ピクセル密度

インチあたりのピクセル数( ppi ) とセンチメートルあたりのピクセル数( ppcmまたはピクセル/cm ) は、コンピューターのモニターやテレビのディスプレイなどの電子画像デバイス、またはカメラや画像スキャナーなどの画像デジタル化デバイスのピクセル密度の測定値です。ほとんどのデバイスは正方形のピクセルを持っているため、水平方向と垂直方向の密度は通常同じですが、正方形以外のピクセルを持つデバイスでは異なります。ピクセル密度は解像度と同じではありません 。 前者は物理的な表面またはデバイスの詳細の量を表しますが、後者はスケールに関係なくピクセル情報の量を表します。別の方法で考えると、ピクセルには固有のサイズや単位はありません (ピクセルは実際にはサンプルです)。しかし、印刷、表示、またはスキャンされると、ピクセルには物理的なサイズ (寸法) とピクセル密度 (ppi) の両方があります。^[1]

ほとんどのデジタル ハードウェア デバイスはドットまたはピクセルを使用するため、メディアのサイズ (インチ単位) とピクセル数 (またはドット数) は、「インチあたりのピクセル数」によって直接関連しています。次の式は、フォーマットの物理サイズと出力の インチあたりのピクセル数から、水平方向または垂直方向のピクセル数を示します。

${\displaystyle {\text{ピクセル数}}={\text{インチサイズ}}*{\text{PPI}}}$

ピクセル/インチ (またはピクセル/センチメートル) は、印刷サイズがわかっている場合の画像ファイルの詳細を表します。たとえば、2 インチ四方に印刷された 100×100 ピクセルの画像の解像度は 50 ピクセル/インチです。このように使用すると、画像を印刷するときに測定値が意味を持ちます。Adobe Photoshop などの多くのアプリケーションでは、出力デバイスと PPI (ピクセル/インチ) を指定して新しい画像を作成できるように設計されています。そのため、出力ターゲットは画像の作成時に定義されることがよくあります。

モニターで作成された画像を印刷するなど、デバイス間で画像を移動する場合は、両方のデバイスのピクセル密度を理解することが重要です。既知のネイティブ解像度が 1920 ピクセル (水平) である 23 インチ HD モニター (幅 20 インチ) を考えてみましょう。アーティストがこのモニター解像度 1920 ピクセルで新しい画像を作成したとします。これは印刷を考慮せずに Web 用に作成された可能性があります。上記の式を書き直すと、モニター ディスプレイ上の画像のピクセル密度 (PPI) がわかります。

${\displaystyle {\text{PPI (モニター)}}={\frac {\text{ピクセル数}}{\text{インチ単位のサイズ}}}={\frac {1920}{20}}=96{\text{ ppi}}}$

ここで、アーティストが横幅 48 インチの大きなバナーを印刷したいとします。画像のピクセル数と出力サイズがわかっているので、同じ式を使用して、印刷されたポスターの PPI を求めることができます。

${\displaystyle {\text{PPI (ポスター)}}={\frac {\text{ピクセル数}}{\text{インチ単位のサイズ}}}={\frac {1920}{48}}=40{\text{ ppi}}}$

これは、出力バナーのピクセル数が 1 インチあたり 40 ピクセルしかないことを示しています。プリンター デバイスは 300 ppi で印刷できるため、元の画像の解像度は、Web サイトのモニターでは見栄えが良かったとしても、適切な品質のバナーを作成するために必要な解像度をはるかに下回っています。もっと直接的に言えば、1920 × 1080 ピクセルの画像には、大きな形式で印刷するのに十分なピクセルがありません。

