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圖像處理中分辨率的選取
圖像處理中分辨率的選取
楊佩理
江蘇沙洲工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系
摘要：分辨率的合理選取是影響圖像處理效果的一個(gè)重要因素。本文在明晰分辨率概念的基礎(chǔ)上，就掃描──處理──輸出這樣一種日常的圖像處理過(guò)程中分辨率的選取方法作了探討，提出了分辨率選取的一般規(guī)律。
關(guān)鍵詞：圖像處理；分辨率
日常的圖像處理過(guò)程包括了圖像的創(chuàng)建、圖像處理與圖像輸出。圖像的輸出品質(zhì)并不僅僅取決于圖像輸出這一道最后的圖像處理環(huán)節(jié)。圖像處理各環(huán)節(jié)中的分辨率的選取對(duì)于圖像的輸出效果是至關(guān)重要的。分辨率是圖像文件包含細(xì)節(jié)和信息的數(shù)量，也指輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和顯示設(shè)備能夠產(chǎn)生的細(xì)節(jié)水平。因?yàn)榉直媛蔬@一指標(biāo)既可適用于圖像文件，也可適用于各種輸入輸出設(shè)備，因此不少圖像處理人員對(duì)分辨率這個(gè)概念存在著一些模糊的認(rèn)識(shí)。分辨率究竟是怎樣的度量單位？在各環(huán)節(jié)中如何選取合適的分辨率以得到較滿意的圖像輸出效果？本文就此作一探討。
一、 理解分辨率
1． 圖像分辨率
圖像的分辨率以每英寸的像素?cái)?shù)目度量，以ppi為單位（pixels per inch）。像素是可在屏幕顯示的最小元素，像素與屏幕無(wú)關(guān)。
在同樣的顯示尺寸的前提下，高分辨率的圖像包含的像素比低分辨率的圖像要多，因此其中的像素相對(duì)來(lái)說(shuō)較小。例如：1英寸見(jiàn)方的圖像，在72ppi的分辨率下包含了5184個(gè)像素（72×72），而同樣的1英寸見(jiàn)方的圖像，在300ppi的分辨率下包含了90，000個(gè)像素（300×300）。高分辨率的圖像通常比低分辨率圖像包含更多的細(xì)節(jié)和敏感的顏色轉(zhuǎn)變。其位圖文件的大小與圖像的總像素尺寸是成比例的。高分辨率的圖像要開(kāi)銷更多的磁盤空間，圖像處理與輸出也需化費(fèi)更多的時(shí)間。
2．打印機(jī)分辨率
打印機(jī)分辨率是打印機(jī)可表示色調(diào)和顏色的能力。與圖像分辨率不同，打印機(jī)分辨率以每英寸墨點(diǎn)的數(shù)目來(lái)度量，以dpi為單位（dots per inch）。高分辨率照排機(jī)等輸出設(shè)備的分辨率也常以每英寸線數(shù)來(lái)度量，以lpi為單位（lines per inch），簡(jiǎn)稱為線頻率（Screen frequency）。
大多數(shù)激光打印機(jī)有300-600dpi的輸出分辨率，高檔次一些的能以1200dpi打印。有一些噴墨打印機(jī)的分辨率也可達(dá)1440dpi，而照排機(jī)的打印分辨率通常有 1270 dpi 或 2540 dpi。具有較高 dpi 的打印機(jī)能產(chǎn)生較平滑和較清晰的輸出。300dpi激光打印機(jī)的線頻率缺省設(shè)置通常是45~60lpi，對(duì)于600dpi的打印機(jī)，線頻率大約為85lpi。具體一臺(tái)打印機(jī)實(shí)際每英寸線數(shù)的打印能力由其廠商決定。打印機(jī)分辨率越高，圖像輸出越平滑、清晰。
3．顯示器分辨率
顯示器分辨率通常由每英寸像素或點(diǎn)陣數(shù)目來(lái)度量，以dpi為單位（dots per inch）。顯示器分辨率依賴于顯示器的尺寸以及顯示器的像素設(shè)置。顯示器的典型分辨率約為72 dpi。
在Photoshop等圖像處理軟件中，圖像的像素被直接轉(zhuǎn)化成顯示器的像素（或點(diǎn)陣）。因此當(dāng)圖像分辨率高于顯示器分辨率時(shí)，屏顯圖像大于它指定的輸出尺寸。例如：在一個(gè)72dpi的顯示器上顯示一個(gè)1英寸見(jiàn)方144 ppi的圖像，它看起來(lái)會(huì)有2英寸見(jiàn)方大小。因?yàn)轱@示器僅能以72 dpi的分辨率顯示，它需要2英寸來(lái)顯示一個(gè)1英寸見(jiàn)方144 ppi的圖像。
4．掃描儀分辨率
掃描分辨率通常以每英寸點(diǎn)陣的數(shù)目（dpi）來(lái)度量。掃描儀分辨率的高低決定了掃描儀所能記錄的圖像的細(xì)致程度。
