印刷における解像度について

先ほど、ある質問に対する回答の中で、画像データをA4用紙(210 x 297 mm)へ印刷する際に200万画素以下だと粗くなるという記述を見つけたのですが、その理由についてご存知の方がいらっしゃれば、御教授頂けますでしょうか。

少し考えてみたのですが、ディスプレイでの表示に換算すると、200万画素相当の表示系というのは2Kサイズにあたると思いますが、A4サイズのモニターとなるとおおよそ14inchとなってしまい非常に小さい。
一方、dpiについて調べてみると、印刷物の場合は300dpi以下だと視聴には適さないとの記述も。200万画素だとざっくり70 x 35 mm程度に抑える必要がある？
どうにも直感に反します。

これは、モニターと紙の違いだと考えるのが妥当なのでしょうか？　だとすると、その差は？
コントラスト階調に差はあるでしょうが、空間解像度に差が出る理由がちょっと考えつきませんでした。
なぜ紙面だと1画素あたりの表示間隔を狭める必要があるのか、不思議です。

ご存知の方がいらっしゃれば、どうぞよろしくお願い致します。

No.7 回答者： SortaNerd 回答日時： 2015/07/07 23:40

ディスプレイの1ドットは256^3種類の色が出せるのに対し、印刷物の1ドットは点を打つか打たないかの2段階しかないためです。

なおディスプレイに[R=0,G=1,B=1]と[R=1,G=0,B=0]を並べた場合、[R=1,G=1,B=1]の1ドットとは明らかに異なり、色が見えます。
(1ドットで見分けにくければ縦線にするとよいです)
これは人間の目は緑に感度が高いためで、緑が真ん中にあるRGBとそうでないGBRでは見え方が変わります。

No.6 回答者： harshmistress 回答日時： 2015/07/02 17:02

>画素の分割単位が目の分解能を越えなくても色の混じりでドットを認識できないため、モニターのdpiは低くて良い。

という答えになる
については、イエスでありノーである、と言えます。

極端な話で、23インチのディスプレイが、最大画面解像度800x600ピクセルだったとします（絶対売ってませんね・・・）。
そこに、800x600ピクセルの画像を表示させると、非常に荒く感じると思います。
これは、ディスプレイサイズに対して、画面解像度が低いせいです。
「ただし」、その画像のエッジは混色されて滑らかには見えます（とはいえ微々たるものですが）。
逆に、3インチ程度で800x600ピクセルのディスプレイに、同じ画像を表示させるときれいに見えるでしょう。
これはディスプレイサイズに対して、画面解像度が適正に近いからです。
IGZOやレティーナ（つづり忘れました）は、小さいディスプレイに高い画面解像度で表示させることで、
見た目のきれいさを出している良い例ですね。

話が別になりますが・・・
照度差でいうと、たとえば夜景の画像を表示した際、ディスプレイの輝度設定（や、逆に環境光を下げる、またはガンマ値を変える）によって、見えるところと見えないところが出る、ということで説明がつくのではないでしょうか。
輝度を上げればあげるほど、暗がりはクリアになっていきますし、逆に明るいところは見えにくくなっていきます。
ディスプレイの画面解像度、表示できる総画素数が低い場合でも、輝度や環境光で解像感（見た目）は違います。
ただ、どこを最終の出力とするかによって、適正な解像感は変わってくるというのがあります（カラーキャリブレーション）。
ざっくりですと、印刷目的で、印刷時に黒潰れするならば、ディスプレイ上でも黒潰れするように調整する、みたいな感じです。

レンジの話ですと、たとえばadobe rgbの色域を持つデータをadobe rgbに対応したディスプレイで表示させることによって、
より多くの色表現ができるので、解像感は増します。

