления. Современные смартфоны и с обычными-то экранами с трудом выдерживают без подзарядки рабочий день, а что будет, если их энергопотребление вырастет даже не в полтора раза, а хотя бы на десятки процентов?

Программная проблема напрямую связана с главным требованием к электронному устройству – удобством его использования. И если, как показывает практика, гаджеты под управлением Android без особого труда справляются с масштабированием пользовательского интерфейса и приложений под повышенное разрешение, то у техники на Windows, как ни странно, с этим возникают большие проблемы.

К примеру, у планшета Samsung Slate 7, оснащённого 11,6-дюймовым экраном с разрешением 1366х768 точек и довольно скромной плотностью пикселей 135 ppi, невозможно оптимальным образом настроить пользовательский интерфейс под управлением Windows 7: либо его элементы выглядят слишком мелкими, либо края окон скрываются за границами дисплея. И это штатный интерфейс операционной системы! Чего уж говорить о приложениях третьих фирм, разработчики которых не особенно задумываются над масштабированием под разные разрешения: многие из них рассчитаны на 96 ppi, и ни пикселем больше! И даже в Windows 8, где, как хвастались в Microsoft, проблема с интерфейсом практически решена, она всё так же актуальна, как и проблема с приложениями сторонних разработчиков, окна которых приходится разглядывать под увеличительным стеклом.

Так или иначе, старт дан, и мы становимся свидетелями очередной гонки за красивыми числами, смысла в которых не больше, чем в полётах со стерхами. Остаётся надеяться, что у ввязавшихся в это сомнительное мероприятие компаний появятся какие-то действительно полезные разработки и технологические прорывы. Иначе мы снова рискуем получить никому не нужные 20-мегапиксельные «мыльницы» с мутной пластмассовой оптикой.

Сейчас разрешение и плотность пикселей дисплея в мобильном устройстве являются одним из главных маркетинговых пунктов. Узнайте, на что влияет значение PPI.

На днях компания Samsung Galaxy S8 и Galaxy S8+, особенностью которых стал «безграничный» экран. Дисплей практически лишился рамок, получил высокое разрешение 2960×1440 точек и плотность пикселей 570/529 PPI соответственно. В феврале на международной выставке MWC 2017 бренд LG анонсировал смартфон с аналогичным разрешением и плотностью 564 PPI , а Sony - аппарат с 4K-экраном (3840×2160 пикселей, 806 PPI ). Очевидно, что будущее за дисплеями с высоким разрешением.

При выборе смартфона многие обращают внимание на разрешение экрана, а вот плотность пикселей зачастую остается в стороне. Учитывая развитие экранных технологий и разработок в области виртуальной реальности, значение ppi также играет большую роль в качестве дисплея.

Что такое PPI?

Сокращение PPI происходит от Pixel Per Inch (пикселей на дюйм) и используется для описания плотности пикселей во всех видах дисплеев, включая камеры, компьютеры, мобильные устройства и т. д. Плотность пикселей может быть показателем четкости экрана, но при этом необходимо учитывать другие аспекты: его физические размеры и расстояние до глаз.

Если вы придвинете экран ближе к глазам, вы сможете разглядеть пиксели. Если устройство находится на большом расстоянии от вас, высокая плотность пикселей не будет особо ощущаться. Таким образом, чем больше дисплей, тем меньше значение PPI.

Стандарт зрения

Обычно острота зрения человека измеряет при помощи теста Снеллена, который был изобретен в 1860 году в медицинских целях. Важно отметить, что по этой системе офтальмолог пытался выявить слабое зрение, которое является медицинской проблемой. Ни один пациент никогда не жаловался на остроту зрения выше среднего.

Значит, острота зрения 20/20 вовсе не является идеальной. Этот показатель означает нормальное зрение, при котором человек может прочитать таблицу на расстоянии 3 метров.

Миф о 300 ppi

Существует миф о том, что человек не может различать пиксели при плотности 300 ppi. В 2010 году Стив Джобс использовал это утверждение во время презентации iPhone 4, оснащенного инновационным на тот момент Retina-дисплеем с 326 ppi. Отчасти это соответствует действительности, но только для тех пользователей, у которых острота зрения 20/20.

