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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)院計算機工程系
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)生的細節(jié)水平。因為分辨率這一指標(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分辨率這個概念存在著一些模糊的認識。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數(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來說較小。例如：1英寸見方的圖像，在72ppi的分辨率下包含了5184個像素（72×72），而同樣的1英寸見方的圖像，在300ppi的分辨率下包含了90，000個像素（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銷更多的磁盤空間，圖像處理與輸出也需化費更多的時間。
2．打印機分辨率
打印機分辨率是打印機可表示色調(diào)和顏色的能力。與圖像分辨率不同，打印機分辨率以每英寸墨點的數(shù)目來度量，以dpi為單位（dots per inch）。高分辨率照排機等輸出設(shè)備的分辨率也常以每英寸線數(shù)來度量，以lpi為單位（lines per inch），簡稱為線頻率（Screen frequency）。
大多數(shù)激光打印機有300-600dpi的輸出分辨率，高檔次一些的能以1200dpi打印。有一些噴墨打印機的分辨率也可達1440dpi，而照排機的打印分辨率通常有 1270 dpi 或 2540 dpi。具有較高 dpi 的打印機能產(chǎn)生較平滑和較清晰的輸出。300dpi激光打印機的線頻率缺省設(shè)置通常是45~60lpi，對于600dpi的打印機，線頻率大約為85lpi。具體一臺打印機實際每英寸線數(shù)的打印能力由其廠商決定。打印機分辨率越高，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陣數(shù)目來度量，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（或點陣）。因此當(dāng)圖像分辨率高于顯示器分辨率時，屏顯圖像大于它指定的輸出尺寸。例如：在一個72dpi的顯示器上顯示一個1英寸見方144 ppi的圖像，它看起來會有2英寸見方大小。因為顯示器僅能以72 dpi的分辨率顯示，它需要2英寸來顯示一個1英寸見方144 ppi的圖像。
4．掃描儀分辨率
掃描分辨率通常以每英寸點陣的數(shù)目（dpi）來度量。掃描儀分辨率的高低決定了掃描儀所能記錄的圖像的細致程度。
通過掃描軟件，掃描的點陣直接轉(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，需要更長的時間、更多的內(nèi)存。掃描儀的分辨率指標(biāo)通常有二個：光學(xué)分辨率與插值分辨率。光學(xué)分辨率是掃描儀的實際分辨率，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軟件運算的方式來提高分辨率的數(shù)值，對掃描黑白圖像或放大較小的原稿等工作具有一定應(yīng)用價值。
二、 為圖像選取合適的分辨率
1．掃描分辨率的選定
對于用低分辨率掃描或建立的圖像，僅通過大量擴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，選用一個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分析圖像是否需要一個高的分辨率。
以筆者的經(jīng)驗，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，但不要超過掃描儀的光學(xué)分辨率。進一步的放大工作可以在PhotoShop等圖像處理軟件中進行，因為好的圖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，通過對掃描圖像的兩個問題的考慮來決斷一個合適的掃描分辨率：掃描圖像的最終輸出媒介是什么，圖像在掃描過程中是否需要放大。
如果掃描圖像僅用于屏幕顯示（如通過網(wǎng)頁進行圖像發(fā)布），并且顯示時圖像尺寸不變，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，則可用下式來計算合適的掃描分辨率：
最終圖像的長邊×72÷原圖像的長邊
如果掃描圖像在處理后需在打印機上輸出，輸出圖像尺寸不變，選取一個合適的掃描分辨率的簡易辦法是將輸出設(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，則計算下式的值作為掃描分辨率：
最終圖像的長邊×輸出設(shè)備線頻率×2÷原圖像的長邊
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產(chǎn)生輸出，則要根據(jù)打印機的分辨率來計算圖像分辨率。在圖像打印輸出前給圖像設(shè)置一個與打印機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，對于一個完成的高分辨率圖像作品，通常先保存它（可能某天打印時需要這樣高的分辨率）。隨后做一個拷貝，根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)打印機的分辨率，給圖像取定一個合適的分辨率。簡便的計算方法是：
圖像分辨率（ppi）=打印機線頻率（lpi）×2
如果圖像分辨率大于目前為打印機定義的線頻率的兩倍，在打印期間一些圖像信息將被舍棄，一些圖像細節(jié)在打印作品中將得不到體現(xiàn)，并且會延長打印時間。
如果目標(biāo)打印機的分辨率指標(biāo)以每英寸點數(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)驗值對圖像分辨率與打印分辨率進行匹配。其中的數(shù)據(jù)對于具體的一臺打印機可能不是很精確，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，不會有令人滿意的結(jié)果。
參考文獻：
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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