Auflösung und deren Abkürzungen SPI – PPI – DPI – LPI


SPI – DPI – PPI – LPI

Dieser Artikel basiert auf der Voraussetzung, dass die hier besprochenen Punkte / Dots immer entweder rund oder quadratisch mit gleichen Seitenverhältnissen und gleichen Abständen zueinander sind. Sie sind nie elliptisch oder rein orthogon und oder haben unterschiedliche Abstände.

Bedauerlicherweise wissen nur sehr wenige Menschen und anscheinend auch Hersteller nicht, was es so mit Auflösungen und deren Bezeichnungen auf sich hat. Wichtig für das Verständnis ist der Kontext von Eingabe- und Ausgabeauflösung. Die Buchstaben PI in den Abkürzungen, geben nur eine Anweisung, wie diese Zahl zu verstehen ist, in welchem Zusammenhang die Pixel stehen. Ohne diesen Zusatz sind es einfach nur Pixel ohne Bezug.

Scannen: spi samples per inch – Bildsample pro Zoll der Vorlagengröße
Drucken: dpi dots per inch – Punkte pro Zoll
Sensoren & Monitor: ppi pixel per inch – Pixel pro Zoll
Darüber hinaus gibt es noch: lpi lines per inch – Linien pro Zoll. Das ist ein Maß für die Rasterweite, der Abstand von Rasterzellen, u. a. beim Offsetdruck. Darauf gehen wir hier nicht gesondert ein. Sie ist auch, für unser Verständnis und unserem Umgang in der Fotografie, weitgehend unerheblich.

Zoll ist das deutsche Wort für das englische Wort Inch und beträgt 25,4 mm.

Bevor wir uns den Details widmen, eine kurze Zusammenfassung bzw. Übersicht zwischen Auflösung und Bildgröße.

Als Bildgröße verstehen wir einen absoluten Wert, der nicht verändert werden kann. Der Sensor meiner Kamera hat immer eine bestimmte Bildgröße, nämlich z. B. bei meiner Canon EOS-1D X Mark II 5.472 x 3.648. Ja, ich kann in der Kamera auch einstellen, das die Bilder kleiner sind. Aber die „normale“ Größe sind halt die 5.472 x 3.648. Ich kann sebstverständlich auch am PC das Bild entsprechend vergößern. Aber darum geht es nicht. Er hat somit 19961856 Pixel, also rund 20 Millionen Pixel.

Ich kann das Bild auf einen DIN A4 Bogen drucken, aber ich kann dasselbe Bild auch auf DIN A1 drucken. Die Menge bleibt immer diesselbe, die Größe bleibt immer dieselbe …… Aber es sind unterschiedliche Auflösungen. Dennoch, egal ob ich mit 50dpi oder mit 900dpi drucke, mein Bild bleibt immer 5.472 x 3.648 groß. Lasse ich mir mein Bild auf  einem PC-Monitor anzeigen, ist mein Bild immer noch 5.472 x 3.648 groß. Kein Ausgabemedium wird daran was ändern.

Aber, je größer die Fläche ist auf der ich die 20 Millionen Pixel verteile, desto geringer wird die Auflösung, desto „schlechter“ wird das Aussehen (das ist aber höchst subjektiv). Der Ausgangspunkt ist die Fläche des Sensors, der hat bei mir 36mm x 24mm. Je größer jetzt die „Vergrößerung“ wird, desto größer wird jetzt der „Platz“ zwischen den Pixeln, denn das Bild wird ja jetzt sozusagen „gestrecht“.

Die Auflösung ist keine feste Größe, sie ist immer eine relative Zahl, die sich aus Abhängigkeit zwischen Bildgröße (Datei) und Darstellungsmedium (Monitor, Druck) ergibt.

SPI
Wir scannen ein Kleinbild Dia oder Negativ ( 36 x 24 mm) mit einem Scanner bei üblichen 2.400 spi ein. Das auf dem PC, durch das Scannerprogramm, abgespeicherte Bild, hat eine Größe von 3402 x 2268 Pixeln (in der Realität ist es mehr oder weniger, je nachdem wie exakt der Scanbereich um das Negativ gezogen wurde). Zum Vergleich, meine Canon EOS 5D Mark III hat eine Pixelauflösung von 5760 x 3840. Unser Scan hat somit ein Auflösung von ca. 7,7 MP, die 5D III 22,1 MP .

