【数字图像的分辨率及其印前应用】 图像分辨率是指什么

　　摘 要: 从事平面设计工作,不是仅仅停留在屏幕图像或打印稿上的,更多的设计作品最终是以印刷品的形式发布的。本文从印前技术层面分析了数字图像分辨率的实际应用,涉及图像解析度、加网线数和设备像素等方面内容,并就其相互关系进行了阐述。
　　关键词: 数字图像 分辨率 Photoshop 印前技术
　　
　　在我们的工作生活中离不开两类图像――模拟图像和数字图像。
　　通俗地说,模拟图像就是实物图像,是“看得见,摸得着”的图像,比如照片、照相底片、印刷品、画稿,甚至连电脑屏幕和电视屏幕上的画面也是模拟图像,只要通过客观的物理量表现颜色的图像就是模拟图像。与此相对的是以人为制造的电脑语言记录颜色的图像――数字图像。例如,从网上下载一幅图,把它存储在电脑里,这时它是数字图像;但它显示在屏幕上,以三原色的强度表现颜色,就成了模拟图像。
　　
　　一、数字图像的含义
　　
　　以电脑语言来记录各个点的色彩信息的图像是数字图像,它们必须存储在电脑磁盘、光盘等电子媒介中。
　　在电脑里搜索以.jpg、.gif、.bmp等为扩展名的文件,它们就是数字图像,即使从未在这台电脑里存储过图像,也会找到数字图像,因为系统需要数字图像来显示操作界面;扫描一张照片后,从扫描仪传入电脑的图像是数字图像;用数码相机拍照,照片是以数字图像的形式存储在数码相机里的,也可以传入电脑;从网上下载的图像是数字图像;手机的背景画面也是数字图像……数字图像已经融入今天的日常生活中。
　　但是,能够用于印刷的数字图像是有限的。很多人看见网上的好图就下载,用作印前的素材,结果不一定好,可能分辨率不够,也可能存在着版权隐患。例如,一个客户用手机给产品拍了照,想印在画册上,他并不知道小照片放大后会变模糊。很多人认为数字图像就像照片底片那样可以放大很多倍,其实只有矢量图可以这样做。另外,缺乏工作经验的设计师从网上海选图片,这比从正版图库中找图省事,但这种图版权不明,用在赢利性的出版物上是有风险的。
　　
　　二、图像的解析度
　　
　　在品质上,图像的主要指标之一是解析度,即像素数量。数字图像在屏幕上显示的基本单位是像素,像素越多,能反映的细节就越多。在Photoshop的“图像大小”对话框中可以看到像素数量。另外,有些专门用来选图的软件可以直接显示像素数量,如ACDSee。
　　印前通常需要高解析度的图片,一般认为图片的宽度或高度超过1000像素就算高解析度。不过,如果图片印刷的尺寸很小(比如页眉上的小装饰、正文上的小图标),也可以用低解析度的原稿。
　　在印前设计中,设计师可以在PhotoShop中计算原稿解析度至少要多大。例如一张图片,将来准备印刷为3cm×2cm,分辨率为300像素/英寸,那么原稿应该有多大呢?在PhotoShop中新建一个文件,设定尺寸为3cm×2cm,分辨率为300像素/英寸。通过“图像>图像大小”菜单打开“图像大小”对话框,看到像素大小为354像素×236像素,这就是原稿至少要达到的解析度。
　　考虑到可能会有一些构图上的调整,调色后可能还要压缩一些尺寸以消除色阶的不连续,原稿可再大些,比如为500像素×350像素。这个尺寸并不需要很精确,原稿稍大一些,将来可以裁剪,也可以通过“图像大小”命令调整。通过这样的计算,我们可以知道原稿大致应该是多大,200像素×150像素肯定是太小了,而1000像素×700像素对于这张小图来说也没有必要。应该了解的是,原稿太大,不会影响到印刷质量,只会降低将来的输出速度;而原稿太小,在排版时强行拉大,印出来会变模糊。
　　随着互联网的日益普及,人们对网上图片的使用也越来也多,但网上图片常常存在以下问题。
　　1.版权问题。
　　网上似乎有那么多的图可供选择,而且百度(Baidu)、谷歌(Google)、雅虎(Yahoo)等网站还有图片搜索引擎,可以用关键词来寻找图片,可是真正有版权许可的图片还是很有限的。我们在网上选择图片时,应该去正规的、有版权条款的图库网站。
　　2.画质问题。
　　网上最常见的图是JPEG格式和GIF格式的,这两种格式都会降低图片质量,JPEG产生俗称“马赛克”的拼贴痕迹,GIF有不连续的色斑。
　　3.解析度问题。
　　在网上宽1000像素以上的图不多见,这是因为人们为了上传图片时更快一些,喜欢缩小图片的尺寸。实际上,我们凭感觉就可以判断网上的图片是不是高解析度的,因为屏幕的解析度是已知的。在系统的显示属性中可以看到屏幕的解析度,假如是1024像素×768像素,那么充满屏幕的图片大致上也就是这么大,是高解析度的,但比屏幕小的图片是低解析度的。
　　千万不要认为图片在屏幕上是这么大,印刷出来就可以这么大,这也是很多初学者容易出现的问题。屏幕的分辨率是每英寸72像素或96像素,而印前的分辨率至少要达到每英寸300像素,这就是说,从屏幕到印刷品,像素被压得更紧密了,那么图片的尺寸就变小了。初学者常常对此感到不解――图片在屏幕上看起来不是很好吗,就这样印出来不就可以了吗,为什么印前不能像屏幕上一样采用72像素/英寸的分辨率呢?因为眼睛对屏幕和印刷品的宽容度是不一样的,印刷品的分辨率如果像屏幕那么低,我们就会挑剔。喷绘的分辨率就是72像素/英寸的,近距离看时墨点很明显,如果画册也是这样,我们会满意吗?
