화소 밀도

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1. 개요
2. 기본 원리
3. 모니터 PPI
- 3.1. 모니터 PPI 계산
4. 카메라 뷰 스크린의 PPI
5. 스마트폰의 PPI
6. 인쇄 시 PPI
7. 이미지 파일 형식과 PPI
8. 기타
참조

1. 개요

화소 밀도(PPI)는 디지털 장치에서 이미지의 크기와 픽셀 수를 관련짓는 개념으로, 인치당 픽셀 수 또는 센티미터당 픽셀 수로 표현된다. PPI는 모니터, 카메라 뷰 스크린, 스마트폰, 인쇄 등 다양한 분야에서 사용되며, 장치 간 이미지 이동 시 화소 밀도를 이해하는 것이 중요하다. 모니터의 PPI는 화면 해상도와 크기에 따라 달라지며, 계산 공식을 통해 구할 수 있다. 카메라 뷰 스크린의 경우, 픽셀과 점의 개념을 혼동하지 않도록 주의해야 한다. 스마트폰은 높은 PPI를 가지며, 안드로이드 운영체제는 콘텐츠 크기를 제어하기 위해 다양한 논리적 DPI 값을 지원한다. 인쇄 시에는 출력 형식, 장치, 용도 등을 고려하여 적절한 PPI를 결정해야 하며, 이미지 파일 형식은 PPI 정보를 저장할 수 있지만, 모든 소프트웨어에서 이를 활용하는 것은 아니다.

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화소 밀도
개요
정의	단위 길이당 화소의 수
다른 이름	PPI (인치당 화소 수), DPI (인치당 점 수)
관련 용어	해상도, 화면 크기, 시력, 인쇄, 마케팅
측정 단위
단위	화소/인치 (PPI), 화소/센티미터 (PPCM)
변환	1 인치당 화소 = 2.54 센티미터당 화소
활용
디스플레이	디스플레이의 선명도 측정, 인쇄물의 품질 결정
인쇄	인쇄물의 품질 결정
이미지 편집	이미지의 품질 유지
계산
공식	{\displaystyle {\text{PPI}}={\frac _{\text{pixels}}^{2}+{\text{height}}_{\text{pixels}}^{2}}}}_{\text{inches}}}}}
설명	"{\displaystyle {\text{diagonal}}_{\text{inches}}}"는 디스플레이의 대각선 길이(인치), "{\displaystyle {\text{width}}_{\text{pixels}}}"는 가로 화소 수, "{\displaystyle {\text{height}}_{\text{pixels}}}"는 세로 화소 수
종류
망막 디스플레이	인간의 망막 해상도에 근접한 매우 높은 화소 밀도를 가진 디스플레이 (예: 애플의 레티나 디스플레이)
예시	텔레비전 컴퓨터 모니터 휴대 전화 태블릿 컴퓨터 디지털 카메라

2. 기본 원리

대부분의 디지털 하드웨어 장치는 점 또는 화소를 사용하므로, 미디어의 크기(인치)와 화소(또는 점)의 수는 '인치당 화소'(PPI)에 의해 직접적으로 관련된다. 다음 공식은 형식의 물리적 크기와 출력의 PPI를 고려하여 가로 또는 세로의 화소 수를 제공한다.

:화소 수 = 인치 단위 크기 * PPI

인치당 화소(또는 센티미터당 화소)는 인쇄 크기를 알 때 이미지 파일의 세부 사항을 설명한다. 예를 들어, 2인치 정사각형으로 인쇄된 100 × 100 화소 이미지는 50 PPI를 가진다. 이러한 방식으로 사용하면 이미지를 인쇄할 때 측정이 의미가 있다. 어도비 포토샵과 같은 많은 응용 프로그램에서 프로그램은 출력 장치 및 PPI를 지정하여 새 이미지를 만들 수 있도록 설계되었다. 따라서 출력 대상은 이미지를 만들 때 종종 정의된다.

