Optimaal afdrukken en de zin of waanzin over Mpx, ppi, pixels, dpi, dots en resolutie.

Gegevens van je display:

Zin of waanzin:
Je hoort en leest de meest waanzinnige dingen over resolutie, megapixels, pixels per inch (ppi) en dots per inch (dpi).
Resolutie, ook wel scheidend vermogen of oplossend vermogen, is een relatief gegeven en relatief is het tegenovergestelde van absoluut. Toch wordt resolutie steevast als iets absoluuts gezien. Bijvoorbeeld dat een foto een resolutie 300 ppi (of heel stom, 300 dpi) moet hebben. Het is dus geen wonder dat er bakken vol met bakerpraatjes ontstaan.
Ppi is een resolutie over 25,4 mm en het voorgaande is helaas ook hierop van toepassing.
Dpi heeft totaal niets met resolutie van doen, maar dat schijnen maar weinigen, ook professionals, door te hebben. Ze verwarren dpi met ppi en gebruiken het zelfs door elkaar.
Megapixel, hoe meer hoe beter vindt men. In de tabel zie je, en verderop lees je, dat dit in de meeste gevallen geen verbetering is. Het is natuurlijk wel een perfect uitgekiende verkoop truc om je steeds aan een nieuwe camera te "helpen". Meer als 10Mpx is bijna altijd alleen maar ballast. Let liever op de lichtgevoeligheid van de sensor en de lens.

In het hierna volgende probeer ik de zin van resolutie te verduidelijken.

Ons gezichtsvermogen; resolutie, ook wel het scheidend vermogen of oplossend vermogen, van het oog:
Bij resolutie gaat het hier om de booghoek (in de tabel één booggraad) van onze ogen, maar het is van toepassing op alle optische systemen.
Bekijk de werken van van Gogh eens van 10 m afstand, zijn aparte schildertechniek zie je dan niet meer. Dat zelfde zie je bij evenementen op die enorme beeldschermen, van dichtbij ziet het er uit als ministick (eigenlijk meer als maxistick). Onze ogen werken dus niet met een vaste resolutie, de resolutie van het zien is afstand afhankelijk dus relatief. De millimeterstreepje op een maatlat kun je op een afstand van 1,5 m niet meer afzonderlijk waarnemen. Op leesafstand kunnen we, met goede ogen en maximaal contrast (wit/zwart), 100 lijnen per cm (= 254 ppi) niet meer als losse stipjes of lijntjes onderscheiden. Op leesafstand is 300 ppi is voor onze ogen dus ruim optimaal. Uit het boven staande kun je opmaken dat dit voor ons bij foto's nogal goed uit komt. Hoe groter de foto, hoe groter de kijkafstand wordt om de foto goed te kunnen overzien. Afdrukken in een te hoge resolutie geeft dan, vanaf die afstand bezien, geen betere resultaat.

TEST: Op 21", 96 ppi, 1680 x 1050 monitor, vergelijk deze twee foto's bij een afstand van 75 cm en van 300 cm.
Bij display met andere resolutie/inch moet je de kijkafstand verhoudingsgewijs aanpassen.
(bv, display breed; 400 px in 2,36", dat is 400 / 2,36" = 170 ppi, ongeveer de halve kijkafstanden van boven)

