淺談如何正確理解分辨率及像素與圖像質(zhì)量的關(guān)系

[摘 要] 分辨率及像素是和圖像相關(guān)的重要概念，是衡量圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)力的技術(shù)參數(shù)。針對(duì)如何正確理解分辨率與像素的含義，分辨率與圖像質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的闡釋與分析。

[關(guān)鍵詞] 分辨率;像素;圖像質(zhì)量

[作者簡(jiǎn)介] 趙麗華（1968—），女，遼寧鐵嶺人，遼寧職業(yè)學(xué)院信息科技學(xué)院副教授，2014級(jí)沈陽(yáng)師范大學(xué)在職碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)教學(xué)。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.41? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）40-0103-02? ? [收稿日期] 2019-11-15

諸多電子產(chǎn)品上都標(biāo)有分辨率：數(shù)碼相機(jī)標(biāo)有最大分辨率;顯示器有表示顯示精度的顯示分辨率;打印機(jī)有表示打印精度的打印分辨率;掃描儀有表示掃描精度的掃描分辨率等。分辨率是表示圖像精細(xì)程度的概念，分辨率與圖像質(zhì)量有著怎樣的關(guān)系呢？

一、像素的定義及特征

像素（Pixel）即“圖像（Picture）元素（Element）”，指基本原色素及其灰度的基本編碼。像素可以用數(shù)字表示，如“640乘480”，即橫向640像素和縱向480像素，總數(shù)為307200（640×480）像素，即為人們常說(shuō)的30萬(wàn)像素。一般人都以為“像素”是方形的，不是一個(gè)個(gè)的小圓點(diǎn)。放大一幅圖像，圖形的邊緣和有斜線(xiàn)的地方，就有階梯狀或馬賽克狀的小方塊，這些連續(xù)色調(diào)是由許多色彩相近的小方點(diǎn)組成，即“像素”。像素有三個(gè)特性：關(guān)系的獨(dú)立性、數(shù)量大小的固定性和排列位置的固定性。其中，對(duì)圖像像素進(jìn)行去像素處理或插補(bǔ)新像素的處理，而不會(huì)改變?cè)瓐D像的形貌;改變像素塊大小，整幅圖像的大小也可以隨之改變;單獨(dú)的像素點(diǎn)不能隨意移動(dòng)，如移動(dòng)將對(duì)整幅圖像造成完全的破壞。

二、分辨率的定義與特征

分辨率（Resolution）是一個(gè)表示平面圖像精細(xì)程度的概念，其度量單位是ppi和dpi，表示成水平點(diǎn)數(shù)×垂直點(diǎn)數(shù)的形式，像素（P）只存在于計(jì)算機(jī)顯示領(lǐng)域，而點(diǎn)（d）只出現(xiàn)于打印或印刷領(lǐng)域[1]。一個(gè)固定的平面里，分辨率越高，單位面積里可容納的小方塊就越多，圖像越細(xì)致，表現(xiàn)的細(xì)節(jié)就越多。圖像的分辨率和像素有直接關(guān)系，一張分辨率為640×480的圖像，它的像素是30萬(wàn)，而一張分辨率為1600×1200的圖像，它的像素就是200萬(wàn)。圖像的分辨率和圖像尺寸一起決定文件的大小及輸出質(zhì)量，若分辨率太高，運(yùn)行速度慢，占用的磁盤(pán)空間大，若分辨率太低，影響圖像細(xì)節(jié)的表達(dá)。1平方英寸的圖像，如分辨率為72ppi，包含的像素?cái)?shù)目為5184;如分辨率為300ppi，包含的像素?cái)?shù)目則為90000。分辨率影響圖像在屏幕上的顯示大小，在分辨率為72dpi的顯示器上，保持圖形尺寸不變，將分辨率從72ppi增大到144ppi，那么該圖像將以原尺寸的兩倍顯示在屏幕上。

三、正確理解分辨率與圖像質(zhì)量

分辨率種類(lèi)繁多，含義也各不相同，應(yīng)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(guān)系。

1.數(shù)碼相機(jī)的最大分辨率。最大分辨率（Maximum Pixels）是經(jīng)過(guò)插值運(yùn)算后獲得的，插值運(yùn)算通過(guò)設(shè)在數(shù)碼相機(jī)內(nèi)部的DSP芯片，在需要放大圖像時(shí)用最臨近法插值、線(xiàn)性插值等運(yùn)算方法，在圖像內(nèi)添加圖像放大后所需要增加的像素，插值運(yùn)算后獲得的圖像質(zhì)量不能與真正感光成像的圖像相比。雖有一些商家會(huì)標(biāo)明“經(jīng)硬件插值可達(dá)XXX像素”，只不過(guò)在圖像的質(zhì)量和感光度上，以最大分辨率拍攝的圖片清晰度比不上以有效像素拍攝的，打印圖片的時(shí)候，其畫(huà)質(zhì)的減損會(huì)十分明顯[2]。在選購(gòu)數(shù)碼相機(jī)時(shí)，一定要看“有效像素”才是最重要的。

