Densidad de píxeles

Los píxeles por pulgada ( ppi ) y los píxeles por centímetro ( ppcm o píxeles/cm ) son medidas de la densidad de píxeles de un dispositivo de imagen electrónico, como un monitor de ordenador o la pantalla de un televisor , o un dispositivo de digitalización de imágenes, como una cámara o un escáner . La densidad horizontal y vertical suelen ser iguales, ya que la mayoría de los dispositivos tienen píxeles cuadrados , pero difieren en los dispositivos que tienen píxeles no cuadrados. La densidad de píxeles no es lo mismo que la resolución : mientras que la primera describe la cantidad de detalle en una superficie o dispositivo físico, la segunda describe la cantidad de información de píxeles independientemente de su escala. Dicho de otro modo, un píxel no tiene un tamaño o unidad inherente (un píxel es en realidad una muestra), pero cuando se imprime, se muestra o se escanea, entonces el píxel tiene tanto un tamaño físico (dimensión) como una densidad de píxeles (ppi). ^{[ 1 ]}

Dado que la mayoría de los dispositivos de hardware digital utilizan puntos o píxeles, el tamaño del soporte (en pulgadas) y el número de píxeles (o puntos) están directamente relacionados por los «píxeles por pulgada». La siguiente fórmula proporciona el número de píxeles, horizontal o verticalmente, en función del tamaño físico de un formato y los píxeles por pulgada de la salida:

${\displaystyle {\text{Número de píxeles}}={\text{Tamaño en pulgadas}}*{\text{PPI}}}$

Los píxeles por pulgada (o píxeles por centímetro) describen el nivel de detalle de un archivo de imagen cuando se conoce el tamaño de impresión. Por ejemplo, una imagen de 100 × 100 píxeles impresa en un  cuadrado de 2 pulgadas tiene una resolución de 50 píxeles por pulgada. De esta forma, la medida resulta útil al imprimir una imagen. En muchas aplicaciones, como Adobe Photoshop, el programa está diseñado para crear nuevas imágenes especificando el dispositivo de salida gráfica y los PPP (píxeles por pulgada). Por lo tanto, el destino de la salida suele definirse al crear la imagen.

Al transferir imágenes entre dispositivos, como al imprimir una imagen creada en un monitor, es importante comprender la densidad de píxeles de ambos dispositivos. Consideremos un monitor HD de 23 pulgadas (20 pulgadas de ancho) con una resolución nativa conocida de 1920 píxeles (horizontal). Supongamos que un artista creó una nueva imagen con esta resolución de 1920 píxeles, posiblemente destinada a la web sin tener en cuenta la impresión. Reescribiendo la fórmula anterior, podemos determinar la densidad de píxeles (PPI) de la imagen en la pantalla del monitor:

${\displaystyle {\text{PPI (monitor)}}={\frac {\text{Número de píxeles}}{\text{Tamaño en pulgadas}}}={\frac {1920}{20}}=96{\text{ ppi}}}$

Ahora, imaginemos que el artista desea imprimir una pancarta más grande de 48 pulgadas horizontalmente. Conocemos el número de píxeles de la imagen y el tamaño de la impresión, a partir de los cuales podemos usar la misma fórmula para obtener los PPI del póster impreso:

${\displaystyle {\text{PPI (póster)}}={\frac {\text{Número de píxeles}}{\text{Tamaño en pulgadas}}}={\frac {1920}{48}}=40{\text{ ppi}}}$

Esto demuestra que el banner resultante tendrá solo 40 píxeles por pulgada. Dado que una impresora puede imprimir a 300  ppi, la resolución de la imagen original es muy inferior a la necesaria para crear un banner de calidad aceptable, incluso si se viera bien en un monitor para un sitio web. En otras palabras, una  imagen de 1920 × 1080 píxeles no tiene suficientes píxeles para imprimirse en gran formato .