紙への印刷は、さまざまな技術で実現されています。新聞や雑誌は、伝統的にハーフトーンスクリーンを使用して印刷されていました。 ^[2]ハーフトーンスクリーンは、写真プリントをスクリーンを通過する干渉パターンによってさまざまなサイズのドットに変換するという純粋にアナログなプロセスを使用して、指定された周波数、つまりスクリーン周波数でインチあたりの線数(LPI) でドットを印刷します。現代のインクジェットプリンターは、メートル法のインチあたりのドット数(DPI) を使用して、任意の場所に微細なドットを印刷でき、スクリーングリッドを必要としません。これらは、ピクセルが任意の色の単一のサンプルであるのに対し、インクジェット印刷では特定の色のドットをオンまたはオフにすることしかできないため、ピクセル密度またはインチあたりのピクセル数 (PPI) とは異なります。したがって、プリンターは、ディザリングと呼ばれるプロセスを使用して、ピクセルを一連のドットに変換します。ドットピッチ、つまり各ドットの最小サイズも、画像が印刷される用紙の種類によって決まります。吸収性のある紙の表面、例えばコーティングされていない再生紙では、インク滴が広がりやすいため、ドットピッチが大きくなります。^[3]

多くの場合、特定の出力デバイスに適した画像品質をピクセル/インチ (PPI) で知りたいと思うでしょう。選択が低すぎると、品質はデバイスの能力を下回り (品質の低下)、選択が高すぎると、ピクセルが不必要に保存され (ディスク スペースの無駄) ます。理想的なピクセル密度 (PPI) は、出力形式、出力デバイス、使用目的、および芸術的な選択によって異なります。DPI で測定されるインクジェット プリンターの場合、PPI を決定するには DPI の半分以下を使用するのが一般的です。たとえば、600 dpi のプリンター用の画像は、300 ppi で作成できます。AM または FM スクリーン印刷などの他の技術を使用する場合、印刷方法の理想的な PPI を示すスクリーニング チャートが公開されていることがよくあります。^[4]

36 インチ以上の大きなフォーマットに達するまでは、プリンタの DPI または LPI を使用して PPI を決定するのが便利です。これは、視力の要素を考慮することがより重要になるためです。印刷物を間近で見ることができる場合は、プリンタ デバイスの制限を選択できます。ただし、ポスター、バナー、または看板を遠くから見る場合は、はるかに低い PPI を使用できます。^{[引用が必要]}

コンピュータ ディスプレイの PPI/PPCM は、インチ/センチメートル単位のディスプレイ サイズと、水平方向および垂直方向のピクセル総数に関係します。この測定値は、インチあたりのドット数と呼ばれることがよくありますが、より正確には、コンピュータ プリンタの解像度を指します。

たとえば、15 インチ (38 cm) のディスプレイ (寸法は幅 12 インチ (30.48 cm)、高さ 9 インチ (22.86 cm)、最大 1024 × 768 (またはXGA ) ピクセルの解像度が可能) は、水平方向と垂直方向の両方で約 85 PPI、つまり 33.46  PPCM を表示できます。この数値は、ピクセル単位の表示領域の幅 (または高さ) をインチ単位の表示領域の幅 (または高さ) で割って算出されます。ディスプレイの水平 PPI と垂直 PPI の測定値は異なる場合があります (たとえば、一般的な 4:3 比率の CRT モニターに最大サイズで 1280 × 1024 モードのコンピューター ディスプレイを表示すると、比率は 5:4 になり、4:3 とまったく同じではありません)。モニターの見かけの PPI は、画面解像度 (つまり、ピクセル数) と使用中の画面のサイズによって異なります。 800×600 モードのモニターの PPI は、同じモニターの 1024×768 モードまたは 1280×960 モードのモニターの PPI よりも低くなります。

コンピューター ディスプレイのドットピッチによって、可能なピクセル密度の絶対的な限界が決まります。2000 年頃の一般的なブラウン管またはLCDコンピューター ディスプレイの PPI は 67 ～ 130 ですが、デスクトップ モニターは 200 PPI を超え、一部のスマートフォン メーカーの主力モバイル デバイス モデルは 2014 年以降 500 PPI を超えています。

