分辨率与图像质量

　　图像是表达和传递信息的重要手段，是大众传媒的主要形式。作为印刷桌面出版的图像，主要是通过以下几种方式获得：数码相机拍摄、光盘库、网上下载，还有常用的也是很重要的一种方式即通过扫描仪扫描获得。无论我们以哪种方式获得的图像，我们都必须使其适合印刷。

　　本文主要针对分辨率与图像质量的关系进行论述。

1．分辨率常表示形式

PPI（Pixei Per Inch）即每英寸的像素数，是输入设备每英寸内可以实际采样的像素数。连续调照片要成为计算机能够识别并处理的信息就必须将其数字化，像素则是数字图像的基础。每一个像素都是独立的，都有其固定的位置和特定的值。像素一词可以用来描述几种不同的现象：每英寸内扫描设备可以捕捉信息的多少（输入或扫描分辨率）、一幅电脑数字图像的信息总数（图像分辨率）和计算机显视器可以同时显示的独立的水平和垂直元素数（屏幕分辨率）。因此一些输入设备（如扫描仪）的分辨率一般用“PPI”来表示。当在扫描接口中见到“DPI”时，就要将它看成是“PPI”。这是因为在描述数字图像时，像素是基础而非点子。这一点是应该注意的。

DPI（Dot Per Inch）即每英寸点数，是输出设备每英寸内可以记录的点数。很多杂志和某些扫描软件接口仍然使用DPI来描述扫描或输入分辨率，然而在技术上来说，每英寸的点数是用于描述输入设备分辨率的，如喷墨打印机、激光照排机和PostSeript激光打印机的分辨率。

LPI（Line Per Inch）是加网线数的度量单位，指每英寸的网线数。印刷的过程是一个二值化的过程，采用加网的方法对各种灰色阶调和彩色阶调进行模拟，使连续调的图像最终用印刷网点的大小（或疏密）来表示。

2．扫描分辨率

扫描仪的分辨率分为光学分辨率和插值分辨率。

“光学分辨率”是指扫描仪的光学系统可以采样的实际信息量。例如，一个可以接受最宽为8.5英寸的原始图像的扫描仪内有一个5100单元的电荷耦合器件阵列，它的最高水平光学分辨率为600PPI（5100/8.5=600PPI），此时的像素大小为1/600英寸。垂直分辨率主要取决于CCD在此方向上步进装置的机械设计。目前，很多扫描仪的垂直分辨率是水平分辨率的2倍。这类扫描仪的CCD步进机构采用“半步”方式，即其步进式电机每次前进半个像素的距离，扫描仪采样后将像素叠合起来进行数学计算。一般来说，水平分辨率代表了扫描仪的主要光学性能。

“插值分辨率”是指扫描仪根据一定的算法而得到的分辨率，插值分辨率不会增加图像新的细节。当一幅图像的信息量太少的时候，最好的方法是重新扫描而尽量避免使用插值分辨率。

图像文件大小是与分辨率直接相关的。文件大小的计算公式为：文件大小（M）=长（inch）×宽（inch）×分辨率²（DPI）×D/8×1024²。公式中D值与图像存储模式有关，当图像是墨白线条稿时，D=1；当图像是灰度图时，D=8；当图像是RGB格式时，D=24；当图像是CMYK格式时，D=32。有些人错误地认为，图像分辨率越大越好，其实不然，扫描分辨率过高将导致文件过大，会增加图像处理时间。另外，输出设备输出能力是有限的，因此多余的扫描分辨率就浪费了。扫描分辨率过高还会影响到图像在屏幕上显示的大小，从而造成操作上的不便。而且不要用高于扫描设备最大光学分辨率的输入分门率进行扫描，采用插值分辨率扫描实际上会恶化图像的清晰度和反差。因此选择一台好的扫描仪或电分机是获取好的图像的最佳方法。

3．屏幕（显示器）分辨率

有些设计和制作人员总是喜欢将图像在屏幕上以百分之百的比例显示，如果发现图像不够清晰就担心图像的分辨率不够或清晰度有问题，其实不然。屏幕分辨率是指计算机屏幕上一次可以显示的总的信息量（例如640×480像素，800×600像素）或者指显示器在水平方向上每一英寸显示的像素数（例如72PPI或者96PPI），显示器分辨率只会影响用户处理图像时的方便性，不会影响图像的输出质量。显示器上像素数的大小是固定不变的，这一点与扫描设备不一样，显示器是以固定的像素尺寸去显示每幅图像的所有像素，同样大小的原稿以不同的分辨率扫描，得到的图像在显示器上看到的大小是不一样的。一幅以350DPI精度扫描的图像在显示器上百分之百显示的大小实际图像大小的350/72即大概5倍的大小。如果您已经选择了一台好的扫描仪或电分机的话，就不用在这个问题上大伤脑筋了。