이미지를 모니터에서 생성된 이미지를 인쇄하는 것과 같이 장치 간에 이동할 때는 두 장치의 화소 밀도를 이해하는 것이 중요하다. 가로 20인치인 23인치 HD 모니터가 있고, 이 모니터의 기본 해상도가 1920 픽셀(가로)이라고 가정해 보자. 한 예술가가 웹용으로 의도하고 인쇄는 고려하지 않고 이 모니터 해상도인 1920 픽셀로 새로운 이미지를 만들었다고 가정해 보자. 위의 공식을 다시 쓰면 모니터 디스플레이에서 이미지의 화소 밀도(PPI)를 알 수 있다.

:PPI (모니터) = 픽셀 수 / 인치 단위 크기 = 1920 / 20 = 96 ppi

예술가가 가로 48인치로 더 큰 배너를 인쇄하고 싶다고 가정해보자. 이미지의 픽셀 수와 출력 크기를 알고 있으므로, 동일한 공식을 사용하여 인쇄된 포스터의 PPI를 구할 수 있다.

:PPI (포스터) = 픽셀 수 / 인치 단위 크기 = 1920 / 48 = 40 ppi

이는 출력 배너가 인치당 40 픽셀만 갖게 됨을 보여준다. 프린터 장치는 300ppi로 인쇄할 수 있으므로, 원본 이미지의 해상도는 웹사이트용 모니터에서는 괜찮아 보일지라도 괜찮은 품질의 배너를 만들기에 필요한 것보다 훨씬 낮다. 1920 × 1080 픽셀 이미지는 대형 형식으로 인쇄하기에 픽셀 수가 충분하지 않다.

"PPI" 또는 "화소 밀도"는 이미지 스캐너의 해상도를 설명하는 데에도 사용될 수 있다. 이 맥락에서 PPI는 인치당 샘플 수와 동의어이다. 디지털 사진에서 화소 밀도는 센서 면적으로 나눈 화소의 수이다. 2013년경의 일반적인 DSLR은 1–6.2 MP/cm²이고, 일반적인 콤팩트 카메라는 20–70 MP/cm²이다.

예를 들어, 소니 알파 SLT-A58은 APS-C 센서에 20.1 메가픽셀을 가지고 있어 6.2 MP/cm²이고, 소니 사이버샷 DSC-HX50V와 같은 콤팩트 카메라는 1/2.3" 센서에 20.4 메가픽셀을 가지고 있어 70 MP/cm²이다. 전문적인 카메라는 콤팩트 카메라보다 PPI가 낮은데, 이는 센서가 훨씬 크기 때문에 광다이오드가 더 크기 때문이다.

3. 모니터 PPI

컴퓨터 디스플레이의 PPI는 디스플레이의 인치 크기와 가로 및 세로 방향의 총 픽셀 수와 관련이 있다. 이 측정값은 종종 인치당 도트 수(DPI)라고 불리지만, 이는 컴퓨터 프린터의 해상도를 더 정확하게 나타낸다. 예를 들어, 가로 12인치(30.48cm) × 세로 9인치(22.86cm)이며 최대 1024×768(XGA) 픽셀 해상도를 지원하는 15인치(38cm) 디스플레이는 가로 및 세로 방향 모두에서 약 85 PPI를 표시할 수 있다.

모니터의 보이는 PPI는 화면 해상도(픽셀 수)와 사용 중인 화면 크기에 따라 다르다. 800×600 모드의 모니터는 동일한 모니터의 1024×768 또는 1280×960 모드보다 PPI가 낮다. 컴퓨터 디스플레이의 도트 피치는 가능한 픽셀 밀도의 절대 한계를 결정한다.

일반적으로 2000년경의 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 컴퓨터 디스플레이는 67~130 PPI 범위였지만, 데스크톱 모니터는 200 PPI를 초과했고, 특정 스마트폰 제조업체의 주력 모바일 장치 모델은 2014년부터 500 PPI를 초과하고 있다.