2008年1月、コピン社は、ピクセル密度2272PPI（各ピクセルはわずか11.25μm ）の0.44インチ（1.12cm）SVGA LCDを発表しました。 ^{[5] [6]} 2011年には、3760DPIの0.21インチ対角VGAカラーディスプレイを発表しました。^[7]メーカーによると、このLCDは高解像度のアイウェアデバイスのように光学的に拡大できるように設計されているとのことです。  

ホログラフィーアプリケーションでは、より高いピクセル密度が求められます。ピクセル密度が高いほど、画像サイズが大きくなり、視野角が広くなるためです。空間光変調器はピクセルピッチを2.5μmまで縮小し 、10,160PPIのピクセル密度を実現します。^[8]

いくつかの観察によれば、補聴器のない人間は一般的に300PPIを超える詳細を区別することができない。^[9]しかし、この数値は視聴者と画像の距離と視聴者の視力の両方に依存します。また、人間の目は、紙に印刷されたものとは異なる方法で、明るく均一に照らされたインタラクティブディスプレイに反応します。

高ピクセル密度ディスプレイ技術は、スーパーサンプリングアンチエイリアシングを時代遅れにし、真のWYSIWYGグラフィックスを可能にし、実用的な「ペーパーレスオフィス」時代を実現する可能性があります。^[10]参考までに、15インチ（38cm）の画面サイズのデバイスでは、4つ以上のフルHD画面（またはWQUXGA解像度）を表示する必要があります。

ディスプレイの PPI ピクセル密度仕様は、プリンタでモニターを調整する場合にも役立ちます。ソフトウェアは PPI 測定値を使用して、画面上にドキュメントを「実際のサイズ」で表示できます。

PPI は、画面の対角サイズ（インチ）と解像度（ピクセル）（幅と高さ）から計算できます。これは、次の 2 つの手順で実行できます。

1. ピタゴラスの定理を使用してピクセル単位で対角解像度を計算します。
   ${\displaystyle d_{p}={\sqrt {w_{p}^{2}+h_{p}^{2}}}}$
2. PPIを計算します:
   ${\displaystyle PPI={\frac {d_{p}}{d_{i}}}}$

どこ

1. ${\displaystyle w_{p}}$幅の解像度はピクセル単位です
2. ${\displaystyle h_{p}}$高さの解像度はピクセル単位です
3. ${\displaystyle d_{p}}$対角線のサイズはピクセル単位で表されます。
4. ${\displaystyle d_{i}}$対角サイズはインチ単位です（これはディスプレイのサイズとして宣伝されている数値です）。

例えば：

1. 5120×2880 解像度の 15.6 インチ画面の場合、376.57 PPI になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {5120^{2}+2880^{2}}}{15.6}}}$
2. 8192×4608 解像度の 50 インチ画面の場合、188 PPI になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {8192^{2}+4608^{2}}}{50}}}$
3. 3840×2160 解像度の 27 インチ画面の場合、163 PPI になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{27}}}$
4. 32 インチ画面で 3840×2160 解像度の場合、PPI は 138 になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{32}}}$
5. 解像度 1024×600 の旧式の 10.1 インチネットブック画面の場合、PPI は 117.5 になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {1024^{2}+600^{2}}}{10.1}}}$
6. 2560×1440 解像度の 27 インチ画面の場合、PPI は 108.8 になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {2560^{2}+1440^{2}}}{27}}}$
7. 1920×1080 解像度の 21.5 インチ (546.1 mm) 画面の場合、= 102.46 PPI になります。${\displaystyle {\frac {\sqrt {1920^{2}+1080^{2}}}{21.5}}}$

これらの計算は、あまり正確ではない場合があります。多くの場合、「X インチ スクリーン」として宣伝されているスクリーンは、表示可能領域の実際の物理的寸法が異なる場合があります。たとえば、次のようになります。

