颜色的前世今生18·外传之PPI、LPI、DPI辨析

BOOKLIBIARY 2015-07-15

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对不起来晚了，废话不说，这次我们来扒一扒这三个长得很像很像的分辨率：

PPI、DPI、LPI。

这三个后面的PI都是一个意思：per inch。

所以这三个概念都是表明图像精细度的，想成“密度”就更容易理解了：每英寸的单位长度上，分布有多少个基本图像单元。

为了方便表达，楼主暂时把所有的基本图像单元通通都叫做“图像原子”。

我们的世界是由一个个的原子组成的（原子以下的就不讨论了！），当我们要用显示器、印刷品等等“人造物”复现看到的世间万物，其实也是在用一个个的基本图像单元排列在一起来复现图像。

由于显示手段的不同，不同设备的“图像原子”是不一样的：

显示器的“图像原子”——像素Pixel——分辨率单位：PPI；常见标准：72PPI；

印刷品的“图像原子”——网点LPI——分辨率单位：LPI；常用标准：150LPI；

打印机的“图像原子”——墨点Dot——分辨率单位：DPI；常见数值：>1000DPI；

特别说明1：关于印刷品。

本来印刷品的图象原子应该是网点，这个网点的直径大小会随着颜色深浅的变化而变化（更详细的介绍见上一章）。

但同样线数的情况下，我们什么情况下能看到的最大颗粒呢？就是网点的直径和网线的网格尺寸（圆和网线相切）一致的时候，见下图。

如果网点直径小于网格尺寸，颗粒就会比较小。如果网点直径大于网格，我们看到的就是阴点子（白色部分），颗粒也会比网格小。所以印刷品的图象原子精细度可以由单位长度的网线数来表达。

总之，PPI，LPI和DPI，是针对各自的设备、各自的显示原理来定义的分辨率（基本图像单元的密度）。

它们之间的不同，来自于基本图像单元不同（设备、显示原理不同）。——当然了！我自己的地盘，当然只管我自己了！哪有闲情逸致管别人，哼！

特别说明2：关于分辨率。

这个概念，既然名字里面有“率”这个字，说明是和除法有关系的概念对不对？它的英文是resolution，从词源来看意思是“process of reducing things into simpler forms”——把什么东西分解成更简单的形式。

我觉得按照道理来说就应该是PPI的概念

但是！我们经常会看到，现在介绍电脑啊手机的分辨率参数，往往格式是这样的：1280*720。

这并不是PPI（密度），而是告诉你整个像素矩阵的大小，所以叫它“分辨率”其实还蛮奇怪的。。。

“像素矩阵的大小”，一个如此重要的概念！竟然没有科学一点的名字可以用！大家就一路这么叫着过来了！可见科技工作者也经常有不靠谱的时候！

英文里面也一样，resolution这个词，有时候指的是像素矩阵的大小，有时候又指的是PPI。也有人强调整体像素个数的时候用“image resolution”（图像分辨率）表达，强调PPI的时候用“Pixel density”表达。

总之，略有混乱，大家平时注意一下就好了。

特别说明3：关于DPI。

DPI，可以说是三个概念里面用得最混乱的。因为DPI的这个Dot，并不一定都是指墨点，有时候就是泛指所有的图像基本单元。它可能是像素，也可能是网点，也可能是墨点。。。

因为PPI、LPI、DPI的早期概念并不规范，当你不清楚某一个设备的基本图像单元该怎么叫的时候（比如楼主从来没有搞懂过的相片冲印机），一概叫Dot难道不是正常人类的反应么。。。

这个看到、用到时候也需要稍微注意一下。

特别说明4：关于打印机。

不管是喷墨打印机，还是激光打印机，甚至出大幅海报的喷绘机，都用墨点做“图像原子”。

墨点必须足够小，图像看起来才精细。

人眼分辨的极限——1’，是一个视角的概念。换算成常用的说法，就是距离30cm 时， 1mm的长度里包含300-400个点，人眼就无法感觉到颗粒感了。因此，数码冲印机的DPI在200-300左右。同理，打印机的分辨率至少要达到200-300DPI。

