图像像素、尺寸、分辨率PPI、DPI关系
图像像素、尺寸、分辨率(PPI、DPI)关系
图像尺寸与分辨率之一:图解PPI
关于“我的数码照片能输出(打印、冲印、喷绘……)多大,”的问题,可能是
迪派论坛争论时间最久、岐见最多、反反复复被提起的一个问题了,在和大家讨论
这个问题的时候,我一再强调PPI与DPI两个概念的不同,因为只有分清了这两个
概念,进一步的讨论才有可能深入下去,但,每次这两个概念都弄得夹缠不清,原
因是没有实际例子,语言描述比较困难,今天就来个实例分析。
图解PPI
从字面上看,所谓PPI就是英文"PixelsPerInch"的缩写,意指“每英寸多
少个像素”。这是一个描述数码照片精度的量,如果输出尺寸一定,这个数值越
大,图片的清晰度越高,反之,则越低。一定要强调的是,前提是“输出尺寸一
定”,如果不确定输出尺寸,这个值毫无意义,甚至可以说这个量根本就不存在。
本质来说,点阵图形式的数码照片是没有可度量的“尺寸”的,其最小分度单
位是像素,一个像素点有一个确定的色彩值,不能再分切,照片的精度也只有用像
素数量的多少来描述,因为,一幅千万像素的照片如果输出幅面非常大,精度仍嫌
不够,而一幅百万像素的照片,如果输出幅面不大,也足够清晰。
以这幅各印厂广泛采用做校色、打样样张的图片为例(点击可下载原始分辨率
大图),其精度为3920x3073像素,也就是说,在图像宽度方向上可Japanguard
andsui,respectivelystationedcountiessongling,shengze,pingWang,
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KuomintangandChairmanoftheJiangsuProvince,Guzhutong,appointed
commanderChengZerenShenLiqunandagainstlf-defence
以描述3920个不同颜色的点,高度方向上,可以描述3073个不同颜色的点。
我们在Photoshop中转换其输出精度:
如果输出成宽9.8英寸,高7.683英寸的一幅照片,其输出精度就是400PPI,
即在每
英寸宽的距离中,最多可描述400种不同的色彩、明暗。
如果输出尺寸扩大到13x10英寸(在Photoshop中进行尺寸换算时去掉
"Resample
Image"前面的打钩,照片输出尺寸调整,图像本身不做变化),精度就下降到
300PPI了。
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也许用惯了公制的我们,对13x10英寸没有概念,换算成公制,就是33x26厘
米,大
概相当两本杂志并起来的尺寸。
一旦确定下来输出13x10英寸的图片,我们取其中1x1英寸的区域。
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就是烟斗和手套的这一小片区域,这个区域包含300x300个像素。
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那么,如果我们再取其中0.1x0.1英寸的区域,放大来看就是这个样子,宽、
高方向上
各有30个像素。(这里需要特别说明,我们这里只是为了说明事情的真相而引
用了
Photoshop的放大图,看上去一个“像素”就是一个正方形的色块,事实上,
“像素”是一个
纯理论的概念,它没有形状也没有尺寸,看不见摸不着,只存在于理论计算
中,这也许正
是PPI的概念难于为大家所接受的根本原因)。
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再放大其中一个更小的区域,我们得到了一个“像素”~它就是一个有确切色
彩的点,这个点的色彩在IEC61966-2.1sRGB色系中(注意:在说一个点的色彩数值
之前,一定要确定是在什么色系中,即使都是RGB色系,sRGB和AdobeRGB的色
值是不一样的)的色值是RGB:133、51、42,在ated(SWOP)V2CMYK色
系中的色值就是C35%,M81%,Y78%,K%42。
烟斗上的花纹就是类似上面的这些像素拼凑起来的,当然,烟斗斗身上包含的
像素点越多,其细节就约清晰:
300PPI
150PPI
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72PPI
这个结果是否印证了“PPI数值越高,得到的照片越清晰”的说法呢,不~因为
还有另外一个概念DPI需要了解,不同的输出方式,DPI的概念是相差甚远的,敬
