[DC]解析度？！數位解析說明!

解析度？！

什麼是『解析度』？如何解釋？Mr.OH!相信這個問題困擾著許多網友，因為『解析度』這個名詞出現在太多產品的規格表之中，舉凡掃瞄器，印表機，螢幕，數位相機甚至連滑鼠也有『解析度』呢！！同樣使用『解析度』這個項目，可是標示方法卻大異其趣例如：印表機和滑鼠的包裝上會標明1440dpi和600dpi，但換到了螢幕與數位相機時解析度卻變成了1024X768和1600X1200pixel(像素）了。看到這些數字，你對解析度有概念嗎？
正本清源，解析度的真正含意在這些產品中並沒有改變，但『計算單位』卻改變了。換句話說，以重量為例：1公斤等於2.20462磅是一樣的道理。解析度（Resoultion)一詞最早是用來說明工程中單位長度所擷取到點的數目，對應在其單位表示上就成了dpi (dot per inch)。

掃瞄器的解析度？！

既然我們知道了最原始的解析度的表示方式，我們接著來看他的應用吧！在掃瞄器的世界中，不管是平台式還是滾筒式，亦或者掌中型掃瞄器，共通點就是這些設備的感光元件都是線性的，一次元式的CCD。因此，我們不難發現，要表示掃瞄器CCD的性能自然會用上600dpi這類線性表達方式，我們統稱為光學解析度 (Optical Resolution)。好了，問題來了？以平台式掃瞄器為例：CCD必須上下移動以完成平面的掃瞄，所以我們必須告訴使用者關於這台掃瞄器垂直掃瞄的能力，這時我們就必須用上機械解析度(Mechanical Resolution): 意指帶動感光元件(CCD)的步進馬達在機構設計上每英吋可移動的步數，這個數值單位當然會和光學解析度保持一致性，假設我們得到1200dpi。O.K. 現在我們可以把兩個數字乘起來，得到這台掃瞄器平面掃瞄性能，600X1200dpi (Acer 610UT)！
 隨著演算科技的進步，600X1200dpi的實際掃瞄能力漸漸不敷所需了。因此，廠商想到了一個絕妙的點子，就是利用內差法（相鄰的兩個像素點加權平均）在已知像素之間 (光學解析度)塞進更多的點。這些點全然是利用數學方法所演算的出來，跟實際取得的點約略會有不同，但在擴充像素和解析度上，這些點就會發揮作用了！為了和實際解析度有所區隔，我們特別將以演算法擴充出來的解析度稱為最大解析度(Maximum Resolution)，以Acer 610UT為例其最大解析度為4800dpi。
 演算科技對彩色影像的幫助或許不大，但在掃瞄黑白影像或者放大較小的原稿時，插值演算就變得十分有用。因為插入更多的點可以讓黑白影像，填補鋸齒，產生較為平滑的曲線。

數位相機的解析度？！

在我們瞭解掃瞄器解析度標示法則之後，對數位相機的解析度判讀就不會太困難。事實上，不管是螢幕或是數位相機的CCD，工程學界習慣以ppi ( pixel per inch ) ，意思是每英吋所呈現的像素數目。 在這裡『像素』即對應到掃瞄器『點』的意思是相同的。我們以CANON 最新的數位相機PRO 90IS為例，其最大拍攝相片的解析度為1,856 x 1,392 pixels = 2,583,552像素，所以我們知道Pro 90IS的最大平面影像可以拍到 258萬畫素！咦！這裡有個問題？明明規格表標示的清清楚楚Pro90IS為334萬畫素，為什麼實際上只能拍到258萬畫素呢？這個灌水也太兇了一點！
這個問題出現在Pro 90IS真正使用的CCD確實為334萬畫素，不過，由於他採高變焦倍率鏡頭設計，所以成像後CCD的利用率只有77％，也就是我們俗稱的『有效像素』，同樣的情形也會發生在其他廠牌的數位相機身上。咦！這裡又有個問題？某些廠牌的數位相機標榜如： Super CCD 或是 Photowize 等可以將畫素提升是怎麼回事？
實際上在數位相機像素提升技巧要比掃瞄器來說要多的多。舉凡富士Super CCD 或是 愛克發 Photowize 亦或者是EPSON Htpic等，借重像素排列或運算內差法等...不一而足。所達之目的和掃瞄器的『最大解析度』相去不遠，所不同的是，掃瞄器使用線性內差補足像素，但在數位相機的領域裡卻必須考慮到CCD是以面積為單位做運算。由於計算的基礎不一樣，理論上出現過許多不同的運算方式，如金字塔內差，六面體內差等等....我們會在稍後的單元中，解釋這些內差法所創造的不同影像成果。

