ピクセル密度

Screen resolution measured in pixels per length

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、コンピュータモニタやテレビ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ピクセルを持っているため、水平密度と垂直密度は通常同じですが、非正方形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、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。別の見方をすると、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）が、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]

基本原則

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しているため、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「1インチあたりのピクセル数」によって直接的に関連しています。以下の式は、フォーマットの物理サイズと出力の1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計算します。

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

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。例えば、100×100ピクセルの画像を2インチ四方で印刷する場合、解像度は1インチあたり50ピクセルです。このように使用すると、画像を印刷する際にこの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、出力先は画像の作成時に定義されることがよくあります。

別のデバイスに出力する

モニターで作成し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、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。23インチHDモニター（幅20インチ）のネイティブ解像度が1920ピクセル（水平）であるとします。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。おそらく印刷は考慮せず、Web用として作成したと考えられます。上記の式を書き直すと、モニターに表示される画像のピクセル密度（PPI）がわかります。

${\displaystyle {\text{PPI (monitor)}}={\frac {\text{Number of Pixels}}{\text{Size in Inches}}}={\frac {1920}{20}}=96{\text{ ppi}}}$

さて、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、同じ式を使って印刷されたポスターのPPIを算出できます。

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

これは、出力される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。プリンターは300ppiで印刷できるため、元の画像の解像度は、ウェブサイトのモニターでは見栄えが良かったとしても、まとも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。より直接的に言えば、1920×1080ピクセルの画像では、大きなサイズで印刷するにはピクセル数が足りないということです。

紙への印刷

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でさまざまなサイズのドットに変換するという純粋なアナログプロセスを使用して、特定の周波数、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(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質を1インチあたりのピクセル数（PPI）で知りたいと思うでしょう。PPIが低すぎると、デバイスの性能を下回る画質になり、画質が低下します。一方、PPIが高すぎると、不要なピクセルが保存され、ディスク容量が無駄になります。理想的なピクセル密度（PPI）は、出力形式、出力デバイス、用途、そして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、一般的にDPIの半分以下の値を使用してPPIを決定するのが良いでしょう。例えば、600dpiのプリンター用の画像は、300ppiで作成できます。AMスクリーン印刷やFMスクリーン印刷などの他の技術を使用する場合は、印刷方法に最適な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では、視力の要素がより重要になるため、プリンターのDPIまたはLPIを使用してPPIを決定するのが有用です。印刷物が近くから見える場合は、プリンターのデバイスの制限を選択できます。ただし、ポスター、バナー、看板などを遠くから見る場合は、はるかに低いPPIを使用できます。^[要出典]

上に示した正方形の外側は200ピクセル×200ピクセルです。モニターのppiを求めるには、OSのDPIスケーリング設定を100%、ブラウザのズームを100%に設定し、特定のモニターに表示される正方形の幅と高さをインチ単位で測定します。測定した幅または高さで200を割ると、現在の画面解像度におけるモニターの水平ppiまたは垂直ppiがそれぞれ算出されます。

コンピューターディスプレイ

コンピュータディスプレイのPPI/PPCMは、ディスプレイのサイズ（インチ/センチメートル）と、水平方向および垂直方向のピクセル総数に関係しています。この単位はしばしばドット/インチと呼ばれますが、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、幅 12 インチ (30.48 cm)、高さ 9 インチ (22.86 cm) の寸法で最大 1024×768 (またはXGA ) ピクセル解像度が可能な 15 インチ (38 cm) のディスプレイは、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) で割ることによって算出されます。ディスプレイによって、水平 PPI と垂直 PPI の測定値が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場合、これは 5:4 比率であり、4:3 とは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 または 1280×960 モードのモニター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は、ピクセル密度の絶対的な限界を決定します。2000年頃の典型的なブラウン管式または液晶式コンピューターディスプレイのPPIは67～130でしたが、デスクトップモニターは200PPI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、500PPI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、対角0.21インチの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と同様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2.5 μmまで縮小し 、10,160 PPIのピクセル密度を実現します。^[8]

