扫描仪分辩率详解

扫描仪分辩率详解

分辨率与图像质量密切相关，是用以衡量图像细节表现力的一个重要技术参数。其应用范围十分广泛，在扫描仪等数字化设备中都以分辨率作为衡量设备捕捉、显示或输出图像数据的能力。但由于所处环境不同，其含义也不尽相同。因此，正确认识扫描仪分辨率及其相互关系，不论在对硬件设备的了解程度方面还是在对图像的应用处理方面都非常重要。

一、分辩率的表示方法与含义

在使用扫描仪、打印机、数字相机、显示器等数字设备或进行图像的数字化处理时，经常会接触到ppi，dpi和spi这3个常用表示方法。

ppi(pixels perinch)：即每英寸的像素数。像素是组成数字图像的基本单位，如果将一幅数字图像进行多级放大，可以发现它是由一个一个带颜色的“小区域”构成的。这些“小区域”就是像素。这种描述方法主要用来描述图像分辨率。

例如在显示器上经常可以看到诸如1024X768ppi和800X600ppi等分辨率的设置，实际上这是屏幕的显示分辨率。另外，现在的扫描仪等数字化输入设备也常用以描述所获取信息的密度，即输入分辨率。

dpi(dotsperinch)：即每英寸的点数。严格地说，点实际上是指打印机在打印文字和图像时所表征图像打印输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，所输出的图像就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。不过，在描述扫描仪分辨率时经常会使用此术语表示。

spi：即每英寸的采样点数。实际上这个术语是扫描仪专用的，这是因为扫描仪在扫描图像时，不显示像素，也不使用点，它将源图像看成是由大量网格组成的，扫描时，从每一个网格中取出一个点，这个点就称为取样点，这些取样点的信息转换成计算机能够识别的形式后，再以像素的形式在显示器屏幕上显示或以点的形式通过打印机打印出来。

通常，这3个概念非常容易混淆，dpi中的色点指的是硬件设备最小的显示单元：而像素则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。由于扫描仪在扫描图像时，每一个采样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的dpi值与扫描形成图像的ppi值通常是等效的，此时两者可以暂划等号。但大多数情况下，两者之间还是存在一定的区别。例如分辨率为1ppi的图像，在300dpi的打印机上打印输出，此时图像的每一个像素，在打印时都对应了300x300点。同样，在显示方面，若显示器的分辨率为80dpi描述，即每英寸对应80个光点，在640x480dpi显示分辨率下1像素与1光点相对应，但如果将显示模式调整为320x200dpi，则在显示一幅320x200dpi的图像时，一个像素则对应4个光点。

二、分辨率的常用术语

由于分辨率这个概念不仅仅使用在扫描作业中，而是被广泛应用于整个数字影像领域，因此其内涵和表示方法不是单一的、固定的，在一定范围内容易引起混淆，所以有人说

很难对它下定义。但无论如何，在确定最佳分辨率之前，弄清有关的技术术语是很重要的。

常常听到的有关分辨率的术语有光学分辨率、插值分辨率、图像分辨率、显示器分辨率、输出分辨率、打印机分辨率等等。除此之外，其他一些类型的分辨率，要么与这些概念有关，要么就是这些概念的不同叫法。

1．光学分辩率

光学分辨率是衡量扫描仪感光器件精密程度的重要参数。即扫描仪的光学部件每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数，是扫描仪CCD的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。例如分辨率为1200dpi的扫描仪，其光学部分的分辨率只占400~600dpi。扩充部分的分辨率(由硬件和软件所生成的)是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的。对于扫描仪自身来说，不能单看最大分辨率，其实际的光学分辨率更能反映扫描仪的性能。

2．插值分辨率

从性能上看，插值分辨率即是指扫描仪的最大分辨率，因为它是通过扫描仪的驱动程序得到的，也即通过数学演算手法得到的，又叫最高分辨率、软件分辨率。其原理是在光学分辨率所获得的两个扫描点之间插入附加的信息点，因此它不会增加新的细节，只是在相邻像素间求出颜色和灰度数据的平均值，从而在它们之间增加一个新的像素。比如一台扫描仪的光学分辨率为600dpi通过插值算法可使其最大分辨率达到9600dpi。适度的利用插值算法提高分辨率，可在一定范围内增加图像的尺寸，但对图像品质不会带来实质性的提高，因为内插法得到的图像信息不是从原图像直接获取的，带有“虚假”的性质，对扫描仪来说只有参考价值。比如有一张2英寸X3英寸的照片，用光学分辨率60dpi的扫描仪以600dpi的精度扫描，得到的图像尺寸是1200dpiXl800dpi这时的图像很清晰，因为图像上的每一点都是由真正的感光元件获取的。同样以这张照片，用光学分辨率300dpi的扫描仪扫描，因为其光学分辨率最高为30dpl所以得到的图像尺寸只能是600dpiX900dpi但是，我们需要得到1200郎ixl800dpi的图像才能满足要求，只好通过软件把600dpiX 900dpi的图像放大为1200dpiXl800dpi虽然尺寸上满足了要求，但是清晰度却大大下降了。

通过以上分析可以看出，在使用过程中扫描仪的分辨率是可调的，而调整的方法就是通过软件(驱动程序)进行的。如果设置的标准超过了设备的光学分辨率指标，则驱动程序会对超过的部分自动进行插值运算，从而满足用户的需求。

3．输入分辨率

输入分辨率是表示输入设备在每英寸线内捕捉的信息量。当输入设备是平台式扫描仪时，输入分辨率就是指扫描分辨率，它以每英寸的点数(dpi)来测量。扫描分辨率是扫描一幅原稿时扫描仪实际使用的分辨率，而不是扫描时设定的输出分辨率。

扫描作业时可以设置多种不同的分辨率。如果在首次扫描图像时就已经知道图像输出的尺寸，则可以准确选择扫描分辨率，以使其产生所需要的精确的信息总量，避免在以后处理图像时再增加信息或减少信息。输入分辨率只受扫描设备的最高光学分辨率或内插分辨