第二章　影像的后期數(shù)字基礎(chǔ)

第一節(jié)　像素、分辨率和圖像質(zhì)量

像素?cái)?shù)

像素是組成數(shù)碼影像的基本單元，像素?cái)?shù)是衡量數(shù)碼影像質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)，總像素?cái)?shù)指的是一個(gè)畫面上像素的總數(shù)目。我們知道，像素?cái)?shù)越高，則畫面記錄的信息就越多，解像分辨率就越好。分辨率指的是每英寸包含的點(diǎn)數(shù)，單位是“dpi”，這個(gè)“點(diǎn)”在實(shí)際意義上可以和像素等同，所以dpi就等于每英寸長(zhǎng)度內(nèi)所含的像素?cái)?shù)。雖然數(shù)碼照相機(jī)的像素?cái)?shù)決定了影像的分辨率，但像素?cái)?shù)并不是決定數(shù)碼照相機(jī)成像質(zhì)量的唯一指標(biāo)。感光體的外形尺寸和制造質(zhì)量都和成像質(zhì)量緊密相關(guān)。

分辨率

數(shù)碼影像都要經(jīng)過攝取、存儲(chǔ)、顯示或打印等程序，而每個(gè)步驟的載體都不一樣，所以分辨率就分為掃描分辨率、顯示分辨率和打印分辨率等。分辨率對(duì)于數(shù)碼攝影初學(xué)者來說是一個(gè)非常重要也相當(dāng)頭痛的問題，因?yàn)樗c圖像質(zhì)量和尺寸大小都緊密相關(guān)，所以讀者一定要將這些概念搞清楚。

掃描分辨率

掃描分辨率是掃描儀將圖片數(shù)字化時(shí)顯示精度的標(biāo)志，一般用每英寸取樣數(shù)（samplings per inch，簡(jiǎn)稱spi）來表示。spi數(shù)值越高，精度就越高，所掃描的圖片解像力就越高。取樣數(shù)上限取決于掃描儀的光學(xué)解像力，如一臺(tái)600×1200dpi掃描儀（掃描儀的解像力習(xí)慣上用“最高解像力×2倍最高解像力”的格式表示）最高只能有600spi的解像力率。

顯示分辨率

顯示分辨率是顯示器顯示圖像的解像力標(biāo)志，它一般用每英寸像素?cái)?shù)（pixels per inch，簡(jiǎn)稱ppi）來表示，標(biāo)號(hào)的高低是由顯示器的種類和操作系統(tǒng)里用戶所選的顯示參數(shù)所共同決定的。

顯示器的種類首先決定了該屏幕可顯示的總像素。顯示器經(jīng)過幾十年的演變，已從僅能用700（橫）×350（豎）個(gè)像素顯示黑白圖像的MDA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到了能以“全彩”1600萬(wàn)多種顏色顯示1600×1200像素的SVGA標(biāo)準(zhǔn)。顯示器和點(diǎn)陣圖一樣，是通過很多的色點(diǎn)排成的矩陣來顯示圖像的（實(shí)際上“光柵圖”這個(gè)詞就源于顯示器的“光格子”），色點(diǎn)越多，其顯示分辨率就越高。不過因?yàn)閄GA標(biāo)準(zhǔn)以上的顯示器可以選擇比最高解像率更低的顯示參數(shù)，所以一個(gè)顯示器的顯示分辨率并不是固定的。比如一臺(tái)19英寸的顯示器，若用戶在操作系統(tǒng)下選擇了1600×1200像素的屏幕區(qū)域，則其顯示分辨率為1600（長(zhǎng)邊像素值）÷15.2（19in是顯示器的對(duì)角線長(zhǎng)度，實(shí)際屏寬只有15.2in）=105ppi。要是用戶選用了800×600的顯示精度，那么其顯示分辨率就只有52.5ppi了（同理，為800÷15.2所得）。

從上面的計(jì)算我們可以看出，顯示器的色點(diǎn)寬度決定了它的最高顯示分辨率，顯示器制造精度越高，顯示器的最高可能解像力就越高，但如果用戶在操作系統(tǒng)上選擇了較小的屏幕區(qū)域尺寸，就會(huì)使顯示器用一個(gè)以上的色點(diǎn)來表示一個(gè)像素。這樣，單位面積里能容納的信息量就減少了，實(shí)際顯示分辨率也因此降低了。理解這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)橥瑯右粋€(gè)數(shù)碼圖像，根據(jù)所選的屏幕區(qū)域大小不同，在顯示器上顯示出的大小就不一樣，雖然圖像本身沒有起任何變化。下面的圖例就說明，若將屏幕區(qū)域的值設(shè)定得越小，圖像在屏幕上所顯示的面積就越大。

圖像分辨率（內(nèi)在分辨率）

數(shù)碼圖像生成途徑不同，其內(nèi)在分辨率也不盡相同，如通過數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)或掃描儀獲得的數(shù)字影像，其影像的內(nèi)在分辨率都不一樣。內(nèi)在分辨率和顯示分辨率一樣，用每英寸像素?cái)?shù)ppi表示。數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)生成的圖像一般都是固定的72dpi（蘋果機(jī)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)分辨率），而掃描儀掃出的圖片則由掃描儀上設(shè)定的掃描分辨率轉(zhuǎn)變而成，若掃描儀上設(shè)定的掃描分辨率是300spi，則影像存盤后的內(nèi)在分辨率就變成了300ppi。

