理解图像分辨率

既然我们了解了数字图像本质上是像素的集合，接下来我们来讨论如何衡量图像的尺寸和细节。这使我们开始讨论图像分辨率。

什么是图像分辨率？

图像分辨率指数字图像中包含的像素总数。它通常表示为图像宽度上的像素数乘以其高度上的像素数。

将图像想象成由微小方块（每个方块就是一个像素）组成的网格或马赛克。分辨率表示这个网格的尺寸。例如，一张分辨率为640x480的图像，其宽度为640像素，高度为480像素。

$$\text{总像素数} = \text{宽度} \times \text{高度}$$

因此，对于我们640x480的例子：

$$\text{总像素数} = 640 \times 480 = 307,200 \text{ 像素}$$

这意味着图像由超过300,000个独立像素组成，每个都带有其自身的颜色或强度值。

低分辨率图像网格（宽4像素，高3像素）的简化示意图。

分辨率与图像细节

图像的分辨率直接关系到其能捕捉和显示的细节量。更高分辨率的图像（像素更多，例如1920x1080）比低分辨率的图像（例如320x240）使用更精细的网格。

想象一下，尝试表示一个细节丰富的场景，如人脸或文字，只用少量大块马赛克瓷砖与使用大量小块瓷砖的对比。用更多、更小的瓷砖（更高分辨率）制作的图像可以表示更精细的细节和更平滑的过渡，看起来更清晰锐利。反之，像素较少（分辨率较低）的图像在近距离查看或放大时会显得有方块感或“像素化”，因为每个独立像素覆盖了原始场景中更大的区域。

• 更高分辨率： 更多像素，可能更多细节，文件尺寸更大。
• 更低分辨率： 更少像素，更少细节，文件尺寸更小。

需要注意的是，分辨率仅定义了像素的数量。实际感知到的质量还取决于以下因素：用于捕获图像的镜头质量、传感器的能力、压缩伪影（将在文件格式部分讨论）以及观看条件。然而，分辨率设定了图像文件所能容纳细节的上限。

宽高比

与分辨率紧密相关的是宽高比，它描述了图像宽度与高度之间的比例关系。它通常表示为比例，如4:3或16:9。

您可以通过用宽度除以高度并进行约分来计算宽高比。

• 一个 640x480 的图像，其宽高比为 $640 / 480 = 4 / 3$，通常写作 4:3。
• 一个 1920x1080 的图像，其宽高比为 $1920 / 1080 = 16 / 9$，通常写作 16:9（高清视频常用）。
• 一个 1080x1080 的图像，其宽高比为 $1080 / 1080 = 1 / 1$，即 1:1（正方形图像）。

宽高比决定了图像的形状，与其实际像素尺寸无关。

理解分辨率是很重要的，因为它告诉我们正在处理数据的空间尺寸。当我们之后讨论图像处理操作，例如缩放或使用坐标识别像素位置时，图像的分辨率（以像素表示的宽度和高度）将是一个不变的参考点。