圖像分辨率

表示 ^[1]  圖像分辨率的方法有很多種，這主要取決於不同的用途。下面所要探討的，就是在各種情況下分辨率所起的作用，以及它們相互間的關係。

在平面設計中，圖像的分辨率以PPI來度量，它和圖像的寬、高尺寸一起決定了圖像文件的大小及圖像質量。比如，一幅圖像寬8英寸、高6英寸，分辨率為100PPI，如果保持圖像文件的大小不變，也就是總的像素數不變，將分辨率降為50PPI，在寬高比不變的情況下，圖像的寬將變為16英寸、高將變為12英寸。打印輸出變化前後的這兩幅圖，我們會發現後者的幅面是前者的4倍，而且圖像質量下降了許多。

那麼，把這兩幅變化前後的圖送入計算機顯示器會出現什麼現象呢？比如，將它們送入顯示模式為800×600的顯示器顯示，我們會發現這兩幅圖的畫面尺寸一樣，畫面質量也沒有區別。對於計算機的顯示系統來説，一幅圖像的PPI值是沒有意義的，起作用的是這幅圖像所包含的總的像素數，也就是前面所講的另一種分辨率表示方法：水平方向的像素數×垂直方向的的像素數。這種分辨率表示方法同時也表示了圖像顯示時的寬高尺寸。前面所講的PPI值變化前後的兩幅圖，它們總的像素數都是800×600，因此在顯示時是分辨率相同、幅面相同的兩幅圖像。讀者不妨嘗試一下這個例子。

在計算機中處理的圖像，有時要輸出印刷。在大多數印刷方式中，都使用CMYK（品紅、青、黃、黑）四色油墨來表現豐富多彩的色彩，但印刷表現色彩的方式和電視、照片不一樣，它使用一種半色調點的處理方法來表現圖像的連續色調變化，不像後兩者能夠直接表現出連續色調的變化。

為了方便理解半色調點的處理方法，我們下面都以黑白照片的處理加以分析。用放大鏡仔細觀察報紙上的照片，可以發現這些照片都是由黑白相間的點構成的，而且由於點的大小有所不同使照片表現出了黑白色調的變化。那麼，這些大小不同的點是怎樣形成的呢？這個問題的答案可從傳統的印刷製版過程原理中找到。根據印刷行業的經驗，印刷上所有的LPI值與原始圖像的PPI值有這樣的關係，即：PPI值=LPI值×2×印刷圖像的最大尺寸÷原始圖像的最大尺寸。

一般説來，只有遵循這一公式，原始圖像才能在印刷中得到較好地反映。印刷中採用的LPI值較為固定，通常報紙印刷採用75LPI，彩色印刷品使用150LPI或175LPI，因此在1∶1印刷的情況下，針對不同用途，原始圖像的分辨率應分別是150PPI、300PPI和350PPI。實際上，我們常用的桌面打印機也大多采用了 ^[2]  半色調點的處理方法，上述公式同樣也是適用的，但在打印過程中它們並沒有使用一個物理網屏，而是靠數學計算來實現半色調點的處理。在這些打印機中產生的一個半色調點，要靠許多打印點來組成，顯然構成一個半色調點的打印點越多，它所能表現的灰度變化範圍就越大。比如要模擬256級灰度變化，就需要有16×16=256個打印點構成一個半色調點。

但從另一方面看，對於常用的360DPI的打印機來説，此時的行屏幕也就是網線僅為360/16=22.5行，這使得打印圖像中的行十分明顯，同樣影響了圖像質量。為此，大多數打印機採用了8×8的半色調圖案，相應的行屏幕為45LPI。通過公式可算出，對於這些打印機來説，打印圖像的分辨率應為90PPI。

在電視工業中，分辨率分為水平分辨率和 ^[3]  垂直分辨率，在大多數情況下兩者是相等的，因此在技術指標中一般僅給出水平分辨率，其度量單位電視線也往往簡稱為線。從前面的定義中可知，這種分辨率是以人眼的感覺為標準的，因此要靠大量的實驗統計才能得出。按我們國家現行的電視標準，寬高比為4∶3，掃描行數為625行。去掉掃描逆程期，有效掃描行數是576行，相應的有效像素為768×576（720×576），因此768×576（720×576）也是電視圖像與數字圖像相互轉換的標準。但此時的分辨率也可説是電視系統的極限分辨率，為625×0.7=438線。

由此也可看出，有效像素數與分辨率中的黑白條紋數並不是1∶1的對應關係。影響分辨率的因素有很多，通常以電視設備中亮度信號的頻帶寬度×80線/MHz來估算分辨率的大小。

比如，我們廣泛使用的視頻捕捉卡，其模擬信號的帶寬最好的也就是5MHz，因此其分辨率也就是400線。電視設備的分辨率總的來説是較低的，家用VHS型錄像機的分辨率僅略高於250線，電視機與計算機顯示器也無法相提並論，電視機的點距（相當一光點直徑）一般為0.6mm～0.8mm，其DPI值在40以下，一台29英寸電視機的分辨率僅在410線左右。值得一提的是，某些國外廠家在電視機產品宣傳中聲稱水平分辨率達到800線，這純屬無稽之談。如果一幅電視圖像要硬拷貝輸出，幾乎所有軟件都將其相應的數字圖像的分辨率設為72PPI，這也從另一方面説明了電視圖像的質量水平。

總的説來，設備分辨率反映了硬件設備處理圖像時的效果，圖像分辨率指標的高低反映了圖像清晰度的好壞。認清設備分辨率和圖像分辨率的關係，在圖像處理中選擇合適的設備分辨率值和圖像分辨率值，既能保證圖像質量，又能提高工作效率和減少投資。在工作中我們應注意積累這方面的經驗。

數碼圖像有兩大類，一類是矢量圖，也叫向量圖；另一類是點陣圖，也叫位圖。矢量圖比較簡單，它是由大量數學方程式創建的，其圖形是由線條和填充顏色的塊面構成的，而不是由像素組成的，對這種圖形進行放大和縮小，不會引起圖形失真。

點陣圖很複雜，是通過攝像機、數碼相機和掃描儀等設備，利用掃描的方法獲得，由像素組成的，是以每英寸的像素數（PPI）來衡量。點陣圖具有精細的圖像結構、豐富的灰度層次和廣闊的顏色階調。當然，矢量圖經過圖像軟件的處理，也可以轉換成點陣圖。家庭影院所使用的圖像，動畫片的原圖屬於矢量圖一類，但經過製作中的轉化，已經和其他電影片一樣，也屬於點陣圖一類了。

圖像分辨率的表達方式也為“水平像素數×垂直像素數”，也可以用規格代號來表示。

不過需要注意的是，在不同的書籍中，甚至在同一本書中的不同地方，對圖像分辨率的叫法不同。除圖像分辨率這種叫法外，也可以叫做圖像大小、圖像尺寸、像素尺寸和記錄分辨率。在這裏，“大小”和“尺寸”一詞的含義具有雙重性，它們都可以既指像素的多少（數量大小），又可以指畫面的尺寸（邊長或面積的大小），因此很容易引起誤解。由於在同一顯示分辨率的情況下，分辨率越高的圖像像素點越多，圖像的尺寸和麪積也越大，所以往往有人會用圖像大小和圖像尺寸來表示圖像的分辨率。