Alles over de pixels van een smartphone

Pixel is een term die je voortdurend tegenkomt. Maar wat betekent het nou precies? Het woord pixel is een samenvoeging van de Engelse woorden ‘picture’ en ‘element’. Pixels zijn eigenlijk niets meer dan een verzameling beeldelementen of beeldpunten waaruit een beeld is opgebouwd. Dan hebben we het niet alleen over de schermresolutie van onze smartphone, maar ook het aantal beeldpunten waar een foto uit bestaat.

Pixels en het beeldscherm

’De Samsung Galaxy S7 Edge heeft een schermresolutie van 1440 bij 2560 pixels’. Een dergelijke omschrijving zie je regelmatig voorbijkomen in onze nieuwsartikelen, of als een fabrikant zijn nieuwste vlaggenschip presenteert aan het publiek. Grote monitoren of compacte smartphones, tablets of wearables: ieder apparaat met een display bestaat uit een aantal pixels of beeldpunten. In dit verband spreken we ook wel over de schermresolutie.

De term ‘schermresolutie’ wordt meestal afgekort tot resolutie. Het is de maatstaf die aangeeft hoeveel pixels er in de lengte en breedte passen op het beeldscherm. Over het algemeen geldt: hoe meer pixels, des te mooier het beeld is. Nou is dat ook weer niet helemaal waar, want het schermformaat en de pixeldichtheid spelen ook een rol, zoals we in de paragraaf ‘Pixeldichtheid’ zullen zien. Termen als HD, Full HD, Quad HD, Ultra HD, 2K of 4K klinken wellicht bekend in de oren en worden meestal door marketeers gebruikt om hun producten aan te prijzen. Maar wat betekenen ze precies?

HD en FHD

De uitdrukking HD is een afkorting voor ‘High Definition’. Apparaten met een HD-resolutie hebben 720 bij 1280 pixels. Dat betekent dat er 720 pixels of beeldpunten in de breedte passen en 1280 in de lengte. Andersom kan ook: 1280 pixels breed bij 720 pixels lang, bijvoorbeeld als je het over een tv of monitor hebt. In plaats van HD wordt ook wel gesproken over HD Ready of 720p, waarbij de letter –P staat voor pixels.

Een hogere schermkwaliteit is Full HD of FHD. Mobiele telefoons met een dergelijke resolutie hebben 1080 bij 1920 pixels. De schermgrootte maakt hier overigens niets uit: of je nou een 4 inch telefoon hebt, een 5.5 inch phablet of een 50 inch tv, FHD betekent in alle gevallen 1080 horizontale en 1920 verticale beeldpunten.

QHD

Waar FHD vroeger de standaard was voor high-end vlaggenschepen, volstaat dat tegenwoordig niet meer voor de meeste consumenten. Zij willen nog scherper beeld, niet alleen om video’s en foto’s te bekijken, maar ook om virtual reality games te kunnen spelen. Het antwoordt van de fabrikanten was het QHD-scherm.

QHD staat voor ‘Quad High Definition’. Dat is een resolutie van 1440 bij 2560 pixels. QHD-schermen hebben zowel in de breedte als de lengte twee keer zo veel pixels als HD-displays. Dat betekent dus dat QHD-schermen vier keer zo veel beeldpunten hebben op hetzelfde oppervlakte.

Je moet QHD niet verwarren met qHD! De tweede term staat voor ‘quarter HD’, oftewel een kwart van de resolutie van HD. Dat is dus 540 bij 960 pixels.

UHD

Een scherm met een UHD- of Ultra HD-resolutie heeft 2160 bij 3840 pixels. Dat betekent dus dat UHD-schermen vier keer zo veel pixels telt als FHD.