La impresión en papel se realiza con diferentes tecnologías. Los periódicos y las revistas se imprimían tradicionalmente utilizando una trama de semitonos , ^{[ 2 ]} que imprimía puntos a una frecuencia determinada, la frecuencia de la trama, en líneas por pulgada (LPI) mediante un proceso puramente analógico en el que una impresión fotográfica se convierte en puntos de tamaño variable a través de patrones de interferencia que pasan por una trama. Las impresoras de inyección de tinta modernas pueden imprimir puntos microscópicos en cualquier ubicación y no requieren una cuadrícula de trama, con la métrica de puntos por pulgada (DPI). Estas son diferentes de la densidad de píxeles o píxeles por pulgada (PPI) porque un píxel es una sola muestra de cualquier color, mientras que una impresión de inyección de tinta solo puede imprimir un punto de un color específico, encendido o apagado. Por lo tanto, una impresora traduce los píxeles en una serie de puntos mediante un proceso llamado tramado . El paso de punto , el tamaño más pequeño de cada punto, también está determinado por el tipo de papel en el que se imprime la imagen. Una superficie de papel absorbente, como el papel reciclado sin recubrimiento, permite que las gotas de tinta se extiendan, por lo que tiene un paso de punto mayor. ^{[ 3 ]}

A menudo se desea conocer la calidad de imagen en píxeles por pulgada (PPP) adecuada para un dispositivo de salida determinado. Si la elección es demasiado baja, la calidad será inferior a la capacidad del dispositivo (pérdida de calidad); y si la elección es demasiado alta, se almacenarán píxeles innecesariamente (desperdiciando espacio en disco). La densidad de píxeles (PPP) ideal depende del formato de salida, el dispositivo de salida, el uso previsto y la elección artística. Para las impresoras de inyección de tinta medidas en DPI, generalmente se recomienda usar la mitad o menos de los DPI para determinar los PPP. Por ejemplo, una imagen destinada a una impresora con capacidad para 600  dpi podría crearse a 300  ppi. Al utilizar otras tecnologías, como la serigrafía AM o FM , a menudo existen tablas de tramado publicadas que indican los PPP ideales para un método de impresión. ^{[ 4 ]}

Utilizar la configuración DPI o LPI de una impresora sigue siendo útil para determinar la resolución PPI hasta que se alcanzan formatos más grandes, como 36 pulgadas o superiores, ya que entonces la agudeza visual se vuelve un factor más importante a considerar. Si una impresión se puede ver de cerca, se pueden elegir los límites de la impresora. Sin embargo, si un póster, pancarta o valla publicitaria se verá desde lejos, es posible utilizar una resolución PPI mucho menor.

La densidad de píxeles (PPI/PPCM) de una pantalla de ordenador está relacionada con el tamaño de la pantalla en pulgadas / centímetros y el número total de píxeles en las direcciones horizontal y vertical. Esta medida se suele denominar puntos por pulgada , aunque dicho término se refiere con mayor precisión a la resolución de una impresora .

Por ejemplo, una pantalla de 15 pulgadas (38  cm) cuyas dimensiones resultan en 12  pulgadas (30,48  cm) de ancho por 9  pulgadas (22,86  cm) de alto, capaz de una resolución máxima de 1024 × 768 píxeles (o XGA ), puede mostrar alrededor de 85  PPI, o 33,46  PPCM, tanto en dirección horizontal como vertical. Esta cifra se determina dividiendo el ancho (o alto) del área de visualización en píxeles por el ancho (o alto) del área de visualización en pulgadas. Es posible que una pantalla tenga diferentes medidas de PPI horizontales y verticales (por ejemplo, un  monitor CRT típico con relación de aspecto 4:3 que muestra una pantalla de computadora en modo 1280 × 1024 al tamaño máximo, que es una  relación de aspecto 5:4, no exactamente igual que 4:3). El PPI aparente de un monitor depende de la resolución de la pantalla (es decir, el número de píxeles) y del tamaño de la pantalla en uso; Un monitor en modo 800×600 tiene una densidad de píxeles por pulgada (PPI) menor que el mismo monitor en modo 1024×768 o 1280×960.

