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图像处理中分辨率的选取
图像处理中分辨率的选取
杨佩理
江苏沙洲工学院计算机工程系
摘要：分辨率的合理选取是影响图像处理效果的一个重要因素。本文在明晰分辨率概念的基础上，就扫描──处理──输出这样一种日常的图像处理过程中分辨率的选取方法作了探讨，提出了分辨率选取的一般规律。
关键词：图像处理；分辨率
日常的图像处理过程包括了图像的创建、图像处理与图像输出。图像的输出品质并不仅仅取决于图像输出这一道最后的图像处理环节。图像处理各环节中的分辨率的选取对于图像的输出效果是至关重要的。分辨率是图像文件包含细节和信息的数量，也指输入设备、输出设备和显示设备能够产生的细节水平。因为分辨率这一指标既可适用于图像文件，也可适用于各种输入输出设备，因此不少图像处理人员对分辨率这个概念存在着一些模糊的认识。分辨率究竟是怎样的度量单位？在各环节中如何选取合适的分辨率以得到较满意的图像输出效果？本文就此作一探讨。
一、 理解分辨率
1． 图像分辨率
图像的分辨率以每英寸的像素数目度量，以ppi为单位（pixels per inch）。像素是可在屏幕显示的最小元素，像素与屏幕无关。
在同样的显示尺寸的前提下，高分辨率的图像包含的像素比低分辨率的图像要多，因此其中的像素相对来说较小。例如：1英寸见方的图像，在72ppi的分辨率下包含了5184个像素（72×72），而同样的1英寸见方的图像，在300ppi的分辨率下包含了90，000个像素（300×300）。高分辨率的图像通常比低分辨率图像包含更多的细节和敏感的颜色转变。其位图文件的大小与图像的总像素尺寸是成比例的。高分辨率的图像要开销更多的磁盘空间，图像处理与输出也需化费更多的时间。
2．打印机分辨率
打印机分辨率是打印机可表示色调和颜色的能力。与图像分辨率不同，打印机分辨率以每英寸墨点的数目来度量，以dpi为单位（dots per inch）。高分辨率照排机等输出设备的分辨率也常以每英寸线数来度量，以lpi为单位（lines per inch），简称为线频率（Screen frequency）。
大多数激光打印机有300-600dpi的输出分辨率，高档次一些的能以1200dpi打印。有一些喷墨打印机的分辨率也可达1440dpi，而照排机的打印分辨率通常有 1270 dpi 或 2540 dpi。具有较高 dpi 的打印机能产生较平滑和较清晰的输出。300dpi激光打印机的线频率缺省设置通常是45~60lpi，对于600dpi的打印机，线频率大约为85lpi。具体一台打印机实际每英寸线数的打印能力由其厂商决定。打印机分辨率越高，图像输出越平滑、清晰。
3．显示器分辨率
显示器分辨率通常由每英寸像素或点阵数目来度量，以dpi为单位（dots per inch）。显示器分辨率依赖于显示器的尺寸以及显示器的像素设置。显示器的典型分辨率约为72 dpi。
在Photoshop等图像处理软件中，图像的像素被直接转化成显示器的像素（或点阵）。因此当图像分辨率高于显示器分辨率时，屏显图像大于它指定的输出尺寸。例如：在一个72dpi的显示器上显示一个1英寸见方144 ppi的图像，它看起来会有2英寸见方大小。因为显示器仅能以72 dpi的分辨率显示，它需要2英寸来显示一个1英寸见方144 ppi的图像。
4．扫描仪分辨率
扫描分辨率通常以每英寸点阵的数目（dpi）来度量。扫描仪分辨率的高低决定了扫描仪所能记录的图像的细致程度。