Wat het allemaal betekent:
Resolutie, pixels, dots, oplossend vermogen, scheidend vermogen, ppi, ppcm, dpi, pl, picoliter, aspect ratio, 3:2 of 4:3 daar wordt je misschien niet goed van.
Resolutie is eigenlijk het scheidend vermogen, ook wel oplossend vermogen, van optische apparaten; het maximale aantal horizontale en verticale (kan verschillend zijn) afzonderlijk van elkaar te onderscheiden lijntjes per centimeter (of inch, 2,54 cm). Een resolutie kun je aangeven in het aantal lijnen per maateenheid (inch/cm) of als het totaal aan horizontale en verticale beeldpunten (beeldscherm/(foto)print).
Een pixel is het kleinste vlakje dat afzonderlijk kan worden weergegeven. In het fotobestand bevat een pixel de RGB-waarden (Rood/Groen/Blauw-informatie) van één sensorelement.
Een dot is het spatje van één inktdruppeltje en wordt uitgedrukt in de volumemaat pl wat de afkorting is voor picoliter (1 pl = 0,000 000 000 001 liter). Je kunt geen vaste oppervlaktemaat aan een dot toekennen (dus ook geen resolutie of ppi), het druppeltje spat uiteen en op het (foto)papier vloeit het, afhankelijk van het papiersoort en kwaliteit, meer of minder uit. Een dot heeft dan ook helemaal niets met resolutie van doen, ze worden geheel of gedeeltelijk overlappend geplaatst zodat de juiste kleuren worden gemengd en/of in elkaar overvloeien. Op (foto)papier heb je dus geen enkele resolutie meer. Er is wel fotopapier met een soort van resolutie, namelijk een raster van kleine kamertjes welke de inktspatjes, geheel of gedeeltelijk (komen ook op de randen terecht), opnemen.
Ppi (Pixels Per Inch) is het maximale aantal aan afzonderlijke, niet overlappende, vlakjes per inch (2,54 cm)(wordt ook wel uitgedrukt in ppcm = pixels per cm). Het aantal horizontaal en vertikaal is niet per se gelijk (aspectratio anders dan 1 of 1:1).
Dpi (Dots Per Inch) is het aantal inktdruppeltjes dat maximaal per inch, elkaar geheel of gedeeltelijk overlappend, kan worden aangebracht. Dit heeft dus totaal niets met resolutie van doen.
Aspect ratio is de verhouding tussen breedte en hoogte (b:h). Het wordt bij foto's gebruikt (zie bij 3:2) maar ook voor pixels (b.v. tv - bij foto's is dat normaal 1 of 1:1 en dat geef je gewoonlijk niet aan). In plaats van de verhouding zie je soms ook een factor vermeld staan, b.v. 1,5 en dat is gelijk aan 3:2 (15 x 10 is een verhouding van 3:2, 3 / 2 = 1,5 en 10 x 1,5 = 15 en 15 / 1,5 = 10 ).
3:2 is het klassieke foto formaat, bv. 15 x 10 (= 3x5cm bij 2x5cm = 3:2), 20x30 (≈A4), 40x60 (≈A3), 50x75, .... Afwijkend zijn 10x13 en 13x18. Beetje vreemd; bij foto's geef je de maten op met h x b, bv. 10 x 15, en dat is dan 2:3 in plaats van 3:2.
Sommige camera's, meest compactcamera's, schieten (ook) in 4:3, dat is het oude TV en monitor formaat (dat van voor breedbeeld).
Opmerking: Bij beeld wordt een aspect ratio meestal afgerond op gehele getallen.

Rekenvoorbeeld - een optimale resolutie bepalen:
(dit heeft alleen nut voor afdrukken, bij een display ben je gebonden aan de beschikbare schermresoluties in ppi)
variabele gegevens:
    Cw = 10 cm (w of h afmeting van afdruk)
    Ch = 15 cm (h of w afmeting van afdruk)
    Ppi = 300 ppi (pixels/inch - door deze waarde te variëren bepaal je de minimum optimale kijkafstand met de bijbehorende resolutie)
berekeningen:
    Pw = Cw / 2.54 * Ppi = 1181 pixels (w of h resolutie voor afdruk)
    Ph = Ch / 2.54 * Ppi = 1772 pixels (h of w resolutie voor afdruk)
    Mp = Pw * Ph / 1000000 = 2,09 MegaPixels (minimale resolutie camera - hier is Mega 1000 en niet 1024)
    mm = Cw * 10 / Pw = 0,085 mm (pixel afmetingen = 0,085 x 0,085 mm, aspect ratio 1)
    cm = mm / 0.004 = 21 cm (optimale kijkafstand - 0.004 kun je herleiden uit de grafiek in de tabel bovenaan deze pagina)
resultaat voor optimale resolutie en kijkafstand:
    afmetingen: 10 x 15 cm
    pixels: 1181 x 1772 px, 300 ppi, 2.09 Mpx, 0.085 mm
    kijkafstand: >= 21 cm
Met mijn calculator, bovenaan op deze pagina en als download, gaat het natuurlijk veel makkelijker.

Waar het om gaat:
Camera's en printers moeten een resultaat opleveren dat aan ons doel voldoet.
Als je foto's uitsluitend op een scherm vertoont dan helpt een hoog aantal MegaPixels niet. Een beeldscherm met een resolutie van 1680x1050 heeft slechts 1,76 Mpx, dus een 2 Mpx camera geeft dan ruim voldoende pixels. Maar wil je de foto's in een A4-fotoboek laten afdrukken dan wil je fotokwaliteit, een 10 Mpx camera heeft dan een ruim voldoende aantal aan pixels (kijkafstand >= 21cm - A4: 21x29,7cm = 210/25,4*300 x 297/25,4*300 = 8,77 Mpx). Wil je groter afdrukken dan wil dat niet gelijk zeggen dat je dan een camera met meer dan 10 Mpx nodig hebt (daarover verderop, of zie in tabel).
Als je niet zelf je foto's wilt printen dan heb je geen printer met 6 inkttanks nodig en ook geen inktdruppeltjes van 1 pl (pl = picoliter, zie verderop).

