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分辨率詳細介紹
分辨率是和圖像相關的一個重要概念,它是衡量圖像細節表現力的技術參數。但分辨率的種類有很多,其含義也各不相同。正確理解分辨率在各種情況下的具體含義,弄清不同表示方法之間的相互關系,是至關重要的一步。下面對幾種常見的圖像輸入/輸出分辨率及不同圖像輸入/輸出設備分辨率作個介紹,供大家參考。
圖象分辨率
圖象分辨率(Image Resolution):指图象中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法,典型的是以每英寸的像素数(PPI)来衡量。圖象分辨率和图象尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。圖象分辨率以比例关系影响着文件的大小,即文件大小与其圖象分辨率的平方成正比。如果保持图象尺寸不变,将圖象分辨率提高一倍,则其文件大小增大为原来的四倍。
掃描分辨率
掃描分辨率:指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率,它将影响所生成的图象文件的质量和使用性能,它决定图象将以何种方式显示或打印。如果扫描图象用于640×480像素的屏幕显示,则掃描分辨率不必大于一般显示器屏幕的設備分辨率,即一般不超过120DPI。但大多数情况下,扫描图象是为了在高分辨率的设备中输出。如果图象掃描分辨率过低,会导致输出的效果非常粗糙。反之,如果掃描分辨率过高,则数字图象中会产生超过打印所需要的信息,不但减慢打印速度,而且在打印输出时会使图象色调的细微过渡丢失。一般情况下,圖象分辨率应该是网幕频率的2倍,这是目前中国大多数输出中心和印刷厂都采用的标准。然而实际上,圖象分辨率应该是网幕频率的1.5倍,关于这个问题,恐怕会有争议,而具体到不同的图象本身,情况也确实各不相同。要了解详细内容,请看《网屏角度及输出分辨率》。
網屏分辨率
網屏分辨率(Screen Resolution):又称网幕频率,指的是打印灰度级图象或分色图象所用的网屏上每英寸的点数。这种分辨率通过每英寸的行数(LPI)来表示。
圖象的位分辨率
圖象的位分辨率(Bit Resolution):又称位深,是用来衡量每个像素储存信息的位数。这种分辨率决定可以标记为多少种色彩等级的可能性。一般常见的有8位、16位、24位或32位色彩。有时我们也将位分辨率称为颜色深度。所谓“位”,实际上是指“2”的平方次数,8位即是2的八次方,也就是8个2相乘,等于256。所以,一副8位色彩深度的图象,所能表现的色彩等级是256级。
設備分辨率
設備分辨率(Device Resolution):又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数,如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过DPI来衡量,目前,PC显示器的設備分辨率在60至120DPI之间。而打印设备的分辨率则在360至1440DPI之间。

1.掃描儀、打印機、顯示器的分辨率
对扫描仪、打印机及显示器等硬件设备来说,其分辨率用每英寸上可产生的点数即DPI(Dots Per Inch)来度量。
掃描儀的分辨率要從三個方面來確定:光學部分、硬件部分和軟件部分。也就是說,掃描儀的分辨率等于其光學部件的分辨率加上其自身通過硬件及軟件進行處理分析所得到的分辨率。光學分辨率是掃描儀的光學部件在每平方英寸面積內所能捕捉到的實際的光點數,是指掃描儀CCD的物理分辨率,也是掃描儀的真實分辨率,它的數值是由CCD的像素點除以掃描儀水平最大可掃尺寸得到的數值。分辨率爲1200DPI的掃描儀,其光學部分的分辨率只占400~600DPI。擴充部分的分辨率(由硬件和軟件所生成的)是通過計算機對圖像進行分析,對空白部分進行科學填充所産生的(這一過程也叫插值處理)。光學掃描與輸出是一對一的,掃描到什麽,輸出的就是什麽。經過計算機軟硬件處理之後,輸出的圖像就會變得更逼真,分辨率會更高。目前市面上出售的掃描儀大都具有對分辨率的軟、硬件擴充功能。有的掃描儀廣告上寫9600×9600DPI,這只是通過軟件插值得到的最大分辨率,並不是掃描儀真正光學分辨率。所以對掃描儀來講,其分辨率有光學分辨率(或稱光學解析度)和最大分辨率之說。