Damit das bis hierhin jeder nachvollziehen kann:
2.400 ÷ 25,4 = 94,49; 94,49 ⋅ 36 = 3.401,64
2.400 ÷ 25,4 = 94,49; 94,49 ⋅ 24 = 2.267,72
= 3.402 ⋅ 2.268 (immer jeweils kaufmännisch ab- oder aufgerundet). Das Ganze kann man selbstverständlich auch im Dreissatz rechnen 😉

3.402 ⋅ 2267 = 7712334 ÷ 1.000.000 (für Mega) = 7,7 MP (Megapixel)

Wenn wir kurz inne halten, offenbart sich hier auch ein elementarer Unterschied. Während hingegen die Auflösung beim Scannen veränderbar ist, ist sie beim Sensor einer Digitalkamera nicht veränderbar (bei vielen sind unterschiedliche Stufen einstellbar, aber die Pixel verändern sich nicht. Es werden, je nach Technik, nur weniger genutzt). Der Sensor der 5D Mark III hat eine feste „Auflösung“ von 4.064 ppi (der Sensor, nicht das Bild das mit dem Sensor aufgenommen wurde, denn das Bild hat „nur“ eine Pixelauflösung ohne „weitere“ „pro“ Angabe). Pro Inch ist auf einem Sensor nun mal auch nur eine gewisse Anzahl von Pixeln vorhanden. Um eine höhere Auflösung zu erzielen, kann der Scanner jedoch seinen Liniensensor in kleineren Schritten bewegen. Unterm Strich tut der Scanner nacheinander zwei Dinge: Er nimmt auf und er gibt aus. Denn nach dem Scan produziert seine Software auf dem PC eine Datei, vorzugsweise eine 48 Bit Tiff-Datei, wenn man mit dieser noch weitere Bildbearbeitung machen will. Die SPI Zahl ist also nur vor und während des Scanvorganges von Relevanz. Die anschließend erzeugte Datei hat, genauso wie eine Aufnahme einer digitalen Kamera, keine weitere Pixelbezeichnung.

Soweit, so gut. Vorhin schrieb ich von „üblichen 2.400 spi“. Selbstverständlich sollten sehr hochwertig angefertigte Negative oder besser Dias, höher eingescannt werden. Dabei berücksichtigen muss man jedoch, das die meisten Scanner hier nicht wirklich auch eine solche Auflösung schaffen. Die meisten bleiben im Bereich um die 2.000 spi hängen, das nennt man dann die effektive Auflösung eines Scanners; es geht noch schlechter. Ein sehr gutes Portal rund um das Thema Scanner ist hier bei http://www.filmscanner.info, hinzu kommt der Artikel „Praxistipps fürs Scannen“ von Sascha Steinhoff in der c’t Fotografie 03/14, der als Anregung für diesen Artikel Pate stand und in dem Sie ein paar wenige Parallelen sehen werden, die jedoch leider unvermeidlich sind, da er selber auch ein Grundlagenartikel ist, er hat jedoch nicht diesselbe Ausrichtung. Nur sehr teure Scanner schaffen mehr spi (ab 2.000 €). Weiterhin muss auch das Dia selbst viel hergeben. Das schaffen zwar die derzeit auf dem Markt (2015) befindlichen Dia-Filme, aber hier gehören auch das Objektiv, das Kontrastverhältnis der Aufnahmesituation, Belichtungszeit etc. dazu. Alles muss stimmen! Was also eine optimale Scanauflösung ist, hängt auch entscheidend vom verwendeten Usprungsmaterial und der Scannerqualität ab.

PPI
Wenn wir uns ein Bild auf einem Selbststrahler ansehen, das heißt irgendeinem Monitor, dann messen wir mit ppi. Mein Büromonitor z. B. ein alter Eizo EV2316W hat ca. 97 ppi. Die Berechnung dazu ist folgende (Zahlen gerundet):

x = steht für die Anzahl Pixel des Monitors in der Breite: 1.920 Pixel
y = steht für die Anzahl Pixel des Monitors  in der Höhe: 1080 Pixel
z = steht für die Bilddiagonale in Zoll: 23 Zoll

Leere PPI Formel
Leere PPI Formel

 

 

 

 

PPI Formel
PPI Formel

 

 

 

 

Praktisch hat diese Angabe nur wenig Relevanz. Um es jetzt etwas komplizierter zu machen: Es ist im Grafikmenü des Betriebssystems möglich, diese Auflösung zu verändern. Z. B. in 1.024 x 768. Jetzt ist zwar die sichtbare Auflösung niedriger, dennoch bleiben die Pixel ja vorhanden. An reinen Pixeln bleiben es 1.920 x 1080. Hinzu kommt, das jeder Monitorpixel, eigentlich aus drei sogenannten Subpixeln besteht, immer aus Rot-Grün-Blau (RGB). Das ist übrigens bei Kamerasensoren mit Bayer Pattern „ähnlich„.

DPI
Hier will ich gleich am Anfang auf ein klitzekleines Probelm aufmerksam machen. Im Gegensatz zu den samplespi und pixelnpi ist ein dot nicht gleich ein dot. Dieser dot, also Punkt, hat zwar eine feste Größe, d. h. Außenabmaße aber im Inneren eines Dots sieht es immer ein wenig anders aus.

