第二章　影像的后期數字基礎

第一節　像素、分辨率和圖像質量

像素數

像素是組成數碼影像的基本單元，像素數是衡量數碼影像質量的關鍵技術數據，總像素數指的是一個畫面上像素的總數目。我們知道，像素數越高，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數，單位是“dpi”，這個“點”在實際意義上可以和像素等同，所以dpi就等于每英寸長度內所含的像素數。雖然數碼照相機的像素數決定了影像的分辨率，但像素數并不是決定數碼照相機成像質量的唯一指標。感光體的外形尺寸和制造質量都和成像質量緊密相關。

分辨率

數碼影像都要經過攝取、存儲、顯示或打印等程序，而每個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。分辨率對于數碼攝影初學者來說是一個非常重要也相當頭痛的問題，因為它與圖像質量和尺寸大小都緊密相關，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字化時顯示精度的標志，一般用每英寸取樣數（samplings per inch，簡稱spi）來表示。spi數值越高，精度就越高，所掃描的圖片解像力就越高。取樣數上限取決于掃描儀的光學解像力，如一臺600×1200dpi掃描儀（掃描儀的解像力習慣上用“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志，它一般用每英寸像素數（pixels per inch，簡稱ppi）來表示，標號的高低是由顯示器的種類和操作系統里用戶所選的顯示參數所共同決定的。

顯示器的種類首先決定了該屏幕可顯示的總像素。顯示器經過幾十年的演變，已從僅能用700（橫）×350（豎）個像素顯示黑白圖像的MDA標準發展到了能以“全彩”1600萬多種顏色顯示1600×1200像素的SVGA標準。顯示器和點陣圖一樣，是通過很多的色點排成的矩陣來顯示圖像的（實際上“光柵圖”這個詞就源于顯示器的“光格子”），色點越多，其顯示分辨率就越高。不過因為XGA標準以上的顯示器可以選擇比最高解像率更低的顯示參數，所以一個顯示器的顯示分辨率并不是固定的。比如一臺19英寸的顯示器，若用戶在操作系統下選擇了1600×1200像素的屏幕區域，則其顯示分辨率為1600（長邊像素值）÷15.2（19in是顯示器的對角線長度，實際屏寬只有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）。

從上面的計算我們可以看出，顯示器的色點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上選擇了較小的屏幕區域尺寸，就會使顯示器用一個以上的色點來表示一個像素。這樣，單位面積里能容納的信息量就減少了，實際顯示分辨率也因此降低了。理解這一點非常重要，因為同樣一個數碼圖像，根據所選的屏幕區域大小不同，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，若將屏幕區域的值設定得越小，圖像在屏幕上所顯示的面積就越大。

圖像分辨率（內在分辨率）

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

打印分辨率

打印分辨率是打印輸出圖片的解像力標志，用每英寸點數（dots per inch，簡稱dpi）來表示。顯而易見，每英寸能容納的點越多，點就更細小，解像力就越高。打印分辨率因此首先受輸出設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的最高分辨率。但是若用高分辨率的打印機打印較低分辨率的圖像，打印機這時也和上面講過的高分辨率顯示器置于小屏幕區域一樣，是用幾個點來代表一個像素。至于一個圖像需要多少dpi的分辨率才行，這得看最終所需的打印質量。

各種分辨率之間的關系

對數字影像有一定基礎和了解的讀者可能會問，一般只聽說過分辨率是dpi，而沒有聽說過ppi和spi。其實，在概念上，掃描分辨率應為spi，顯示分辨率和內在分辨率是ppi，而打印分辨率是dpi，這些名詞的區分有助于明確概念。但在實際操作過程中，一旦掃描的照片存盤后，掃描分辨率便成了內在分辨率，而在打印時，內在分辨率又變成了打印分辨率，加上像素、顯示器色點和打印機打印點都很小，所以一般就簡化了事，也統稱為dpi。目前就是掃描儀制造商也順應潮流，將掃描儀分辨率也叫作dpi。雖然名稱簡化為一個dpi，但分辨率還是一個容易搞錯的概念。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，或者圖像質量根本就不行。下面就用一則實例幫助讀者理解各種分辨率之間的關系。

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屏幕區域為1024×768像素的17英寸顯示器上，再分別用雜志質量和報紙質量打印，那么掃描成的圖像的像素總數是多少？在顯示器上顯示和在打印機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數是5英寸×3英寸×300dpi=1500×900像素。根據前面顯示分辨率的計算，我們知道，17英寸屏幕的實際寬度只有13.6英寸，在1024×768屏寬時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），屏幕顯示不了整個畫面。雖然圖像在顯示器上放大了四倍（讀者可能已經明白，圖像在屏幕上的放大倍率實際上就是圖像內在分辨率和顯示器顯示分辨率的比），但要是以圖像內在分辨率打印的話，那么打印件大小還是和原照一樣大。因為掃描分辨率變成了內在分辨率，而內在分辨率又變成了打印分辨率。但要用雜志質量（175dpi，350dpi）打印的話，打印件的尺寸就要縮小了?？s小的比例就是掃描分辨率/內在分辨率（300dpi）和所需打印分辨率（350dpi）的比，所以，這時的打印件尺寸是4.3英寸×2.6英寸。若用報紙圖片質量打印，則打印件的尺寸就要放大。和縮小時一樣，放大倍率就是掃描分辨率/內在分辨率（300dpi）和所需打印分辨率（120dpi）的比，這時，打印件就成了12.5英寸×7.5英寸。

當然，上述例子只是為了說明各分辨率之間的關系而用了300dpi的掃描分辨率。一般來說，知道最終輸出結果的網點數就可以直接算出所需的掃描分辨率，這樣，掃描分辨率、內在分辨率和打印分辨率就等值，也就不用計算了。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。

我們的經驗是，在計算時要拋開各個分辨率，而抓住總像素數不放。因為不管各種分辨率如何，萬變不離其宗，進入計算機后，圖像質量的好壞最終取決于總像素數。