• Apple社は2011年半ばのiMacを「21.5インチ（表示可能）[...]ディスプレイ」と宣伝したが^[11]、実際の表示可能領域は545.22mm、つまり21.465インチである。^[12]より正確な数値では、計算されたPPIは102.46（21.5を使用）から102.63に増加する。
• HP LP2065 20インチ（50.8 cm）モニターの実際の表示領域は20.1インチ（51 cm）です。^[13]
• さらに重大なケースとして、 Dell UltraSharp UP3216Q（3840×2160ピクセル）などの一部のモニターは、32インチ「クラス」モニター（137.68 PPI）として宣伝されていますが、実際の表示領域の対角は31.5インチであり、実際のP​​PIは139.87になります。^[14]

カメラメーカーは、ビュースクリーンのドット数を「ドット数」で表記することが多い。これはピクセル数と同じではない。なぜなら、ピクセルには赤、緑、青の3つの「ドット」があるからだ。例えば、Canon 50Dは920,000ドットとされている。^[15] これは307,200ピクセル（×3 = 921,600ドット）に相当し、したがってスクリーンは640×480ピクセルとなる。^[16]

PPI を計算するときは、この点を考慮する必要があります。特にデジタル カメラに関する情報を見るとき、レビューや仕様では「ドット」と「ピクセル」が混同されることがよくあります。

「PPI」または「ピクセル密度」は、イメージ スキャナーの解像度を表す場合もあります。この文脈では、PPI は1 インチあたりのサンプル数と同義です。デジタル写真では、ピクセル密度はピクセル数をセンサーの面積で割ったものです。2013年頃の一般的なDSLR は1～6.2 MP/cm ²で、一般的なコンパクト カメラは 20～70 MP/cm ²です。

たとえば、ソニー アルファ SLT-A58 は、6.2 MP/cm ²の APS-C センサーで 20.1 メガピクセルですが、ソニー サイバーショット DSC-HX50V などのコンパクト カメラは、70 MP/cm ²の 1/2.3 インチ センサーで 20.4 メガピクセルです。プロ仕様のカメラは、センサーがはるかに大きいためフォトダイオードも大きく、コンパクト カメラよりも PPI が低くなります。

スマートフォンは小型のディスプレイを使用していますが、最近のスマートフォンのディスプレイはPPI定格が大きくなっています。例えば、Samsung Galaxy S7は577 PPIのクアッドHDディスプレイ、Fujitsu F-02Gは564 PPIのクアッドHDディスプレイ、^[17] LG G6は564 PPIまたは– XHDPIのクアッドHDディスプレイ、Oppo Find 7は5.5インチディスプレイで534 PPI – XXHDPIです（下のセクションを参照）。^[18] SonyのXperia XZ Premiumは、 2017年時点でスマートフォンの中で最高のピクセル密度807 PPIの4Kディスプレイを備えています。^[19]

Androidは、大きなコンテンツの表示を制御するために、次の論理DPI値をサポートしています。^[20]

デジタル出版業界では主にインチあたりのピクセル数を使用しますが、センチメートルあたりのピクセル数が使用されたり、変換係数が与えられたりすることがあります。^{[21] [22] [23]}

PNG画像ファイル形式では、ピクセル密度の単位としてメートルのみが許可されています。^[24]

次の表は、一般的な画像ファイル形式でピクセル密度がどのようにサポートされているかを示しています。使用されているセルの色は、特定の画像ファイル形式の機能が豊富かどうかを示すものではなく、特定の画像ファイル形式で期待できる密度サポートを示します。

画像操作ソフトウェアは、一部の画像ファイル形式に対してオプションで密度を設定できますが、画像を表示するときに密度情報を使用するソフトウェアはそれほど多くありません。たとえば、Web ブラウザは密度情報を無視します。表に示すように、画像ファイル形式における密度情報のサポートは大きく異なるため、制御されたコンテキストで細心の注意を払って使用する必要があります。

• コンピュータ モニターの DPI 標準- Microsoft/Windows 標準の 96 DPI/PPI と (旧) Apple/Macintosh 標準の 72 DPI/PPI の起源
• 解像度の独立性
• Retinaディスプレイ
• 1:1ピクセルマッピング
• ペンタイル