Canson Infinity 噴墨藝術紙
認識數位影像檔案
使用數位流程的影像創作者每天都在接觸影像檔案,日常生活中也充滿了無數的數位影像,但卻不是每個人都了解數位影像檔案的特性與格式。尤其若是身為數位攝影創作者,點陣圖檔的處理更是必修的課程之一,以下就一一解釋這個數位影像檔案的基本特性。

點陣圖原名 Raster Image,顧名思義這是以一行行依序排列的小點組成影像的方式,如上圖,若將點陣圖檔放大觀察可以見到影像實際上是由一格一格的方塊組成。圖檔最小的單位稱為像素 (pixel),每個像素都各別有自己的顏色資訊,視色彩模式不同可能為 RGB、CMYK 或灰階等等。由於像素即是最基本的單位無法再分割,我們在操作圖片縮放時軟體需要重新運算每個像素的色彩,所以必然會和原始像素資訊有所差異而損失部分細節。

向量圖 (vector image) 是與點陣圖對應的格式,這是使用數學公式紀錄的直線、曲線和範圍等等資訊,每個線段再另外紀錄線條的色彩。所以可藉由解析數學函數得出每一個點的位置、方向和顏色,不會因為尺寸縮放產生誤差,藉此達到平順無失真的縮放效果。

點陣圖檔因為可以輕易達到豐富的影像內容,是影像創作者最常使用的格式,以下就其基本特性說明讓創作這更了解其性質。首先是關於影像尺寸的誤解,由於圖檔是由一個個的像素組成,所以影像尺寸正確的說法是有「多少個像素」,例如一張 3000 x 2000 pixels 的圖檔,尺寸就是 6000000 pixels 或稱 6MP (MegaPixels,百萬像素)。

以往為了方便以及底片掃描數位化的行業慣用,常常會將檔案尺寸記為多少 MB (MegaBytes,百萬位元組)。但這僅代表該檔案在硬碟中所佔的儲存空間,並非實際的影像尺寸。且同一張圖檔以不同的檔案格式儲存也會產生不一樣的「大小」,以及檔案是否經過壓縮、壓縮比例等等都會影響檔案需要使用的硬碟容量,所以這並不是一個明確的說法。如上圖以 6MP 尺寸儲存成未壓縮 TIFF 檔容量為 17.1 MB,若以 ZIP 壓縮儲存檔案卻是 11.4 MB,儲存成高品質 JPEG 檔案僅需 2.9 MB,若是中等品質 JPEG 檔更是只有 1.8 MB,但是檔案的真正尺寸 (像素數量) 並沒有因此改變。

第二點是關於檔案的色彩,在點陣圖檔中的每一個像素都分別紀錄自己獨立的色彩資料,若以 RGB 模式來說就代表每個像素都記載著三個顏色數值 (R / G / B),若是 CMYK 模式則每個像素各有四個顏色數值 (C / M / Y / K)。這些數值被以數位化的方式記錄下來,通常每個數值使用 8 bits 來記錄,也就是俗稱的 8 位元色彩或 24 位元全彩 (R、G、B 各 8 位元相加為 24 位元)。電腦二進位格式的 8 bits 代表能記錄八位數的數值,換算成一般日常生活常見的十進位就是從 0 到 255 的數值,每個色版都能呈現 256 種不同的深淺,RGB 三個色版相乘 256 x 256 x 256 就是常看見的標示一千六百萬色*1 了。

為了增加後製調整時的彈性,部分檔案儲存格式支援 16 bits 色彩深度 (Color Depth),也就是以 8 bits 兩倍的 16 位數來記錄每一個色版。雖然在同樣條件下所佔的硬碟空間會變成兩倍,但是可以記錄的色階數量從 8 bits 的 256 大幅增加到 65536 *2,足足是 256 倍之多,RGB 16 bits 理論上可記錄的不同顏色遠遠超過人眼的辨識能力 *3。bPC (bits Per Channel) 的實際意義類似於數位取樣頻率,在於能夠將最亮到最暗之間劃分成多少個數據紀錄下來,越高的色彩位元深度就能細分成越多色階,也越能避免後製調整的過程中造成斷階。

最後還有一項常會困擾創作者的名詞是解析度,以點陣圖檔來說解析度 (pixel resolution) 的意義是將影像輸出至實體媒材上時單位長度內有多少個像素。比起指涉廣泛的解析度一詞,圖檔的解析度也可以稱作像素密度更為明確。所以圖檔解析度單位的嚴謹縮寫應該是 PPI (pixels per inch,pixels / inch),以避免和其他種類解析度的縮寫 DPI 混淆。圖檔解析度的設定僅在輸出時具有意義,例如我們將一個 3600 x 2400 pixels 的圖檔以 300 PPI 的設定印製,最後可以得到 12 x 8 英寸的實體圖片。計算方式為 3600 / 300 = 12",2400 / 300 = 8",掃描機的解析度也是相同的計算方式。

但我們仍須牢記一點:「點陣圖檔的影像尺寸是像素數量」,變更解析度不會改變數位影像檔案的尺寸。解析度更像是一個告知輸出端的設定值,表示一英吋內要有多少個像素,檔案原本有多少像素才決定了在這樣的解析度設定下可以印成多大的影像。所以一張同樣的圖檔可以設定成各種不同的解析度給不同用途,但並不會改變檔案的本質。

解析度常會讓創作者誤解的原因在於 photoshop 軟體的影像尺寸功能 (見上圖) 中,影像重新取樣 (resample) 預設是開啟的,軟體會依照使用者輸入的解析度和列印尺寸設定,自動計算需要多少像素並且縮放影像。我們可以手動關閉重新取樣功能,並嘗試在解析度欄位中輸入各式的數值,就可見到在不變更真正的影像尺寸情形下,影像尺寸、解析度、輸出尺寸三者的連動關係。自動影像重新取樣調整尺寸是個方便讓我們快速設定所需尺寸的功能,不必自己手工計算需要多少像素,但也因此讓許多人誤解了解析度和影像尺寸真正的意義。


*1 正確的數字為16,777,216色
*2 photoshop 的 16 位元模式僅有 32769 階,因此被戲稱用 15 bits +1 號稱 (15+1) bits
  2^15 + 1 = 32769,2^(15+1) = 65536
*3 16 bits RGB 理論上可細分出超過 281 兆 (281,474,976,710,656) 種顏色