　　如从网上下载一张图片,用Photoshop打开它。通过“图像>图像大小”菜单打开“图像大小”对话框,现在,它的分辨率是72像素/英寸,宽度将近10cm。取消“重定图像像素”,把分辨率扩大为300像素/英寸,尺寸会同时缩小,宽度变成了2.4cm,这就是它可以印刷的尺寸。如果不缩小尺寸,也不改变分辨率,在画册上印刷出来会有明显的“马赛克”;如果既扩大分辨率,又保持尺寸不变(在勾选“重定图像像素”时扩大分辨率),图片就会变得很模糊。
　　
　　三、数字图像的分辨率
　　
　　“网上的照片可以印多大?”“500万像素的数码相机拍画册插图够用吗?”这些实际上是分辨率的问题。分辨率是和印刷精度相关的,包括加网线数、设备像素等。
　　分辨率是专用于位图的概念,是在每英寸距离内排列多少个像素。像素越密集,越能反映图像的细节。因此,每英寸300个像素比每英寸72个像素要精细得多。
　　分辨率的常用单位是像素/英寸(pixels per inch),缩写为ppi。但很多网上文章甚至书籍把它写成dpi。dpi是点/英寸(dots per inch)的意思,本来是用于打印、喷绘、激光照排的,这些输出过程用点(墨点或激光曝光点)组成图像,是输出设备的分辨率。将ppi写成dpi意味着将像素与输出时的点等同起来,通常这是不合理的,因为一个像素可由数十个点组成。但既然很多人习惯这么说,我们心里明白它指的是像素还是点就行。
　　
　　四、根据印刷要求控制分辨率
　　
　　一般情况下,印刷要求位图的分辨率不低于300ppi,但有时原稿的分辨率太低(比如从网上下载的图像)或太高(比如扫描反转片得到的图像,它的分辨率可达到数千ppi,在印前是没有必要的,只会降低将来的输出速度),就要改变分辨率。在改变分辨率的时候,我们还要尽量保证画质不降低。我们通常通过以下两个步骤来调节原稿的分辨率。
　　在Photoshop中打开任何一张图,在“图像”菜单下选择“图像大小”,可以打开“图像大小”对话框。这是实际工作中几乎每天都要用到的对话框。
　　1.固定像素数量,改变分辨率。
　　位图是由像素组成的,像素不变,画质就不会有丝毫变化。在Photoshop的“图像大小”对话框中有保证像素不变的方法,就是取消“重定图像像素”。
　　在这种情况下改变分辨率,可以看到画面没有任何变化,相应地,对话框中像素大小、像素数量也不变,但是,打印尺寸在变――当把网上图片的分辨率扩大的时候,打印尺寸会变小(所以网上的图片不能打印得像在屏幕上那么大);当把反转片扫描图的分辨率缩小的时候,打印尺寸会变大(这正是我们需要的,反转片本来只有几厘米宽,而在印刷品上它可能需要扩大到几十厘米宽)。
　　2.固定分辨率,改变打印尺寸。
　　一旦分辨率达到了要求,就要根据将来准备印刷的尺寸调节图像的宽度和高度,即打印尺寸。勾选“重定图像像素”,能够在分辨率不变的情况下改变打印尺寸。一般还要勾选“约束比例”和“缩放样式”,以保证等比例变化。
　　这时候,画面中像素的数量是在变化的。当像素增加时,Photoshop在相临像素之间插入新的像素,当像素减少时,Photoshop有选择地去掉一些像素,这叫“插值”。
　　在勾选“重定图像像素”的情况下,改变打印尺寸和改变分辨率就是改变像素数量。增加像素数量会把画面变模糊,减少像素数量不会把画面变模糊,但会减少细节。
　　
　　五、屏幕图像的分辨率
　　
　　屏幕分辨率通常是72ppi或96ppi,远远低于印刷要求的300ppi。
　　以PC为例,按“Print Screen”键,屏幕图像会进入系统的剪贴板,立即切换到Photoshop,新建一个文件,按Ctrl+V键,就把屏幕图像粘贴进来了。
