淺談如何正確理解分辨率及像素與圖像質量的關系

[摘 要] 分辨率及像素是和圖像相關的重要概念，是衡量圖像細節表現力的技術參數。針對如何正確理解分辨率與像素的含義，分辨率與圖像質量的關系進行了詳細的闡釋與分析。

[關鍵詞] 分辨率;像素;圖像質量

[作者簡介] 趙麗華（1968—），女，遼寧鐵嶺人，遼寧職業學院信息科技學院副教授，2014級沈陽師范大學在職碩士，研究方向：計算機教學。

[中圖分類號] G642.41? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）40-0103-02? ? [收稿日期] 2019-11-15

諸多電子產品上都標有分辨率：數碼相機標有最大分辨率;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程度的概念，分辨率與圖像質量有著怎樣的關系呢？

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。像素可以用數字表示，如“640乘480”，即橫向640像素和縱向480像素，總數為307200（640×480）像素，即為人們常說的30萬像素。一般人都以為“像素”是方形的，不是一個個的小圓點。放大一幅圖像，圖形的邊緣和有斜線的地方，就有階梯狀或馬賽克狀的小方塊，這些連續色調是由許多色彩相近的小方點組成，即“像素”。像素有三個特性：關系的獨立性、數量大小的固定性和排列位置的固定性。其中，對圖像像素進行去像素處理或插補新像素的處理，而不會改變原圖像的形貌;改變像素塊大小，整幅圖像的大小也可以隨之改變;單獨的像素點不能隨意移動，如移動將對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）是一個表示平面圖像精細程度的概念，其度量單位是ppi和dpi，表示成水平點數×垂直點數的形式，像素（P）只存在于計算機顯示領域，而點（d）只出現于打印或印刷領域[1]。一個固定的平面里，分辨率越高，單位面積里可容納的小方塊就越多，圖像越細致，表現的細節就越多。圖像的分辨率和像素有直接關系，一張分辨率為640×480的圖像，它的像素是30萬，而一張分辨率為1600×1200的圖像，它的像素就是200萬。圖像的分辨率和圖像尺寸一起決定文件的大小及輸出質量，若分辨率太高，運行速度慢，占用的磁盤空間大，若分辨率太低，影響圖像細節的表達。1平方英寸的圖像，如分辨率為72ppi，包含的像素數目為5184;如分辨率為300ppi，包含的像素數目則為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量

分辨率種類繁多，含義也各不相同，應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。

1.數碼相機的最大分辨率。最大分辨率（Maximum Pixels）是經過插值運算后獲得的，插值運算通過設在數碼相機內部的DSP芯片，在需要放大圖像時用最臨近法插值、線性插值等運算方法，在圖像內添加圖像放大后所需要增加的像素，插值運算后獲得的圖像質量不能與真正感光成像的圖像相比。雖有一些商家會標明“經硬件插值可達XXX像素”，只不過在圖像的質量和感光度上，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，打印圖片的時候，其畫質的減損會十分明顯[2]。在選購數碼相機時，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，依賴于顯示器的尺寸以及顯示器的像素設置，是用點來衡量的，這個“點”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顯示器所有可視面積上水平像素和垂直像素的數量。以分辨率為1024×768的屏幕來說，即每一條水平線上包含有1024個像素點，共有768條線，即掃描列數為1024列，行數為768行。相同的分辨率對不同的顯示器來說，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，一些質量較好的顯示器，14英寸顯示器可達1280×1024，15英寸顯示器可達1600×1200。分辨率不僅與顯示尺寸有關，還受顯像管點距、視頻帶寬等因素的影響。每個顯示器都有自己的最高分辨率，只有當刷新頻率為“無閃爍刷新頻率”，顯示器能達到最高多少分辨率，才能稱作是這個顯示器的最高分辨率。

3.打印分辨率。打印分辨率（Printing Resolution）又稱為輸出分辨率，通常以dpi表示。指在打印輸出時橫向和縱向上每英寸最多能夠打印的點數，它決定了打印機打印圖像時所能表現的精細程度，以及輸出圖像或文字的質量好壞，是衡量打印質量的重要指標。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的噴墨打印機不一定比600dpi的激光打印機產生更好的打印質量，是因為噴墨打印機打印的每一個墨點只是近似相等，每個墨點在干燥之前還會向四周擴散，沒有激光打印機產生的點那樣均勻。當然，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已經達到相當出色的線條質量;照片的打印，經常需要1200dpi以上的分辨率，才可以實現更加豐富的色彩層次和更平滑的中間色調過渡。隨著文檔的類型日益多樣化，圖像、照片、CAD等需要高精度打印的內容越來越多，除打印負荷量和打印速度外，須考慮打印機的打印質量能否滿足自己的需求。

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致程度，其水平分辨率是垂直分辨率的一半。指標通常分為光學分辨率和插值分辨率。光學分辨率是指掃描儀的光學系統可以采樣的實際信息量，是決定圖像清晰和銳利度的關鍵，通常從300×600dpi到1000×2000dpi;插值分辨率是根據一定的算法而得到的分辨率，通常是光學分辨率的4～16倍，以4倍、8倍、16倍最常見。插值分辨率不會增加圖像新的細節，對掃描黑白圖像或放大較小的原稿等工作具有一定應用價值。選購時應考慮光學分辨率，而不是插值分辨率。插值分辨率為4800dpi的掃描儀，其光學分辨率可能為300×600dpi，也可能為600×1200dpi，對于掃描要求不高的圖形，使用300dpi的精度即可，對于精度要求較高的圖形，用使用600dpi以上的精度。

5.印刷領域的分辨率。印刷是一個二值化的過程，采用加網的方法對各種灰色階調和彩色階調進行模擬，最終用印刷網點的大小來表示。lpi（Lines Per Inch）是加網線數的度量單位，指每英寸的網線數。傳統的制版，要在原始圖像前加一個網屏，網屏由方格狀的透明與不透明部分相等的網線構成，這些網線也就是光柵，其作用是切割光線解剖圖像，光線通過網線后，形成了反映原始圖像影像變化的大小不同的點，這些點就是半色調點，一個半色調點最大不會超過一個網格的面積。網線越多，表現圖像的層次越多，圖像質量也就越好。

參考文獻

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

[2]周建國，國禾數碼工作室.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].太原城市職業技術學院學報，2009（6）：156-157.