绘图时如何设置图像的大小和分辨率
前面用三篇文章讨论了图像的大小、分辨率等概念：
- 004–学Matplotlib需要拧清的概念之Inches, PPI, DPI
- 05-Matplotlib中图像的尺寸和分辨率
- 06 - matplotlib中应知应会numpy存储、交换图像
本以为这个方面的内容应该以讲得很清楚了，甚至可能太细、太深入了。但最近仍有网友在 python草堂 群里问到这个话题。
今天再把三篇内容做一个串联，讨论一下：
- 绘图图像尺寸；
- 保存图像尺寸；
- 显示图像尺寸；
- 打印图像尺寸；
之间的关系，并就绘图时应该怎样设置图像的大小和分辨率给出一些建议。
绘图图像的尺寸
在 matplotlib 中绘制图像，实例化 Figure 类，创建一个 figure 时，有两个参数：
figsize, 提供一个float 2元元组，(width, height)，默认单位：inches ，定义了 figure 的大小尺寸；该尺寸就是最终生成的图像的物理尺寸；dpi, 提供一个整数，表示图像的分辨率， Dots per inches，即每英寸距离上的点数，这个点实际是一个很小的正方形方块；这个小方块对应打印时的 dot, 屏幕显示时的 pixel，和图像尺寸中的像素。
在 windows 中，在 ps 中，查看图像大小时，又常用多少个像素来表示图像的大小。如下图：
以宽度为例，这个像素就是：width * dpi
我们用matplotlib绘制一幅图像，并保存为磁盘文件，用得到的 PNG 文件来说明，更容易点。
import numpy as np
from matplotlib.backends.backend_agg import FigureCanvasAgg
from matplotlib.figure import Figure
from numpy import math
fig = Figure(figsize=(4, 2),
dpi=96,
facecolor=(249 / 256, 244 / 256, 206 / 256),
edgecolor=(82 / 256, 101 / 256, 155 / 256),
frameon=True,
)
canvas = FigureCanvasAgg(fig)
fca = (249 / 256, 244 / 256, 206 / 256)
fcb = (138 / 256, 176 / 256, 209 / 256)
ax_a = fig.add_subplot(111, facecolor=fcb)
x = np.arange(0, 2 * math.pi, 0.001)
y = np.sin(x)
ax_a.plot(x, y, color='r')
s, (width, height) = canvas.print_to_buffer()
from PIL import Image
im = Image.frombytes("RGBA", (width, height), s)
im.show()
canvas.print_figure('DPI_PPI.jpg')
上面的代码绘制一个 width = 4 inches, height=2 inches, dpi = 96 的图像。
黄色的矩形就是 figure 的大小。蓝色的是 axes 。
在 ps 中查看该图像的大小：
96 * 4 = 384;
96 * 2 = 192
这就是图像像素大小的由来。
打印尺寸
这个图像，你如果按照 100% 比例打印，得到的图片大小就是：
4 * 2.54 = 10.16 cm
2 *2.54 = 5.08 cm
屏幕显示尺寸
在屏幕上看这幅图像，看到的图像区域有多大呢？这与另两个参数有关：
- 屏幕的分辨率， PPI；
- 显示比例，scale；
假设屏幕的 PPI 也是 96，你查看图像的显示比例是 100%，这副图像在你的屏幕上占据的屏幕空间也就是：10.16 cm * 5.08 cm。
如果你屏幕的分辨率是 72 PPI, 100%的显示比例，这副图像在你的屏幕上占据的屏幕空间则是：10.16 * (96 / 72) 和 5.08 * (96 / 72).
假设图像的显示比例是 scale，换算公式是：
width * (dpi / ppi) * scale，height * (dpi / ppi) * scale
设置 Figure 尺寸的建议
取决于你的图像用途：
- 图像仅用于屏幕展示，dpi 设置为 96，这是目前一般屏幕的分辨率；width, height 默认即可。在大屏幕上展示，参考屏幕的实际尺寸，按比例设置即可。
- 用于一般打印输出，dpi 设置为 200-300即可，width, height 尺寸根据你的文章的排版格式，A4 纵向，一栏，width < 15cm，height 比例协调，height < 22 cm 。
- 用于高质量印刷出版的，根据出版商的要求设置。
绘图元素的尺寸
绘图时，绘图元素的大小如何设置呢？以线的宽度为例：
matplotlib 默认参数， dpi = 72，线宽是 1.5 points。默认参数是比较协调的。
那么 matplotlib 中的 points 的尺寸到底是多少呢？
Matplotlib 中 每英寸点数（ppi）为72，则宽度为 1 point 点的线将为 1/72 英寸宽，使用 fontsize 12 点的文本将是 12/72 寸高，=0.3527 mm。**它是一个绝对单位，和 cm, mm 一样。
如果你将 figure 的 dpi 设置为 144，在一个 point 宽中将有两个像素 pixel，你的图像 100 %的比例在屏幕上显示时，看起来就有默认的两倍宽。
绘图图像尺寸，保存图像尺寸，显示图像尺寸，打印图像尺寸之间的逻辑关系，如下图：
需要高清原图的，请移步 Python草堂群 457079928 下载。
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