こんな感じでいかがでしょう。

No.5 回答者： RandenSai 回答日時： 2015/07/02 15:48

> 一点ご確認なのですが、もし私の返事で不快な気持ち

ご心配なく、それは問題ないです。ただネタ切れ感は否めないのですが・・・

> それは例えば低解像度のモニターでも輝度を上げると解像感が向上するという事

これについては明確に否だと言えます。というのは想像できると思うのですが、輝度を上げればより隣接ピクセルひいては周囲全体への漏れ明かりが増すため、色は混ざりやすくなるでしょうが、それはすなわちピクセル同士の分離が悪くなる＝解像感が低下することに他なりません。また周囲全体の漏れ明かりが増せば、1ピクセルで引いているような細い線が実際より太く見えるわけで、これも解像感が低下することを意味します。

ただここまでのやり取りで思ったのは、これまた想像ですけど、自発光の表示デバイスであっても光が完璧に直進してきて拡散しない（隣接ピクセルへの漏れ明かりが発生しない）ものを作れば、各ピクセルが分離して見えるのではないか？と言うことです。つまり表示デバイスが発する光は角度を持って拡散しているから、目に入るころには完全に混じり合ってしまう、でも印刷物では環境光の反射だから、それは拡散しても近隣すべてが同じ角度（平行）なので混ざらない・・・

No.4 回答者： harshmistress 回答日時： 2015/07/01 18:46

>200万画素以下だと粗くなるという記述を見つけたのですが、その理由

についてお答えします。
モニターと紙の差については、RandenSaiさんのご回答が素晴らしすぎるので。

簡単に言うと、「１ピクセルの印刷サイズが大きくなるから」です。
dpi（ドットパーインチ。1インチあたりのドット数）というのは、
これも簡単に言うと「印刷するとき、1インチあたりにこれだけのドットを印刷して下さい」
という指示なのです。
なので、200万画素のデータ（恐らく1800ピクセル×1200ピクセル程度）は、200dpiにも、300dpiにも、10dpiにも、1000dpiにも出来ます。
勿論この際、ピクセル数は変更されません（dpiという印刷指示が変わるだけなので）。
じゃあ、人間の目をごまかせる、適正な値で印刷しましょう、ということになった時に、300dpiという値が出てくるのです。
これは、高精細印刷をする基準の値となっています（印刷機の関係でこの値は変わりますが、高精細印刷と言われるのはアメリカなどで300、日本だと350dpi以上になります）。
200dpiですと、大きさが大きすぎて、人間の目をだませない（奇麗に見えない＠ジャギーだったり、ブロックだったりが見える）のです。
因みにA4サイズを高精細印刷（350dpi）しようと思うならば、「4000x3000ピクセル程度」の「1200万画素」の画像が必要である、というのが求められます。
で、RandenSaiさんのご回答に繋がっていきます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

わざわざ丁寧に解説頂いた所申し訳ないのですが、dpiについては理解しています。(なので、照度差の話に推移してます。)
ただ、もしこの質問を参照された方がいて、dpiを知らないのであれば理解の助けになるでしょうから、有難いです。

問題にしているのは紙とモニターで生じる照度差が本当に解像度を変えうるか、です。
人の目の分解能を越えるとギザりが消えるというのは確かにその通りだと思います。
が、それが照度(というかハレーション)によって表示系の解像度が決められるという結論で良いのだろうか？というのが疑問なんですよね。
私の不理解が理由で脱線してしまったため、話を追いづらかったと思います。申し訳ない。

今までの理解だと、画素の分割単位が目の分解能を越えなくても色の混じりでドットを認識できないため、モニターのdpiは低くて良い。という答えになると思うのですが、それは例えば低解像度のモニターでも輝度を上げると解像感が向上するという事になるのでしょうか。レンジを広げるのではなく、単にゲインを上げるだけで。
まだ何か考え違いがあるのかもしれないですね、私。
もし宜しければ、その点についても御教授頂けますと幸いです。
ご面倒お掛けしますが、どうぞよろしくお願い致します。

