计算机中的长度单位

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引子：从几个问题开始

 

问题1：Photoshop中的标尺，在屏幕上看起来为什么不是实际的长度？

问题2：Word中的文字，在台式机上大些，在笔记本上却很小，看得眼疼，但打印出来时，不管用什么打印机，最终的大小都是一致的，为什么？

问题3：五号字体是什么意思？对应到公制单位是多长？

 

阅完本文后，你将轻松地回答上面几个问题。

 

一、现实生活中的长度单位

 

先从现实生活中的长度单位说起。

我们熟悉的长度单位有：

• 国际公制单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等
• 英语国家单位：英尺（feet）、英寸（inch）、码（yard）等
• 我国传统单位：里、丈、尺、寸等

需要注意的是，国际公制单位在全世界通用，英制单位只在英语国家常用，而我国的传统单位也只用在有限的领域中，如服装行业，而现在的年轻人却通常不知道1尺有多长。

 

它们单位转换关系如下：

• 1 inch = 2.54 cm
• 1 m = 3 chi (尺)

二、显示器和像素

 

在计算机中，怎么表达长度单位呢？当然是用01串组表达啦。

其实本文的主题，全称应该是“计算机图形输出设备中的长度单位”。计算机输出设备常用的有两种：显示器和打印机。

现在，隆重介绍我们的新嘉宾出场，她名叫像素（pixel, px）。

像素是显示器（电视）最常用的计量单位，不管是以前的CRT，还是现在的液晶。一个像素等于多长？没有人能回答，因为1 px在不同的显示器上有不同的长度表现。一个像素是一个物理的发光点，这点能发出不同颜色的光，我们的显示器就由这些密密麻麻的光点组成。当然，如果你不注意，这些“小不点”你是无法用肉眼看清的，借助放大镜倒可以。

 

一台显示器有三个重要的相关参数：

• 大小：就是我们常说的多少寸。这个寸是指英寸，表示显示器可视区域从左上角到右下角（对角线）的长度
• 物理分辨率：w x h，就是水平方向上，一行有w个像素，垂直方向上，一列有h个像素，所以显示器的总像素数是它们的乘积
• 点距：屏幕上两个相邻像素点之间的距离，可以上面两个参数求出。厂商在一般显示器的参数中有注明

比如我现在使用的显示器是长城M228，大小为22寸，分辨率为1680 x 1050，点距为0.282mm。

在这里顺便澄清一个常被人们误解的问题。在同等尺寸的显示器下，屏幕物理分辨率是越在越好，还是越小越好？显而易见，是越大越好了，因为发光点数多嘛（液晶点阵多，我们赚大了），能够显示的视野自然就阔了。但是，分辨率一高，点距就变小了，因为单位长度内所包含的像素点数多了。换另一种问法：点距越大越好还是越小越好？这就仁者见仁智者见智了。年轻人喜欢点距小一点的，这样图片看起来清晰（事实上图片质量本身没变好，只是图片显示时缩小了，看起来精致很多）。上了年纪的人就受不了小点距的显示器，因为操作电脑时，所有字体都小了，看起来吃力。

 

三、打印机和字号

 

在印刷行业，没有像素这一说法，人们说得更多的是点、DPI之类。其实，这里的点和显示器中的像素是指同一意思，都表示图像/图形输出设备的分辨率。

DPI是Dot Per Inch的英文缩写，表述每英寸所能打印的点数或线数，用来表示打印机的打印分辨率。这是衡量打印机打印精度的主要参数之一。一般来说，DPI值越大，表明打印机的打印精度越高。DPI和显示器的点距表达同一个物理意义。现在市面上便宜的黑白打印机一般是300DPI，就是在白纸上1英寸（2.54厘米）这么长的空白处，打印机能控制300个点，即每个点都可印可不印。

如果印刷文本，人们怎么描述印刷文字的大小？这就是下面要说的字号了。

字号的单位有多种，你完全可以用像素（点）来描述，但那样用起来太费劲了。事实上，表示一个字体大小最常用的单位是point，简写为pt，中文译作磅，也有译作点数的。说到磅，我想大家应该接触很多吧。打开Word软件，选字号时最常用的是“小四”，其实小四就是12磅。在字号的下拉列表中往下拉，你可直接使用pt作单位。