2008년 1월, 코핀 코퍼레이션은 2272 PPI(각 픽셀은 11.25μm)의 픽셀 밀도를 가진 0.44인치(1.12cm) SVGA LCD를 발표했다.^[5]^[6] 2011년에는 3760 DPI의 0.21인치 대각선 VGA 컬러 디스플레이를 출시했다.^[7]

홀로그래피 응용 분야는 더 높은 픽셀 밀도를 요구하며, 더 높은 픽셀 밀도는 더 큰 이미지 크기와 더 넓은 시야각을 생성한다. 공간 광 변조기는 픽셀 피치를 2.5 μm로 줄여 10,160 PPI의 픽셀 밀도를 제공할 수 있다.^[8]

일부 관찰 결과에 따르면 맨눈으로는 일반적으로 300 PPI 이상의 세부 사항을 구별할 수 없다.^[9] 그러나 이 수치는 시청자와 이미지 간의 거리와 시청자의 시력에 따라 달라진다.

높은 픽셀 밀도 디스플레이 기술은 수퍼샘플링된 안티앨리어싱을 쓸모없게 만들고, 실제 WYSIWYG 그래픽을 가능하게 하며, 잠재적으로 실용적인 "페이퍼리스 오피스" 시대를 열 수 있다.^[10] 예를 들어, 15인치(38cm) 화면 크기의 장치는 4개 이상의 풀 HD 화면(또는 WQUXGA 해상도)을 표시해야 한다.

디스플레이의 PPI 픽셀 밀도 사양은 프린터로 모니터를 보정하는 데에도 유용하다. 소프트웨어는 PPI 측정을 사용하여 화면에 문서를 "실제 크기"로 표시할 수 있다.

3. 1. 모니터 PPI 계산

이론적으로 PPI는 다음 두 단계로 계산할 수 있다.

1. 피타고라스의 정리를 이용하여 화소 내 대각선 해상도를 구한다.

:

d_p = \sqrt{w_p^2 + h_p^2}

2. PPI를 계산한다.

:

PPI = \frac{d_p}{d_i}

여기서

$d_p$ 는 화소의 숫자로 표시된 대각선 해상도이다.
$w_p$ 는 화소의 숫자로 표시된 가로 해상도이다.
$h_p$ 는 화소의 숫자로 표시된 세로 해상도이다.
$d_i$ 는 인치로 표시된 대각선 길이이다. (이것이 화면 크기로 광고되는 수치이다.)

예시:

5120×2880 해상도의 15.6인치 화면의 경우 $\frac{\sqrt{5120^2 + 2880^2}}{15.6}$ = 376.57 PPI이다.
3840×2160 해상도의 27인치 화면의 경우 $\frac{\sqrt{3840^2 + 2160^2}}{27}$ = 163 PPI이다.
1920×1080 해상도의 21.5인치(546.1 mm) 화면의 경우 $\frac{\sqrt{1920^2 + 1080^2}}{21.5}$ = 102.46 PPI이다.

이러한 계산은 늘 정확한 결과를 나타내지는 않는다. X인치 화면으로 광고되는 화면들은 저마다 다른 실제 물리적 범위의 가시 영역을 지닐 수 있다. 이를테면 다음과 같다.

애플은 2011년 중반 아이맥을 "21.5 인치(가시) [...] 디스플레이"로 광고했지만,^[11] 실제 가시 영역은 545.22 mm 또는 21.465인치이다.^[12] 더 정확한 수치는 계산된 PPI를 102.46(21.5 사용)에서 102.63으로 증가시킨다.
휴렛 팩커드(HP) LP2065 20 인치 (50.8 cm) 모니터는 실제 가시 영역이 20.1 인치 (51 cm)이다.^[13]

4. 카메라 뷰 스크린의 PPI

카메라 제조사들은 뷰 스크린의 해상도를 나타낼 때 '점의 수'로 표시하는 경우가 많다. 하지만 이 '점의 수'는 실제 픽셀 수와는 다르다. 하나의 픽셀은 빨강, 녹색, 파랑의 세 가지 색상 점으로 구성되기 때문이다. 예를 들어, 캐논 50D는 920,000개의 점을 가지고 있다고 표시되는데,^[15] 이는 307,200 픽셀(920,000 ÷ 3 = 307,200)에 해당한다. 따라서 이 카메라의 뷰 스크린은 640 × 480 픽셀의 해상도를 가진다.^[16]

디지털 카메라의 PPI는 센서의 면적과 화소 수에 따라 결정된다. 따라서 디지털 카메라에 대한 정보를 확인할 때는 '점'과 '픽셀'의 개념이 혼동되는 경우가 많으므로 주의해야 한다.