　　假如拷屏图像的分辨率是72ppi,在取消“重定图像像素”的情况下将其扩大为300ppi,则宽和高会缩小到原来的1/4。这个尺寸也许太小,让人看不清楚。可在勾选“重定图像像素”的情况下将宽和高扩大到原来的1.5倍,或在置入到排版文件后将宽和高拉大到1.5倍,这会引起一些模糊,但不明显,若拉大到2倍以上就太模糊了。
　　
　　六、网上图像的分辨率
　　
　　网上图像通常与屏幕有相同的分辨率,在扩大分辨率时要缩小打印尺寸才能保持画质。
　　把72ppi的网上图像在Photoshop中打开,用取消“重定图像像素”的方法把分辨率改为300ppi,看看打印尺寸有什么变化。再勾选“重定图像像素”,在保持分辨率不变的情况下扩大打印尺寸,看能够扩大多少倍而不至于太模糊。
　　通过这个练习可以体会到:网上的图像用于印刷,要保持原有的清晰度,宽度和高度最好不超过原来的1/4,直
　　观地说,全屏的图印出来大概只有一个巴掌大。
　　
　　七、扫描分辨率
　　
　　扫描仪的分辨率分光学分辨率和插值分辨率两种。光学分辨率是真实的采样能力,是感光元件在每英寸原稿上能分辨多少个点;插值分辨率是通过计算在真实的点之间插补了过渡点之后得到的分辨率,这些过渡点会使图像模糊。我们要获得最好的扫描效果,就应以光学分辨率扫描。扫描分辨率以dpi(dots per inch,点/英寸)为单位。注意,这个dpi不同于激光照排的dpi,它与数字图像的ppi(pixels per inch,像素/英寸)一致,以多少dpi扫描,得到的数字图像就是多少ppi。
　　在各种扫描程序中都可以设置分辨率,但不一定要设置成300ppi,如果原稿尺寸大于设计尺寸,扫描分辨率就可以低些,反之,扫描分辨率就要高些。
　　例如一张36mm×24mm的底片,若要印刷成210mm×285mm,扫描时需要多大的分辨率呢?可用反推法计算。在Photoshop中新建一个210mm×285mm、300ppi的空白文件,在取消“重定图像像素”的情况下将高度改为36mm,这时,分辨率变成了2374.9ppi,约等于2400ppi,这就是扫描36mm×24mm的底片所需的分辨率。这可在扫描软件中设置,扫描软件中的dpi数等于扫描后所得图像的ppi数。
　　试着用150dpi、300dpi、600dpi、900dpi扫描照片,可以看出,分辨率超过300dpi时,扫描图片并不会有更丰富的细节,只会变得模糊,这是因为照片的层次不像底片那么丰富。因此,扫描照片用300dpi就够了,如果照片比要印刷的画面大,扫描分辨率就可以更低。
　　
　　八、数码摄影分辨率
　　
　　数码相机采样的能力是以像素数量来衡量的,比如“500万像素”、“1000万像素”。不管最初的分辨率怎样,有足够的像素作基础,就可以在不增加像素的情况下把分辨率改为300ppi,适应一定的印刷幅面。
　　例如一幅用500万像素的数码相机拍出来的照片,在Photoshop中打开它,通过“图像大小”对话框看到它的像素数量是2576×1932=4976832,约500万,但它的分辨率是230ppi。取消“重定图像像素”,将分辨率改为300ppi,尺寸就变为21.81cm×16.36cm。这就是它的标准印刷尺寸,大约是A4纸的一半。如果它本身的画质还不错,拉大到A4幅面也是可以接受的。由此可见,这部数码相机可以用来给普通杂志拍摄整页照片,但不能适应更精美的杂志和更大的幅面。
　　
　　九、印前常规分辨率
　　