El paso de píxel de una pantalla de ordenador determina el límite absoluto de la densidad de píxeles posible. Las pantallas típicas de ordenador de tubo de rayos catódicos o LCD  de alrededor del año 2000 oscilan entre 67 y 130 PPI, aunque los monitores de escritorio han superado los 200  PPI, y algunos modelos insignia de dispositivos móviles de ciertos fabricantes de teléfonos inteligentes han superado los 500  PPI desde 2014.

En enero de 2008, Kopin Corporation anunció una pantalla LCD SVGA  de 0,44 pulgadas (1,12  cm) con una densidad de píxeles de 2272 PPI (cada píxel de solo 11,25 μm). ^{[ 5 ] [ 6 ]} En 2011, le siguió una pantalla a color VGA de 0,21 pulgadas en diagonal con 3760 DPI. ^{[ 7 ]} El fabricante afirma que diseñó la pantalla LCD para que tuviera un efecto de magnificación óptica, como en los dispositivos de gafas de alta resolución.  

Las aplicaciones de holografía requieren una densidad de píxeles aún mayor, ya que una mayor densidad de píxeles produce un tamaño de imagen mayor y un ángulo de visión más amplio. Los moduladores espaciales de luz pueden reducir el paso de píxel a 2,5 μm , lo que da como resultado una densidad de píxeles de 10 160 PPI. ^{[ 8 ]}  

Algunas observaciones indican que el ser humano, sin ayuda visual, generalmente no puede diferenciar detalles más allá de 300 PPI. ^{[ 9 ]} Sin embargo, esta cifra depende tanto de la distancia entre el observador y la imagen como de la agudeza visual del observador . El ojo humano también responde de manera diferente a una pantalla interactiva brillante y uniformemente iluminada que a las impresiones en papel.

Las tecnologías de visualización de alta densidad de píxeles harían obsoleto el antialiasing supermuestreado , permitirían gráficos WYSIWYG reales y, potencialmente, posibilitarían una era práctica de " oficina sin papel ". ^{[ 10 ]} Para ponerlo en perspectiva, un dispositivo de este tipo con una pantalla de 15  pulgadas (38  cm) tendría que mostrar más de cuatro pantallas Full HD (o resolución WQUXGA ).

La especificación de densidad de píxeles (PPI) de una pantalla también resulta útil para calibrar un monitor con una impresora. El software puede utilizar la medición de PPI para mostrar un documento a su tamaño real en la pantalla.

Cálculo del PPI del monitor

El PPI se puede calcular a partir del tamaño diagonal de la pantalla en pulgadas y la resolución en píxeles (ancho y alto). Esto se puede hacer en dos pasos:

1. Calcula la resolución diagonal en píxeles utilizando el teorema de Pitágoras :${\displaystyle d_{p}={\sqrt {w_{p}^{2}+h_{p}^{2}}}}$
2. Calcular el IPP :${\displaystyle PPI={\frac {d_{p}}{d_{i}}}}$

dónde

1. ${\displaystyle w_{p}}$es la resolución de ancho en píxeles
2. ${\displaystyle h_{p}}$es la resolución de altura en píxeles
3. ${\displaystyle d_{p}}$es el tamaño diagonal en píxeles.
4. ${\displaystyle d_{i}}$es el tamaño diagonal en pulgadas (este es el número anunciado como el tamaño de la pantalla).

Por ejemplo:

1. Para una pantalla de 15,6 pulgadas con una resolución de 5120×2880, obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {5120^{2}+2880^{2}}}{15.6}}}$= 376,57 PPI.
2. Para una pantalla de 50 pulgadas con una resolución de 8192×4608, obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {8192^{2}+4608^{2}}}{50}}}$= 188 PPI.
3. Para una pantalla de 27 pulgadas con una resolución de 3840×2160 obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{27}}}$= 163 PPI.
4. Para una pantalla de 32 pulgadas con una resolución de 3840×2160 obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{32}}}$= 138 PPI.
5. Para una pantalla de netbook de 10,1 pulgadas de estilo clásico con una resolución de 1024 × 600, obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {1024^{2}+600^{2}}}{10.1}}}$= 117,5 PPI.
6. Para una pantalla de 27 pulgadas con una resolución de 2560×1440 obtienes${\displaystyle {\frac {\sqrt {2560^{2}+1440^{2}}}{27}}}$= 108,8 PPI.
7. Para una pantalla de 21,5 pulgadas (546,1  mm) con una resolución de 1920 × 1080 se obtiene${\displaystyle {\frac {\sqrt {1920^{2}+1080^{2}}}{21.5}}}$= 102,46 PPI;

