Densité de pixels : PPI, PPD et ce que l’œil peut distinguer

Le PPI : la densité de la dalle

La densité de pixels est le nombre de pixels alignés sur un pouce de dalle. Elle s’exprime en pixels par pouce : PPI, d’après l’anglais pixels per inch, ou parfois ppp en français. Elle découle uniquement de la résolution et de la diagonale :

PPI = √(largeur² + hauteur²) ÷ diagonale

avec la largeur et la hauteur en pixels et la diagonale en pouces. Un écran de 27 pouces en 2560 × 1440 pixels a une diagonale de 2937 pixels, d’où 2937 ÷ 27 = 109 PPI. La même résolution étirée sur 32 pouces tombe à 93 PPI ; la 4K sur 27 pouces atteint 163 PPI.

La grandeur inverse est le pas de pixel (pixel pitch), la distance qui sépare les centres de deux pixels voisins : 25,4 ÷ PPI, en millimètres. À 109 PPI, le pas vaut 0,233 mm ; à 163 PPI, 0,156 mm. Les fiches techniques citent l’un ou l’autre ; les deux disent la même chose.

Le PPI seul ne vous dit pas si un écran paraîtra net. Un téléphone à 450 PPI et un téléviseur à 40 PPI peuvent tous deux sembler parfaits, parce que l’un se tient à 30 cm et que l’autre se regarde à 3 m. La densité ne prend un sens qu’une fois associée à une distance de vision.

Ce que l’œil peut séparer

L’acuité visuelle est un angle. Une personne à la vue normale, notée 10/10 chez l’ophtalmologiste (20/20 ou 6/6 dans les pays anglo-saxons), distingue deux détails séparés par une minute d’arc, soit un soixantième de degré. C’est la définition même de l’échelle d’acuité : sur la ligne des 10/10, les traits des lettres ont une épaisseur d’une minute d’arc à la distance de l’examen.

Une minute d’arc, c’est peu : 0,19 mm vu à 65 cm, 0,29 mm à un mètre. Si le pas de pixel est inférieur à cette taille à votre distance, deux pixels voisins tombent dans la même minute d’arc et l’œil les confond. La trame disparaît, les diagonales cessent de ressembler à des escaliers et les lettres semblent imprimées.

Les pixels par degré : la densité vue depuis votre place

Les pixels par degré (PPD) comptent combien de pixels tiennent dans un degré de votre champ visuel. Un pixel par minute d’arc équivaut à 60 pixels par degré : voilà pourquoi 60 PPD est le seuil habituel d’un écran dont les pixels ne se voient pas.

PPD = PPI × distance × 2 · tan(0,5°) ≈ PPI × distance (en pouces) × 0,01745

Si la distance est en centimètres, divisez-la d’abord par 2,54. Une dalle de 109 PPI vue à 65 cm (25,6 pouces) donne 109 × 25,6 × 0,01745 = 49 PPD. Reculez à 80 cm, et la même dalle atteint 60 PPD.

Le tableau montre pourquoi une affirmation générale comme « le 1440p suffit » ou « la 4K ne sert à rien en dessous de 32 pouces » ne peut pas être vraie pour tout le monde. Un 27 pouces 1440p est sous le seuil à 55 cm et l’atteint à 80 cm. Un 27 pouces 4K le dépasse à n’importe quelle distance de bureau.

La lecture inverse est tout aussi utile. Pour chaque dalle, il existe une distance à partir de laquelle ses pixels deviennent invisibles, celle où le PPD atteint 60 :

distance (en pouces) = 3438 ÷ PPI

Soit 80 cm pour 109 PPI, 62 cm pour une dalle 4K de 32 pouces à 140 PPI, et 54 cm pour une dalle 4K de 27 pouces à 163 PPI. Apple a bâti le mot « Retina » sur ce raisonnement, et il explique les densités retenues par la marque : environ 220 PPI pour les ordinateurs de bureau, lus à 50 cm ou plus, et le double pour les téléphones.

De combien de PPD avez-vous besoin ?

Le seuil de 60 est un repère statistique, pas un mur. Trois faits le nuancent.

Beaucoup d’yeux font mieux que 10/10. Les jeunes adultes en bonne santé atteignent souvent 13/10 ou 16/10 (20/15 ou 20/12), ce qui correspond à 80, voire à 100 PPD. De plus, l’œil détecte le décalage entre deux segments de droite (acuité vernier) plusieurs fois plus finement qu’il ne sépare deux points : c’est pourquoi un léger escalier peut rester visible sur un bord oblique à 60 PPD. Les gains se poursuivent donc au-dessus de 60, mais chaque palier coûte plus de pixels pour un effet moindre.

Le logiciel masque une partie de l’écart. Le lissage des polices étale le bord d’une lettre sur des nuances de gris, et sous Windows, ClearType pilote séparément les sous-pixels rouge, vert et bleu, ce qui triple la précision de positionnement horizontal sur les dalles LCD. Un écran de 109 PPI avec un ClearType bien réglé se lit mieux que sa densité brute ne le laisse penser. macOS a abandonné le lissage au niveau du sous-pixel en 2018 : le même écran paraît donc plus flou sur un Mac, raison pour laquelle les utilisateurs de Mac profitent davantage des hautes densités.

La tâche fixe l’exigence. Lire du petit texte pendant des heures est le cas le plus exigeant, parce que les lettres sont faites de traits fins aux bords francs. La vidéo et le jeu sont les moins exigeants : les images en mouvement sont floues par nature.

De ces observations, le sélecteur tire trois objectifs, selon le temps que vous passez à lire :

• 40 PPD pour une lecture occasionnelle. Les pixels se voient si on les cherche, le texte est parfaitement lisible.
• 50 PPD pour plusieurs heures de texte par jour. Caractères nets, léger flou sur les traits les plus fins.
• 60 PPD pour des journées entières de lecture ou de code. Aspect imprimé, aucune structure visible.

En dessous de 35 PPD, ce qui est le cas d’un 27 pouces 1080p à 55 cm, chaque lettre repose visiblement sur une trame grossière. L’écran reste utilisable, mais plus personne ne le choisirait aujourd’hui pour du texte.

Ce que la densité ne dit pas

Une dalle dense affiche plus de pixels sur la même surface ; elle n’affiche pas plus de contenu, à moins de laisser tout rapetisser. Sur un écran de 163 PPI, l’interface tracée à sa taille native serait un tiers plus petite que sur un écran de 109 PPI ; le système d’exploitation l’agrandit donc. C’est la mise à l’échelle, et elle détermine l’espace de travail dont vous disposez réellement.

La densité ne décrit pas non plus le contraste, la couleur ou le mouvement. Une image nette aux noirs grisâtres et aux mouvements baveux reste une mauvaise image ; ces qualités dépendent de la technologie de dalle et de la fréquence de rafraîchissement.

Pour calculer les chiffres de votre écran, ou de celui que vous envisagez, utilisez le calculateur PPI : il donne le PPI, le pas de pixel, le PPD à votre distance et la distance à partir de laquelle les pixels deviennent invisibles.