我们说某台扫描仪的分辨率高达4800DPI(这个4800DPI是光学分辨率和软件差值处理的总和),是指用扫描仪输入图像时,在1平方英寸的扫描幅面上,可采集到4800×4800个像素点(Pixel)。1英寸见方的扫描区域,用4800DPI的分辨率扫描后生成的图像大小是4800Pixel×4800Pixel。在扫描图像时,掃描分辨率设得越高,生成的图像的效果就越精细,生成的图像文件也越大,但插值成分也越多。
我們說某台打印機的分辨率爲360DPI,是指在用該打印機輸出圖像時,在每英寸打印紙上可以打印出360個表征圖像輸出效果的色點。表示打印機分辨率的這個數越大,表明圖像輸出的色點就越小,輸出的圖像效果就越精細。打印機色點的大小只同打印機的硬件工藝有關,而與要輸出圖像的分辨率無關。
我们说某个品牌的显示器的分辨率为80DPI,是指在显示器的有效显示范围内,显示器的显像设备可以在每英寸荧光屏上产生80个光点。举个例子来说,一台14英寸的显示器(荧光屏对角线长度为14英寸),其点距为0.28mm,那么:显示器分辨率=25.3995mm/inch÷0.28mm/Dot≈90DPI(1 inch=25.3995mm)。显示器出厂时一般并不标出表征显示器分辨率的DPI值,只给出点距,我们根据上述公式即可算出显示器的分辨率。根据我们算出的DPI值,我们进而可以推算出显示器可支持的最高显示模式。假设该14英寸显示器荧光屏
有效顯示範圍的對角線長度爲11.5英寸,因顯示器的水平方向和垂直方向的顯示比例爲4:3,故可設有效顯示範圍水平寬度爲4X英寸,垂直高度爲3X英寸,根據數學上的勾股定理,可得X=11.5÷5=2.3英寸。所以有效顯示範圍寬度爲2.3×4=9.2英寸,垂直高度爲2.3×3=6.8英寸。最高顯示模式約爲:800(9.2×90)×600(6.8×90),這時是用一個點(Dot)表示一個像素(pixel)。
上面主要讲述了扫描仪、打印机和显示器的設備分辨率。严格来讲,設備分辨率与用该设备处理的图像的分辨率是两个既有联系又有区别的概念。設備分辨率是由硬件设备的生产工艺决定的,尽管可以通过软件的方法调整有些设备的分辨率,但它们都有一个局限的最高分辨率,用户不能对它有任何突破。图像的分辨率是描述图像本身精细程度的一个量度。对于扫描仪、打印机处理的图像,其分辨率以每英寸上的像素数即PPI(PixelsPer Inch)来衡量。用于计算机视频处理的图像,以水平和垂直方向上所能显示的像素数来表示分辨率,比如800×600、640×480等等。图像本身是否精细只与图像自身的分辨率有关,而与处理它的硬件设备的分辨率无关,但图像的处理结果是否精细却与处理它的设备的分辨率直接相关。举例来说,一幅90PPI的图像是比较精细的了,如果将它放在分辨率为40DPI的打印机上打印,打印效果也是相当糟糕的。对扫描仪来讲,其分辨率的高低与生成图像的精细程度成正比,但其分辨率只能为图像分辨率给出一个初始值(这个PPI值与扫描仪的分辨率的DPI的设定值是相等的),并不对图像的分辨率产生限制,我们可以用软件任意调整扫描生成的图像的分辨率。另外,需要注意的是,我们通常说一幅640×480的图像,说的是图像的大小,其中并不包括图像分辨率的含义。
2.數碼相機的分辨率
数码相机分辨率的高低决定了所拍摄影像最终所能打印出高质量画面的大小,或在计算机显示器上所能显示画面的大小。数码相机分辨率的高低,取决于相机中CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)芯片上像素的多少,像素越多,分辨率越高。由此可见,数码相机的分辨也是由其生产工艺决定的,在出厂时就固定了的,用户只能选择不同分辨率的数码相机,却不能调整一台数码相机的分辨率。就同类数码相机而言,分辨率越高,相机档次越高,但高分辨率的相机生成的数据文件很大,对加工、处理的计算机的速度、内存和硬盘的容量以及相应软件都有较高的要求。
数码相机像素水平的高低与最终所能打印一定分辨率照片的尺寸,可用以下方法简单计算:假如彩色打印机的分辨率为N DPI ,数码相机水平像素为M,最大可打印出的照片为M÷N英寸。比如,打印机的分辨率为300DPI,水平像素为3600的数码相机所摄影像文件不作插值处理所能打印出的最大照片尺寸为12英寸(3600÷300)。很显然,要打印得到的数码照片的尺寸越大,就需要有更高像素水平的数码相机。计算显示尺寸的方法与打印尺寸的方法相同。
3.投影機的分辨率
投影機的分辨率常見的有兩種表示方式,一種是以電視線(TV線)的方式表示,另外是以像素的方式表示。以電視線表示時,其分辨率的含義與電視相似,這種分辨率表示方式主要是爲了匹配接入投影機的電視信號而提供的。以像素方式表示時通常表示爲1024×768等形式,從某種意義上講這種分辨率的限制是對輸入投影機的VGA信號的行頻及場頻作一定要求。當VGA信號的行頻或場頻超過這個限制後,投影機就不能正常投顯了。有關行頻、場頻與分辨率的關系讀者可參看有關資料,這裏不再贅述。