　　目前绝大多数图书封面、企业宣传册、海报、彩色包装是以175线/英寸(加网线数)印在铜版纸上的,相对于报纸、普通书刊内文来说,能够很精细地反映阶调变化和细节。在这些印刷品上,要让人感到比较细致,图像分辨率至少要达到:彩色图像分辨率不低于300ppi,灰度图像分辨率不低于400ppi,黑白图像分辨率不低于900ppi。对于一些不需要很精细的印刷品,也可以按这些要求来处理图像,虽然是印在胶版纸上,但分辨率不宜低于300ppi。而对于特别精细的印刷品,分辨率就应该更高些。
　　
　　十、加网线数
　　
　　找一个10倍放大镜来看印刷品,注意哪些地方有网点,哪些地方有图文却没有网点。我们能看到加网的地方是灰色块、灰线和大部分插图,不加网的地方是实地色块、线条和文字。
　　总体上,我们感觉报纸比画册粗糙,但它并不是每一处都比画册粗糙的。仔细看,文字的质量并不差,笔画都是清清楚楚的。问题出在加网的地方――照片、灰色块等。把放大镜移到报纸的照片上,就看到报纸粗糙的原因了:网点排列稀疏。如果表现一个细节用了10个网点,它当然比用了20个网点的部分粗糙。由此可见,网点的疏密制约了印刷品的精细程度。这是印刷品的分辨率,由加网线数来准确地表述。
　　网点是均匀地排列在一个看不见的“棋盘”上的,这个“棋盘”的纵横线叫网线。加网线数是单位距离内网线的数量,单位是线/英寸(lines per inch),缩写为lpi,常被简称为“线”。线/英寸(lpi)是印刷品的分辨率,正如像素/英寸(ppi)是印前分辨率。
　　报纸比画册粗糙,就是因为报纸的加网线数少。路边的丝网印刷广告就更粗糙了,不用放大镜也能看清一排一排的网点,这是了解网点的好地方。它的加网线数远远小于普通印刷品的加网线数,不过由于观察距离远,它粗糙一些也是可以接受的。
　　常见印刷品的加网线数:户外广告,20―30线;报纸,80―133线;书刊内页,120―150线;铜版纸印刷品,175―200线;特别精细的铜版纸印刷品,250线以上。
　　
　　十一、根据加网线数确定图像分辨率
　　
　　加网线数和图像分辨率的关系,实际上在Photoshop中已经体现出来了,就是“图像大小”对话框右边的那个“自动”按钮,单击它打开的对话框可以填加网线数,然后自动计算出图像分辨率应该是多少像素/英寸。
　　它的计算依据是:图像分辨率(ppi)=加网线数(lpi)×[1.5―2]。这个“1.5―2”,叫质量因子,它意味着在加网时把几个像素转换成一个网点。
　　加网时,激光照排机逐行、逐个地扫描数字图像中的像素,读取每个像素的灰度值,然后按指定的线数将像素转换成网点打印在胶片上。像素的数量应该比网点的数量多,才能在原图中包含足够的信息以提供给加网设备。如果像素少、网点多,就会有一些网点是在原像素之间通过插值计算产生的,这些网点并未反映独特的细节,只是已有细节的重复,其视觉效果就是模糊,这和强行拉大图片效果一样。所以,不同的网点应该由不同的像素生成,不能两三个网点共用一个像素。
　　在0°或90°网角的情况下,如果像素/英寸和线/英寸的数值一样,可以让像素和网点一一对应。可是在四色印刷中至少有三色网角是斜的,而原图中的像素依然以0°和90°排列,那就可能是两个网点由同一像素生成,就会使信息重复。如果像素/英寸是线/英寸的1.5倍,基本上可以保证不同的网点由不同的像素生成。
　　即使多个像素生成一个网点,也比一个像素生成多个网点好,这样一来,网点就不会重复信息,人们就可以充分利用网点表现细微层次。因此质量因子可以高于1.5。常规的针对175线印刷品采用300ppi的数字图像,就是按1.5―2的质量因子计算出来的。现在就可以算出,250线的超精细画册应该用多少ppi的图片:250×(1.5―2)=375―500。
　　
　　十二、设备像素
　　
　　前面所讲的加网线数只适用于加网的部分。而实地、线条的分辨率怎么表示的呢?