Camera:
Veel belangrijker als dat niet zo interessante "magische getal" in Mpx is de pixelgrootte en de daarmee samenhangende lichtgevoeligheid van de sensor. Zet je er dan nog een redelijk goede lens voor dan heb je niets meer te wensen over. Zelf gebruik ik (medio 2013) alleen nog maar een Nikon 1 V systeemcamera, heeft "slechts" 10Mpx, dus een 76 x 115 cm afdruk levert nog een prima afdruk op (zie tabel).
Een groot nadeel van een te veel aan pixels is dat het langer duurt en meer opslagruimte in beslag neemt. Hogere verwerking- en opslagsnelheden drijft de kosten op en als je dat te veel aan pixels dan ook nog eens weggooit...

Printer:
Voor het gewone dagelijks gebruik, en niet te veel afdrukken per week, kun je met een relatief goedkope printer volstaan. Let dan vooral op de kosten per vel, die lopen sterk uiteen en maken sommige printers erg duur in het gebruik.
Alleen als je de foto's zelf wil afdrukken heb je wat aan een duurdere printer. Een voor foto's geschikte printer heeft 6 losse inkttanks en inktdruppeltjes van maximaal 1 pl (pl = picoliter, zie verderop). Over het aantal aan horizontale en verticale dots per inch (dpi) hoef je je niet druk te maken, bij een printer met 6 inkttanks en druppeltjes van 1 pl zit dat zeer zeker wel goed. Zelf gebruik ik (medio 2013) een Canon Pixma MG6350, die doet niet onder voor de betere afdrukcentrale.

Opnames, bij voorkeur in RAW, altijd eerst optimaliseren:
Domweg de sluiter indrukken en dan afdrukken is doodzonde. Na het optimaliseren wordt het pas mooi, zie mijn voorbeeld Zo makkelijk is fotograferen! - Roos (RAW).
Zie ook mijn artikelen:

• Adobe Lightroom, het gemak dient de (hobby)fotograaf
• Nikon Capture NX 2 workshop
• NEF fotografie - info & tips

Wat gebeurt er met een te veel aan pixels:
Dat is heel simpel: Bij afdrukken gebruiken we die niet. Bij het verkleinen gooien we ze weg, als je niet eerst een kopie maakt dan zijn ze voorgoed verloren gegaan.
Een Nikon 1 systeemcamera met 10 Mpx geeft foto's van 3872 x 2592 = 10.036.224 pixels. Bij afdrukken op 10 x 15 cm met 300 ppi gebruik je slecht 1181 x 1772 = 2.092.732 (zie tabel). Het verschil, 10.036.224 - 2.092.732 = 7943512 = 80% gebruik je niet, bij verkleinen ben je ze zelf kwijt. Natuurlijk wordt er niet zomaar, horizontaal en vertikaal, strookjes beeldinformatie weggelaten of gewist. De overblijvende pixels worden met interpolatie berekend en aangepast. Het resultaat is een foto waarin veel details uit de oorspronkelijke opname, en ook die van eventuele fotobewerkingen, een verandering hebben ondergaan. Een 10 x 15 cm afdruk, geknipt met een kwalitatief goede 2 Mpx camera, geeft gegarandeerd een beter resultaat dan een kwalitatief goede 16 Mpx camera (vervreemding/vernieling door interpolatie).
Pas altijd eerst de resolutie aan en daarna pas de opname optimaliseren en pas als laatste verscherpen. Let er op dat je bij het verkleinen het juiste interpolatie algoritme kiest (zie ook de 2^e afb. hieronder).