请关注下篇:图解DPI。
图像尺寸与分辨率之二:图解DPI(上)——数码冲印、热升华打印、热敏打印的
DPI
所谓DPI,是英文“DotPerInch”的缩写,意即“每英寸多少个„点?”。这
里的“点”大有讲究,很多人把它混同与前文提到的一个像素“点”,但此“点”
远非彼“点”,针对不通的输出方式,这个点是看的见(在高倍显微镜下)摸得着
(假如人的触觉能足够灵敏,输出的点足够大,例如10DPI),因为它是确确实实
存在的。
对于数码冲印(原理见《数码彩扩的技术核心》)、热升华打印(原理见《热升
华打印机的工作原理》)、热敏打印(原理见《光固着型热敏打印(TA)系统》)三种
方式输出的数码照片而言,这一个“点”就是激光或打印头扫描定位的一个点。这
个点有一种真实的颜色,这个颜色是青、品、黄三种颜色按照适当的比例混合出来
的,为示区别,我们给这个点取名“色点”。
我们进一步分析上面“放大”出来的这个像素点:
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我们已经知道了这个像素点的色值,在输出过程中,最能真实还原这个点的颜
色,得到的照片就是效果最好的。这两个色值的意义是,如果一台显示器经校准为
IEC61966-2.1sRGB色系,那么,红、绿、蓝三色分辨以133、51、42混合输出,
就显示为这个颜色;如果打印输出系统(包括设备、墨水、纸张)按
Coated(SWOP)V2CMYK色系校准,35%的青色、81%的品红、78%的黄再加上42%的
黑墨,混合输出就是这个颜色。(关于色彩的管理问题我们这里不做深入讨论,请
大家参考本学院色彩管理方面的教程文章)。
如果用激光输出、热升华打印或者热敏打印,这个像素“点”的颜色是可以真
实还原的。也就是说这三种输出方式的一个“色点”可以对应一个“像素点”。如
果把输出的照片撕开,这个点其实是由三层透明的颜料组成的(示意图,不同相纸
的实际结构是不同的):
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数码冲印、热升华打印、热敏打印的照片结构
要得到图示这像素点的颜色,青色颜料用得很少,品红用得最多,其次是黄
色。
我们回顾一下激光冲印的原理:
对于使用三色激光束的激光冲印设备(例如著名的富士魔术手),RGB三色激光
经光学系统混和为单束激光束,经过一个旋转的多棱镜表面的反射,激光束均匀地
在相纸上面扫过,相纸的移动又改变了扫描线位置,综合的结果就是激光束扫描过
了相纸成像区域的每一个点,所谓DPI就是每英寸有多少条扫描线,而每条扫描线
上,激光束能有控制地变化多少次。激光束中各色光强度的变化,导致相纸感光多
少的变化,决定了产生多少染料的生成。红色激光控制青色染料,绿色激光控制品
红染料,蓝色激光控制黄色染料。Japanguardandsui,respectively
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Thefirsthalfof1938,thirdwarzoneCommanderoftheKuomintangand
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热升华打印机的色带
对于热升华打印机,更容易理解一些,它是通过热敏打印头,将三色色带上的
颜色直接蒸发到相纸上。所谓DPI就是打印头在每英寸移动多少个点。它所蒸发附
着的染料也是透明的,可以在相纸的同一个位置附着上不同的染料,最后形成一个
“色点”。
热敏打印纸的色层
热敏打印纸在结构上与相纸类似,打印过程与热升华打印类似,同样可以在相
纸的同一个位置混合青、品、黄三种颜色而形成需要的颜色。
这三种成像输出方式的一个共同特点是:虽然它们只使用青、品、黄三种基色
来合成色彩,但每一种基色的浓淡都是可以变化的,这种浓淡的控制是依靠染料的
分子多少变化的,可以从最淡到最浓形成连续的色调。另一方面,它们所形成的色
点之间没有明显的界限,相邻的色点相互渗透,相互洇染,从而最终形成连续的色
相,这也正是他们的DPI数值不高,成像质量却非常优秀的原因。
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PPI
根据这三种输出方式的成像原理,如果PPI
大,保证色彩正确还原没问题,
但输出设备的高分辨率浪费了;
如果PPI>DPI,也就是“像素点”比“色点”小,由于色点不能再分割,只
有舍弃某些像素点,或者将几
个像素点合并计算出一种综合色用一个色点来描述,无论哪种方式,色彩都不
