图像基础核心知识体系

一、 图像基础核心知识体系

1. 像素与分辨率

• 像素：图像的最小单位，一个带有颜色信息的小方点。像素大小通常指图像的总像素数量（宽×高），如 1920×1080（约207万像素）。
• 分辨率：有两个常见但易混的概念：
  • 图像分辨率：指图像本身包含的像素总数（如 1920×1080）。这是决定图像精细度的根本因素。
  • 输出/打印分辨率：指每英寸长度上的像素数，单位是 PPI。它决定了图像在屏幕或纸上显示的物理尺寸。例如，一张 1920×1080 的图片，如果以 96 PPI 显示，则物理尺寸约为 50×28 厘米；如果以 300 PPI 打印，则尺寸会缩小到约 16×9 厘米。

2. 颜色模型与深度

• RGB：最常用的加色模型，用于屏幕显示。每个像素由红、绿、蓝三个通道混合而成。
• 颜色深度：每个像素用于存储颜色信息的比特数。常见的有：
  • 8位/通道：最常见的“真彩色”，每个通道256级，总共约1677万色。
  • 24位色：即RGB三个8位通道。
  • 32位色：通常是在24位RGB基础上增加一个8位的Alpha通道（透明度）。
• Alpha通道：存储透明度的独立通道。RGBA即包含此通道。

3. 图像类型：位图 vs 矢量图

• 位图：由像素点阵构成。放大必然模糊。格式如 JPG, PNG, GIF, BMP, WebP。适用于照片、复杂图像。
• 矢量图：由数学公式定义的路径、形状、曲线构成。无限放大不失真。格式如 SVG, PDF（可包含矢量数据）, AI, EPS。适用于logo、图标、图表。
• 混合文档：如你提到的PDF，它是一个容器格式，可以同时嵌入位图和矢量图。文字和图形通常是矢量的，所以放大清晰；而嵌入的照片则是位图，过度放大依然会模糊。

4. 文件格式与压缩

• 有损压缩：通过丢弃人眼不敏感的数据来大幅减小文件体积。JPG/JPEG 是典型代表。压缩率越高，文件越小，但画质损失（噪点、块状伪影）越严重。
• 无损压缩：只压缩数据，不丢失任何信息。PNG 是典型代表，支持透明度。
• GIF：颜色限制在256色，支持简单动画和透明度（但非Alpha通道）。
• WebP/AVIF：现代格式，在同等画质下比JPG/PNG体积更小。
• 文件大小决定因素公式（简化）：
  文件大小 ≈ 图像宽度 × 图像高度 × 颜色通道数 × （压缩率影响因子）
  核心是总像素数和采用的压缩算法。

5. 常见操作与术语

• 缩放：改变图像的像素尺寸。
  • 上采样：放大。需要算法（如双线性、双立方插值）来“创造”新像素，会导致模糊。
  • 下采样：缩小。需要算法来“合并”像素，通常画质损失较小。
• 裁剪：保留图像的一部分，改变的是构图和像素尺寸。
• 导出/另存为：在此过程中可以指定输出分辨率（像素尺寸）、文件格式、压缩质量。

PPI (Pixels Per Inch) - 像素每英寸

• 描述的是数字图像的像素密度
• 是一个输入/显示概念
• 表示每英寸长度上排列多少个像素
• 主要用于屏幕显示、图像文件本身
• 示例：一张3000×2400像素的图像，如果以300 PPI打印，则物理尺寸为10×8英寸

DPI (Dots Per Inch) - 点每英寸

• 描述的是打印设备的物理输出能力
• 是一个输出/印刷概念
• 表示打印头、激光打印机或印刷机每英寸能放置多少个物理墨点
• 主要用于印刷、打印输出
• 示例：一台印刷机可能以2400 DPI输出，但图像本身的分辨率可能只有300 PPI

技术上的细微差别

1. 像素 vs 墨点：

   • 像素是图像信息的最小单位，包含完整的颜色信息（如RGB值）
   • 墨点是打印机实际喷出的物理墨滴，通常只有CMYK几种颜色的单色点
   • 一个像素的颜色需要多个墨点的组合来近似再现

2. 转换关系：

   • 要获得高质量的印刷品，通常需要：图像PPI × 3 ≈ 打印设备DPI
   • 例如：300 PPI的图像用1200 DPI的打印机输出效果很好
   • 这是因为打印机需要用多个墨点来模拟一个像素的颜色渐变

实际使用中的混乱

为什么人们会混用？

1. 历史原因：早期的图像软件和扫描仪界面上常用DPI，即使它们真正调整的是PPI
2. 软件界面误导：
   • Photoshop中“图像大小”对话框显示的是“分辨率”，单位是“像素/英寸”，这实际上是PPI
   • 但很多软件（甚至Windows属性）错误地标注为DPI
3. 近似等效：在讨论印刷质量时，300 DPI和300 PPI经常被当作同一标准

正确的理解方式

场景	应使用的术语	说明
设计网页/UI	PPI	72 PPI、96 PPI等是常见的屏幕标准
准备印刷文件	PPI	要求图像提供300 PPI的源文件
讨论打印机性能	DPI	这台打印机支持1200×1200 DPI
扫描仪设置	PPI	扫描时设置为300 PPI（虽然界面可能写DPI）

记住这个简单的规则：

• 屏幕显示和图像文件 → 用 PPI 思考
• 物理打印输出 → 才需要考虑 DPI

在电脑中，实际上可以随意修改PPI，并不影响图片在电脑上的显示状态。 只有在打印时，某些打印软件或打印机可能才会查看这个dpi属性，并且可能会依照这个属性来调整打印时在一英寸纸张时要对应打印原图的多少个像素点。