Wat kun je doen aan een te weinig aan pixels - Pixels in stapjes toevoegen:
In een fotoapplicatie kun je een natuurlijk ook vergroten, maar bij te veel vergroten wordt het er niet mooier op. Dat komt omdat het tegenovergestelde van wat er hiervoor staat beschreven gebeurt. De nieuwe pixels worden door interpoleren berekend en tussengevoegd. Eens zo groot is vier maal zoveel pixels (200% horizontaal x 200% verticaal = 400% oppervlakte). Veronderstel je wil 300% groter (=400%), dan krijg je steeds één originele pixel met naar rechts en er onder drie nieuwe rijen en kolommen, totaal 15 nieuwe pixels . Dat is een enorme aanslag op de details. Er is wel een trucje dat een zichtbaar beter resultaat kan opleveren. Steeds in stapje van 110% vergroten tot het gewenste formaat is bereikt. Op deze manier wordt steeds slechts ¹/₁₀ aan nieuwe pixels tussengevoegd. 400% in stappen van 110% lijkt veel werk maar dat zijn slechts 11 stappen van 110% en één stap voor laatste aanpassing van ongeveer 5%. Zet bij de eerste vergrotingsstap de  macrorecorder aan (indien beschikbaar) en sla het op. Voortaan kun je gewoon op de macro klikken om 110% te vergroten. Je zou kunnen denken dat nog kleinere stappen een beter resultaat kan opleveren maar dat is niet zo.
LET OP: Er zijn programma's, zoals Photoshop CS5 en nieuwer, welke zo optimaal interpoleren dat je beter in één stap kunt vergroten.

Let er op dat je het juiste interpolatie algoritme kiest.
(er zijn ook programma's zonder keuzes, die kiezen zelf het passende algoritme)  

Wat kun je met een te veel aan pixels:
Soms is een ruim te veel aan pixels wel erg prettig. Als je dan een uitsnede (Crop) maakt dan maak je eigenlijk net zo iets als een optische vergroting met een telelens. Zo creëer je eigenlijk een foto met een lagere resolutie in afmetingen bij het zelfde aantal ppi´s, dus zonder het verlies van details. Je maakt dan dus eigenlijk een soort tele-opname zonder het typische telelens effect (diepte). Ook kun je een panorama creëren door horizontaal een brede strook uit te snijden (gebruik groothoek). Dat is heel veel scherper dan een Sweep Panorama.
TIP: Eerst Crop (uitsnijden) toepassen en dan pas de witbalans instellen. Daar na verder optimaliseren en als laatste pas verscherpen.

Is er een probleem:
Ja, eigenlijk wel. Kwalitatief goede consumenten camera's met een lage resolutie worden niet meer geproduceerd. Alleen 2^e hands is er misschien nog wat te koop, bijvoorbeeld Nikon Coolpix 955 met 3,34 Mp. Voordeel van dit soort camera's; prima lens en sensor en haarscherpe 10 x 15 cm opnames, focuslengte close-up tot 2 cm !!!. Nadeel, trage reactie op het indrukken van de sluiterknop. Alle andere, moderne apparaten, met lage resolutie  (smartphone & Co) zijn totaal ongeschikt voor kwalitatief goede afdrukken vanwege de te kleine en lichtzwakke sensors en slechte lensjes. 

Wat is er allemaal mis bij het gebruik van de termen ppi en pixels en dpi en dots:
Veel fabrikanten liegen over het aantal pixels, vaak is 10, 12 of 16 Mpx effectief niet meer als 6 á 9 Mpx. En een (te)kleine sensor met heel veel pixels vangt per pixel maar weinig licht op. Een grote sensor met minder pixels kan een heel veel beter resultaat opleveren. Het juiste aantal pixels kun je makkelijk zelf uitrekenen: vermenigvuldig het aantal breedte en hoogte pixels van de maximum fotoresolutie uit de specificaties (bv. 3872 x 2592 = 10 Mpx).
Ppi en pixels èn dpi en dots worden heel vaak voor het zelfde gebruikt, zelfs door de groten der aarde zoals Microsof en Co. Pixels zijn naast elkaar liggende vlakjes en dots zijn elkaar bedekkende en/of overlappende inktspatjes. Dat is dus als appels met peren vergelijken of zelfs verwisselen.

Afdrukcentrale of printer:
Als je het resultaat direct op papier wil zien dan zul je zelf moeten afdrukken. Waaraan een geschikte printer moet voldoen staat onder het kopje Printer. Een hele serie zelf afdrukken is flink duurder dan een AH, Hema, Kruitvat,... afdrukservice, maar met een vakcentrale valt het verschil wel weer mee. Bij zelf afdrukken bespaar je verzendkosten, dat kan dus voordeliger zijn.

Conclusie:
Resolutie, zowel in afmeting als per maateenheid (ppi, ppcm), is een relatief iets. De optimale resolutie in ppi van een afdruk is uitsluitend afhankelijk van de beoogde minimum kijkafstand. Het formaat (afmetingen hxb) doet er niet toe.
Voor fotokwaliteit druk je tot en met het formaat 20 x 30 af met met een resolutie van 300 ppi. Grotere formaten zo als posters kun je ongestraft in een lagere resolutie afdrukken.
Laat je niet gek maken door hoge waarden bij specificaties maar kijk eerst wat je zelf werkelijk nodig hebt.