Pixeldichte: PPI, PPD und was das Auge auflösen kann

PPI: die Dichte des Panels

Die Pixeldichte ist die Zahl der Pixel auf einem Zoll des Panels, angegeben in Pixeln pro Zoll (PPI, pixels per inch). Sie ergibt sich allein aus Auflösung und Diagonale:

PPI = √(Breite² + Höhe²) ÷ Diagonale

mit Breite und Höhe in Pixeln und der Diagonale in Zoll. Ein Monitor mit 27 Zoll und 2560 × 1440 Pixeln (WQHD) hat eine Diagonale von 2937 Pixeln, also 2937 ÷ 27 = 109 PPI. Dieselbe Auflösung, auf 32 Zoll gestreckt, fällt auf 93 PPI; 4K erreicht bei 27 Zoll 163 PPI.

Der Kehrwert ist der Pixelabstand (Pixel Pitch), die Strecke zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Pixel: 25,4 ÷ PPI, in Millimetern. Bei 109 PPI beträgt er 0,233 mm, bei 163 PPI 0,156 mm. Datenblätter nennen den einen oder den anderen Wert; sie sagen dasselbe.

Die PPI allein verraten nicht, ob ein Bildschirm scharf wirkt. Ein Smartphone mit 450 PPI und ein Fernseher mit 40 PPI können beide perfekt aussehen, weil man das eine in 30 cm Entfernung hält und den anderen aus 3 m betrachtet. Eine Dichte bekommt erst Bedeutung, wenn ein Sehabstand dazukommt.

Was das Auge trennen kann

Sehschärfe ist ein Winkel. Ein Mensch mit normaler Sehkraft, auf der Sehtafel als Visus 1,0 oder im angelsächsischen Raum als 20/20 beziehungsweise 6/6 notiert, unterscheidet zwei Details, die eine Bogenminute auseinanderliegen, ein Sechzigstel Grad. Das ist die Definition der Tafel selbst: Die Striche der Buchstaben in der 20/20-Zeile sind aus der Prüfentfernung eine Bogenminute dick.

Eine Bogenminute ist wenig: 0,19 mm aus 65 cm gesehen, 0,29 mm aus einem Meter. Liegt der Pixelabstand bei Ihrem Sehabstand unter dieser Größe, fallen zwei benachbarte Pixel in dieselbe Bogenminute, und das Auge verschmilzt sie. Das Raster verschwindet, Diagonalen sehen nicht mehr wie Treppen aus, und Buchstaben wirken wie gedruckt.

Pixel pro Grad: die Dichte von Ihrem Sitzplatz aus

Pixel pro Grad (PPD, pixels per degree) zählen, wie viele Pixel in ein Grad Ihres Gesichtsfelds passen. Ein Pixel pro Bogenminute bedeutet 60 Pixel pro Grad; deshalb gelten 60 PPD als übliche Schwelle für ein Display, dessen Pixel nicht mehr zu sehen sind.

PPD = PPI × Abstand × 2 · tan(0,5°) ≈ PPI × Abstand (in Zoll) × 0,01745

Einen Abstand in Zentimetern teilen Sie zuerst durch 2,54. Ein Panel mit 109 PPI ergibt aus 65 cm (25,6 Zoll) 109 × 25,6 × 0,01745 = 49 PPD. Rücken Sie auf 80 cm zurück, erreicht dasselbe Panel 60 PPD.

Die Tabelle zeigt, warum pauschale Aussagen wie „1440p reicht“ oder „4K ist unter 32 Zoll sinnlos“ nicht für alle stimmen können. Ein 1440p-Monitor mit 27 Zoll liegt bei 55 cm unter der Schwelle und erreicht sie bei 80 cm. Ein 4K-Monitor mit 27 Zoll liegt bei jedem Schreibtischabstand darüber.

