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江瑞璋,知名電子出版專家、網路作家。
   
  點到那裡去了,再點一次 細數DPI (Dot Per Inch)
  江瑞璋 Deccember 30, 2000
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摘要         

     傳統製版流程所提到的網點(DOT)大家都懂,有了數位影像擷取器用DPI來說明輸入設備的解析力,後來發明了底片輸出機也用DPI來表明一英吋有幾個點,再加上印刷時又出現了LPI (Line Per Inch)來說明印刷品的精細程度。這麼多的點真是多的讓人數不完。本來是見山是山,反成了見山不是山,深怕用表錯詞表錯意。沒關係,嶄新讓您進入見山又是山的境界。

 前言 

          原本單純的一個點(DOT)是用來表示印刷時網點大小。但現在可以看到無論是掃瞄器、噴墨印表機、底片輸出機、出版機等設備都不約而同的採用多少個DPI表示設備的解析力。另一方面你又會被告知掃瞄時要用300dpi,輸出機是2400dpi,輸出的線數是150線(lpi),而輸入的300dpi恰巧是150lpi的2倍,可是給噴墨印表機卻是600dpi就足以表現2400dpi的效果了。真是越聽越迷糊,到底是怎麼回事呢?先讓各位看一些廣告再詳談吧。

 業界的廣告

掃瞄器
                    
全友掃瞄器

掃描模式 48 位元彩色模式
  24 位元彩色模式
  灰階模式
  黑白及半色調模式
光學解析度 2000dpi
機械解析度

6000dpi

掃描方式 X-Y軸掃描方式
濃度值 4.0 Dmax
傳輸介面 SCSI-II

掃描面積

12"*17" (305mm*432mm)( 反射/透射 )


噴墨印表機
           
HP designjet 5000/5000ps 大尺寸噴墨繪圖機同時兼備了高速的輸出效能與極致的相片列印品質,是同級機種所望塵莫及的1,甚至比HPp designejet cp系列大尺寸印表機快五倍!
• 無與倫比的速度,令人讚嘆的相片品質,輸出速度高達每小時569平方英呎2,是hp designjet cp系列大尺寸印表機的五倍。
• 採用HP彩色疊層列印,並同時使用六色墨水(CMYKcm)、1200dpi解析度,彩色色域廣泛,色彩均勻一致,可列印出令人讚嘆的連續色調相片品質。

底片輸出機
             富士Luxel F9000可以配置一、二或三條的雷射光束(三條雷射光束將於1999年底推出),雷射成像的速度將以倍數上昇,而產能也從一小時16張B1(2438 DPI)到三條雷射光束的一小時38張B1。在1218 DPI的解析度下,三條雷射光束曝光一張B1尺寸的底片只要一分鐘。 除了Luxel F9000舉世無雙的速度與尺寸之外,Luxel F9000並提供了在1219、1828、2438及3657 DPI下最高可達400LPI的高品質輸出。

 

直接出版機
  
          Now Dainippon Screen's expertise in external drum recorders and precision optical systems converge to bring you a new thermal CTP recorder with superior output speeds. Make the move to thermal with a full range of high-powered functions that deliver versatility with high-productivity--up to 12 plates* per hour at 2,400 dpi, including punching.

 

 正本清源 

為什麼要使用網點
          "以網點模擬連續調的效果"。這句話就足以解釋印刷時為什麼要使用網點來複製原稿了。最常見的原稿種類有幻燈片和照片,也就是常說的透射稿和反射稿。這些原稿的組成份大都是屬於極細顆粒的銀鹽粒子,能將自然景物或人像受光線照射的變化、層次深淺、濃淡感覺出表現出來,我們稱為連續調。而印刷時所使用的是油墨和紙張,為了大量生產的目的就要思考如何快速將油墨轉移至紙張上面,而在轉移的過程中也必須顧及原稿應該有的層次變化,因此以網點的大小來表現暗或亮的層次感。所以油墨因網點訊號的大小不同,印在紙張上的油墨點也是大小不同,但是油墨的墨膜厚度是一樣的。為什麼網點就能模擬連續調的效果呢?

                                    Black at 45° angle

            帶顏色的油墨就是印在這些網點上以模擬原稿連續調的效果,而油墨印在網點上的墨膜厚度是一致的,不是有墨(有訊號),就是紙白的地方(沒有訊號)。這也為什麼控制住滿版濃度(墨膜厚度)就可以控制好印刷品質之原因了。

人眼是很容易被欺騙的
          眼睛是靈魂之窗,但能分辨二條黑線或色調的變化仍是有限制的。如同我們夜晚看遠處的車燈是一個亮點,等到靠近你時才發現是二個車燈。這說明了眼睛也是有解析力上的限制,根據統計的結果,人眼解析力的限制情形為:(以清晰的黑色線條做實驗)

人眼解析力  100-200 Lines/Inch,於30公分的閱讀距離

          因此在提到"以網點模擬連續調的效果"這句話時,其實是你的眼睛被欺騙了,是你誤以為連續調的效果。

175線就夠用了
          那麼,要多少條線於一英吋內才能讓人誤以為連續調的效果?在美國是150lpi(Lines Per Inch)就可騙過老外的眼睛了。可是大部份的東方人,如台灣和日本等地,就需要175(Lines Per Inch),甚至還有人要求輸出時用200(Lines Per Inch)。所以在印刷流程裡你常會聽到要印多少線、或是輸出線數等的問題,其所指的就是LPI (Lines Per Inch)。