通过扫描软件，扫描的点阵直接转化成图像的像素。因此扫描分辨率越大，获得的图像文件尺寸也越大，需要更长的时间、更多的内存。扫描仪的分辨率指标通常有二个：光学分辨率与插值分辨率。光学分辨率是扫描仪的实际分辨率，它是决定图像清晰和锐利度的关键因素；而插值分辨率则是通过软件运算的方式来提高分辨率的数值，对扫描黑白图像或放大较小的原稿等工作具有一定应用价值。
二、 为图像选取合适的分辨率
1．扫描分辨率的选定
对于用低分辨率扫描或建立的图像，仅通过大量扩展图像中的像素是难以提高图像质量的。因此在由扫描导入图像时，选用一个合适的扫描分辨率是至关重要的。较高的分辨率可以提高扫描图像的品质，但这是有限度的。一个方面，扫描分辨率受限于扫描仪的分辨率指标；另一方面，还要从具体的图像处理目的来分析图像是否需要一个高的分辨率。
以笔者的经验，扫描分辨率尽量在光学分辨率允许的范围内选取。假如扫描的原图需要放大，扫描分辨率可以选取得较大一些，但不要超过扫描仪的光学分辨率。进一步的放大工作可以在PhotoShop等图像处理软件中进行，因为好的图像处理软件提供的插值算法得到的图像放大效果可能更好。在此前提下，通过对扫描图像的两个问题的考虑来决断一个合适的扫描分辨率：扫描图像的最终输出媒介是什么，图像在扫描过程中是否需要放大。
如果扫描图像仅用于屏幕显示（如通过网页进行图像发布），并且显示时图像尺寸不变，那么扫描分辨率设定为72dpi即可；如果扫描所得的图像要放大显示，则可用下式来计算合适的扫描分辨率：
最终图像的长边×72÷原图像的长边
如果扫描图像在处理后需在打印机上输出，输出图像尺寸不变，选取一个合适的扫描分辨率的简易办法是将输出设备每英寸打印线数（lpi）乘以2；如果扫描图像需放大打印，则计算下式的值作为扫描分辨率：
最终图像的长边×输出设备线频率×2÷原图像的长边
例如：一幅2英寸×3英寸的图像经扫描处理后打印放大为4英寸×6英寸，假定输出设备线频率为150lpi，则合适的扫描分辨率应是600dpi。
2． 图像分辨率与打印分辨率的匹配
如果你正在为打印机产生输出，则要根据打印机的分辨率来计算图像分辨率。在图像打印输出前给图像设置一个与打印机分辨率匹配的分辨率（匹配而不是相同），才能得到最好的输出效果。为此，对于一个完成的高分辨率图像作品，通常先保存它（可能某天打印时需要这样高的分辨率）。随后做一个拷贝，根据当前目标打印机的分辨率，给图像取定一个合适的分辨率。简便的计算方法是：
图像分辨率（ppi）=打印机线频率（lpi）×2
如果图像分辨率大于目前为打印机定义的线频率的两倍，在打印期间一些图像信息将被舍弃，一些图像细节在打印作品中将得不到体现，并且会延长打印时间。
如果目标打印机的分辨率指标以每英寸点数作单位，而不了解所用输出设备的线频率，可根据下表中笔者的经验值对图像分辨率与打印分辨率进行匹配。其中的数据对于具体的一台打印机可能不是很精确，但应该是大致合适的。
图像分辨率（ppi）
打印分辨率（dpi）
72
300
150
600
180
720
300
1200―1440
此外，你还必须知道应该使用哪一种打印纸。不同的纸张可提供的分辨率不同，在较低分辨率的纸张上输出高分辨的图像，不会有令人满意的结果。
参考文献：
1. Adele Droblas Greengberg,Seth Greenberg 著. 马力文，陈小军译.PHOTOSHOP详解.学苑出版社,1994.
2.G.D.布顿 B. 布顿著. 希望图书创作室译. PHOTOSHOP从入门到精通.宇航出版社,1997.
通讯地址：
E-mail地址：ypl@ynmail.com
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