使用PS放大圖片像素與本來像素就很大的圖片之間的區別是什麼?

01-19

（如果ps可以實現放大像素功能，那不是用普通相機就能得到像素很高照片）

對於一個高度近視加散光的人來說，平時戴眼鏡看到的世界就是「本來像素就很大的圖片」，摘掉眼鏡看到的就是用PS放大出來的。雖說視野範圍差不了多少，但看出來的是什麼樣子，誰近視誰知道。

一個10x10的圖像放大到100x100，中間多出來的那些像素其實都是猜的。如果你把計算機叫做電腦的話，那這些像素就都是它腦補出來的。PS裡面讓你選的插值演算法，其實就是它腦補用的方法。本質上和你看到背影殺手後的心理活動差不多。其實想像中的東西都是基於你看到的背影，腦補這個過程就是猜想正面如果保持同樣品質，那麼會長成什麼樣子。你要說究竟長什麼樣？誰知道呢。╮(╯_╰)╭

最常用的插值演算法基本有三種，最近鄰域插值，雙線性插值，雙立方插值。PhotoShop裡面給出的無非是這幾種演算法的優化版本，原理應該是一樣的。這些方法都不是很難，想要理解的話中學數學水平就夠了，如果你看到這裡還有耐心的話，可以繼續挑戰一下自己。接下來我會用盡量簡單的語言描述一下幾種方法大概是怎麼工作的。

準備知識：

大家看到的圖片都是二維的，定位其中一個像素的值需要兩個坐標。這句話你也可以理解成第幾行第幾列的某個點是什麼顏色。

舉個簡單的例子，原始圖像是2x2的，也就是四個像素。要是給他放大到4x4，那麼就相當於原來像素一個變成兩個。這時候我要想知道新圖裡面第二行第二個像素是什麼顏色，只要找到原來圖像里，第一行第一個就行了。

這裡需要一個高深的數學知識。

我們在確定新圖中第二行第二個像素的時候，通常可以用(2, 2)來表示它的位置，你可以認為這是一個絕對的坐標值。當然也可以用變態一點的辦法，因為圖像是4x4的，我們可以用百分比或者分數表示現在這個像素的位置，就是(2/4, 2/4)=(0.5, 0.5)。這相當於該像素在整幅圖裡的相對位置。確定顏色的話，你只要到原圖裡找到相對於原圖這個位置的像素就可以了。

這就有一個問題了，新圖裡面，有些位置的像素換算回原始圖像里並不是正好對應某個原始像素，沒準就卡在幾個像素中間了。也就是說你現在在想的這東西，在原始圖像里並沒有體現出來，正好給漏過去了，你現在要補一個出來。

補張WIKI的神圖：

如果紅色的點是原來圖像里的，綠色的是新圖裡根據上面那個百分比的位置換算回來的。你可以看到綠色的點正好漏到中間去了，根本找不到對應的點。但你又想腦補出來一個值，於是要在現有幾個點中間綠色的位置上插進去一個P，找到P就知道綠色點的值了。所以這種方法又叫插值。

插值方法有好多種，有這麼幾種是比較常用的。

最近鄰域插值：

PhotoShop裡面說的那個「臨近」就是這種。它的腦補邏輯很簡單，綠點離哪個紅點近，就拿它的值當自己的。比如上面那張圖裡的Q12 。這種方法簡單粗暴無腦，基本就是把原來的東西硬生生的拉扯大了。

比如你有兩塊磚，一黑一白，你覺得倆放一起挺好看的，他們說這叫撞色，於是你決定把你家廁所一面牆都弄成這種風格。於是你就先把這倆磚一左一右貼牆上，然後再找一堆黑白磚，黑的挨著黑的貼，白的挨著白的貼，最終貼滿一面牆。有沒有覺得它和你當初拿在手裡的時候一模一樣？這玩意放過去我們叫馬賽克，現在叫像素風。這種方法好處就是簡單，三歲小孩都會做。缺點就是丑啊，當然你也可以說這黑白分明丑的有風格。不過圖像處理裡面，除非有特別需求，不然一般不會用這種方法。