Nieuwe HD+ tot Quad DH+ beeldschermen

Naast het traditionele formaat van beeldschermen, 16:9, is er sinds 2017 ook een nieuw formaat dat veel gebruikt wordt. Het nieuwe beeldscherm formaat is 18:9 en daarbij hoort een andere resolutie dan normaal: HD+, Full-HD+ en Quad-HD+ resoluties. Deze resoluties lopen van 1.440 x 720 pixels, 2160 x 1080 pixels tot 2.880 x 1.440 pixels.

2K en 4K

Nu wordt het enigszins verwarrend. Soms worden QHD-schermen ook wel 2K-displays genoemd. Hoewel dit technisch gesproken niet fout is, is er wel degelijk een verschil tussen een 2K- en QHD-scherm.

2K betekent dat een display een schermresolutie heeft die boven de 2000 pixels ligt. De letter –K staat ook wel voor kilo, wat ‘duizend’ betekent. 1440 bij 2560 pixels telt inderdaad meer dan 2000 beeldpunten. Het uitgangspunt voor 2K ligt echter op 1080 bij 2048 pixels. QHD is dus inderdaad 2K, maar 2K is niet per definitie QHD.

Hetzelfde geldt ook voor 4K en UHD. 4K betekent dat een scherm meer dan 4000 beeldpunten in de lengte of breedte heeft. In beginsel hebben 4K-schermen 2160 bij 4096 pixels. UHD-displays voldoen net niet aan deze norm. Desalniettemin worden ze in praktijk toch veelal aangeduid als 4K om aan te geven hoe mooi het scherm is.

Pixeldichtheid

Een andere term die vaak in één adem wordt genoemd met schermresolutie is pixeldichtheid. Deze eenheid drukt uit hoeveel pixels per inch of ppi een scherm telt. Een inch is 2,54 bij 2,54 centimeter. Het aantal pixels op dit stukje oppervlakte wordt uitgedrukt in ppi. Net als bij de schermresolutie geldt: hoe hoger de pixeldichtheid, des te scherper het scherm is.

De pixeldichtheid bereken je met de volgende formule:

√ (pixelbreedte² + pixellengte²)

Beelddiagonaal

Stel dus dat je een smartphone hebt met FHD-resolutie en een beelddiagonaal van 5.5 inch, dan is de pixeldichtheid √ (1080² + 1920²) ÷ 5.5 ≈ 400 ppi. Als hetzelfde toestel een hogere schermresolutie heeft, bijvoorbeeld QHD, dan wordt de pixeldichtheid 534 ppi.

Voor de doorsnee gebruiker is een hogere schermresolutie helemaal niet relevant, tenzij ze hun telefoon voor VR-toepassingen gaan gebruiken. Hoezo niet? Omdat onze ogen in staat zijn om slechts een beperkt aantal pixels te onderscheiden. Het menselijk oog kan van een afstand van 25 tot 30 centimeter maximaal 300 ppi waarnemen. Dat betekent dat je individuele pixels pas ziet zodra je de telefoon op of tegen je neus aanzet.

Verwar de term ppi niet met dpi! Dpi staat voor dots per inch. En hoewel beide termen op elkaar lijken, betekenen ze ieder heel wat anders. Dpi is een term die in de wereld van de drukkerij wordt gebruikt. Uitgevers drukken hiermee de resolutie of kwaliteit uit van hun printers. Drukkers hanteren meestal een ondergrens van 300 dpi voor hun drukwerk.

Pixels en de camera

Als we pixels aan de camera van onze smartphone koppelen, dan hebben we het eveneens over het aantal beeldpunten op een foto. Over het algemeen geldt: hoe hoger de resolutie van de cameralens, des te mooier je foto’s er uit komen te zien. In plaats van pixels hebben we het dan over megapixels. Eén megapixel staat gelijk aan één miljoen pixels. Een camera met een resolutie van 16 megapixels telt dus 16 miljoen pixels op een foto.