打印分辨率

打印分辨率是打印輸出圖片的解像力標(biāo)志，用每英寸點(diǎn)數(shù)（dots per inch，簡(jiǎn)稱dpi）來表示。顯而易見，每英寸能容納的點(diǎn)越多，點(diǎn)就更細(xì)小，解像力就越高。打印分辨率因此首先受輸出設(shè)備的最高可能分辨率限制，任何圖片打印出的分辨率都不可能高于打印機(jī)的最高分辨率。但是若用高分辨率的打印機(jī)打印較低分辨率的圖像，打印機(jī)這時(shí)也和上面講過的高分辨率顯示器置于小屏幕區(qū)域一樣，是用幾個(gè)點(diǎn)來代表一個(gè)像素。至于一個(gè)圖像需要多少dpi的分辨率才行，這得看最終所需的打印質(zhì)量。

各種分辨率之間的關(guān)系

對(duì)數(shù)字影像有一定基礎(chǔ)和了解的讀者可能會(huì)問，一般只聽說過分辨率是dpi，而沒有聽說過ppi和spi。其實(shí)，在概念上，掃描分辨率應(yīng)為spi，顯示分辨率和內(nèi)在分辨率是ppi，而打印分辨率是dpi，這些名詞的區(qū)分有助于明確概念。但在實(shí)際操作過程中，一旦掃描的照片存盤后，掃描分辨率便成了內(nèi)在分辨率，而在打印時(shí)，內(nèi)在分辨率又變成了打印分辨率，加上像素、顯示器色點(diǎn)和打印機(jī)打印點(diǎn)都很小，所以一般就簡(jiǎn)化了事，也統(tǒng)稱為dpi。目前就是掃描儀制造商也順應(yīng)潮流，將掃描儀分辨率也叫作dpi。雖然名稱簡(jiǎn)化為一個(gè)dpi，但分辨率還是一個(gè)容易搞錯(cuò)的概念。特別難以理解的是，一張照片掃描后顯示在屏幕上要比原照大好多，但若將其縮小，打印出來又比原照小了好多，或者圖像質(zhì)量根本就不行。下面就用一則實(shí)例幫助讀者理解各種分辨率之間的關(guān)系。

例如，有一張5英寸×3英寸的照片，用300dpi的掃描分辨率獲取。要是將其顯示在一個(gè)屏幕區(qū)域?yàn)?024×768像素的17英寸顯示器上，再分別用雜志質(zhì)量和報(bào)紙質(zhì)量打印，那么掃描成的圖像的像素總數(shù)是多少？在顯示器上顯示和在打印機(jī)上打印出的圖片尺寸各是多少？

此例中，掃描后圖像的總像素?cái)?shù)是5英寸×3英寸×300dpi=1500×900像素。根據(jù)前面顯示分辨率的計(jì)算，我們知道，17英寸屏幕的實(shí)際寬度只有13.6英寸，在1024×768屏寬時(shí)顯示器的顯示分辨率為75ppi（1024÷13.6=75）。那么，這張照片在顯示器上的面積就是20英寸×12英寸（1500÷75=20，900÷75=12），屏幕顯示不了整個(gè)畫面。雖然圖像在顯示器上放大了四倍（讀者可能已經(jīng)明白，圖像在屏幕上的放大倍率實(shí)際上就是圖像內(nèi)在分辨率和顯示器顯示分辨率的比），但要是以圖像內(nèi)在分辨率打印的話，那么打印件大小還是和原照一樣大。因?yàn)閽呙璺直媛首兂闪藘?nèi)在分辨率，而內(nèi)在分辨率又變成了打印分辨率。但要用雜志質(zhì)量（175dpi，350dpi）打印的話，打印件的尺寸就要縮小了。縮小的比例就是掃描分辨率/內(nèi)在分辨率（300dpi）和所需打印分辨率（350dpi）的比，所以，這時(shí)的打印件尺寸是4.3英寸×2.6英寸。若用報(bào)紙圖片質(zhì)量打印，則打印件的尺寸就要放大。和縮小時(shí)一樣，放大倍率就是掃描分辨率/內(nèi)在分辨率（300dpi）和所需打印分辨率（120dpi）的比，這時(shí)，打印件就成了12.5英寸×7.5英寸。

當(dāng)然，上述例子只是為了說明各分辨率之間的關(guān)系而用了300dpi的掃描分辨率。一般來說，知道最終輸出結(jié)果的網(wǎng)點(diǎn)數(shù)就可以直接算出所需的掃描分辨率，這樣，掃描分辨率、內(nèi)在分辨率和打印分辨率就等值，也就不用計(jì)算了。打印出來的圖片也和原件同樣大小，唯一不同的是圖片在顯示器上要被放大或縮小，而縮放比就是掃描分辨率和顯示器顯示分辨率的比。

我們的經(jīng)驗(yàn)是，在計(jì)算時(shí)要拋開各個(gè)分辨率，而抓住總像素?cái)?shù)不放。因?yàn)椴还芨鞣N分辨率如何，萬(wàn)變不離其宗，進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，圖像質(zhì)量的好壞最終取決于總像素?cái)?shù)。