お礼日時：2015/07/01 20:09

No.3 回答者： RandenSai 回答日時： 2015/07/01 01:55

> 画素間での混色は許容されないと思います。

ところがですね、現実のパネル構造はそうではないんですよ。これは先の回答時に示すべきだったと反省しているところなんですが、パネル内のRGBサブピクセルの配置は、隣接画素も同じ間隔で並んでいます。以下のリンク先の画像を見てください。実製品をマクロ撮影したものが紹介されています。

http://blogs.yahoo.co.jp/miru512/31020815.html

すなわち、まさに

> 一画素毎にR=0,G=1,B=1とR=1,G=0,B=0という並びで表示した際に
> 貴方の考え方だと受光部(目)に入射する波長は白黒の連続、かつ
> これも混ざるので灰色

という事が起きるわけです。G=1,B=1とR=1の組み合わせならば、解像度が低過ぎない限りは分離しません。

実はこの、RGBサブピクセルの順序を自由に使うという発想は、今時の液晶モニタがパネル解像度より低解像度な信号を表示する時、すでに利用しています。こうすると色を無視すれば横方向の解像度が3倍になるので、ピクセル数の調整がしやすくなるわけですね。

この回答へのお礼

参考URLありがとうございます。
また、面倒な質問にも懲りず丁寧にご回答頂き、とても感謝しています。
一点ご確認なのですが、もし私の返事で不快な気持ちにさせてしまっていたのなら、お詫びさせて下さい。
不明な点を曖昧なままにすると気持ちが悪いので、思ったまま代えさせて貰っているのですが、私の勘違いでなければ第三者的には少なからず不快な内容だったのかな…と心配しています。

お陰様で重度な色混ざりが原理的に生じるという点に合意が得られたので、もし宜しければ、引き続き本件の元々の問題に路線を戻して本質を追ってみたいと考えています。
つまり、照度が解像度に影響しえるかについて、です。この点についてはまだ想像の域をでない会話しかできていないと思ってます。

あくまで、ご迷惑でなければです。
楽しくディスカッションできていないのであれば、頂いているお時間が勿体無いです。
本筋ではありませんが、とても良い勉強になったので、ここでこの質問は仕舞いにする予定です。

お礼日時：2015/07/01 19:21

No.2 回答者： RandenSai 回答日時： 2015/06/30 10:23

> その上で画素の小型化に移っていると思いませんか？

思いません。なぜなら液晶などの表示デバイスでは加色混合で色表現を行うため、混ざることを前提としているからです。ここで綺麗に分離してしまったら、色表現が行えないという話になってしまいます。

> 反射光か自発光かという線だと、むしろ光強度の問題が影響している気がします。

私もそうだろうと言う気がしてきています。印刷物（反射光）と表示デバイス（自発光）を比べると、表示デバイスでは隣接ドットに影響するほどの輝度が簡単に出るためだ、という発想です。

印刷物だと環境光を明るくして反射を増やすと、肉眼であっても白方向に飽和していくでしょう。そうならずに混ざっているように肉眼を騙すには、自発光よりも高い解像度が必要なのではないかと解釈しています。

自発光だと粗くても案外混ざるというのは、太古の8ビットパソコンのような、640x200ドットで8色（青/赤/紫/緑/水/黄/白/黒）でこの基本8色以外の色を出すのに、色違いのドットを交互に並べるという方法が使われていて通用していたことからも想像がつきます。オレンジを出すのに赤と黄を交互に並べる、みたいな。640x200ドットだとモニタが14インチなら、解像度は横57dpi・縦28dpiの粗さです。それでも案外混ざるんですよね。印刷物だったら丸見えだと思いますが。