いくつかの観察結果によると、裸眼の人間は一般的に300PPIを超える詳細を識別できないことが示されています。^[9]しかし、この数値は視聴者と画像との距離と視聴者の視力に依存します。また、人間の目は、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対して、紙に印刷されたものとは異なる反応を示します。

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された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台以上のフル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、プリンターとモニターのキャリブレーションにも役立ちます。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「実寸大」で表示できます。

モニターPPIの計算

PPIは、画面の対角線サイズ（インチ）と解像度（ピクセル数、幅、高さ）から計算できます。計算は以下の2つのステップで行えます。

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. ${\displaystyle w_{p}}$ピクセル単位の幅解像度です
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（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 スクリーンの場合、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 スクリーンの場合、PPI は 163 になります。 ${\displaystyle {\frac {\sqrt {3840^{2}+2160^{2}}}{27}}}$
4. 32 インチ画面、3840×2160 解像度の場合、138 PPI 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 スクリーンの場合、108.8 PPI 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。 ${\displaystyle {\frac {\sqrt {1920^{2}+1080^{2}}}{21.5}}}$

これらの計算は必ずしも正確ではない場合があります。「Xインチ画面」と宣伝されている画面でも、実際の表示領域の寸法が異なる場合があります。例えば、

• アップル社は2011年半ばのiMacを「21.5インチ（表示可能）[...]ディスプレイ」^[11]と宣伝していましたが、実際の表示領域は545.22mm、つまり21.465インチです^[12] 。より正確な数値を求めると、計算されたPPIは102.46（21.5インチを使用）から102.63に増加します。
• HP LP2065 20インチ（50.8cm）モニターの実際の表示領域は20.1インチ（51cm）です。^[13]
• さらに顕著な例として、Dell UltraSharp UP3216Q（3840×2160ピクセル）などの一部のモニターは、32インチクラスのモニター（137.68PPI）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、真のPPIは139.87になります。^[14]

カメラビュー画面のPPIの計算

カメラメーカーは、ビュースクリーンの画素数を「ドット数」で表記することが多い。これは画素数とは異なり、1画素あたり3つの「ドット」（赤、緑、青）があるためである。例えば、キヤノン50Dは92万ドットとされている^[15] 。 これは307,200画素（×3 = 921,600ドット）に相当する。したがって、画面の画素数は640×480となる。^[16]

PPIを計算する際には、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際、レビューや仕様書では「ドット」と「ピクセル」が混同されることがよくあります。

スキャナーとカメラ

「PPI」または「ピクセル密度」は、画像スキャナ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。デジタル写真において、ピクセル密度はピクセル数をセンサー面積で割ったものです。2013年頃の一般的なデジタル一眼レフカメラでは1～6.2MP/cm ²、一般的なコンパクトカメラでは20～70MP/cm ²です。

例えば、ソニーのα SLT-A58は、6.2 MP/cm ²のAPS-Cセンサーを搭載し、20.1メガピクセルの画素数を備えています。一方、ソニーのサイバーショットDSC-HX50Vのようなコンパクトカメラは、70 MP/cm ²の1/2.3インチセンサーを搭載し、20.4メガピクセルの画素数を備えています。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なり、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

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、現代のスマートフォンのディスプレイはより大きなPPI定格を備えています。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、またはOppo Find 7は5.5インチディスプレイで534 PPI – XXHDPIです（以下のセクションを参照）。^[18] SonyのXperia XZ Premiumは、807 PPIのピクセル密度の4Kディスプレイを備えており、2017年時点でスマートフォンの中で最高です。^[19]

Android の論理 DPI 値

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]