5. 스마트폰의 PPI

스마트폰은 작은 디스플레이를 사용하지만, 최신 스마트폰 디스플레이는 더 높은 PPI(픽셀 밀도)를 가지고 있다. 예를 들어, 577 PPI의 쿼드 HD 디스플레이를 가진 삼성 갤럭시 S7, 564 PPI의 쿼드 HD 디스플레이를 가진 후지쯔 F-02G, 564 PPI의 쿼드 HD 디스플레이를 가진 LG G6 또는 5.5인치 디스플레이에 534 PPI를 가진 – XHDPI 또는 오포 Find 7 – XXHDPI 등이 있다.^[18] 소니의 엑스페리아 XZ Premium은 807 PPI의 픽셀 밀도를 가진 4K 디스플레이를 탑재하고 있으며, 2017년 기준으로 모든 스마트폰 중 가장 높은 수치이다.^[19]

안드로이드는 콘텐츠가 표시되는 크기를 제어하기 위해 다음과 같은 논리적 DPI 값을 지원한다:^[20]

이름	배율	DPI
ldpi	0.75x	~120
mdpi	1x	~160
tvdpi	1.33x	~213
hdpi	1.5x	~240
xhdpi	2x	~320
xxhdpi	3x	~480
xxxhdpi	4x	~640

6. 인쇄 시 PPI

인쇄는 하프톤 스크린^[2]을 사용하는 전통적인 방식과, 인치당 도트 수(DPI)를 사용하는 최신 잉크젯 프린터 방식으로 나뉜다. 잉크젯 프린터는 임의의 위치에 미세한 점을 찍을 수 있으며, 디더링이라는 과정을 통해 픽셀을 일련의 점으로 변환한다. 이때, 각 점의 최소 크기인 도트 피치는 용지의 흡수성에 따라 달라진다. 흡수성 용지는 잉크 방울이 퍼지게 하여 도트 피치가 더 커진다.^[3]

잉크젯 프린터로 인쇄할 때는 일반적으로 DPI의 절반 이하를 사용하여 PPI를 결정하는 것이 좋다. 예를 들어, 600 DPI 프린터에는 300 PPI 이미지를 사용할 수 있다. AM 또는 FM 스크린 인쇄와 같은 다른 기술을 사용할 때는 스크리닝 차트를 참고하여 적절한 PPI를 결정한다.^[4]

인쇄물의 크기와 용도에 따라서도 PPI를 다르게 설정해야 한다. 가까이서 보는 인쇄물은 프린터의 최대 DPI나 LPI를 활용하여 높은 PPI를 설정하고, 멀리서 보는 포스터, 배너, 광고판 등은 낮은 PPI를 설정할 수 있다.

7. 이미지 파일 형식과 PPI

다음 표는 여러 이미지 파일 형식이 화소 밀도를 어떻게 지원하는지 보여준다.

형식	측정 단위	래스터/벡터	다중 페이지	페이지별 크기	이미지 또는 페이지의 길이 단위 크기	밀도
Exif	길이	래스터	아니오	아니오		PPI 또는 PPCM, 가로 및 세로 방향 각각 8바이트(64비트 rational unsigned)^[25]
JPEG	화소	래스터	아니오		밀도가 설정된 경우 암시적	선택적 PPI 또는 PPCM, 가로 및 세로 방향 각각 2바이트^[26]
PNG	화소	래스터	아니오		밀도가 설정된 경우 암시적	선택적 PPM, 가로 및 세로 방향 각각 4바이트^[27]
TIFF	화소	둘 다	예	예	밀도가 설정된 경우 암시적	선택적 PPI 또는 PPCM, 가로 및 세로 방향 각각 두 개의 32비트 부호 없는 정수^[30]
WebP	화소	래스터	예	알 수 없음	알 수 없음	WEBP는 출력 매체에서 밀도를 지정하는 자체 태그/속성이 없다. 그러나 WEBP는 Resource Interchange File Format을 컨테이너 형식으로 사용하며, 메타데이터가 XMP 및 EXIF 청크로 포함되도록 지원한다. 그리고 EXIF는 해상도를 지원한다.
형식	측정 단위	래스터/벡터	다중 페이지	페이지별 크기	이미지 또는 페이지의 길이 단위 크기	밀도

이미지 조작 소프트웨어는 일부 이미지 파일 형식에 대해 선택적으로 밀도를 설정할 수 있지만, 이미지를 표시할 때 다른 많은 소프트웨어는 밀도 정보를 사용하지 않는다. 예를 들어, 웹 브라우저는 모든 밀도 정보를 무시한다.