Согласно различным исследованиям, человеческий глаз может различать пиксели при плотности до 900-1000 ppi.

На что влияет плотность пикселей?

Чем выше плотность пикселей, тем более четкое изображение вы будете видеть на экране. Если раньше это не имело особого значения, то с наступлением эры виртуальной и дополненной реальности ситуация постепенно меняется. Едва ли вам захочется в режиме виртуальной реальности видеть вокруг себя пиксельную картинку. Чем выше разрешение и плотность пикселей, тем реальнее изображение. Причем это может быть заметно не только при использовании гарнитуры виртуальной реальности, но и при просмотре фильмов.

Дизайнер Питер Ноуэлл в своем блоге написал о плотности пикселей в дизайне мобильных приложений - объяснил, что это такое и рассказал о проблемах, с которыми сталкиваются дизайнеры, проектируя интерфейсы для разных устройств.

Редакция рубрики «Интерфейсы» публикует перевод материала, выполненный командой Sketchapp.

В видео затронуто большинство тем статьи, но если вы заинтересованы в подробностях, - продолжайте читать

Плотность пикселей - это количество пикселей, вмещающееся в определенном физическом размере (обычно, в дюйме). На первом компьютере Mac было 72 пикселя на дюйм, - число кажется большим, но на самом деле это были огромные пиксели, под которые подходила не каждая графика.

Иконки на компьютере Macintosh 1984 года. Дизайнер Сьюзан Каре

С тех времен технологии экранов заметно продвинулись вперед, - сейчас даже самые простые дисплеи имеют разрешение между 115 и 160 пикселей на дюйм (PPI- pixel per inch). Но новая глава в этой истории началась в 2010 году, когда Apple представила iPhone с Retina-дисплеем - суперчетким экраном, удвоившим количество пикселей на дюйм. В результате графика стала четче, чем когда-либо.

Разница особенно хорошо заметна в иконке приложения почты и в тексте

Чтобы поддерживать те же физические размеры элементов пользовательского интерфейса, пришлось увеличить количество пикселей на дюйм. Кнопка, которая раньше занимала 44px, стала занимать 88px.

Для совместимости между разными устройствами дизайнеры должны выпускать графику для обычных дисплеев и для Retina-дисплеев. Но тут возникла еще одна проблема: теперь дизайнер не может сказать, что какой-то элемент должен быть, например, 44 пикселя в высоту, потому что на другом устройстве этот же элемент должен быть в два раза выше.

Решением стали пункты (points), или pt. Один пункт соответствует одному пикселю на экранах до поколения Retina и двум пикселям на экранах с Retina. Теперь, если дизайнеру говорят, что высота какого-либо элемента - 44 пикселя, он может адаптировать этот размер под любой коэффициент плотности пикселей - 1х, 2х или 3х в случае с iPhone 6 Plus.

PT и DP

Конечно, это все актуально не только для устройств Apple. Каждая операционная система - десктопная или мобильная - поддерживает экраны с высоким ppi/dpi. В Google придумали свою независимую от пикселей единицу измерения для Android, которая называется DIP - пиксель, не зависящий от плотности, сокращенно «dp». Это не эквивалент пунктам в iOS, но идея похожа. Это универсальные единицы измерения, которые можно конвертировать в пиксели с помощью масштабного множителя устройства (2x, 3x и так далее).

Возможно, вас интересует физический размер пункта. На самом деле, дизайнеры интерфейсов не должны об этом думать, так как у них нет контроля над аппаратными особенностями экранов разных устройств. Дизайнерам нужно знать, какие плотности пикселей принял производитель для своих устройств, и позаботиться о подготовке интерфейсов в 1x, 2x, 3x и так далее.

В устройствах Apple нет единой плотности пикселей, которая представляет один пункт - это зависит от конкретного устройства (см. «Восприятие масштаба» ниже). В iOS пункт варьируется от 132 точек на дюйм до 163 точек на дюйм. На Android DIP всегда равен 160 ppi.

Контролируемый хаос

На ранних порах развития мобильных устройств с высоким разрешением плотность пикселей была просто 1х или 2х. Но сейчас все иначе - есть масса пиксельных плотностей, которые должен поддерживать интерфейс. В Android есть отличный пример: на момент написания этого поста разные производители поддерживают шесть разных плотностей пикселей. Это означает, что иконка, которая имеет одинаковый размер на всех экранах, на самом деле должна быть выполнена в шести разных вариациях. Для Apple актуально два или три разных исходника.