Ein DOT zum Vergleich:

Ein DPI eines Bürolaserdruckers
Ein DPI eines Bürolaserdruckers
Ein DPI eines Fototintenstrahldruckers
Ein DPI eines Fototintenstrahldruckers

 

 

 

 

 

 

 

Somit ist auch ersichtlich, ein DOT kann technisch nicht als Punkt gedruckt werden. Ein Laserdrucker erzeugt innerhalb eines dots mehrere kleinere Punkte (z. B. obig ca. 15). Ein professioneller „Fine Art“ Drucker z. B. mein Canon IPF 8300 kann bis zu 2.400 kleine Pünktchen in einem Inch drucken (obiges Beispiel Canon PRO -100). Je nach Einstellung des Druckers sieht das mehr oder weniger so aus wie bei den beiden Beispielen gezeigt. BTW: Obwohl mein Canon PRO-100 gleichzeitig mit Schwarz, Grau und Hellgrau drucken kann, kommt immer Farbe mit ins Spiel!

Doch so ganz relevant ist auch dies nicht. Auch wenn man von dem Wort der „relativen Auflösung“ hört, darf man ganz sicher sein, dass das auch wieder nur „relativ unwissende“ verbreiten. Egal wie man es dreht und wendet, die Auflösung ist und bleibt eine physikalische Einheit, die spätestens mit einem Mikroskop, mit eigenen Augen, angesehen werden kann.

Ebenso verwirrend ist diese Angabe in den Exif-Daten der Datei, sie ist komplett zu ignorieren. Auch Druckereien die so was verlangen haben in diesem Bezug keine Ahnung. Anders verhält es sich bei Grafiken in Dateien wie z. B. PDF!!! Hier ist die DPI Zahl wichtig und sollte den Erfordenissen angepasst werden da hier eine Einbettung in ein Dokument erfolgt. Aber immer wenn das Format bereits vorgegeben ist, ist eine DPI Zahl von Relevanz. Denn dann hängt die Qualität des Druckes von der Höhe der DPI ab.

Die Auflösung einer Bilddatei aus der Kamera kann bei 100% Betrachtung unterschiedlich groß „betrachtet“ werden. Denn wie wir oben festgestellt haben kann, die Punktdichte eines Bildschirms (entsprechend seinen technischen Daten, z. B. 96 ppi) unterschiedlich sein. Die Datei selbst hat keine Auflösung in dpi oder ppi, sie existiert unabhängig vom Darstellungsmedium und hat immer nur die Abmaße des Sensors der das Bild aufgenommen hat.

Die Abkürzung wird so häufig benutzt, das wir sie synonym auch für die anderen Arten wie spi und ppi verwenden. Aber DPI ist ausschließlich die Maßeinheit, wie viele Punkte ein Drucker innerhalb eines Zolls/Inch platzieren kann bzw. soll!

Das Inch ist selbstveständlich immer gleich. Mit der DPI Zahl, üblicherweise in der Datei hinterlegt (EXIF Daten), dennoch vor dem Druckvorgang z. B. mit Photoshop änderbar, geben wir dem Drucker einen Befehl: Du lieber Drucker, druckst 300 Punkte innerhalb eines Inch.

Damit wird jetzt folgendes klar. Ich habe eine Bilddatei und einen Drucker bzw. ein Blatt Papier auf dem ich das Bild drucken will. Je nach Druckergröße entscheide ich mich also für ein Format, z. B. für DIN A3. Auf diesem gegebenen Platz entscheide ich nun, wieviele Dots in einem Inch gedruckt werden. Ich habe z. B. bei meiner Canon EOS 5D Mark III in der Länge 5760 Pixel zur Verfügung die ich verteilen kann. Die lange Seite eines DIN A3 Blattes hat 420mm, umgerechnet 16,54 Inch. Also kann ich die 5760 durch 16,54 teilen und erhalte ca. 348 DPI. Das ist eine für sehr kontrastreiche Motive sehr gute Auflösung. Will ich nun größer drucken, z. B. auf DIN A1 sinkt die DPI Zahl. Was nun noch vertretbar ist, hängt vom Motiv, vom Bildbearbeitungsprogramm, vom Papier etc. ab.

Jetzt müssen wir ein bisschen aufpassen. Denn so ganz trivial ist diese Sache nicht. Inch bzw. Zoll ist ja nur eine Längeneinheit!!! Das heißt wir redeten die ganze Zeit nur von Punkten auf Längen – nicht von Flächen!

Alles verstanden 😉

Literatur:
Sascha Steinhoff c’t Digitale Fotografie 03/14 ISSN 2196-3878
Webseite:
https://helpx.adobe.com/de/photoshop/using/image-size-resolution.html

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