Het aantal megapixels zegt inderdaad iets over de fotokwaliteit, maar de werkelijkheid is een stuk ingewikkelder. In hoeverre een foto goed uit de bus komt, is afhankelijk van een groot aantal factoren. Het aantal megapixels is er slechts één van. Andere factoren die van invloed zijn op de fotokwaliteit zijn:

• Sluitertijd: de sluitertijd geeft aan hoelang de ‘gordijntjes’ tussen de lens en de beeldsensor opzij worden geschoven. Hoe groter de sluitertijd, des te meer licht er op de beeldsensor valt. Dat betekent dat foto’s er niet alleen beter verlicht uitzien, maar ook dat er meer bewegingsonscherpte kan worden vastgelegd.
• Diafragma: in het Engels ook wel aperture Dit is de lichtopening van een camera. Dit getal geeft aan hoeveel licht er wordt binnen gelaten op de beeldsensor. Het volgende klinkt misschien wat paradoxaal, maar hoe kleiner dit getal, des te groter het diafragma. Een f/2.2 diafragma is dus kleiner dan f/1.8. Bij deze laatste is de opening naar de beeldsensor groter en kan zodoende beter scherptediepte vastleggen.
• Witbalans: dit is de correctie die de camera toepast onder verschillende lichtomstandigheden. Wit in de schaduw ziet er immers anders uit dan wit in het zonlicht.
• ISO-waarde: deze bepaalt de lichtgevoeligheid van de camera. Als je een foto schiet met een hoge ISO-waarde, heb je minder omgevingslicht nodig om je onderwerp vast te leggen. Handig als je in de kroeg of discotheek bent. Tegelijkertijd betekent een hogere ISO-waarde ook meer ruis. Ga dus voorzichtig te werk als je met de ISO-waarden speelt.
• Beeldsensor: foto’s die je met een smartphone neemt worden opgeslagen op een beeldsensor. Het type sensor zegt niet alleen iets over wat de camera allemaal op beeld kan vastleggen –een full frame sensor legt meer van je omgeving vast dan een sensor met een cropfactor. Ook het aantal pixels dat op een sensor opgeslagen kan worden, de hoeveelheid licht die wordt opgenomen in de camera, de kleurweergave en de mate van ruisvorming is afhankelijk van het type beeldsensor. Smartphones zijn standaard uitgerust met een CMOS-sensor, wat staat voor Complementary Metaloxide Semiconductor. Dit zijn kleine uitvoeringen van een full frame sensor die we in sommige spiegelreflexcamera’s aantreffen. Een sensorgrootte van 1/2.5 inch kan dus meer informatie vastleggen dan een smartphone met een 1/2.3 inch sensor.
• Pixelgrootte: naarmate de beeldsensor groter is, des te meer pixels er op passen. Dat klopt, maar dat aantal is eveneens afhankelijk van de omvang de individuele pixels: de pixelgrootte. Naarmate beeldpunten groter zijn, passen er minder op een bepaald oppervlakte. Pixels die een doorsnee van 1,50 µm (micrometer) hebben, nemen meer ruimte in beslag dan beeldpunten die slechts 1,25 µm zijn.
• Software: ook de camerasoftware speelt een belangrijke rol bij het bepalen van het eindresultaat van een foto. Zo is de Sony Xperia X Compact uitgerust met drievoudige beeldsensortechnologie die die beeld, afstand en kleur vastleggen. En dankzij de BIONZ beeldverwerkingsengine zien kleuren er nog verzadigder uit en vertonen ze minder ruis. Andere fabrikanten gebruiken hun eigen technieken. Zo heeft Samsung in de Galaxy S7 en Galaxy S7 Edge Dual Pixel-technologie verwerkt om snel scherp te stellen op individuele pixels.

Speciale pixels

Tot slot bestaan er nog speciale pixels. De voxel is een driedimensionale pixel. Voxel is samengesteld uit de woorden ‘volume’ en ‘pixel’. Het is dus een driedimensionale pixel. Dit soort pixels komen we vooral tegen in mobiele games. Denk bijvoorbeeld aan het immens populaire Crossy Road, Shooty Skies of één van de vele klonen  die hieruit zijn voortgekomen.