Дизайн в векторе

Есть пара практических уроков, которые вам стоит извлечь из всего этого. Для начала, вы должны создавать дизайны в векторе. Это позволяет нашим интерфейсам, иконкам и прочей графике масштабироваться в любой нужный размер.

Второй урок: мы должны все рисовать в масштабе 1х. Другими словами, создавайте дизайн, используя точки для всех измерений, затем масштабируйте в различные более крупные пиксельные плотности при экспорте. Масштабирование 2x-графики на 150% для создания версии в 3х провоцирует появление размытых контуров, поэтому это не лучший вариант. А вот масштабирование графики 1х в 200% и 300% позволяет сохранить четкость.

Разрешение макетов приложений для iPhone должно быть не 750×1334, а 375×667 - это как раз то разрешение, в котором приложение будет отображаться. Большинство инструментов дизайнера не отличают пункты от пикселей, так что можно считать, что пункты и есть пиксели, а затем просто экспортировать исходники в двукратном и трехкратном размерах.

Притворяйся, пока это не станет правдой

Стоит упомянуть, что иногда устройства лгут. Они делают вид, что их коэффициент преобразования пикселей в пункты, например, 3х, а на самом деле, он 2,61х, а сам исходник масштабируется в 3х для удобства. Так поступает, например, iPhone Plus. Он сжимает интерфейс, сделанный в 1242×2208 до разрешения экрана в 1080×1920.

Создавайте дизайн под iPhone Plus так, как если бы он был 3x. Телефон сам отмасштабирует его в 87%

Так как графика лишь немного уменьшается (87%), результат по-прежнему выглядит достойно - линия толщиной в 1px на экране почти в 3x выглядит все равно невероятно четкой. И есть шанс, что в будущем Apple представит настоящий 3x iPhone Plus, так как нужные аппаратные возможности вполне могут быть доступны для продукта, выпускаемого в таких огромных количествах.

Приемлем ли такой подход нецелочисленного масштабирования? Все проверяется на практике. Достаточно ли незаметен результат от такого масштабирования? Многие устройства на Android также прибегают к масштабированию для подгонки под более стандартный коэффициент пиксель-в-точку, но, к сожалению, некоторые из них делают это не слишком качественно.

Такое масштабирование нежелательно, так как все, что вы хотите сделать четким, станет размытым из-за интерполяции. К сожалению, по мере того, как плотность пикселей доходит до 4x и выше, размытость, вызванная нецелочисленным масштабированием, становится гораздо менее уловимой, так что я прогнозирую, что производители устройств со временем будут все больше использовать этот подход. Мы можем только надеяться на то, что недостатки в производительности их сдержат.

Восприятие масштаба

Должна ли кнопка быть одинакового размера на разных устройствах? Ответ зависит от

точности метода ввода (сенсор или курсор);
физических размеров экрана;
расстояния до экрана.

Последние два фактора идут рука об руку, потому что у планшетов большие экраны по сравнению со смартфонами, и мы держим его дальше от себя. Еще есть ноутбуки, настольные компьютеры, телевизоры - расстояние между глазами и экраном увеличивается вместе с размером последнего.

Кнопка на экране телевизора должна быть размером с телефон - потому что иначе ее нельзя будет увидеть, сидя на диване.

Вот менее драматичный и очень правдивый пример: иконки приложений на планшете должны быть больше таких же иконок на телефоне. Это реализуется двумя способами: с помощью меньшей плотности пикселей или разных размеров иконок.

Низкая плотность пикселей

Крупные экраны, на которые мы смотрим на расстоянии, обычно располагают меньшей пиксельной плотностью. У телевизора может быть 40 пикселей на дюйм - и, как правило, этого хватает. Плотность пикселей Retina-дисплеев на iPad составляет около 264 ppi; на iPhone - 326 ppi. Так как пиксели на iPad больше (а плотность меньше), весь интерфейс становится немного больше. Это объясняется дополнительным расстоянием между глазами пользователя и экраном iPad.