こんな感じです：
http://retrocomputerpeople.blog.so-net.ne.jp/200 …

この回答へのお礼

引き続きの回答、ありがとうございます。
頂いた推察、なるほどなぁと思う一方、誤解ではないかと思う箇所があるので、下記致します。

まず、ディスプレイでの色表現ですが、加色混法は一画素(RGBのセット)における話で、画素間での混色は許容されないと思います。
シンプルな例を挙げますね。　一画素を構成する単位をRGBの三種類、画素配列をRGBの順、信号強度のレンジを0～1で正規化した時に、一画素毎にR=0,G=1,B=1とR=1,G=0,B=0という並びで表示した際に貴方の考え方だと受光部(目)に入射する波長は白黒の連続、かつこれも混ざるので灰色でしょうか？　になってしまうと思うのですが、いかがでしょうか。
わざわざ試してはないのですが、ディスプレイ上で水色と赤の斑が普通に見えるのではないかと思います。
信号解像度と表示解像度が一致しない場合、補完された箇所は混色になるでしょうが、ドットバイドットで表示した際にハード的な混色(白黒またはグレーになる)は「そこまで」起こらないと思います。一方で画素単位での混色はほぼ完全に起こさないと色再現できないので、積極的に混ぜるはずです。
無論、画素間でも多少は混色が生じると思いますが、程度としてご指摘される程酷い状態は考え辛いです。仮にディスプレイに起因する色偽や混色がそこまで重度であればディスプレイの解像度は画素密度に伴い低下しますよね。つまり小型化できないはずです。隣接画素の境界で混ざるのであれば、画素面積の縮小に伴い劣化が増進しませんか？

上記頂いたURLですが、圧縮されてますよね？　信号の時点で鈍ってるので、申し訳ないのですが検証に使えないです。　なので、自前で試してみますね。ありがとうございます。
また、古いディスプレイの話、とても興味深いです。マゼンタとシアンをカラーフィルタに加えて色再現を頑張ったモニターは存じてましたが、画素毎にフィルタを代えて(つまり解像度をごっそり犠牲にしてまで色再現に拘った！)機種もあったのですね。むしろ、いまこそ解像度を色再現性に振って欲しい気もします。…そういえば、東芝にあったかも？

あと、照度も考えたのですが量子化精度の差ってありえませんかね？
プリンタなら8bit精度に収める必要ないので実は階調補整が入ってて階調補完しててジャギー鈍らせられる、とかありえませんかね。

お礼日時：2015/06/30 20:57

No.1 回答者： RandenSai 回答日時： 2015/06/27 06:33

紙と画面表示とで同じ解像度の物を出した場合は、紙の方が粗く見えませんか？FAXだと標準150dpiですがこれだとすんげ～ギザギザが目立つのに、画面で150dpiだとかなり細かく見えるはずです。

なぜこの差が出るかと言えば、画面は光っているので、隣り合うドット同士の境界線はお互いの光が混ざり合い、紙に印刷されたドットと違ってはっきり分離しないからではないでしょうか？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなってしまい、申し訳ありませんでした。
モニターは自発光なので混色が起きている、という推測ですか。
それだと反射光も吸収しなかった波長を等方向に放射しているので、同じ事が起こると思います。印字であれば分離する、というのはちょっと考え辛いと思います。
何より、モニターでブラーが生じるというのであれば高解像化で画素の狭ピッチが許される訳がないと思いますね。その前に必ず漏れ対策が打たれているはずで、その上で画素の小型化に移っていると思いませんか？

反射光か自発光かという線だと、むしろ光強度の問題が影響している気がします。
反射光の強度は光源からの距離の2乗分の1に反射係数を掛けた値を照度として考えるので、完全ランバート反射していたとしても、目に届く光の階調はかなり潰れそうです。
600cd 300度で紙面の距離1mくらいだとすると、25lxでなかった気がします。うろ覚えですが。
一方、モニターはテレビであれば規格は100lxだったと思うので、明るさにかなり差があるような。

ただまぁ、問題は上記と画像の粗さは無関係っぽいという所でしょうか。

ともあれ、ご回答ありがとうございました。
引き続き回答を募集します。
よろしくお願い致します。

お礼日時：2015/06/29 21:18