Estos cálculos pueden no ser muy precisos. Con frecuencia, las pantallas anunciadas como de "X pulgadas" pueden tener dimensiones físicas reales del área visible diferentes, por ejemplo:

• Apple Inc. anunció su iMac de mediados de 2011 como una "  pantalla de 21,5 pulgadas (visibles) [...]", ^{[ 11 ]} pero su área visible real es de 545,22  mm o 21,465 pulgadas. ^{[ 12 ]} La cifra más precisa aumenta el PPI calculado de 102,46 (usando 21,5) a 102,63.
• El monitor HP LP2065 de 20  pulgadas (50,8  cm) tiene un área visible real de 20,1  pulgadas (51  cm). ^{[ 13 ]}
• En un caso más significativo, algunos monitores como el Dell UltraSharp UP3216Q (3840×2160 px) se anuncian como un monitor de "clase" de 32 pulgadas (137,68 PPI), pero la diagonal real del área de visualización es de 31,5 pulgadas, lo que hace que el PPI real sea de 139,87. ^{[ 14 ]}

"PPI" o "densidad de píxeles" también puede describir la resolución del escáner de imágenes . En este contexto, PPI es sinónimo de muestras por pulgada . En fotografía digital, la densidad de píxeles es el número de píxeles dividido por el área del sensor. Una DSLR típica , alrededor de 2013, tiene entre 1 y 6,2 MP/cm² ^; una compacta típica tiene entre 20 y 70  MP/ ^cm² .

Por ejemplo, la Sony Alpha SLT-A58 tiene 20,1  megapíxeles en un sensor APS-C con 6,2  MP/cm² ^, mientras que una cámara compacta como la Sony Cyber-shot DSC-HX50V tiene 20,4  megapíxeles en un sensor de 1/2,3" con 70  MP/cm² ^. La cámara profesional tiene una menor densidad de píxeles por pulgada (PPI) que una cámara compacta, debido a que tiene fotodiodos más grandes gracias a sus sensores de mayor tamaño.

Los smartphones usan pantallas pequeñas, pero las pantallas de los smartphones modernos tienen una clasificación PPI más alta, como el Samsung Galaxy S7 con una pantalla quad HD a 577 PPI, Fujitsu F-02G con una pantalla quad HD a 564 PPI, ^{[ 17 ]} el LG G6 con pantalla quad HD a 564 PPI o – XHDPI o Oppo Find 7 con 534 PPI en pantalla de 5,5 pulgadas – XXHDPI (ver sección más abajo). ^{[ 18 ]} El Sony Xperia XZ Premium tiene una pantalla 4K con una densidad de píxeles de 807 PPI, la más alta de cualquier smartphone a partir de 2017. ^{[ 19 ]}

La industria de la publicación digital utiliza principalmente píxeles por pulgada, pero a veces se utilizan píxeles por centímetro o se proporciona un factor de conversión. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

El formato de archivo de imagen PNG solo permite el metro como unidad de densidad de píxeles. ^{[ 24 ]}

La siguiente tabla muestra la densidad de píxeles que admiten los formatos de archivo de imagen más populares. Los colores de las celdas no indican la riqueza de funciones de un formato de archivo de imagen determinado, sino la densidad de píxeles que admite dicho formato.

Aunque algunos programas de manipulación de imágenes permiten configurar la densidad de forma opcional para ciertos formatos de archivo, pocos programas utilizan esta información al mostrar imágenes. Los navegadores web, por ejemplo, la ignoran. Como muestra la tabla, la compatibilidad con la información de densidad en los formatos de archivo de imagen varía enormemente y debe utilizarse con sumo cuidado en un contexto controlado.

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