雙線性插值：

也就是PhotoShop裡面的「兩次線性」。這種方法明顯要高端很多。

還是翻回去看上面那張神圖。看到那倆藍色的點沒？上面有輔助線，你可以恰好看到那倆藍色的點正是綠點在紅點那一行上的水平位置。也就是你把它上下拍扁，那綠點正好會落在藍點的位置上，這個位置在兩個紅點中間，而紅點是我們所說的原圖上有的點。

如果按照剛才說的最近鄰域插值，那我們應該挑個紅點當藍點用。不過已經說了這種方法過於簡單粗暴，需要高端一點的方法。

我們可以計算一下，這個藍點究竟離哪個比較近，然後按照遠近從左右都取一點合成一下。比如恰好在中間，那就是從左邊取一半，右邊取一半。把左右的像素值乘以權重加到一起就行了，權重就是遠近程度。

還是考慮那面牆的話，就是兩塊磚中間貼灰色的磚。越靠近黑磚的越黑，越靠近白磚的越白就行了。

想像一下滑梯，它有兩個點，一個高的一個低的。你滑下來的話，肯定是越靠近低點，你離地面越近。從你離低點的水平距離看，你距離地面的高度是個線性函數。實際上畫出來就是條直線，比如這樣的：

所以叫做線性插值。

由於你水平方向做插值只能算出來藍點，垂直方向用藍點再算一次才能得到綠點。水平算一次，垂直再算一次，所以叫做雙線性插值，或者兩次線性插值。

雙三次插值：

既然雙線性插值用的是線性函數，那這肯定是要用三次函數了。三次方也叫立方，所以這種方法也叫雙立方插值或者兩次立方插值。

先不想立方不立方，接著考慮廁所貼磚問題。忽然有一天你突發奇想，要把旁邊兩個房間都砸開合併成廁所。黑白你也看膩了，都換成了灰色。那這牆就多了一大塊。左右兩邊多出來的地方，你把左邊灰磚的左邊貼了個綠磚，右邊灰磚的右邊貼了個紅磚。這時候你雇了個高材生給你貼磚，那麼原來廁所位置上的怎麼貼？

按照以前的「線性」做法，倆灰色的中間肯定還是灰的。但這高材生為了美觀，貼的時候考慮了顏色變化的趨勢。

從外向內看，因為左邊一側是綠的，趨勢是從綠到灰。右邊一側則是從紅到灰。我們考慮讓顏色變化繼續保持這種趨勢，兩塊灰磚之間，越靠近中間綠色和紅色就越淡。這樣連續的變化看起來就舒服多了（大概吧-_-b）。

你肯定記得，所謂「變化的趨勢」是用導數來確定的，想要得到連續的變化趨勢，則要讓導函數連續，因而最少也是個三次函數（二次函數導數就是一個值）。所以這種方法叫做雙三次線性插值。

這樣在一個方向上做插值，既要確定左右點的值，又要確定他們的導數，這樣還需要更外側的兩個點。橫豎都考慮的話，十六個點才能算出一個插值來。這種方法相當的麻煩，但是顏色變化會更加平滑，圖像看起來也更舒服。

實際上還有更複雜的插值方法，但不如這三種常用，所以不說了。

總結：

說到這裡有點跑題。不過如果你看懂了，那肯定明白使用PS放大圖像，無非是靠某種規則補齊了缺失的點，而你用數碼相機照出來的圖像上是有真正的點的（除非他也是插值放大的，比如各種數碼變焦），這就是最大的區別。

前面說到了放大，其實縮小也是一樣的，只要每個像素能找到原圖上的對應位置，都可以歸類到插值問題上。

前面說的是這三種方法的基本原理，PhotoShop使用的是改進版本，不過原理應該差不多。

三種插值方法，一種比一種複雜，效果也都不一樣。wiki上有三張圖可以讓你理解這種差別。所有圖像上的黑點就是有確定值的真實點，其他的都是插值出來的。幾種演算法差別一目了然。

下圖中黑色點是有確定值的點，其他的都是插值出來的，你可以看到最近鄰域插值做出來就是馬賽克效果。

雙線性插值效果，可以看到確定點間的過渡：

雙三次插值效果，明顯變得更平滑了：

P.S.