Ebenso nützlich ist die umgekehrte Lesart. Für jedes Panel gibt es einen Abstand, ab dem seine Pixel verschwinden, nämlich den, bei dem der PPD-Wert 60 erreicht:

Abstand (in Zoll) = 3438 ÷ PPI

Das sind 80 cm bei 109 PPI, 62 cm bei einem 4K-Panel mit 32 Zoll und 140 PPI und 54 cm bei einem 4K-Panel mit 27 Zoll und 163 PPI. Auf dieser Überlegung hat Apple das Wort „Retina“ aufgebaut, und sie erklärt die gewählten Dichten: rund 220 PPI für Desktop-Bildschirme, die man aus 50 cm oder mehr liest, das Doppelte für Smartphones.

Wie viele PPD brauchen Sie?

Die Schwelle von 60 ist ein statistischer Richtwert, keine Mauer. Drei Tatsachen verfeinern sie.

Viele Augen sind besser als 20/20. Gesunde junge Erwachsene erreichen oft 20/15 oder 20/12 (Visus 1,3 bis 1,6), was 80 oder sogar 100 PPD entspricht. Zudem erkennt das Auge den Versatz zweier Liniensegmente (Noniussehschärfe) um ein Mehrfaches feiner, als es zwei Punkte trennt; deshalb kann an einer schrägen Kante auch bei 60 PPD noch eine schwache Treppe sichtbar bleiben. Oberhalb von 60 gibt es also weiterhin Gewinne, doch jeder Schritt kostet mehr Pixel für eine kleinere Wirkung.

Software verdeckt einen Teil des Abstands. Die Schriftglättung verteilt die Kante eines Buchstabens auf Graustufen, und unter Windows steuert ClearType die roten, grünen und blauen Subpixel getrennt an, was die horizontale Positioniergenauigkeit auf LCD-Panels verdreifacht. Ein Bildschirm mit 109 PPI und gut eingestelltem ClearType liest sich besser, als seine rohe Dichte vermuten lässt. macOS hat die Subpixelglättung 2018 abgeschafft, derselbe Bildschirm wirkt am Mac also weicher: ein Grund, warum Mac-Nutzer stärker von hohen Dichten profitieren.

Die Aufgabe bestimmt den Anspruch. Stundenlang kleine Schrift zu lesen ist der anspruchsvollste Fall, weil Buchstaben aus feinen Strichen mit scharfen Kanten bestehen. Videos und Spiele sind am genügsamsten: Bewegte Bilder sind von Natur aus weich.

Aus diesen Beobachtungen leitet der Monitor-Finder drei Zielwerte ab, je nachdem, wie viel Zeit Sie mit Lesen verbringen:

• 40 PPD für gelegentliches Lesen. Pixel sind sichtbar, wenn man sie sucht, Text ist einwandfrei lesbar.
• 50 PPD für mehrere Stunden Text am Tag. Saubere Zeichen, leichte Weichheit an den feinsten Strichen.
• 60 PPD für ganze Tage mit Text oder Code. Druckbild, keine sichtbare Struktur.

Unter 35 PPD, dem Fall eines 1080p-Monitors mit 27 Zoll aus 55 cm, sitzt jeder Buchstabe sichtbar auf einem groben Raster. Das bleibt benutzbar, aber für Text würde sich heute niemand mehr dafür entscheiden.

Was die Dichte nicht verrät

Ein dichtes Panel zeigt mehr Pixel auf derselben Fläche; mehr Inhalt zeigt es nur, wenn Sie alles schrumpfen lassen. Auf einem Bildschirm mit 163 PPI wäre die Oberfläche in nativer Größe ein Drittel kleiner als auf einem mit 109 PPI, also vergrößert das Betriebssystem sie: Das ist die Skalierung, und sie entscheidet, wie viel Arbeitsfläche Sie tatsächlich erhalten.

Auch über Kontrast, Farbe und Bewegung sagt die Dichte nichts. Ein scharfes Bild mit grauem Schwarz und verschmierten Bewegungen bleibt ein schlechtes Bild; diese Eigenschaften hängen von der Paneltechnik und der Bildwiederholrate ab.

Die Werte Ihres eigenen Bildschirms oder eines Kandidaten berechnet der PPI-Rechner: Er nennt PPI, Pixelabstand, PPD bei Ihrem Abstand und den Abstand, ab dem die Pixel verschwinden.