2.顯示分辨率。顯示分辨率（Display Resolution）是屏幕圖像的精密度，依賴(lài)于顯示器的尺寸以及顯示器的像素設(shè)置，是用點(diǎn)來(lái)衡量的，這個(gè)“點(diǎn)”就是指像素，以dpi為單位[3]。典型分辨率約為72dpi。顯示分辨率是指整個(gè)顯示器所有可視面積上水平像素和垂直像素的數(shù)量。以分辨率為1024×768的屏幕來(lái)說(shuō)，即每一條水平線(xiàn)上包含有1024個(gè)像素點(diǎn)，共有768條線(xiàn)，即掃描列數(shù)為1024列，行數(shù)為768行。相同的分辨率對(duì)不同的顯示器來(lái)說(shuō)，顯示的效果也是不同的，例如：800×600的分辨率，14英寸顯示的精度比17英寸顯示的精度要高，并且可以兼容其他較低的顯示分辨率，一些質(zhì)量較好的顯示器，14英寸顯示器可達(dá)1280×1024，15英寸顯示器可達(dá)1600×1200。分辨率不僅與顯示尺寸有關(guān)，還受顯像管點(diǎn)距、視頻帶寬等因素的影響。每個(gè)顯示器都有自己的最高分辨率，只有當(dāng)刷新頻率為“無(wú)閃爍刷新頻率”，顯示器能達(dá)到最高多少分辨率，才能稱(chēng)作是這個(gè)顯示器的最高分辨率。

3.打印分辨率。打印分辨率（Printing Resolution）又稱(chēng)為輸出分辨率，通常以dpi表示。指在打印輸出時(shí)橫向和縱向上每英寸最多能夠打印的點(diǎn)數(shù)，它決定了打印機(jī)打印圖像時(shí)所能表現(xiàn)的精細(xì)程度，以及輸出圖像或文字的質(zhì)量好壞，是衡量打印質(zhì)量的重要指標(biāo)。噴墨打印和激光打印的水平分辨率和垂直分辨率通常是相同的。但720dpi的噴墨打印機(jī)不一定比600dpi的激光打印機(jī)產(chǎn)生更好的打印質(zhì)量，是因?yàn)閲娔蛴C(jī)打印的每一個(gè)墨點(diǎn)只是近似相等，每個(gè)墨點(diǎn)在干燥之前還會(huì)向四周擴(kuò)散，沒(méi)有激光打印機(jī)產(chǎn)生的點(diǎn)那樣均勻。當(dāng)然，并不是每種打印需求都需要最高精度的打印，文本的打印，600dpi已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)出色的線(xiàn)條質(zhì)量;照片的打印，經(jīng)常需要1200dpi以上的分辨率，才可以實(shí)現(xiàn)更加豐富的色彩層次和更平滑的中間色調(diào)過(guò)渡。隨著文檔的類(lèi)型日益多樣化，圖像、照片、CAD等需要高精度打印的內(nèi)容越來(lái)越多，除打印負(fù)荷量和打印速度外，須考慮打印機(jī)的打印質(zhì)量能否滿(mǎn)足自己的需求。

4.掃描分辨率。掃描分辨率（Resolution of Scanner）是一種輸入分辨率，通常以dpi來(lái)度量，是決定掃描儀性能的主要因素之一，決定著掃描儀所能記錄的圖像的細(xì)致程度，其水平分辨率是垂直分辨率的一半。指標(biāo)通常分為光學(xué)分辨率和插值分辨率。光學(xué)分辨率是指掃描儀的光學(xué)系統(tǒng)可以采樣的實(shí)際信息量，是決定圖像清晰和銳利度的關(guān)鍵，通常從300×600dpi到1000×2000dpi;插值分辨率是根據(jù)一定的算法而得到的分辨率，通常是光學(xué)分辨率的4～16倍，以4倍、8倍、16倍最常見(jiàn)。插值分辨率不會(huì)增加圖像新的細(xì)節(jié)，對(duì)掃描黑白圖像或放大較小的原稿等工作具有一定應(yīng)用價(jià)值。選購(gòu)時(shí)應(yīng)考慮光學(xué)分辨率，而不是插值分辨率。插值分辨率為4800dpi的掃描儀，其光學(xué)分辨率可能為300×600dpi，也可能為600×1200dpi，對(duì)于掃描要求不高的圖形，使用300dpi的精度即可，對(duì)于精度要求較高的圖形，用使用600dpi以上的精度。

5.印刷領(lǐng)域的分辨率。印刷是一個(gè)二值化的過(guò)程，采用加網(wǎng)的方法對(duì)各種灰色階調(diào)和彩色階調(diào)進(jìn)行模擬，最終用印刷網(wǎng)點(diǎn)的大小來(lái)表示。lpi（Lines Per Inch）是加網(wǎng)線(xiàn)數(shù)的度量單位，指每英寸的網(wǎng)線(xiàn)數(shù)。傳統(tǒng)的制版，要在原始圖像前加一個(gè)網(wǎng)屏，網(wǎng)屏由方格狀的透明與不透明部分相等的網(wǎng)線(xiàn)構(gòu)成，這些網(wǎng)線(xiàn)也就是光柵，其作用是切割光線(xiàn)解剖圖像，光線(xiàn)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)后，形成了反映原始圖像影像變化的大小不同的點(diǎn)，這些點(diǎn)就是半色調(diào)點(diǎn)，一個(gè)半色調(diào)點(diǎn)最大不會(huì)超過(guò)一個(gè)網(wǎng)格的面積。網(wǎng)線(xiàn)越多，表現(xiàn)圖像的層次越多，圖像質(zhì)量也就越好。

參考文獻(xiàn)

[1]吳濤.PHOTOSHOPcs2中文版從入門(mén)到精通[M].北京：北京科海出版社，2006.

[2]周建國(guó)，國(guó)禾數(shù)碼工作室.PHOTOSHOP7.0中文版[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[3]鐘帥.圖像處理中的分辨率[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（6）：156-157.