普通的喷墨打印机可以实现9600x2400dpi
同时因为彩色喷墨打印机一般能实现48bit rgb(即16bit色深),即可以拥有2的48次方种颜色
我们就用rgb每个通道的16bit表示一个十六进制字节
那么一个像素点可以表示3个字节
在不考虑打印边距的情况下
a4纸有186.45 英寸²的面积
每英寸²可表示9600x2400x3个字节
即一张A4纸可以保存12G的信息
但为了保证这张纸在9600x2400高精度打印下也不会渗墨,这张纸肯定便宜不了了,一般的照片打印纸都不能满足这个要求
记录数据为什么要用10pt等线字体呢?
既然电脑的数据是二进制的0和1,那么我们用纸来记录的时候,用一个点是否有颜色来表示就可以了。
所以一张纸能记录多少数据,取决于打印机可以打印出多精细的点。以京东自营超过30万好评的HP 1136激光打印机为例,分辨率1200dpi,也就是每英寸打印1200个点。
A4纸大小是8.3"×11.7",很容易计算打满的话是139,838,400个点。不过为了避免边缘的数据难以分辨,我们在四周留出100个点的空白(2毫米多一点),那就是135,078,400个点,每个点代表1bit,每字节8bit,那就是16,884,800字节。
然后我们可以双面打印,所以要打印1000进制的1GB数据,需要:
1,000,000,000÷16,884,800÷2=30张纸。
如果是1024进制的1GiB数据,需要:
1,073,741,824÷16,884,800÷2=32张纸。
不过这样直接打印,万一碰到一长串的0/1,就很难辨认,可以参考多种串行技术采用的8b/10b编码,每8个bit用10个bit表示,平衡白点和黑点数量,使得每20bit中0、1数量相差不超过2个,而且不会出现连续5个及以上的0和1。这样需要多消耗25%的纸张,如果觉得太浪费而且分辨设备的分辨率足够高的话,可以用PCIe 3.0采用的128b/130b编码,这样只需要多消耗1.56%纸张,可以忽略不计了。
当然,如果你用喷墨打印机,或者用600dpi分辨率打印,或者你用照片纸打印,价格自然会不一样。
补充:针对评论区的一些意见统一回答一下:
激光打印机真的能打印1200dpi的点么?
这个其实我自己是存疑的。不过激光打印机打印的字体边缘非常清晰的。借用 @Xin Sui 这篇文章
里面的一张图片(大家可以放大来观察字体边缘):
如果实际测试无法准确还原的话,打印时设置到600DPI应该是可以接受的。
如何读取这些数据?
扫描仪就可以,4800dpi的扫描仪也就几百块钱的事情,不过我不确认这个4800dpi是否是物理分辨率。
实在不行,胶片扫描仪的精度高很多,价格也不至于不可接受。
彩色、灰度更省钱
打印不同于显示器,通过亮度的不同来显示不同深度的颜色,墨水、碳粉只有一种颜色而且不会发光,只能通过打印点的不同密度来显示不同深度的颜色。这也是为什么我们的屏幕通常使用96DPI,打印文字一般需要300DPI,照片需要600甚至更高DPI的原因。所以使用最高DPI的话,密度失效,理论上一个点只能有一种颜色,没有灰度这么一说。
即使DPI减半,不考虑墨点/碳粉重叠带来的识别问题,也只能容纳4种颜色,代表2bit。相比耗材成本的提高,还不如多用一张纸。
这其实是一个非常好的基础问题。这其中包含了很深刻的储存概念,也就是计算机如何储存数据,以及数据如何展现。
第一,如果直接地回答,一张纸就够了,为什么,比如我有一张超高清的图片,轻松可以达到GB等级,但是我拿高清打印机打出来,也就一张图片。这是因为计算机是数字化储存,而我打印出来,转变成了模拟性储存。这是计算机数码世界和现实模拟世界之间最大的区别。
就像计算机电路里面有模拟电路和数字电路,一般我们把模仿现实世界的部分称作模拟,而经过数字技术,数字算法抽象,转换的叫做数字化,这是很关键的,落实到储存来说,就代表了如何数字化储存,和储存的东西原来在现实世界是什么。
我看题目可能想要在纸张上模拟数据储存,比如题目下面有几个回答都在做,转换成2进制储存,这个思路是对的,但是实际上不这么做,虽然计算机是01储存,但是实际上在纸张上我们可以采取更短的格式,比如十六进制,十六进制在日常实用当中,常常作为二进制的一种等价转换,因为十六是2的四次方,所以八位二进制可以表达成两位十六进制,这样子,空间上就节约了。比如111001就可以写成39.根据这个思路,在不做数据压缩的情况下,在A4纸上按字节储存数据的话,应该实用更高进制,比如十六进制,乃至于六十四进制。
一页十号字写数字9大约是4200字,也就是能储存2100字节,2.1KB,一个GB就是1024*1024、2.1大约50万张纸。而另外一答案里面用01来储存计算,需要250万张纸,就是因为这个十六进制的原因。
当然,A4纸有两面,可以双面存储,由于这里只谈数据,所以也不谈计算机储存当中的压缩了。而进一步的储存改进,当然是缩短每字节所需要代表的内容,如果采取六十四进制,那么就只需要25万张纸。
纸可以做成光盘,索尼在 2004 年就能让和普通蓝光光盘一样大的纸光盘的记录容量达到 25GB[1],信号失真小于 7%,造价和普通蓝光光盘相仿,报废时可以用剪刀破坏。
纸蓝光光盘的整体厚度约为 1.2 毫米。其中约 1.1 毫米为光盘底板(纸张),上面有约 0.1 毫米厚的透明覆盖层。播放数据时,通过透明覆盖层照射激光。
按照蓝光光盘的造价,拿 A4 纸加工成纸光盘去储存 1G 数据并备份 24 次来纠错,成本不到 10 元人民币(当然,A4 纸的光滑度需要塑料压一下)。
如果你要买生产线那就两说了。
将 1G 的数据转换成数学表达式或挂个网址之类方法需要额外的成本,不容易比做个纸光盘便宜。如果数据的内容不限,则纸本身的粒子位置信息就远超 1G,也不需要撸点细胞到纸上去。
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