Densidade de píxeis: PPI, PPD e o que o olho consegue distinguir

PPI: a densidade do painel

A densidade de píxeis é o número de píxeis ao longo de uma polegada do painel, em píxeis por polegada (PPI, do inglês pixels per inch). Decorre apenas da resolução e da diagonal:

PPI = √(largura² + altura²) ÷ diagonal

com a largura e a altura em píxeis e a diagonal em polegadas. Um ecrã de 27 polegadas com 2560 × 1440 píxeis tem uma diagonal de 2937 píxeis, logo 2937 ÷ 27 = 109 PPI. A mesma resolução esticada por 32 polegadas desce para 93 PPI; o 4K em 27 polegadas chega aos 163 PPI.

O valor inverso é o passo de píxel (pixel pitch), a distância entre os centros de dois píxeis vizinhos: 25,4 ÷ PPI, em milímetros. A 109 PPI o passo é de 0,233 mm; a 163 PPI, de 0,156 mm. As fichas técnicas indicam um ou outro; dizem a mesma coisa.

O PPI, sozinho, não diz se um ecrã vai parecer nítido. Um smartphone com 450 PPI e um televisor com 40 PPI podem ambos parecer perfeitos, porque um se segura a 30 cm e o outro se vê a 3 m. A densidade só ganha significado quando se lhe associa uma distância de visualização.

O que o olho consegue separar

A acuidade visual é um ângulo. Uma pessoa com visão normal, anotada 20/20, 6/6 ou 10/10 na escala do optometrista, distingue dois pormenores separados por um minuto de arco, a sexagésima parte de um grau. É a própria definição da escala: os traços das letras da linha 20/20 têm um minuto de arco de espessura à distância do exame.

Um minuto de arco é pouco: 0,19 mm vistos a 65 cm, 0,29 mm a um metro. Se o passo de píxel for inferior a esse tamanho à sua distância, dois píxeis vizinhos caem dentro do mesmo minuto de arco e o olho funde-os. A grelha desaparece, as diagonais deixam de parecer escadas e as letras parecem impressas.

Píxeis por grau: a densidade vista do seu lugar

Os píxeis por grau (PPD, pixels per degree) contam quantos píxeis cabem num grau do campo visual. Um píxel por minuto de arco são 60 píxeis por grau, e é por isso que 60 PPD é o limiar habitual de um ecrã cujos píxeis não se veem.

PPD = PPI × distância × 2 · tan(0,5°) ≈ PPI × distância (em polegadas) × 0,01745

Com a distância em centímetros, divida-a primeiro por 2,54. Um painel de 109 PPI visto a 65 cm (25,6 polegadas) dá 109 × 25,6 × 0,01745 = 49 PPD. Recuando para 80 cm, o mesmo painel chega aos 60 PPD.

A tabela mostra porque é que uma afirmação geral como «1440p chega» ou «o 4K é inútil abaixo de 32 polegadas» não pode estar certa para toda a gente. Um ecrã 1440p de 27 polegadas fica abaixo do limiar a 55 cm e atinge-o a 80 cm. Um 4K de 27 polegadas ultrapassa-o a qualquer distância de secretária.

A leitura inversa é igualmente útil. Para qualquer painel existe uma distância a partir da qual os píxeis desaparecem, aquela em que o PPD chega a 60:

distância (em polegadas) = 3438 ÷ PPI

Ou seja, 80 cm para 109 PPI, 62 cm para um painel 4K de 32 polegadas com 140 PPI e 54 cm para um 4K de 27 polegadas com 163 PPI. A Apple construiu a palavra «Retina» sobre este raciocínio, e ele explica as densidades que escolheu: cerca de 220 PPI nos computadores de secretária, lidos a 50 cm ou mais, e o dobro nos telefones.

De quantos PPD precisa?

O limiar de 60 é uma referência estatística, não uma parede. Três factos afinam-no.

Muitos olhos fazem melhor do que 20/20. Os adultos jovens e saudáveis chegam com frequência a 20/15 ou 20/12, o que corresponde a 80 ou mesmo 100 PPD. Além disso, o olho deteta o desalinhamento de dois segmentos de reta (acuidade de Vernier) com uma finura várias vezes superior àquela com que separa dois pontos, e é por isso que um ligeiro efeito de escada pode continuar visível num contorno inclinado a 60 PPD. Os ganhos prosseguem, portanto, acima de 60, mas cada degrau custa mais píxeis para um efeito menor.

O software esconde parte da diferença. A suavização de tipos de letra distribui o contorno de uma letra por tons de cinzento, e no Windows o ClearType endereça em separado os subpíxeis vermelho, verde e azul, triplicando a precisão do posicionamento horizontal nos painéis LCD. Um ecrã de 109 PPI com o ClearType bem afinado lê-se melhor do que a densidade bruta faria supor. O macOS abandonou a suavização ao nível do subpíxel em 2018, pelo que o mesmo ecrã parece menos definido num Mac: uma razão para os utilizadores de Mac ganharem mais com densidades elevadas.

A tarefa fixa a exigência. Ler texto pequeno durante horas é o caso mais exigente, porque as letras são feitas de traços finos com contornos vivos. O vídeo e os jogos são os menos exigentes: as imagens em movimento são suaves por natureza.

A partir destas observações, o seletor usa três objetivos, consoante o tempo que se passa a ler:

• 40 PPD para leitura ocasional. Os píxeis veem-se se forem procurados; o texto é perfeitamente legível.
• 50 PPD para várias horas de texto por dia. Caracteres limpos, com uma ligeira falta de definição nos traços mais finos.
• 60 PPD para dias inteiros de leitura ou de código. Aspeto impresso, sem estrutura visível.

Abaixo de 35 PPD, o caso de um ecrã 1080p de 27 polegadas a 55 cm, cada letra assenta visivelmente numa grelha grosseira. Continua a ser utilizável, mas hoje ninguém o escolheria para texto.

O que a densidade não diz

Um painel denso mostra mais píxeis na mesma superfície; não mostra mais conteúdo, a menos que se deixe tudo encolher. Num ecrã de 163 PPI, a interface desenhada no tamanho nativo seria um terço mais pequena do que num ecrã de 109 PPI, por isso o sistema operativo amplia-a: é a escala, e é ela que determina a área de trabalho de que realmente se dispõe.

A densidade também não descreve o contraste, a cor nem o movimento. Uma imagem nítida com pretos acinzentados e movimentos arrastados continua a ser uma imagem fraca; essas qualidades dependem da tecnologia do painel e da taxa de atualização.

Para calcular os valores do seu ecrã, ou de um que esteja a considerar, use a calculadora de PPI: dá o PPI, o passo, o PPD à sua distância e a distância a partir da qual os píxeis desaparecem.