新年第一個長回答，也是我新年的第一個回答。雖然花了兩個小時，而且有些答非所問，不過希望能給今年開個好頭。

另祝大家新年快樂。

請勿轉載

PS不是萬能的呀，它的圖片大小更改是有演算法的（截圖裡左下角的單選選項）。簡單來說，它用這些規則來填補和修飾放大之後造成的模糊和失真問題，造成「好像變大了也很清楚」的錯覺。

縮放110％，150％之類的，或者在要求不高的情景下，也許可以依賴PS，但你指望PS把一張小圖的細節放到300％，500％，還要和單反拍出來的效果一樣，就不現實了～

啊，附加一個比較好用的放大圖片的方法。

選中重定像素和兩次立方。

增大幅度選擇110％，放大。以這個設置反覆放大，每次都是增加110％，會比直接放大很多更清楚。

以下回答源於個人ps使用經驗，並非專業(第一次寫這麼長哈)：

簡單來說，像素是高了，但不意味著圖片變清楚了。就像高像素的相機手一抖也可能排出模糊的照片。

一個簡單的例子：這是10*10像素的一張圖片（原圖）：

這是沒有保留細節的演算法，直接」放大「後（沒有改變圖片本身）的樣子，可以清晰地看出代表「像素」的小格子。

我們用ps長寬均放大4倍以後（用的是PS CC）：

看不到一個個」像素「小格子了，兩種顏色之間有了過渡（但是圖片已然不是原來的樣子）

那題主所言的」本來像素就很大「的圖片就應如下：

所以用ps放大圖片能夠得到」像素較高的圖片「，更多是為了使放大後的圖片上看不出一個個格子，並不意味這圖片本身的質量會和放大倍數同步增加。圖片的一個個像素記錄了色彩信息，放大以後像素是變高了，但是多出來的那部分信息從那邊得到呢？就是從之前圖片的像素中推測得到，這些信息只能模擬可能的情況，如前幾位回答者所言的圖像插值演算法，具體演算法我不了解，就不多言了。

如果不想得到倒數第二張這種效果，寧願看到像素格子也不願圖片走樣，可以在放大的時候取消」重新採樣」

如果要放大以後圖片不走樣，那就要用矢量圖了。總結：對於本身像素較低的圖片，放大以後可能圖片會變得模糊而不是清晰，但是不會出現可怕的像素格。有時候圖片稍稍模糊是可以忍受的，但是出現像素格就很不爽，那這個功能會比較有用。

圖像的縮放功能是通過圖像插值演算法來實現的，常用的插值演算法有最鄰近插值、雙線性插值、二次插值、三次插值等等。通過對像素值的插值演算法可以達到圖像放大的目的，但是圖像的真實信息沒有增大，因此不可能達到真實高分辨圖像效果，特別是在圖像細節的表現上。

在用PS修改圖像大小時，可以選擇相應插值演算法：

（以下來源自網路）「鄰近」的計算方法速度快但不精確，適用於需要保留硬邊緣的圖像，如像素圖的縮放。

「兩次線性」的插值方法用於中等品質的圖像運算，速度較快。

「兩次立方」的插值方法可以使圖像的邊緣得到最平滑的色調層次，但速度較慢。

「兩次立方（較平滑）」在兩次立方的基礎上，適用於放大圖像。

「兩次立方（較銳利）」在兩次立方的基礎上，適用於圖像的縮小，用以保留更多在重新取樣後的圖像細節。