名前	フルネーム	スケール係数	解像度
ldpi	低DPI	0.75倍	約120
mdpi	中DPI	1倍	約160
tvdpi	テレビのDPI	1.33倍	約213
高画質	高DPI	1.5倍	約240
xhdpi	極めて高いDPI	2倍	約320
xxhdpi	エクストリーム x2 高 DPI	3倍	約480
xxxhdpi	エクストリーム x3 高 DPI	4倍	約640

メートル法化

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る場合や、変換係数が使用される場合もあります。^{[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]

画像ファイル形式のサポート

以下の表は、一般的な画像ファイル形式におけるピクセル密度のサポート状況を示しています。セルの色は、特定の画像ファイル形式の機能の豊富さを示すものではなく、特定の画像ファイル形式で期待されるピクセル密度のサポート状況を示しています。

画像操作ソフトウェアは一部の画像ファイル形式ではオプションで密度を設定できますが、画像を表示する際に密度情報を利用するソフトウェアはそれほど多くありません。例えば、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非​​常に大きく異なるため、制御されたコンテキストでの使用には細心の注意が必要です。

形式	測定単位[a]	ラスター/ベクター	複数ページ	ページあたりのサイズ	画像またはページの長さのサイズ	密度
Exif	長さ	ラスター				PPIまたはPPCM、水平方向と垂直方向それぞれ8バイト（64ビット有理数符号なし）[25]
人工知能	長さまたはピクセル	両方	いいえ		長さは明示的。ピクセルは指定不可	含まれるラスター画像には暗黙的
1株当たり利益	長さ	両方	はい	はい	明示的な	ラスタライズされた画像、フォント、効果の明示的なDPI（PPI）
GIF	ピクセル	ラスター	はい	いいえ	いいえ	いいえ
ICO	ピクセル	ラスター	はい	はい	いいえ	いいえ
JPEG	ピクセル	ラスター	いいえ		密度が設定されている場合は暗黙的	オプションのPPIまたはPPCM、水平方向と垂直方向にそれぞれ2バイト[26]
PDF	長さ	両方	はい	はい	明示的な	ラスタライズされた画像、フォント、効果の明示的なDPI（PPI）
PNG	ピクセル	ラスター	いいえ		密度が設定されている場合は暗黙的	オプションのPPM、水平方向と垂直方向それぞれ4バイト[27]
PPM	ピクセル	ラスター	はい	いいえ	いいえ	いいえ
PSDとPSB	長さまたはピクセル	両方	いいえ		長さは明示的。ピクセルは指定不可	オプション
SVG	長さまたはピクセル	両方	はい	いいえ	長さは明示的。[b]ピクセルはいいえ	含まれるラスター画像には暗黙的
TIFF	ピクセル	両方	はい	はい	密度が設定されている場合は暗黙的	オプションのPPIまたはPPCM、水平方向と垂直方向それぞれに2つの32ビット符号なし整数[30]
ウェブP	ピクセル	ラスター	はい	未知	未知	WEBPには、出力メディアの密度を指定する独自のタグや属性はありません。ただし、WEBPはコンテナ形式としてResource Interchange File Format （RIF）を使用し、XMPおよびEXIFチャンクとしてメタデータを格納できます。また、EXIFは解像度をサポートしています（この表の項目を参照）。実例：GraphicConverter v11.7.1は、EXIFメタデータを含むWEBPファイルの解像度情報を正しく表示します。
クロスカントリースキー	ピクセル	両方	いいえ		いいえ	オプションPPI、水平方向と垂直方向それぞれ32ビット浮動小数点数[31]
形式	測定単位	ラスター/ベクター	複数ページ	ページあたりのサイズ	画像またはページの長さのサイズ	密度

1. 長さはインチ、センチメートルなどの水平および垂直のサイズを指しますが、ピクセルは水平および垂直方向のピクセル数のみを指します。
2. SVGのサポートは異なります。標準規格では、CSS2で使用するためのfloat値pixelUnitToMillimeterX、pixelUnitToMillimeterY、screenPixelToMillimeterX、screenPixelToMillimeterYをサポートしています。^[28] Inkscape SVGは、PNGエクスポートでinkscape:export-xdpiとinkscape:export-ydpiのみの密度をサポートしています。^[29] Adob​​eはそれをさらに異なる方法で保存します。