PNG 파일 형식은 픽셀 밀도 단위로 미터만 허용한다.^[27]

8. 기타

디지털 출판 업계는 주로 인치당 픽셀(PPI)을 사용하지만, 때로는 센티미터당 픽셀(PPCM)을 사용하거나 변환 계수가 제공되기도 한다.^[21]^[22]^[23]

PNG 이미지 파일 형식은 픽셀 밀도 단위로 미터만 허용한다.^[24]

참조

_[1] 웹사이트 A Pixel Is Not A Little Square http://alvyray.com/M[...] 1996-11-11
_[2] 웹사이트 Haltone: Atlas of Analytical Signatures of Photographic Processes https://www.getty.ed[...] The Getty Conservation Institute 2013
_[3] 웹사이트 Understanding Resolution and the meaning of DPI, PPI, SPI & LPI https://www.ideastra[...] 2003
_[4] 웹사이트 Understanding Resolution and the meaning of DPI, PPI, SPI & LPI https://www.ideastra[...] 2003
_[5] 웹사이트 Kopin unveils smallest color SVGA display http://optics.org/cw[...] optics.org 2008-06-06
_[6] 웹사이트 Company Debuts World's Smallest Color SVGA Display http://www.kopin.com[...] SID, Information Display magazine May 2008 Vol. 24, No. 05 2008-06-06
_[7] 웹사이트 Innovations http://www.kopin.com[...] kopin corporation 2014-05-22
_[8] 간행물 Horizontally scanning holography to enlarge both image size and viewing zone angle http://144.206.159.1[...]
_[9] 웹사이트 Apple Retina Display http://prometheus.me[...] Jonesblog 2011-09-25
_[10] 웹사이트 Electronic displays for information technology http://www.research.[...] IBM Journal of Research and Development Volume 44, Number 3, 2000 2008-06-06
_[11] 웹사이트 Apple iMac Tech Specs https://www.apple.co[...] Apple Inc. 2012-01-27
_[12] 간행물 LM215WF3 LCD Product Specification http://www.displayal[...] LG Display
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_[16] 웹사이트 dots vs pixels https://techcrunch.c[...] Techcrunch.com
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_[19] 웹사이트 Sony Xperia XZ Premium - Full phone specifications http://m.gsmarena.co[...] 2016-05-27
_[20] 웹사이트 Support different pixel densities https://developer.an[...] 2024-01-15
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_[22] 웹사이트 Utads.com Glossary of Terms http://www.utads.com[...] 2011-03-22
_[23] 웹사이트 Resolution, dpi and ppi http://www.monarda.s[...] 2011-03-22
_[24] 웹사이트 PNG file format, pHYs chunk http://www.w3.org/TR[...]
_[25] 문서 Exif 2.32, CIPA DC-008 Translation 2019, p.35-36
_[26] 간행물 JPEG File Interchange Format, Version 1.02 - JPEG File Interchange Format Specification https://www.w3.org/G[...]
_[27] 간행물 Chapter 11. PNG Options and Extensions - Physical Pixel Dimensions (pHYs) http://www.libpng.or[...]
_[28] 간행물 Scalable Vector Graphics (SVG) 1.1 (Second Edition) https://www.w3.org/T[...]
_[29] 간행물 Inkscape source files https://bazaar.launc[...]
_[30] 간행물 TIFF Revision 5.0 - ResolutionUnit http://cool.conserva[...]
_[31] 웹사이트 HP LP2065 20-inch (50.8 cm) LCD Monitor - Specifications and Warranty http://h10010.www1.h[...] 휴렛 팩커드

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