解析度的大小？有關係！

由於解析度的大小決定了掃瞄器或數位相機在記錄時影像精細度，通常dpi 或是 ppi 的數值越大，掃瞄或拍攝到的相片圖檔解析度也就越高，當然得到的影像檔所佔記憶體也就越大。較高的解析度確實可以獲得較佳的影像品質，但這是有其極限的。當解析度大於某一個特定值之後，只會使影像檔增大而不易處理，並不能對影像品質產生顯著的改善。
那到底這個特定值為何呢？這個就必須牽涉到你所期望的輸出設備的能力了。我們先假設你以掃瞄取得的圖檔將以印表機來列印輸出，常見的盲點在於是否應該將「掃瞄解析度」和「印表機解析度」設定成一致？舉例來說，Epson Style Color印表機最高解析度為 720 dpi ，如果我們Acer 610UT掃瞄器的解析度調成整成 720 dpi或更高（以軟體設定可以調到4800dpi)就應當得到更好的輸出結果。
這樣的期盼和事實是有些出入的，如果你輸出設備是可印出連續色調（如：熱昇華印表機），則輸出設備的解析度有多高，你的描解析度就可以設定多高。若你的輸出設備為半色調印表機（如：噴墨印表機或雷射印表機），則輸出設備的解析度與掃瞄解析度的最佳比例就變為 2:1。換言之，以EPSON印表機為720dpi，那掃瞄解析度設定為360dpi就足夠。Mr.OH!將原因解釋如下：

何謂連續色調：你是否感覺到電腦螢幕所呈現的影像會比印表機等輸出的來得漂亮？顯示器的解析度不過才 72dpi而已，但顯示出的影像卻比720dpi甚至1440dpi的印表機結果還來的棒，為什麼？其原因就在於電腦螢幕輸出色彩採類比方式，顯示出連續色調。所以，當影像能以連續色調顯示時，就算解析度不怎麼高，影像仍很逼真，用眼睛看時就會覺得很自然。但用噴墨或是雷射印表機輸出時，是以墨點來構成。因為，印表機僅能控制有無墨點，卻無法控制其深淺變化，所以當你近看噴墨輸出結果時會發現由三到六色的點構成的，這樣的結果我們稱為半色調輸出。採用熱昇華的方式就不同了，熱昇華是分別在四種原色的色膜上直接加熱，讓色膜的染料轉移到紙張上，這樣輸出方式可以透過溫度高低來控制每個點的深淺，因此它的解析度雖然並未比部分噴墨機種來得高，但是在連續色調表現方式相當好，整體輸出影像相當優異。
另一個原因是印刷時採用的解析度是以 lpi（lines per inch，每英吋線數）來度量，而它與電子影像的解析度（dpi）是不同的。以目前的噴墨技術而言，要讓噴出去的墨滴都控制在等於或小於1/1000吋內是一件困難度相高的事。要做到這一點，首先是噴嘴的孔徑必須非常的小，但太小的噴嘴又容易會被乾掉的墨水所阻塞，孔徑太小的噴嘴頭也不易製造。其次是墨水的部分，墨點如果太小，可能在飛行至紙張的途中就乾掉，而無法附著至紙張上。因此，大多數的 300 dpi印表機都將網線數 ( lpi ) 設定在50~ 60 lpi。
學習計算輸出結果的大小！重點！