是真实表现。
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PPI=DPI
对于这几种数输出方式而言,最佳的输出效果是输出设备的“色点”与原始数
码照片的“像素点”相吻合,也就是PPI=DPI。
也许有人对上述理论分析有些不以为然,尤其对于PPI>DPI时,不相信输出质
量反而会下降,总认为原始图片的精度越高越好,其实上述分析并非纸上谈兵,对
于数码冲印、热升华打印,都是经过忧天实际测试的。
这里是针对数码冲印、热升华打印、热敏打印这三种能在相纸上的同一个形成
千变万化的真实颜色的输出方式而言,对于喷墨打印,则又是另外一种情形,敬请
关注下文:图解DPI(下)。图像尺寸与分辨率之三:图解DPI(下)——数码冲印喷墨
打印
相信很多朋友有这样的困惑:“我的喷墨打印机不是号称2400DPI(甚至
4800DPI)吗,怎么打印照片的效果总是不如300DPI的数码冲印呢,”。这是因为喷
墨打印机的DPI是完全另外一个概念:此所谓的2400DPI,是指墨点的直径小到
1/2400英寸,也就是说可以在一英寸的长度上排列2400个墨点,请您明白一点:
这个墨点要么是青色,要么是品色,要么是黄色,要么是黑色……总之是一种墨水
的颜色。
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喷墨打印机在表现一个颜色的浓淡时,并不能像激光数码输出那样通过激光的
强弱直接生成浓淡不同
的颜色,而是通过墨点的多少来体现。需要浓的颜色,就多喷几个墨点,需要
淡的颜色就少喷几个墨点。
在表现丰富多彩的其它颜色时,喷墨打印机也不能直接用不同的墨水合成出这
个颜色,而是通过不同
颜色墨点的不同数量来“组合、模拟”。这种组合也是基于CMYK色系的,虽
然现在有6色、8色甚至16
色的喷墨打印机,只是多了几种淡色调的墨水而已,基本上还是基于利用青、
品、黄三色来合成其它各种
色彩,用黑墨辅助调和明暗以及打印纯黑色。
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仍以烟斗上的这个“像素点”为例,喷墨打印机在表现这个像素点时,并不能
合成出“C:35M:81Y:
78K:42”的一种颜色来,而是用非常多的墨点来拼成一个点阵:
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这个“像素点”放大了可能是这个样子:
这里,所谓DPI——DotsPerInch的Dot是一个墨点,而所谓PPI——Pixels
PerInch的Pixel就是
整个这一个区域了。
对于喷墨打印机而言,如果PPI<
现的情况,用非常多的
不用颜色的墨点配比,表现像素点的颜色,墨点越多,配比就越丰富,打印出
的颜色就越接近真实。但PPI
过低,分辨率会受影响。
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PPI
如果PPI
现,用有限数量的墨滴配比来表现像素点,那么配比可调控范围有限,色彩必定有
所舍弃。
PPI>=DPI
如果PPI>=DPI,像素点等于甚至小于墨点,要真实还原这么高的像素密度其
实是不可能的,打印驱动程序会自动将图片重新处理,降低像素密度,否则打印机
根本不知道应该喷出什么颜色的墨水。
小结:
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"我的数码照片能输出多大"的问题,也许永远没有一个令人满意的答案,因为
除了文中给出的PPI与DPI关系这一基本规律之外,影响因素还非常多,甚至与你
拍的是什么也有关系。PPI也只是一个参考参数而已,关键是图像本身的质量,也
就是“像素”的质量。现在拍照手机也能拍摄300万像素甚至500万像素的图片,
很多入门单反数码相机也不过600万像素,但两者所拍摄到的照片是不可同日而语
的。照片能输出多大,不是一个简单算术运算就能解决的问题,如果一幅照片中色
彩比较简洁且过渡平滑,线条不多,则通过软件插值可以放大很多,反之,如果照
片色彩斑驳,线条丰富则很难放大。早在7年前,我就曾用一幅158万像素的人像
特写放大输出过40寸的灯箱片,即使以那时的输出技术,照片也非常精美。
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本文发布于:2022-11-24 20:22:29,感谢您对本站的认可!
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