不过，可能各位亲也注意到了，以喷墨打印机为例，现在常见的DPI参数动不动就上千！

这是为什么？这么高的DPI意义何在？！

这个问题就涉及到本系列关心的重点——颜色！

要用“图像原子”实现不同的颜色，一般有两种方式。

第一种，是“图像原子”本身可以控制颜色的浓淡变化。比如显示器，它的每一个像素都有3个颜色通道，每个通道可以有256阶的强度变化，这就是我们说的1600万色。同样的还有数码照片冲印机、热升华打印机，他们可以控制激光头的功率大小、涂布感光材料的相纸反应时间等等（好吧，其实楼主并没有弄太明白╮(╯_╰)╭），从而控制每一个色点颜色的浓淡。这就是所谓的“连续调”。

第二种，“图像原子”只能控制“有”或者“没有”，因此只能通过控制色料的多和少（改变对白纸的占空比，从而控制反射率）来实现颜色的浓淡变化，就是所谓的“半色调”。比如CMYK印刷机，它有4个颜色通道，每个通道可以有101阶的强度变化（网点占空比可以从0%到100%变化，更多细节请看上一章），即使除开K通道不算，也能实现百万种颜色。

以打印机来说，它能控制的是墨点的密度。墨点密，颜色就深，墨点稀疏，颜色就浅。这样一来，墨点密度有多少级变化，就能形成多少种色阶（同一种颜色的不同深浅）。

假设我们要把一幅300PPI的图像用1200DPI的打印机打出来。1个像素就由4*4个墨点矩阵（只讨论单色的情况）来组成。参考下图：

这意味着，在这个像素的位置上，从颜色的有到无，从浅到深，只有16阶可调。也就是说，在这个打印模式下，单颜色通道只能实现16色！16色！16色！重要的事情说三遍！

对比一下，印刷机，单颜色通道理论上可以实现101阶调节；显示器，单颜色通道有256阶可调。所以打印机这个的16阶实在是有点磕碜了。。。

因此，目前打印机提高DPI的目的，已经不是提升精细度（精细度已经完全够用了），而是要提升颜色的数量，从而提升对颜色层次感的表现力（主要针对照片）。一台300DPI的打印机和一台1500DPI的打印机的区别，类比于相机，并不是200万像素和800万像素的区别，而是256色和16M色的区别。

更多的颜色，意味着更加丰富的色彩层次和更平滑的中间色调过渡。这个其实就是“色阶”的概念，也有把这个称为阶调、色调的。不过，目前“色阶”一般只针对灰阶讨论，不讨论有彩色的情况。所以楼主也不能简单粗暴的说提升DPI就是为了提升色阶的数量。。。这个概念对颜色管理来说也特别重要，以后我们再详细讨论。

理论上，如果打印机要达到和印刷机同样的150LPI效果，就需要达到1500DPI（一个颜色通道从0到100有101阶可调，因此一个印刷的网点需要由10*10=100个墨点组成，则打印机的DPI应为印刷机的LPI的10倍）。

So，打印机的厂家在这个技术指标上不停的升级加码，是有道理的。更高的DPI，可以在支持同样PPI图像的条件下打出更多的颜色，或者在打出同样多颜色的条件下支持更大的PPI图像，或者两者同时提升。目前各个机型、各个品牌的DPI差别很大，我觉得还有提升空间（也就是效果还差强人意的意思，嗯），暂时还不会形成一个稳定的主流标准。

如果打印机DPI的指标不够会怎么样？由于DPI不够，能打出来的颜色就会比较少。造成的结果，就是图像里的细节会消失。比如拍一张有树荫的照片，树荫本来是深绿色的，但里面还有很多种不同的深绿，因此能看到一些树叶、树干、草地的纹路。可一但打印出来就只能看到一片深绿色的阴影，因为打印机把颜色相近的绿色都打成一种绿色了。

