【图像分辨率大探析】 关于图像尺寸、分辨率、像素密度、格式的理解

像素（Pixel）

图像是由无数个像素点构成，其单位为px，单个像素点的大小并不固定，这取决于工艺差异。因此，我们可以看出，1px并不能表征实际的物理尺寸，它仅仅是对图像的信息大小的抽象描述。显然，对于一个图像而言，其包含的像素点越多，其信息量也就越大，画面的质量（清晰度）也就越高。

分辨率

这个词含义比较模糊，导致各领域出现混用的情况。标准的解释应当是：图像长边和宽边所包含的像素个数。例如：

• 常见的显示屏分辨率1920px $\times$ 1080px。
• 我们查看图片信息的时候，也会显示相应的分辨率。
• 摄像头分辨率能达到千万级像素，指的也是像素点个数。

然而，在一些网站、软件或是书籍中，将分辨率认为是单位英寸的像素点个数（即我们接下来要讲的像素密度），这个严格来说是不准确的，但这种不统一的混用情况很常见，大多时候需要大家自己去判断。大家可以通过所述分辨率单位，以及数值大小进行判断。

像素密度

提及像素密度，其实有两个概念，一个为图像像素密度（Pixel per inch，Ppi），另一个为打印像素密度 (Dots per inch，Dpi)。

图像像素密度（Pixel per inch，Ppi）

定义为每英寸所含像素点个数。有时会被俗称为图像分辨率，但实际上，它指的是密度范畴。以分辨率为1920px $\times$ 1080px，4.5英寸屏幕（一般为对角线长度）为例，计算公式为：
$$Ppi=\frac{\sqrt{1920^2+1080^2}}{4.5}=489.5$$

打印像素密度（Dots per inch，Dpi）

Dpi一般用于描述输出精度，在打印店常用该单位，指打印机在最高分辨率模式下，每英寸所能打印的最多"理论"墨点数。

不过，在一般情况下，我们可以认为Dpi与Ppi等效（事实上Ppi是后来补充的概念），故上述公式亦可用于计算Dpi。

一般而言，打印机的Dpi最高可达300。而手机厂商一般会指定Dpi，如下：

• 低密度 120dpi
• 中密度 160dpi
• 高密度 240dpi
• 超高密度 320dpi

设备独立像素(Device-independent pixel，Dip)

在Android开发中，屏幕的适配问题是个重点。比如设计一款APP，其中的图标如果用px去定义长度，那么在大大小小的手机型号乃至平板电脑中，图标的显示结果可能会难以预料。

因此，需要定义一个新的单位去代替px，这就是常用的dp单位，它的相关概念被称为设备独立像素(Device-independent pixel，Dip)。 其公式如下：
$$1dp=\frac{Dpi}{160}\cdot px$$

利用dp单位，可以使不同分辨率下，手机屏幕中的图片或控件的长宽比例保持一致，不失真。

缩放独立像素（Scale-independent pixel，Sip)

类似于上面提到的设备独立像素，缩放独立像素主要解决文字的适配问题，单位为sp，这也是Android中推荐的文本单位。

图像大小

图像物理尺寸

即图片的实际长宽。就照片而言，我们常常会采用放大缩小来改变它的实际尺寸。根据公式可知，当图像的Dpi一定时，图片放大，其像素点实际上是增加的，这是由图片查看器内置的算法实时插补的，而非原本真实的像素点。因此，像素所组成的色块之间的过渡可能并不自然，可以看到比较“粗大”的像素点。反之，当图片缩小时，像素点个数是减少的。

此外，需要强调的是，这种增加或减少只是暂时的，是算法计算后的实时显示，而你并未保存下来。

所以，在Dpi一定时，只需修改分辨率，就可以相应改变图片的物理尺寸。

图像存储大小

图像存储大小与图片物理尺寸大小不是同个概念，它指的是图片在计算机中存储所需的内存。图片在计算机中是以二进制的形式存储的，计算公式为：
$$store=resolution\cdot \frac{bit}{8}$$
其中，store指内存大小，单位为Byte。resolution指分辨率，即所有像素点个数。bit指位深，即一个像素点所需的位（bit）。

因此，高分辨率的图片必然包含大量的信息，其存储大小也随之会增大。

图像常用格式

• .jpeg / .jpg

  • Joint Photographic Expert Group联合照片专家组
  • 特点：压缩比率高，所占内存小，有损压缩。

• .png

  • Portable Network Graphics便携式网络图形
  • 特点：无损压缩，支持 alpha 通道透明度。压缩量低于JPEG 的有损压缩。不支持多图像文件或动画文件。

• .bmp

  • BitMap位图
  • 特点：位深可选，不支持压缩，所占内存大。

• .gif

  • Graphics Interchange Format图形交换格式
  • 特点：解码快，隔行存放，可构成简单动画。不支持Alpha透明通道。

• .ico

  • Icon image file图标映像文件
  • 用于制作图标的文件。

• .tga

  • Tagged Graphics已标记的图形
  • 特点：支持不规则图形，无损压缩。

• .svg

  • Scalable Vector Graphics可缩放矢量图形
  • 特点：基于XML，矢量图形，边缘清晰。

• .eps

  • Encapsulated PostScript封装式页描述语言
  • 特点：矢量图形。常用于印刷或打印。

小结

个人拙见，如有问题欢迎指正！