數位第一個課  
  

數位與傳統

比一比

數位第一個課 數位列印

 

過去幾年來隨著數位影像軟、硬體的日益普遍,介紹這些產品的文章也到處可見。專有數位名詞一籮筐散見各處,這些新生詞彙,或許難不倒有豐富數位知識的 e 世代,傳統攝影人可就頗為困惑。讓我們深入數位攝影的根基,對這些專有數位名詞做些深入淺出的探討,有了根本的了解,就可以建立一個清晰明確的概念,當有助於解惑除困。

PIXEL

Pixel 就是像素,也有人譯為畫素,是數位影像的最小單位,也是數位相機所用的「數位底片」— CCD的最小單位。就像生物的細胞、沙漠的沙粒;聚沙成搭,涓滴成洋。

像素如沙粒般具體可見。可以未見?在電腦的監視器上,每吋約可顯現 70 個像素,這樣的解析度足以欺騙我們的眼睛,認為這所見是一個完整「影像」而不是一個個像素所組成的「拼圖」。如果我們利用影像處理軟體把影像放大,像素就會赤裸真實地程現在眼前。

100 % 放大,看不到 pixel (142 x113 pixel) 放大八倍 252 x179 pixel

左圖為原像素尺寸(142 x 113 Pixel ) 影像,在 15吋的 Monitor上寬約二吋,看不到像素何在。右圖是把左圖藍色框取的範圍放大八倍 (800 %),馬賽克真實的反應出 pixel的原貌。這些就是「數位影像的沙粒」。

一顆沙,一個世界。因此相鄰的兩個像素的屬性(如色彩)可以很接近,完全相同或相去甚遠。更因為每個像素就是一筆資料,所以可以做十分精確的修改、還原,這是傳統攝影無法辦到的。

在硬體世界中,像素指的是影像擷取工具,數位相機、掃瞄器內感光元件如 CCD 、 CMOS 上的感光「細胞」,大多為正方型,實體的大小為 6 至 20 microns。大體上感光元件所含像素愈多,就能擷取更多的影像細節,因此所擷取的影像就有更豐富的色彩、更銳利清晰。

 

解析度 ppi 與 dpi

解析度是指影像擷取工具或顯示工具每單位長度(公分或公寸)所能擷取或顯示資料的能力。ppi 指 pixel per inch,  dpi 則指 dot per inch,兩者常被混為一談。其實區別是很明顯的,只要論及光學解析度,一定是 ppi,因為感光元件上才有像素 (pixel),因此我們說某掃瞄器的解析度是 2400 x 3600 dpi顯然是不正確的。印表機的解析度才應該以 dpi 來度量,如 1440 dpi,指每吋能打印出 1440 點的色彩或濃度。

有關 pixel 與解析度,在「數位照相機」這一頁,尚有些說明,請參考。

灰階深度與色彩深度

所謂「灰階影像」就是「黑白照片」,「灰階」似乎比「黑白」在表達上更為精確。

談到數位相機、掃瞄器與電腦螢幕都會觸及色彩深度的問題,似乎很抽象,其實是很具體的。灰階深度或色彩深度都以 bit 為單位,所以又叫做「色彩位元深度」。bit 是電腦內最小的記憶單位,1 bit 帶電時為正,不帶電時為負,因此可以代表兩筆資料。由此延伸 1 bit 可表現 2 階色調,2 bit= 2² 可表現 4 階色調,3 bit = 3² = 8…… 8 bit = 8² = 256 色階。

8 bit 彩色只能表現 256 色;16 bit,所謂的「高彩」可呈現 16² = 65,536色; 24 bit「全彩」 16,777,216色;32 bit= 4,294,967,296(42億)色。2 次方實在威力無窮。請再參考色彩深度對色彩表現的幾個實例:

2-bit color 4-bit color 6-bit color
8-bit color 24-bit color

想要真實地分辨 24 bit 與 8 bit color 的差別,請先檢查顯示器的色彩設定。PC 的檢查方法:在「桌面」上任何空白位置,按 右 key,出現選單,按「內容」,再點選「設定」看看「色彩」是否設定在 24 bit,否則最後一圖只能看到 16 bit 色彩。bit depth 愈大色調與色階的變化就愈平順,色彩層次愈豐富。

其實人類的眼睛對色彩的分辨能力極強,因此各種的數位影像工具、軟體,仍在向更高的色彩深度發展,如 32 bit, 36 bit, 48 bit 等。24 bit 是目前的標準,大多數的影像處理軟體也只能處理 24 bit 彩色。有些 32, 36 bit 的數位相機、掃瞄器在輸入時以 32/36 bit 記錄色彩資料,但輸出時裁切一些不佳資料後,只輸出 24 bit 彩色。

一般的黑白照片的層次約略相當 256 色階。一幅 8 bit 數位灰階影像正好是 256 階。下面比較一下 2 bit ( 4 階),4 bit ( 16 階) 與 8 bit ( 256 階) 的差異。

2-bit grayscale 4-bit grayscale 8-bit grayscale

4 bit 似與 8 bit 相差不大,感覺上只是對比較高,如果有興趣,下載後放大再比較,差異還不小呢!

色頻 Color Channels

色光的三原色是 R(紅)、G(綠)、B (藍)。色彩塗料則是以 C (青),M (洋紅),Y(黃)三原色調合出來的,在印刷上因CMY調出的黑色不夠黑所以又加入了 K(黑)。

大多數的數位影像是由色光三原色 RGB 三個色頻所組成,如上圖的小女孩的影像,實際上是由下面三個色頻所組成。如果是 24 bit color,那麼每個色頻是 8 bit —紅、綠、藍色 各256 階。三層色頻像三明治一般夾在一起,就能產生 256 x 256 x 256= 1千6百70萬的豐富色彩。

Red Channel Green Channel Blue Channel

如果數位影像的最終目的是經由商業印刷生產的印製品,如廣告傳單、雜誌等,那麼最好把影像轉為 CMYK 模式,那麼這個影像就有 4 個色頻了。

請注意一般桌上型印表機,RGB 即可。

檔案大小

RGB  24 bit「全彩」數位影像,即為 8 bit 每一個色頻,8 bit = 1 byte。每個像素有 3 byte 的色彩資料。因此檔案大小等於該數位影像的「像素尺寸」乘以 3。以一像素尺寸為 1200 x 1600 pixel 的影像為例,其檔案大小為 1200 x1600 x 3 = 5,760,000 bytes 約為 5.7 MB。如為 CMYK 數位影像或 色彩深度在 24 bit 以上,檔案自然就更大了。