参照

• コンピュータモニターのDPI規格- Microsoft/Windows規格の96DPI/PPIと（旧）Apple/Macintosh規格の72DPI/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

参考文献

1. Alvy Ray Smith (1996年11月11日). 「ピクセルは小さな正方形ではない」(PDF) .
2. 「ハルトン：写真プロセスの分析的シグネチャーのアトラス」（PDF）ゲッティ保存研究所、2013年。
3. David Creamer (2003). 「解像度とDPI、PPI、SPI、LPIの意味を理解する」(PDF) .
4. David Creamer (2003). 「解像度とDPI、PPI、SPI、LPIの意味を理解する」(PDF) .
5. 「Kopinが最小のカラーSVGAディスプレイを発表」optics.org、2008年1月11日。 2008年6月6日閲覧。
6. 「同社、世界最小のカラーSVGAディスプレイを発表」(PDF) 。SID、『Information Display magazine』2008年5月号、第24巻、第05号。2008年5月31日。2008年5月14日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2008年6月6日閲覧。
7. 「イノベーション」. kopin corporation . 2014年5月22日閲覧。
8. 水平走査ホログラフィーによる画像サイズと視野角の拡大 Archived 2013-01-20 at the Wayback Machine Naoya Okada and Yasuhiro Takaki, Proc. SPIE Vol. 7233 723309-1
9. 「Apple Retinaディスプレイ」Jonesblog、2010年6月24日。 2011年9月25日閲覧。
10. 「情報技術のための電子ディスプレイ」IBM Journal of Research and Development Volume 44, Number 3, 2000. 1999年11月10日. 2008年6月6日閲覧。
11. Apple iMac 技術仕様 Archived 2012-10-18 at the Wayback Machine、Apple Inc. 2012年1月27日にアクセス。
12. LM215WF3 LCD製品仕様、LGディスプレイ。2012年1月27日にアクセス。
13. HP LP2065 20インチ (50.8 cm) LCDモニター - 仕様と保証 Archived 2008-04-10 at the Wayback Machine ( Hewlett-Packard Company official website)
14. 「エレクトロニクスとアクセサリ | Dell USA」。
15. dpreview.com、キヤノン EOS 50d
16. Techcrunch.com、ドットとピクセル
17. 村上万純 (2014年10月7日). 「富士通が最新のドコモスマホやタブレットを紹介 5G通信の取り組みも」。
18. Richard Lai (2014年2月12日). 「Oppoの次期スマートフォンは3月に発売予定、2Kと1080pのディスプレイオプション搭載」
19. 「Sony Xperia XZ Premium - 携帯電話の全仕様」www.gsmarena.com . 2016年5月27日閲覧。
20. 「異なるピクセル密度のサポート」。Android Developers . 2024年1月15日閲覧。
21. 「Web グラフィックスの基礎」。
22. 「Utads.com 用語集」。2012年9月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月22日閲覧。
23. “解像度、dpi、ppi”. 2012年8月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月22日閲覧。
24. 「PNG ファイル形式、pHYs チャンク」。
25. Exif 2.32、CIPA DC-008 翻訳 2019、p.35-36
26. JPEG ファイル交換フォーマット、バージョン 1.02 - JPEG ファイル交換フォーマット仕様
27. 第11章 PNGのオプションと拡張機能 - 物理ピクセル寸法（pHY）
28. スケーラブルベクターグラフィックス (SVG) 1.1 (第2版)
29. Inkscapeのソースファイル
30. TIFF リビジョン 5.0 - 解像度単位
31. XCFファイル形式のドキュメント

外部リンク

• カスタムPPI/DPIのインチからピクセルへの変換計算機

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