MATLAB画图分辨率、图像大小研究

Figure属性中 InnerPosition Position OuterPosition区别

在画图的时候，我们经常需要设置Figure属性，其中就有三个属性是有关图像大小的。

通过测试和查阅资料，他们三者之间的区别可以这么概括：

Position和InnerPosition没有区别，不包括边框、菜单栏、工具栏和标题栏等的大小
OuterPosition则是包括了边框，菜单栏、工具栏和标题栏的大小。

如下图所示，蓝色框是InnerPosition或Position，红色框是OuterPosition。
由于我们画图的最终结果是不需要边框、菜单栏、工具栏的，所以我们一般设置InnerPosition或Position，而不去设置OuterPosition

画图与打印的分辨率和图像大小研究

首先明确两个概念：

一、对于一个已经确定的jpg或者png格式的图像：

1. 当图像的大小单位“像素” 时，像素数永远是恒定的；
2. 当图像的大小是cm inch这种单位时，其cm数或者inch数是变化的，这与系统分辨率、或者打印分辨率有关。

例如一个图像的大小以像素为单位时，是$300\times 300$。
那么假设打印分辨率是300dpi，那么打印出来的图像大小就是$1\text{inch}\times 1\text{inch}$；
假设打印分辨率是600dpi，那么打印出来的图像大小就是$0.5\text{inch}\times 0.5\text{inch}$。

二、在使用MATLAB画图的时候，使用不同的分辨率保存图像，保存的分辨率不同，生成图像的像素数也就不同。（MATLAB画出来的图可以看作矢量图，保存的图像是位图，这个保存的过程可以看作矢量图向位图转换）

例如使用MATLAB画了一个$10\text{inch}\times 10\text{inch}$的图，如果用$96$dpi来打印成jpg格式，那么打印出来的图的大小就是$960\times 960$像素，如果用$192$dpi来打印成jpg格式，那么打印出来的图的大小就是$1920\times 1920$像素

这两个概念对我们画图确定图像大小时至关重要。

MATLAB实操画图

在使用MATLAB画图的时候，最终输出的图像大小与画图时候设置与打印输出设置二者有关。
画图时候设置也就是设置Figure对象的Position；
打印输出设置也就是使用print函数时候调用的分辨率参数，例如'-r96'表示以96dpi分辨率打印。

举个例子：

这种情况下，使用设置Figure对象的Position的像素值为$800\times 600$，设置的打印分辨率是96dpi

clear

x = 0:0.01:2*pi;
y = sin(x);

% 创建一个新的图形窗口
fig = figure;
plot(x,y)

dpi = 96;

fig.Units = "pixels";
fig.Position = [100, 100, 800, 600]; % 设置图形窗口的位置和大小
fig.Color = [1, 1, 1]; % 设置图形窗口的背景颜色为白色

print(fig, 'saved_figure1.jpg', '-djpeg', ['-r', num2str(dpi)]);

最终输出的图像大小像素值就是$800\times 600$，通过查看图像属性，发现确实如此：

如果我想以更高的分辨率打印，那么结果如何？请看下面的例子：

此时使用设置Figure对象的Position的像素值仍然为$800\times 600$，但是打印分辨率变成了600dpi。

clear

x = 0:0.01:2*pi;
y = sin(x);

% 创建一个新的图形窗口
fig = figure;
plot(x,y)

dpi = 600;

fig.Units = "pixels";
fig.Position = [100, 100, 800, 600]; % 设置图形窗口的位置和大小
fig.Color = [1, 1, 1]; % 设置图形窗口的背景颜色为白色

print(fig, 'saved_figure1.jpg', '-djpeg', ['-r', num2str(dpi)]);

此时查看图片属性，发现如下此时宽度为$5000$像素，高度为$3750$像素，而且分辨率仍然是96dpi，和设置的完全不一样这是咋回事？

我的理解是这样：

1. 首先，画图时候设置宽和高分别是$800$和$600$像素，由于windows系统一个像素是1/96inch，所以，画出来的矢量图的大小就是$800÷96=8.33$inch宽和$600÷96=6.25$inch高。（MATLAB画的是矢量图，矢量图不存在分辨率、像素这种说法，只有多少inch大小这种说法；而画图时候设置的像素只是为了确定这个矢量图的inch大小）。

2. 然后，由于以600dpi进行打印，那么打印出来的像素数就是$8.33\times 600=5000$宽和$6.25\times 600=3750$高。所以打印得到的图像的$5000$和$3750$是这么来的。

那么为什么这里分辨率还是96dpi？而不是600dpi？
因为这里600dpi只是用来打印，确定jpg图的像素数的，而windows系统分辨率默认是96dpi，所以这里仍然是显示96dpi。这就与前面提到的第一个概念“确定图像的像素数恒定不变，但是大小、分辨率会随着系统、打印分辨率而变化”是一致的。