อธิบายความละเอียดหน้าจอ ค่า PPI และความหนาแน่นพิกเซล

เปิดค่าที่อ่านได้จากอุปกรณ์ของเราบน MacBook แล้วมันจะรายงานออกมาประมาณ 1512×982 @2.0x ทั้งที่ตัวจอมีพิกเซลจริง 3024×1964 ตัวเลขทั้งสองชุดไม่มีชุดไหนผิด เพียงแต่มันตอบคนละคำถาม และช่องว่างระหว่างสองตัวเลขนี้อธิบายความสับสนเรื่องความละเอียด ค่า PPI และคำว่า “Retina” ได้เกือบทั้งหมด

ตัวเลขสี่ตัว สี่คำถาม

ความละเอียด คือจำนวนพิกเซลที่ตัวจอมีอยู่จริงทางกายภาพ เช่น 1920×1080 (Full HD), 2560×1440 (QHD) และ 3840×2160 (4K) นี่เป็นการนับจำนวน ไม่ใช่การบอกคุณภาพ ทีวีขนาด 55 นิ้วกับจอ 27 นิ้วอาจมีความละเอียดเท่ากันแต่มองใกล้ ๆ แล้วต่างกันคนละเรื่อง

PPI หรือพิกเซลต่อนิ้ว คือความหนาแน่นของพิกเซลเหล่านั้น คำนวณโดยหารจำนวนพิกเซลตามแนวทแยงด้วยความยาวทแยงเป็นนิ้ว กริดขนาด 3840×2160 เท่ากันจะได้ 163 PPI บนจอ 27 นิ้ว แต่ได้เพียง 80 PPI บนทีวี 55 นิ้วเครื่องนั้น ค่า PPI คือตัวเลขที่ดวงตาของคุณสัมผัสได้จริง

ระยะมอง คือตัวแปรที่หายไปจากทุกการถกเถียงเรื่อง PPI สิ่งที่สำคัญจริง ๆ คือจำนวนพิกเซลต่อหนึ่งองศาของการมองเห็น ค่า 80 PPI คมกริบเมื่อมองจากโซฟา แต่หยาบเมื่อวางบนโต๊ะทำงาน นี่คือเหตุผลที่จอโทรศัพท์วิ่งแซงไปเกิน 450 PPI ขณะที่จอเดสก์ท็อปอยู่ที่ 110 ก็สบายดี เพราะโทรศัพท์อยู่ห่างจากตาเพียงหนึ่งในสามของระยะนั้น

อัตราส่วนพิกเซลของอุปกรณ์ (DPR) คือจำนวนพิกเซลจริงที่ระบบปฏิบัติการใช้ต่อหนึ่งจุดเชิงตรรกะของหน้าตาโปรแกรม นี่คือค่า @2.0x ในผลที่เราอ่านได้ และเป็นกุญแจไขปริศนา MacBook ข้างต้น

ทำไมจอความหนาแน่นสูงจึงโกหกเรื่องความละเอียดของตัวเอง

ที่ 220 PPI หากวาดหน้าตาโปรแกรมในอัตราส่วน 1:1 ปุ่มทุกปุ่มจะเล็กจนมองแทบไม่เห็น ระบบปฏิบัติการจึงจัดวางเลย์เอาต์เชิงตรรกะในขนาดที่สบายตา แล้วจับคู่หนึ่งพิกเซลเชิงตรรกะเข้ากับบล็อกพิกเซลจริงขนาด 2×2 หรือ 3×3 ซอฟต์แวร์จึงเห็นจอกว้าง 1512 พิกเซล ขณะที่ตัวจอวาดจริง 3024 พิกเซล ทุกอย่างเล็กลงครึ่งหนึ่งในหน่วยเชิงตรรกะและหนาแน่นขึ้นเท่าตัวในหน่วยจริง นี่คือกลไกทั้งหมดเบื้องหลังคำว่า “Retina” การปรับสเกลการแสดงผลของ Windows และหน่วย dp ของ Android

ดังนั้นเมื่อผลที่เราอ่านได้บอกว่า 1512×982 @2.0x ให้อ่านว่า ผืนวาดเชิงตรรกะขนาด 1512×982 ที่วาดด้วยพิกเซลจริงแบบ 2×2 ต่อหนึ่งจุด รวมเป็นจอ 3024×1964 ทั้งนี้ตัวเลขทางกายภาพนั้นเป็นค่าที่อนุมานได้ ไม่ใช่ค่าที่วัดจากตัวจอโดยตรง เพราะการปรับสเกลของระบบปฏิบัติการ การซูมของเบราว์เซอร์ และเส้นทางการแสดงผลอาจทำให้ต่างจากความละเอียดจริงของแผงจอได้ ภาพหน้าจอที่ออกมา “ใหญ่เกินไป” และภาพบนเว็บที่ดูนุ่มบนโน้ตบุ๊กรุ่นใหม่ ก็คือกลไกเดียวกันนี้เมื่อมองจากคนละด้าน (สำหรับนักพัฒนาเว็บ ค่า DPR ยังเป็นเหตุผลที่ต้องเตรียมภาพขนาด 2× ด้วย เพราะภาพกว้าง 300 พิกเซลบนจอ 2× มีพิกเซลจริงให้เติมถึง 600 พิกเซล และไฟล์ขนาด 1× จะถูกยืดออก)

