圖片太小、太糊怎麼放大?AI 超解析的原理、極限與列印尺寸換算
約 6 分鐘艾迪爾工作室
想把一張老照片洗大一點、把社群上存下來的圖拿去印海報、把很小的商品圖放上網站,第一個問題都是:圖太小了。直接在軟體裡拉大,畫面就變得又糊又有鋸齒。
AI 放大(超解析,super-resolution)可以讓放大後的圖看起來清楚很多,但它也有明確的極限。這篇說明它跟一般放大有什麼不同、什麼樣的圖適合、怎麼選倍數,以及怎麼算出到底需要放大到多少像素。
一般放大 vs AI 放大
一張 1000 × 1000 的圖放大 2 倍變成 2000 × 2000,像素數變成 4 倍,多出來的像素總要有個顏色。一般的放大(雙線性、雙立方插值)是拿旁邊幾個像素的顏色取加權平均,填進中間的空位。結果平滑但模糊:原本銳利的邊緣被抹開,細節也不會變多。
AI 放大則是用模型看過大量「低解析度與高解析度」的配對圖片,學會「這種模糊的邊緣,清楚的時候通常長什麼樣子」。放大時,它不只平均顏色,而是重建出銳利的邊緣、合理的紋理,同時去掉壓縮造成的方塊與雜訊。
站上的圖片放大用的是 Swin2SR,一個以 Swin Transformer V2 為基礎的超解析模型,在 ECCV 2022 的研討會發表。它特別針對「被壓縮過的圖片」設計,在 AIM 2022 壓縮影像超解析競賽中名列前五,適合處理從社群平台、通訊軟體存下來、有 JPG 壓縮痕跡的圖。
處理真實照片的模型還有一個關鍵:訓練資料怎麼來。研究者會把清楚的照片人工加上模糊、雜訊、縮小、JPG 壓縮等多重劣化,模擬真實世界照片被層層破壞的過程,再讓模型學習還原(Real-ESRGAN 等研究就是這樣做的)。所以「照片放大」這類模型在放大的同時也會去雜訊、去壓縮痕跡,而針對乾淨圖片訓練的模型則不會。
AI 放大做不到的事
這是最常被誤解的部分。AI 放大是把原圖裡「已經有的資訊」推得更清楚,不是把沒拍到的東西找回來。原圖上完全看不清楚的細節,放大後不會突然變得看得清楚。
- 遠處模糊的車牌、招牌文字:模型只能補出「像文字」的筆劃,那不是真正的內容,不能當作證據或依據。
- 嚴重失焦或手震的照片:模糊的原因不是解析度不夠,放大解決不了。
- 只有幾十像素大的臉:補出來的五官是模型猜的,跟本人可能不像。
- 很暗、雜訊很重的照片:模型會把雜訊一起抹平,畫面變得像塑膠或油畫。
要印多大,需要多少像素
先算出需要的像素,再決定放大幾倍,是最省事的做法。公式是:像素 = 列印尺寸(吋)× 解析度(dpi)。1 吋是 2.54 公分。照片沖印常用 300 dpi 作為品質標準;海報、大型輸出因為觀看距離遠,150 dpi 甚至更低也看不出差別。
| 列印尺寸 | 300 dpi 需要 | 150 dpi 需要 |
|---|---|---|
| 4 × 6 吋(一般相片) | 1200 × 1800 | 600 × 900 |
| 5 × 7 吋 | 1500 × 2100 | 750 × 1050 |
| A4(21 × 29.7 公分) | 2480 × 3508 | 1240 × 1754 |
| A3(29.7 × 42 公分) | 3508 × 4961 | 1754 × 2480 |
例如一張 800 × 1200 的照片要洗 4 × 6 吋,300 dpi 需要 1200 × 1800,放大 1.5 倍就夠了,選 2 倍放大即可。要印 A4,則至少要 3 倍以上,選 4 倍。
要注意輸出尺寸的上限:站上的工具輸出超過約 1600 萬像素(大約 4000 × 4000)會被擋下來,因為再大瀏覽器的記憶體會撐不住。換算回來,4 倍放大的原圖大約要在 100 萬像素(例如 1000 × 1000)以內,2 倍放大則是 400 萬像素以內。原圖比這個大的話,先裁切到需要的部分再放大。
2 倍還是 4 倍、哪一個模型
| 模型 | 適合 | 說明 |
|---|---|---|
| 照片放大 4 倍 | 手機翻拍、社群存下來的照片、舊照片 | 訓練時就假設原圖有雜訊與壓縮痕跡,會同時清掉方塊與雜訊 |
| 一般放大 2 倍 | 截圖、插畫、本來就清楚的照片 | 保留原本的質感,不會過度平滑 |
| 輕量 2 倍 | 老電腦、手機 | 只有 8 MB,速度快很多,品質略遜 |
倍數不是越大越好。4 倍放大的像素數是原圖的 16 倍,運算時間也大約是這樣成長;而且原圖如果本來就清楚,4 倍模型的去雜訊會把細緻的紋理(皮膚、布料)抹得太平滑,看起來反而假。原則是:夠用就好,算出需要幾倍,選最接近而不小於它的那個。
放大前後的好習慣
- 用最原始的檔案:同一張照片,原檔放大的效果遠比「從 LINE 存下來的版本」好,每多壓縮一次就多損失一點。
- 先裁切再放大:只需要其中一部分的話,先裁掉不要的地方,可以在同樣的上限內放大更多倍,也更快。
- 放大後用滑桿左右對照,特別看臉、文字、細線,確認沒有補出奇怪的東西。
- 存成 PNG:放大後的成品不要再存成高壓縮的 JPG,否則好不容易清掉的方塊又會回來。要上網再視需要轉檔。
- 需要透明背景的圖:模型只處理顏色,透明的部分會被當成不透明。建議先放大,再重新去背。
站上的圖片放大在你的瀏覽器裡執行,把整張圖切成小塊一塊一塊處理,每塊往外多讀一圈當參考,拼接處看不出接縫。有 WebGPU 的電腦會用顯示卡加速,沒有的話用 CPU,會慢很多,但一樣做得到。
常見問題
- 可以把手機截圖放大拿去印嗎?
- 可以,截圖本來就乾淨,用「一般放大 2 倍」效果最好。先依上面的表格算一下要印的尺寸需要多少像素。
- 老照片放大後可以順便修復刮痕嗎?
- 超解析模型不會處理刮痕、折痕這類大塊的破損。可以先用 AI 消除筆把刮痕修掉,再放大。
- 放大後的檔案為什麼這麼大?
- 像素數是原圖的 4 倍或 16 倍,又存成無損的 PNG,檔案變大十幾倍很正常。要傳到網路上時再轉成 JPG 或 WebP。
- Logo 這種線條圖適合嗎?
- 適合用「一般放大 2 倍」。不過 Logo 最好的做法是找原始的向量檔(AI、SVG、PDF),向量圖放多大都不會糊。
參考資料
- Swin2SR: SwinV2 Transformer for Compressed Image Super-Resolution and Restoration(arXiv:2209.11345)
- Real-ESRGAN: Training Real-World Blind Super-Resolution with Pure Synthetic Data(arXiv:2107.10833)
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