通過(guò)掃描軟件，掃描的點(diǎn)陣直接轉(zhuǎn)化成圖像的像素。因此掃描分辨率越大，獲得的圖像文件尺寸也越大，需要更長(zhǎng)的時(shí)間、更多的內(nèi)存。掃描儀的分辨率指標(biāo)通常有二個(gè)：光學(xué)分辨率與插值分辨率。光學(xué)分辨率是掃描儀的實(shí)際分辨率，它是決定圖像清晰和銳利度的關(guān)鍵因素；而插值分辨率則是通過(guò)軟件運(yùn)算的方式來(lái)提高分辨率的數(shù)值，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。
二、 為圖像選取合適的分辨率
1．掃描分辨率的選定
對(duì)于用低分辨率掃描或建立的圖像，僅通過(guò)大量擴(kuò)展圖像中的像素是難以提高圖像質(zhì)量的。因此在由掃描導(dǎo)入圖像時(shí)，選用一個(gè)合適的掃描分辨率是至關(guān)重要的。較高的分辨率可以提高掃描圖像的品質(zhì)，但這是有限度的。一個(gè)方面，掃描分辨率受限于掃描儀的分辨率指標(biāo)；另一方面，還要從具體的圖像處理目的來(lái)分析圖像是否需要一個(gè)高的分辨率。
以筆者的經(jīng)驗(yàn)，掃描分辨率盡量在光學(xué)分辨率允許的范圍內(nèi)選取。假如掃描的原圖需要放大，掃描分辨率可以選取得較大一些，但不要超過(guò)掃描儀的光學(xué)分辨率。進(jìn)一步的放大工作可以在PhotoShop等圖像處理軟件中進(jìn)行，因?yàn)楹玫膱D像處理軟件提供的插值算法得到的圖像放大效果可能更好。在此前提下，通過(guò)對(duì)掃描圖像的兩個(gè)問(wèn)題的考慮來(lái)決斷一個(gè)合適的掃描分辨率：掃描圖像的最終輸出媒介是什么，圖像在掃描過(guò)程中是否需要放大。
如果掃描圖像僅用于屏幕顯示（如通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行圖像發(fā)布），并且顯示時(shí)圖像尺寸不變，那么掃描分辨率設(shè)定為72dpi即可；如果掃描所得的圖像要放大顯示，則可用下式來(lái)計(jì)算合適的掃描分辨率：
最終圖像的長(zhǎng)邊×72÷原圖像的長(zhǎng)邊
如果掃描圖像在處理后需在打印機(jī)上輸出，輸出圖像尺寸不變，選取一個(gè)合適的掃描分辨率的簡(jiǎn)易辦法是將輸出設(shè)備每英寸打印線數(shù)（lpi）乘以2；如果掃描圖像需放大打印，則計(jì)算下式的值作為掃描分辨率：
最終圖像的長(zhǎng)邊×輸出設(shè)備線頻率×2÷原圖像的長(zhǎng)邊
例如：一幅2英寸×3英寸的圖像經(jīng)掃描處理后打印放大為4英寸×6英寸，假定輸出設(shè)備線頻率為150lpi，則合適的掃描分辨率應(yīng)是600dpi。
2． 圖像分辨率與打印分辨率的匹配
如果你正在為打印機(jī)產(chǎn)生輸出，則要根據(jù)打印機(jī)的分辨率來(lái)計(jì)算圖像分辨率。在圖像打印輸出前給圖像設(shè)置一個(gè)與打印機(jī)分辨率匹配的分辨率（匹配而不是相同），才能得到最好的輸出效果。為此，對(duì)于一個(gè)完成的高分辨率圖像作品，通常先保存它（可能某天打印時(shí)需要這樣高的分辨率）。隨后做一個(gè)拷貝，根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)打印機(jī)的分辨率，給圖像取定一個(gè)合適的分辨率。簡(jiǎn)便的計(jì)算方法是：
圖像分辨率（ppi）=打印機(jī)線頻率（lpi）×2
如果圖像分辨率大于目前為打印機(jī)定義的線頻率的兩倍，在打印期間一些圖像信息將被舍棄，一些圖像細(xì)節(jié)在打印作品中將得不到體現(xiàn)，并且會(huì)延長(zhǎng)打印時(shí)間。
如果目標(biāo)打印機(jī)的分辨率指標(biāo)以每英寸點(diǎn)數(shù)作單位，而不了解所用輸出設(shè)備的線頻率，可根據(jù)下表中筆者的經(jīng)驗(yàn)值對(duì)圖像分辨率與打印分辨率進(jìn)行匹配。其中的數(shù)據(jù)對(duì)于具體的一臺(tái)打印機(jī)可能不是很精確，但應(yīng)該是大致合適的。
圖像分辨率（ppi）
打印分辨率（dpi）
72
300
150
600
180
720
300
1200―1440
此外，你還必須知道應(yīng)該使用哪一種打印紙。不同的紙張可提供的分辨率不同，在較低分辨率的紙張上輸出高分辨的圖像，不會(huì)有令人滿意的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
1. Adele Droblas Greengberg,Seth Greenberg 著. 馬力文，陳小軍譯.PHOTOSHOP詳解.學(xué)苑出版社,1994.
2.G.D.布頓 B. 布頓著. 希望圖書(shū)創(chuàng)作室譯. PHOTOSHOP從入門到精通.宇航出版社,1997.
通訊地址：
E-mail地址：ypl@ynmail.com
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