การปรับสเกลแบบเศษส่วน เช่น 1.25× หรือ 1.5× คือช่วงกลางที่ยุ่งเหยิง เพราะพิกเซลเชิงตรรกะไม่ตรงกับกริดของพิกเซลจริงอีกต่อไป ระบบปฏิบัติการจึงวาดที่ความละเอียดสูงกว่าแล้วย่อลงมา ส่วนใหญ่ก็ใช้ได้ดี แต่บางครั้งตัวหนังสือเส้นบางจะดูระยิบ ๆ หากจอบน Windows ดูนุ่มผิดสังเกตเล็กน้อย ให้ตรวจดูว่าตั้งอยู่ที่ 125% หรือ 150% หรือไม่

คมแค่ไหนจึงเรียกว่าพอ

กฎคร่าว ๆ แบบเดิมของคำว่า “Retina” คือความหนาแน่นที่ทำให้แยกพิกเซลเดี่ยว ๆ ไม่ออกอีกต่อไป ซึ่งคิดออกมาได้ราว 60 พิกเซลต่อองศาสำหรับสายตาทั่วไป ในทางปฏิบัติเป็นดังนี้

ความคมชัดก็มีจุดอิ่มตัวเช่นกัน เมื่อเลยเกณฑ์ที่ตาแยกได้ไปแล้ว พิกเซลส่วนเกินก็ไม่ได้ให้อะไรที่ดวงตาเก็บมาได้อีก การอัปเกรดจอเดสก์ท็อป 110 PPI ไปเป็น 160 PPI ขึ้นไปเปลี่ยนประสบการณ์การอ่านตัวหนังสือไปเลย ส่วนจาก 160 ไป 220 ก็ถือว่าดี แต่เลยจากนั้นคุณกำลังจ่ายภาษีให้ GPU เพราะทุกเฟรมต้องเรนเดอร์ที่ขนาดจริงเหล่านั้น ความละเอียดจึงเป็นค่าใช้จ่ายด้านประสิทธิภาพที่ติดตัวไปตลอด ซึ่งbenchmarkของเราตั้งใจตัดออกจากคะแนน เพื่อไม่ให้หน้าจอบิดเบือนการเปรียบเทียบระหว่างอุปกรณ์

อ่านค่าจากจอของคุณเอง

ตัวตรวจความละเอียดแสดงความละเอียดเชิงตรรกะ พิกเซลจริง ค่า DPR และอัตราส่วนภาพแบบสด และคำนวณค่า PPI ให้ทันทีที่คุณบอกความยาวเส้นทแยง ส่วนค่าที่อ่านได้จากอุปกรณ์ฉบับเต็มบนหน้าแรกยังเพิ่มข้อมูล GPU ความลึกสี และอัตรารีเฟรชที่วัดได้เข้ามาด้วย มีสองอย่างที่ควรตรวจบนเครื่องใหม่ทุกเครื่อง

1. ค่า DPR เป็นอย่างที่คุณคาดไว้หรือไม่ จอนอก 4K ที่ค่า DPR เป็น 1.0 แปลว่าระบบปฏิบัติการกำลังใช้งานมันโดยไม่ปรับสเกล ทุกอย่างจะเล็กจิ๋ว และตัวหนังสือก็ไม่ได้ประโยชน์จากความหนาแน่นนั้นเลย
2. ความละเอียดที่ใช้เป็นค่าเนทีฟหรือไม่ จอที่ถูกป้อนความละเอียดที่ไม่ใช่ค่าเนทีฟจะต้องแปลงภาพขึ้นลง และค่า PPI สูงแค่ไหนก็กู้ตัวหนังสือที่ผ่านการแปลงคืนมาไม่ได้ แพตเทิร์นทดสอบภาพทำให้เห็นเรื่องนี้ชัดเจน เส้นกริดละเอียดของแพตเทิร์น PM5544 ควรแยกออกเป็นเส้นชัด ๆ ไม่ใช่กลายเป็นลายมัวเรมั่วไปหมด

และหากคุณกำลังเทียบโทรศัพท์มือสองสองเครื่องที่แผงขายของ ให้จำลำดับความสำคัญไว้ว่า จอที่สภาพดีที่ 300 PPI ย่อมดีกว่าจอที่มีรอยขีดข่วนและภาพไหม้ที่ 500 PPI ความหนาแน่นเป็นของฟุ่มเฟือย แต่ความสม่ำเสมอเป็นสิ่งจำเป็น