4．输出设备分辨率

输出设备分辨率是激光照排机或打印机等设备的分辨率，也用DPI来表示。如某黑白打印机的分辨率可达600DPI，某发排机的分辨率可达3386DPI等等。事实上印刷复制方法、加网线数、输出设备分辨率加在一起才决定了图像的最终分辨率。

5．影响扫描与输出分辨率选择的因素

如果要通过印刷的方式再现一幅原稿，扫描分辨率、加网线数、输出设备分辨率的合理选择与匹配是非常重要的。下面我们来谈一谈如何在不同的原稿、输出、晒版、印刷条例上选择合适的分辨率。

（1）连续调图像分辨率的选择

在扫描过程中不存在适合于所有图像的通用输入分辨率，扫描的最终目的是要获得恰如其分的信息量以满足输出的要求。因此，要根据实际条件和要求，选择不同的扫描分辨率。

①扫描分辨率与加网线数

加网线数一般等于数字图像的分辨率，即数字图像的每个像素均输出到菲林上，但上述规则仅适合于水平和垂直方向加网（即网线角度为0度或90度）的场合，当网线角度不等于0度或90度时，在其方向由会发生像素不够的情况，最不理想是45度时：假设数字图像在纵向和横向均为10个像素，图像长度为L，其分辨率为R=10/L，当加网角度为45度时，对角线长度为1.414L，在这样长度上像素数也为10个，则分辨率为10/1.414L=0.707（10/L）=0.707R。显然，当加网角度为45度时，在对角线方向上图像分辨率不够，所以无论灰度图像还是彩色图像，均需将图像分辨率提高1.414倍（约1.5倍），桌面出版系统在扫描原稿时通常采用2倍放大率，此值称为质量因子。

扫描分辨率可用下列公式表示：

扫描分辨率（DPI）=加网线数（LPI）×2×图像缩放倍率（此公式的前提条件是扫描仪的光学分辨率足够高）。

例如当你使用175LPI印刷时，若放大倍率为4倍，则扫描分辨率为：175×2×4=1400PPI。

②输出设备分辨率与加网线数

加网线数越高，图像越细腻，质量也越好。但加网线数不能太高，否则在印刷或打样时由于网点扩大造成糊版，反而减低了质量。因而加网线数也应根据印刷中使用的纸张、印刷机的状况及工艺方法来决定。

传统的照相加网技术通过网屏将图像分割成若干个面积相同的小方块，根据原稿的亮度差产生不同的光通量，最后在分割的小方块中形成大小不同的点子。数字加网技术则采用了不同的方法，页面中的图像由输出分辨率和加网技术则采用了不同的方法，页面中的图像由输出分辨率和加网线数匹配来生成类似于照相加网网格的网点栅格点阵，在生成每个网点时，由输出设备（激光照排机）的控制输出记录光点在栅格点阵中各单元上是否曝光实现。

所谓网点栅格点阵就是由多个可曝光的点组成的点阵，如图1所示的为3×3的点阵，它由9个可曝光的点组成。点阵中的点子是否曝光取决于数字图像中像素的灰度值。因为点子只有曝光和不曝光两种状态，即每个可曝光的点只能表示黑白两个值。所以3×3的点阵只能表示9+1+10个不同的灰度值（包括所有点子都不曝光的白色）。

图1 3*3点阵的不同曝光情况

要想增加输出图像的灰度级数，就必须增加点阵的维数（n×n阶点阵，n称为维数），则灰度级数N可用下式求取：N=n×n。

由于输出分辨率是固定的或分为有限的几级，所以栅格点阵的大小取决于加网线数的多少：n=输出设备分辨率/加网线数。例如在3386DPI的输出设备上，采用175LPI的加网线数，所产生的灰度级数为：灰度级数=（3386/175）²，即361级灰度，此灰度级别完全可以满足印刷的要求。

由上述公式可以看出，在输出设备分辨率不变时，加网线数与灰度级数成反比关系，加网线数与灰度级数成反比关系。当加网线数增加时，点子小，印品表现的层次细节就多，但构成网点的点阵维数减少，印品的灰度级数也减少；当减少网线数时，网点变大，图像相对粗糙，但点阵维数增加，印品表现灰度级数也随之增加。为了获得高质量的印刷品，往往要采用较大的灰度级数和加网线数，此时具有高分辨率的输出设备就成了最佳的选择。

6．印刷条件与分辨率的选择

从理论上讲，加网线数越高，网点越细，反映图像的层次越多。但在实际的印刷中，加网线数超过200LPI就很难印刷了，而且必须使用高质量的铜版纸，颗粒细腻的油墨，分辨率很高的PS版。例如过高的加网线数而在较粗糙的纸张上印刷时，会产生以下几种情况：一是在图像的高调区域，由于网点过于细小而在纸张上不能印上油墨，使画面失去高调层次；二是由于粗糙的纸张吸墨量增多，致使暗调网点并糊，而失去暗调层次。由此可见，选择合适加网线数还必须根据印刷用的设备、材料和工艺等来决定。