你或许已经注意到了，在微软的Word中，字号选择时有两种单位，比如“初号”“一号”“小一”等，和直接用阿拉伯数字，此时单位是磅。由于传统原因，在我国印刷行业中，表示字体大小有以下两种制式：

• 号数制：以互不成倍数的几种活字为标准，加倍或减半自成体系。在Word中表现为“小初”、“四号”等。
• 点数制：又称磅数制，英文point的音译或音译。在Word中表现为36(pt)、14(pt)等。

那么，号数制中的一号到底有多大？点数制中的1pt呢？其实这两个问题已无多大意义，因为最初的手工印刷是以某套常用的字模（活字）作为基准的，多少号多少号只不过是相对单位。历史已成过去，我们无需过多追忆，就像Qwerty键盘一样，毫无理由地增加初学者的负担。我们只需要知道：72 pt 约等于1英寸，或者更精确点，72 pt = 0.996264 inches。

至于号数制的字号，请看下表吧。注意印刷行业中的字号跟微软Office Word中的字号稍有不同。下面是Word使用的字号与磅数对照效果：

初号44pt

小初36pt

一号26pt

小一24pt

二号22pt

小二18pt

三号16pt

小三15pt

四号14pt

小四12pt

五号10.5pt

小五9pt

六号7.5pt

小六6.5pt

七号5.5pt

八号5pt

 

 

 

四、Windows 的屏幕DPI设置

 

你现在脑子可能有点涨，因为到现在为止，你还未能解决本文开头提到的问题1。看完本节，你将有所收获。

事实上，所有计算机辅助设计软件在屏幕上都不能精确地画出实际（公制）长度单位表示的线条，除非它知道你所使用的显示器的详细信息及相关设置。

我们对比一下打印机，不难发现问题所在。文档中指定线条多长或字体多高，打印机就能精确地打出你所期望的长度，为什么？因为应用软件通过打印机驱动，可以得知打印机的DPI（一英寸对应多少像素点）。假如某台打印机的分辨率是600dpi，那么应用软件很容易算出打印一厘米需要打出个1524个点的痕迹（1524 = 1 / 2.54 * 600）。

说回显示器，打印机有DPI，那显示器呢，显示器可多种多样啊？肯定有，系统不知道而已，因为显示器没有定义通用的标准接口供系统调用，所以系统不会知道，也不可能知道显示器的DPI（或者说点距更为妥当）。这也是行业原因，上一代的通信接口（PC和显示器之间）是VGA，它只能传输模拟信号，另外当时的显示器也没有集成MCU和ROM，所以无从保存显示器信息。

通俗点说，因为显示器没有提供驱动，系统（PC机）无从获知挂接显示器的DPI，也就不能在屏幕上正确地画出实际长度单位的线段和文字了。

系统虽然不知道显示器的真实DPI，Windows却给它假定了一个DPI，但是通常这个假定的DPI是错误的，所以你在屏幕上看到的效果跟应用软件绘制的实际长度会不一致。

下面我们分析一个这个Windows给我们自作主张假定的DPI吧。

 在桌面空白处右击，选“属性”，切换到“设置”标签，单击右下方按钮“高级”，弹出显示器属性对话框（Windows XP 下），如下图：

如上图，在显示框的DPI设置下拉列表中，Windows默认给我们的显示器设置了96DPI，现在我们验证一下这个值的正确性。

上面提到，我的显示器是22寸 1680 x 1050的分辨率，点距是0.282毫米，即一个点的长度是0.282mm。先把它转换为英寸单位，再用1相除，得到我的显示器的DPI：

      dpi = 1 / (0.282 / 25.4) = 90 (dpi)

可见，两者之间有点差别，这就是造成显示效果不准确的原因。只要把DPI设置改为自定义设置，然后调整到自己计算出的正确DPI（90），确定，重启电脑，再在Photoshop中量一量，显示的长度是否变准确了？Word里面的A4竖页（100%视图时）的页面宽度是否刚好为21厘米？页面上的文字大小是否跟打印机打出的一致？

话说回来，更改Windows显示设置的DPI，使它完全符合我们的显示器，好像也没有什么实际意义。不过，利用这节掌握的知识，你是否可以算出制图软件画出的10厘米的标尺，在你的屏幕中实际显示为多长？赶快用直尺验证一下吧。

（计算方法提示：实际长度(cm) = 软件宣称长度(cm) / 2.54 * Windows设置的DPI * 你显示器的点距）