     LPI (Lines Per Inch)所指的是印刷線數

線是由點所構成的
          在一英吋裡面有175條線,而線是由點所構成的,只是這裡的點是有變化的點。以傳統網點來說,這些半色調網點(Halftone Dot)是有大小之分的,也唯有這樣才能以大網點模擬較暗的區域,小網點模擬亮部區域,依原稿的深淺決定多大或多小的網點。

            左右兩圖表示某一LPI的網點放大圖,你可以想像是(1/LPI)尺寸的放大,此時的"1"大都為一英吋。左邊是100%的方形網點,右邊的黑色區域佔整個格子的50%,所以為50%的網點。

雷射光點組成了半色調網點
          由於半色調網點有大小點的分別,如50%的網點是表示在一個單位方格內黑色訊號區所佔的比例是50%,那到底是什麼東西組成這些半色調網點呢?答案是你買的輸出設備,如噴墨印表機、底片輸出機或直接出版機等。以輸出機而言,雷射光點才是最基本的單位,我們稱為光點(Spot)。而一英吋有幾個光點就表示此輸出機的解析力是多少。在此以SPI (Spot Per Inch)是不是比DPI (Dot Per Inch)來個更傳神、更清楚。

為什麼是2400SPI的輸出機
          既然清楚的知道了半色調網點最大(100%)也不會超過單位線數(1/LPI),而組成半色調網點的基本單位光點(Spot)到底要細到多小才行呢?這個問是與灰階有關係,灰階表示深淺的感覺,如果你的影印機只能分辨黑和白,那麼無論你的原稿有多麼豐富,經過影印後會就只有二階,一為黑,另一為白。因此你的深淺感覺會很強烈,不是黑就是白的高反差。

          而人眼對於階調的變化是很敏感的,為了達到連續調的效果,如以網點模擬一個銀鹽式的灰色級數尺(連續調),而不能有條痕狀的"斷階"現象產生,研究結果約需要200-250階以上的灰階才能模擬連續調。所以在輸出時每一個半色調網點至少要能變化200-250個階調,因此一顆半色調網點(以方形點為例)的一邊需要16個小光點(Spots)才能形成16*16=256階。所以印刷品的線數是150LPI的話,表示一英吋有150顆半色調網點,每一顆的一邊有16個光點組成,因此此輸出機就需要16*150=2400(SPI)。而2548(SPI)的輸出機輸出160線是沒有問題的。而市面上常見的輸出機之所以能夠輸出150-200線的品質,其主要是保持人眼能接受的灰階數目在200-250階以上的原則,特別是在有漸層的區域最明顯而易見,你不妨自行輸出做個比較。

更高解析力的輸出設備需要嗎
           答案是沒有必要的。更高的SPI數目意味著更高的成本和精密的機械結構,和前端需負擔更重的過網計算時間及RAM和硬碟空間。除非,你有意做出300線或600線的高線數印刷品。說穿了,印刷只不過是複製的藝術,以假亂真矇混你我的肉眼罷了。所以選擇適當的設備就可以了,不一定要採用最高等級的玩意兒。

輸入影像的表示方法PPI
          
當你將拍好的幻燈片或照片掃瞄成數位檔案時到底要用多少的點數呢?此時又出現了"點"是什麼東西。一般而言是以DPI (Dot Per Inch)這個名詞來統稱,然而其真正貼切的名詷應該是畫像元素,PIXEL (Picture Element),所以與其稱為DPI,不如稱做PPI (Pixel Per Inch)來的貼切。在電腦影像的訊號,到底一個pixel要用多少灰階來表示恰巧也與人眼視覺有關,由於一個pixel由8個bits組成,可以表現256個階調,更深的位元數,如16bits可以讓色彩表現更為豐富。

  PPI (Pixel Per Inch)  輸入影像的解析力

要輸入多少個PPI才合乎印刷要求呢
           這個實驗又是與人眼的視覺有關。我們以最後輸出印刷的線數為準,如150LPI。分別對此線數乘上一個質量因子,然後將印刷出來的結果交給眼睛來判斷並找出合適的質量因子。你可以做如下的實驗:

           150*0.5=75(當成輸入的PPI)
           150*1.0=150(當成輸入的PPI)
           150*1.5=225(當成輸入的PPI)
           150*2.0=300(當成輸入的PPI)
           150*2.5=375(當成輸入的PPI)......

你的眼睛又被"騙"了
           實驗的結果觀察出質量因子為2的情況下就夠用,至於用高於2的質量因子不是不行,不過會浪費你的硬碟空間和掃瞄時間而已,對你的品質一點幫助也沒有,因為你的眼睛已經被"騙"夠了。
           也有人會告訴你這個與掃瞄時放大倍率有關的算法如下

            LPI*2(質量因子)*倍率=輸入的PPI數目

只要記住300PPI就行了
            沒錯,但現在這個放大倍率的因素不用你擔心了,好的掃瞄機趨動程式介面做得很人性化了,她只會問你最後完成尺寸的影像是要多少的PPI(當然是300PPI),放大倍率要多少,電腦自然會自行換算成掃瞄時應該擷取的解析力是多少。

見山又是山
           清楚了所有"點"的定義後,只要你心中有把尺,不論是什麼點都難不倒你,因為DPI還是最通用的名詞,並不是個錯誤。最重要是你有沒有清楚的知道對方點到那裡去了。

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