从相片存储到像素密度:全面解读像素与分辨率
1.1 ▍ 存储和打印的像素计算
若电脑中存储的相片或图片已设定好横向和纵向的像素数量,例如横向有X个像素点,纵向有Y个像素点,那么整张图片的总像素数Z可由公式Z=XY计算得出。相片的清晰度与像素总数紧密相关,因此,分辨率也可直接用像素数来衡量。上述公式即展现了分辨率与像素之间的关联及其计算方式。
以具体例子来说,若相片横向有4000个像素(即一行包含4000个点),纵向有3000个像素(也就是有3000行),那么其总像素数即为4000乘以3000,等于12000000个,这就是1200万像素。因此,该相片的分辨率可标为1200万。

另外,当涉及打印时,分辨率通常以单位长度内的像素点数来表示,常以英寸为单位,像素点以px为单位。例如,每英寸包含300个像素点,则表示为300ppi,有时也称为300线。此时,存在以下关系:
某一方向上的总长度 × 分辨率 = 该方向上的像素数
另一方向上的总长度 × 分辨率 = 另一方向上的像素数
将这两个方向上的像素数相乘,即可得到总像素数。值得注意的是,电脑中存储的相片尺寸,如长度或高度,并不直接影响分辨率或像素数。实际上,这些参数都可以在图像处理软件中灵活设置。例如,在PhotoShop中,你可以设定相片的尺寸和分辨率,软件将根据这些设定重新计算横向和纵向的像素数。当然,如果设定的像素数超过了原始数据,会增加图片的存储容量,但并不总是导致清晰度的提升。因此,在电脑中存储相片时,仅需关注像素数即可。

1.2 ▍ 分辨率与打印质量
分辨率,作为单位长度上的像素值,与打印质量紧密相关。在打印过程中,分辨率的高低会直接影响打印效果。一般而言,使用的量纲为PPI(每英寸的像素点数)。此外,总像素也是影响打印效果的一个重要因素。它指的是图片的样本精度,与可打印尺寸密切相关。通常,总像素以“长×宽”的方式来表示,其乘积即为通常所说的总像素。值得注意的是,由于图片的宽高比可能不同,因此同一总像素可能对应多种不同的规格。

022.像素在不同设备中的应用
2.1 ▍ 数码影像和摄像头
像素,作为数码影像的基础构成单元,其定义涵盖了基本原色素及其灰度的编码方式。影像的分辨率,也就是单位长度内像素点的数量,常以像素每英寸(PPI)为单位进行衡量。

数码影像同样具有连续性的浓淡阶调,这些阶调由众多色彩相近的小方点组成,这些小方点便是像素。像素是构成影像的最小单元,其大小直接影响着影像的质量和清晰度。摄像头的图像质量部分由像素决定。然而,单纯追求高像素并非总是明智之举。当摄像头尺寸达到一定范围后,再单纯比较像素就失去了意义。目前,主流单反摄像头的像素约为1000万,而普通摄影及家用500万像素已足够。这是因为我们的显示器分辨率有限,过高像素的图片在显示时可能会被压缩至当前屏幕大小,导致图片失真。

2.2 ▍ 屏幕和设备像素密度
在电脑和手机领域,像素密度(PPI)是一个关键指标,它反映了屏幕的细腻程度。计算方法为:将屏幕的横向像素和纵向像素相加后取平方根,再除以屏幕对角线的长度(单位为英寸)。这样,我们就可以得到每英寸的像素数目,即PPI值。需要注意的是,由于屏幕的实际尺寸可能与对角线长度有所差异,因此在计算时可能存在一定的误差。以iPhone 5为例,其4吋屏幕分辨率为1136x640,计算出的像素密度为326PPI,显示效果相当细腻。而家用21.5寸显示器的分辨率为1920x1080,像素密度为103PPI,虽然略低,但依然能满足一般使用需求。

2.3 ▍ 扫描仪与相机每英寸像素
在扫描仪和相机领域,我们有时也会提及“每英寸像素”这一指标。这里的每英寸像素,实质上是指单位面积上的样本数,其具体数值是通过将总像素数除以CCD传感器尺寸来计算的。对于专业的数码单反相机,其每英寸像素值通常介于100至620万像素/平方厘米之间;而普通卡片机则能达到2,000至7,000万像素/平方厘米的高水平。例如,一台拥有2010万像素的Sony α单反相机,其每英寸像素值约为620万像素/平方厘米;相较之下,一台2040万像素的索尼DSC-HX50卡片机则能达到7,000万像素/平方厘米。值得注意的是,照相机的每英寸像素值与其成像效果密切相关:数值越低,意味着CCD传感器反映的画面尺寸越小,从而成像效果也更为出色。

2.4 ▍ 像素概念的拓展
像素的概念不仅局限于扫描仪与相机领域,它还衍生出了体素(voxel)、纹素(texel)以及曲面元素(surfel)等概念,这些概念在计算机图形学和图像处理领域发挥着重要作用。同时,在计算机市场营销中,点常被用来表示像素,特别是使用DPI(dots per inch)这一指标来进行描述。
在一幅可见的图像中,像素的存在形式多样,无论是打印出来的一页上的实物像素,还是电子信号、数码信息或显示器上的虚拟像素,甚至是数码相机中的感光元素,都可以被视为像素的一种表现形式。这个概念并不局限于具体的表现形式,而是更侧重于其作为图像基础单元的本质。因此,除了像素这一通用术语外,还有诸如画素、采样点、字节、比特、点、斑、超集、三合点、条纹集、窗口等众多同义词,它们在不同的上下文中可能有着更为精确的涵义。
同时,我们也可以从抽象的角度来理解像素。当使用像素作为解析度(或分辨率)的衡量标准时,例如2400像素每英寸或640像素每线,像素的概念就变得更加重要。一幅图像中的像素数量,通常被称为图像的解析度,尽管解析度有着更为复杂的定义。然而,从直观上来看,图像中的像素越多,其呈现的结果就越接近原始图像,细节和质感也就越丰富。