　　实地、线条不含网点,直接由激光照排机的曝光点组成。这些曝光点叫“设备像素”,简称“点”。实际上,网点也是由设备像素组成的。
　　激光照排在单位距离内输出设备像素的数量叫“输出分辨率”,以点/英寸(dots per inch)为单位,缩写为dpi。这就是为什么把ppi写成dpi是错误的。“p”(pixel,像素)通常比“d”(dot,点)大得多。一个网目调单元大致能装下1―4个像素,却能装下256个设备像素。设备像素越密集,打印出来的图像就越精细。也就是说,输出分辨率越高,输出就越精细。假如设备像素更小、更密集,网点就会更圆,曲线边缘就会更光滑。
　　激光打印机、喷墨打印机、喷绘也是以设备像素构成图像的,但它们的设备像素不如激光照排密集,输出分辨率低。凭肉眼就可以感觉到,激光打印稿、喷墨打印稿、喷绘的海报不如激光照排的胶片精细。
　　
　　十三、印刷要求的输出分辨率
　　
　　2400dpi是现在各出片公司默认的输出分辨率,可以满足精细印刷的需要。以2400dpi输出的曲线非常光滑,肉眼完全看不到设备像素的痕迹,而且小字非常清晰。前面说过,激光打印、喷墨打印、写真喷绘的精度不如激光照排,事实上,它们的输出分辨率通常不超过1200dpi,家用激光打印机的输出分辨率甚至只有600dpi。把同一文件的打印稿和激光照排胶片拿来比较就可以看出它们的差距。
　　例如做名片有时用一种简易的制版方法,用激光打印机把名片的内容打印在硫酸纸上,代替激光照排的胶片。这样印出来的名片即使纸很好也让人感觉有些低档,字都有点“毛”,这就是输出分辨率不够造成的。高档印刷品是不能用激光打印机来制版的。
　　
　　十四、输出分辨率与加网线数的关系
　　
　　1.区别
　　(1)加网线数(lpi)仅仅是加网部分的分辨率,而输出分辨率(dpi)则是整张胶片的分辨率。
　　(2)在同一张胶片上可以有不同的lpi,比如整体上用175lpi,但有一张图被设计师预先设置成了30lpi以便呈现特殊网纹,但dpi在一次输出中是不会有变化的。
　　(3)lpi的数值比dpi小得多。针对彩色印刷,它们的配置通常是175lpi,2400dpi。
　　(4)在一定范围内提高lpi能使加网部分更精细,但对不加网的实地、文字和线条没有影响。提高dpi既让实地、文字和线条更精细,也让网点更饱满,从而提高加网部分的输出质量。因此,纯文字印刷品需要足够的dpi,而不是lpi,图文并茂的印刷品两者都要。比如纯文字小说的加网线数可以是80lpi,一旦有了插图,就要133lpi以上,但dpi都是2400。出片公司针对各类业务将输出分辨率统一设为2400dpi,但常常会问一句话:“有加网吗?”这是为了选择合适的lpi。
　　2.联系
　　加网线数(lpi)=输出分辨率(dpi)÷网目调单元宽度(点,设备像素)。
　　例如,输出分辨率为2400dpi,一个网目调单元的宽度为16点(即16个设备像素),则加网线数为2400÷16=150lpi。
　　在dpi固定的情况下,若要增加lpi,则只能减少网目调单元可以容纳的设备像素数量,上述公式变为:网目调单元宽度(点,设备像素)=输出分辨率(dpi)÷加网线数(lpi)。
　　
　　十五、输出分辨率与图像分辨率的关系
　　
　　dpi与ppi有什么关系?有没有必要根据dpi来设置ppi呢?分以下三种情况。
　　1.对于全部加网的图像:只根据lpi设置ppi(通常是300ppi),设计师不必考虑dpi。
　　2.对于全部不加网的图像:ppi越接近dpi,打印质量就越高。通常输出时是2400dpi,若将图像的分辨率设成2400ppi,将获得最佳的打印效果(只有在这种情况下dpi和ppi才等同,一个位图像素对应于一个设备像素)。但如果2400ppi使图像文件过大,也可选择900ppi、1200ppi等。
　　3.对于部分加网的图像:加网部分只要求300ppi,不加网部分却要求900ppi以上。如果完全照顾不加网部分,可能使文件过大,这时可取一个中间值,比如600ppi。
　　
　　参考文献:
　　[1]顾桓.印前技术与数字化流程[M].北京:机械工业出版社,2008.
　　[2]张苏.电脑印前技术完全手册[M].北京:人民邮电出版社,2007.
　　[3]Deke McClelland,Laurie Ulrich Fuller.Photoshop CS2宝典[M].北京:电子工业出版社,2009.

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