也就是说，受影响较大的，一类是线条多、而颜色又接近的情况，比如头发丝、草地之类。另一类，是颜色过渡非常细腻丰富的情况，比如人的肤色。画画的同学就知道，画写实风格的人脸的时候，要形成逼真的立体感，脸上的肤色需要深深浅浅调整无数次，不然就是大饼脸。。。所以人像照片的打印也是考验机器颜色表现力的一道坎。当然！那种PS、美图秀秀、自拍神器处理过的、柔化过皮肤的照片就不用担心这个问题了！

所以打印机的DPI这个指标，对一般办公用影响不大，对打印照片则影响比较大。注意观察的同志可能也发现了，一般办公用的打印机DPI并不高，比如办公用激光打印机一般也就600DPI。打个PPT上的示意图什么的毫无压力。

而一旦标注了是“照片”打印机的，DPI和价格就嗖嗖嗖的上去了。大家买打印机的时候，要根据自己的需求来选DPI参数。

楼主最近刚入手了一个喷墨的，说明书上标注的水平方向DPI是5760。。。

然而并没有什么卵用。。。

为啥呢？这么小的墨点，需要专门的相纸配合。相纸要：非常光滑、不能不吃墨也不能太吃墨、不能让小墨点在纸上浸润开变成大墨点、干燥速度还要快。。。总之就是很有点小贵，楼主还在犹豫要不要哪天放血尝试一下。。。

这也就是为什么用打印机打照片的时候，打印软件会问你“用的什么相纸啊”？不同的相纸能承受的最高DPI是不一样的，软件会自动根据相纸的情况选择合适的DPI，一般都不会按照最高分辨率打印。

同时，由于这种相纸方面的限制，打印机通过提高DPI来提高色阶数量的能力其实是有限的。所以打印机厂家还想了其他很多办法来提高打印照片的颜色表现力，比如增加色彩数量（从4色打印升级到6色打印什么的，这个效果很明显）、改变喷出墨滴的大小（类似于印刷改变网点大小，不过楼主没用过）、降低墨盒的基本色彩浓度同时颜色浓的地方反复喷墨（楼主也没用过）等等。。。总之，任重而道远╮(╯_╰)╭

PS：如果要打印照片，图像应该用多少PPI？

要求高的，用300就够了，一般冲印机的DPI也就这么大。

我自己打照片一般是做记录用，所以基本只用200PPI的图，原来的打印机有1200左右DPI也觉得差不多够用（算下来单颜色通道有36阶渐变）。当然，这个参数理论上越高越好，要不楼主怎么手一抖买了个新的。。。

又PS：为什么热升华打印机、数码冲印机的DPI基本在300左右就够了？因为人家是连续调的！不需要这样控制颜色渐变！所以不需要拼DPI！

甚至冲印机300DPI的效果比2400DPI的喷墨打印机效果好很多。

Why？2400DPI的喷墨打印机打印300DPI的图，单色色阶也只有64阶。而冲印机在300DPI下，单色色阶达到256阶应该不是难事（不过资料太少了，楼主也不能确定。。。囧。。。）。

又又PS：喷墨打印机水平方向和竖直方向的DPI为啥不一样呢？

水平方向的DPI，主要由墨滴的大小决定，也就是完全取决于喷头的原理和技术水平。现在的喷头技术水平已经很高了，市场上已经有水平方向DPI达到9600的产品。

而竖直方向的DPI，就还受另外一个因素影响：走纸的机械结构！

大家如果干过跟机械加工有关的工作，就会知道，一旦机械加工尺寸太小，成本就会一路飙升。现在机械加工水平，控制公差的能力也就是0.02mm左右。

而一个竖直方向分辨率为1200DPI的打印机，走纸和喷墨加起来的精度就已经到了0.002mm！打印机厂家表示，心好累。。。

所以竖直方向的DPI比水平方向的DPI低很多是正常的，而且目前看来也无解。这也是为什么高精度打印会打得很慢，打快了设备容易晃动。稍微晃一下，那个机械误差就蹭蹭的上去了。大家写过毛笔字吗？写字的时候手抖会怎么样？嗯，就是那种感觉。