4.商業印刷領域的分辨率
在商业印刷领域,分辨率以每英寸上等距离排列多少条网线即LPI(Lines Per Inch)表示。在传统商业印刷制版过程中,制版时要在原始图像前加一个网屏,这一网屏由呈方格状的透明与不透明部分相等的网线构成。这些网线也就是光栅,其作用是切割光线解剖图像。由于光线具有衍射的物理特性,因此光线通过网线后,形成了反映原始图像影像变化的大小不同的点,这些点就是半色调点。一个半色调点最大不会超过一个网格的面积,网线越多,表现图像的层次越多,图像质量也就越好。因此商业印刷行业中采用了LPI表示分辨率。
5.電視的分辨率
在電視工業中,分辨率指的是在熒光屏等于像高的距離內人眼所能分辨的黑白條紋數,單位是電視線(TV線)。
我們國家采用的電視標准是PAL制式,它規定每秒25幀,每幀625掃描行。由于采用了隔行掃描方式,625行掃描線分爲奇數行和偶數行,這分別構成了每一幀的奇、偶兩場,由于在每一幀中電子束都要從上面開始掃描,因此存在著電子束從終點回到起點的掃描逆程期,在這期間被消隱的掃描行是不可能分解圖像的。掃描逆程期約占整個掃描時間的8%,因此625行中用于掃描圖像的有效行數只有576行,由此推導出圖像在垂直方向上的分辨率爲576點。按現行4∶3寬高比的電視標准,圖像在水平方向上的分辨率應爲576×4/3=768點,這就得到了768×576這一常見的圖像大小。另外,在計算機視頻捕捉時,我們還會遇到遵循CCIR601標准的PAL制式圖像尺寸,其大小爲720×576。對于我們還能接觸到的NTSC制式來講,它規定每秒30幀,每幀525行,同樣采用了隔行掃描方式,每一幀由兩場組成,其圖像大小是720×486。
6.鼠標的分辨率
鼠標的分辨率是指每移動一英寸能檢測出的點數,分辨率越高,質量也就越高。以前鼠標的分辨率通常爲100DPI,現在的鼠標分辨率從200DPI到400DPI不等。高分辨率的鼠標通常用于制圖和精確計算機繪圖等。
7.觸摸屏的分辨率
觸摸屏的分辨率是指將屏幕分割成可識別的觸點數目。通常用水平和垂直方向上的觸點數目來表示,如32×32。有的人認爲觸摸屏的分辨率越高越好,其實並非如此,在選用觸摸屏時應根據具體用途加以考慮。采用模擬量技術的觸摸屏分辨率很高,可達到1024×1024,能勝任一些類似屏幕繪畫和寫字(手寫識別)的工作。而在多數場合下,觸摸技術的應用只是讓人們用手觸摸來選擇軟件設計的“按鈕”,沒有必要使用如此高的分辨率。例如在14英寸顯示器上使用觸摸屏時,顯示區域的實際大小一般是25cm×18.5cm,一個分辨率爲32×32的觸摸屏就能把屏幕分割成1024個0.78cm×0.58cm(比一支香煙還細小)的觸點。人的手指按壓觸摸屏的觸點比香煙的直徑大多了,所以這樣一個觸點就已經足夠了。
點(Dot)與像素(Pixel)的區別
DPI中的点(Dot)与图像分辨率中的像素(Pixel)是容易混淆的两个概念, DPI中的点可以说是硬件设备最小的显示单元,而像素则既可是一个点,又可是多个点的集合。在扫描仪扫描图像时,扫描仪的每一个样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的,因此扫描时设定的DPI值与扫描形成图像的PPI值是相等的,此时两者可以划等号。但在许多情况下,两者的区别是相当大的。比如,分辨率为1 PPI的图像,在300DPI的打印机上输出,此时图像的每一个像素,在打印时都对应了300×300点。在计算机显示器的运用上也存在类似问题,比如12英寸显示器的有效显示区域约200mm×160mm,如果荧光屏的光点直径为0.31mm,通过换算可知荧光屏上最大可显示的光点数为640(200÷0.31)×480(160÷0.31),相应的分辨率为80DPI。这个80DPI是这样来的:640Dot÷(200mm÷25.3995mm/Inch)≈80Dot/Inch或者 480Dot÷(160mm÷25.3995mm/Inch)≈80Dot/Inch 。
在这种情况下,显示卡的显示模式最高可设置为640×480,这时1 Pixel由1 Dot组成。如把显示卡的显示模式调整为320×200,在显示一幅320×200的图像时,一个像素就要对应于四个光点。
圖像分辨率的作用
表示圖像分辨率的方法有很多種,這主要取決于不同的用途。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系。

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