以 Mr.OH! 的經驗，通常購買數位相機或掃瞄器前會詢問像素或解析度做為參考指標，是為出版需求者居多。一個簡易計算最佳解析度的辦法就是計算輸出設備所列印的線數（lpi）乘以1.5 ～ 2.0倍率。
例如，為了讓您掃瞄的影像適用於以 133 lpi 的雜誌印刷，用 133 乘以 1.5 或 2.0，得到 199.5 或 266。在這種情況下，最佳的掃瞄解析度應該是 200 dpi ～ 266 dpi（取決於對輸出品質的要求）。lpi 的數值，取決於印刷工業所要求的品質。報紙大約用 85 lpi，雜誌大約用 133 lpi 到 150 lpi，精美的藝術書籍則有可能用高達 200 lpi 到 300 lpi 的解析度。
如果你要在螢幕上顯示影像（例如：多媒體或網頁）就不需要以高於 72 dpi 的解析度掃瞄，因為螢幕只能顯示大約 72 dpi 的影像品質。使用更高的解析度掃瞄影像，只會增加影像檔的大小，並不能提高影像在螢幕上顯示的清晰度。
請參閱由新友公司所提供的解析度與輸出設備對照表：

輸出設備 黑白影像 灰階影像 彩色影像
黑白噴墨
雷射印表機 與印表機相同 解析度除以4或3 解析度除以4或3
彩色噴墨
熱轉寫印表機 與印表機相同 解析度除以4或3 解析度除以4或3
彩色雷射
噴蠟印表機 與印表機相同 解析度除以4或3 解析度除以4或3
彩色熱昇華印表機 與印表機相同 與印表機相同 與印表機相同
印刷機或
網片輸出機 與網片輸出機同 印刷線數乘以1.5 ~ 2 印刷線數乘以1.5 ~ 2

接下來不妨再做個實驗，假設你已經有一台 720 dpi彩色噴墨印表機，想要掃瞄並列印一張相片，一般而言用 720 / 4 = 180 dpi 就足夠了。你可用 180 dpi 及 240 dpi 各掃瞄一次並分別印出。仔細比較之後，如果感覺毫無差異，以後當然用 180 dpi 掃瞄即可。如果感覺 240 dpi 的稍好一些，或許以後可用 240 dpi 掃瞄；但是不必考慮用 360dpi 或 720dpi 再比一次了。（感謝新友科技提供資料）。
O.K. 知道了如何正確的設定掃瞄器取得影像後，接下來我們來看看，如何利用數位相機取得正確影像大小。以Canon Pro90Is 為例，其最大相片解析度為1,856 x 1,392 pixels，以輸出到高級藝術雜誌需300dpi的印刷解析度來計算，則最大相片為（（1,856/300）=6.2"）X（4.7"=（1,392/300）），相當於15cm X 11cm大約和明信片差不多大。換各方式，如果只是要放在螢幕或做成網頁（72dpi)，那要顯示同樣大小照片需要多少畫素的數位相機才夠呢？
答案：( 6.2"X72=447X339=4.7X72 ) = 151,533 大約15萬畫素的數位相機就綽綽有餘了（這當然是理論值，一般網路數位相機約為35萬畫素，可製作640X480大小的相片，供讀者參考）。
看完本篇，你是否對於你將採購數位相機的畫素有所概念了呢？Mr.OH!最後再介紹一個小技巧，以目前市面上傳統沖洗相片的大小為5"X7"來計算，按一般相片品質為300dpi來說，你至少需要買到一台有效畫素在315萬以上的數位相機才能做到這一點。希望能對你在採購相機時有所助益。

[ 本帖最後由 philxyz0316 於 2006-11-14 23:09 編輯 ]