影像數(shù)字化設(shè)計與應(yīng)用

薛戰(zhàn)勝

（陜西中醫(yī)學院，陜西 咸陽 712046 ）

我們知道，攝影就是記錄光與影。傳統(tǒng)攝影用模擬的方式表現(xiàn)光與影，數(shù)字攝影則把光與影數(shù)字化——變成一長串二進制數(shù)碼。只有數(shù)字化了的影像才能輸人電腦進行處理，然后再用多種方式輸出。

1 CCD

影像數(shù)字化的主要設(shè)備是數(shù)字照相機和掃描儀。它們的共同之處是采用CCD作為影像傳感器。[1]

CCD的中文名稱叫做電荷耦合器件，它是一塊小小的硅片，上面整整齊齊地排列著許許多多彼此獨立的小單元，就好像蜻蜓的復(fù)眼由許多只小眼組成一樣。在數(shù)字照相機和掃描儀中，景物或文字、圖片通過鏡頭在CCD上成像，CCD將影像轉(zhuǎn)變成光生電子影像并暫時存儲起來，然后按一定的順序把這幅電子影像讀出來，并用模／數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像信號。這就是影像數(shù)字化的過程。

就其本質(zhì)來說，CCD實際上是一種大規(guī)模集成電路，組成CCD的每個小單元由光敏元件、電荷轉(zhuǎn)移電路、電荷信息讀取電路組成。光敏元件在CCD的表面排列成矩陣，每個光敏元件代表一個像素。像素是構(gòu)成影像的小點，小點越細小，排列得越緊密，影像的質(zhì)量就越高。CCD的像素量十分巨大，多的可達幾千萬個像素，少的也有幾十萬個像素。CCD的像素量還可以表示為兩組數(shù)字相乘的形式，如1600×1200像素(dpi)，即橫排有1 600個像素，豎排有1 200個像素。一般來說，CCD所含像素的多少與成像效果有密切的關(guān)系，像素越多成像效果越好。CCD所含像素的多少，在集成度相同的情況下，主要取決于CCD的面積，面積越大的CCD所含的像素越多。大面積的CCD制造起來非常困難，廢品率很高，因而成本也很高。據(jù)說，目前只有哈勃太空望遠鏡和軍事間諜衛(wèi)星上安裝了超大面積的CCD。以便獲得質(zhì)量極高的照片。

2 像素

它是數(shù)碼影像的最小單位，它能體現(xiàn)出影像的色彩、清晰度等。傳統(tǒng) 照相機的膠片也有類似像素的東西，那就是感光銀鹽粒子，超小的銀鹽粒子使膠片圖像清晰、層次豐富，一張35mm膠片的銀鹽粒子超過了2千萬個。我們采用的數(shù)碼相機最高像素調(diào)到2千萬像素就能達到或超過傳統(tǒng)膠片的清晰度和層次。

3 ISO

它代表數(shù)碼影像的感光度，ISO越大，感光速度越快，呈現(xiàn)的馬賽克越大，ISO越小，感光速度越慢，色彩越鮮艷、越清晰。陜西醫(yī)史博物館的拍攝經(jīng)驗提示ISO調(diào)整到400-600之間為宜。

4 分辨率

簡單地說，分辨率就是像素排列的數(shù)量的點陣圖，如640*480=307200個像素，就是30萬像素，陜西醫(yī)史博物館一般采用800萬像素，基本上能滿足高保真的數(shù)據(jù)采集。影像數(shù)據(jù)的保存方法一般采用tif格式，這是一種非壓縮格式，占據(jù)磁盤空間大，是jpg格式圖片的16倍。但從長遠來看，tif格式可利用空間更大，建議使用tif格式來存儲影像數(shù)據(jù)。對于數(shù)字博物館來說，影像數(shù)據(jù)“加強數(shù)字博物館數(shù)字資源管理、開發(fā)與利用的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)標準的通用性、開放性與標準化對于數(shù)字博物館的資源共享、數(shù)字博物館的長遠可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要”[2]。

5 影像數(shù)字化的過程中，具體的方法有以下幾點

5.1 文物影像在圖片中的位置適當，動態(tài)平衡，曝光度合理文物影像數(shù)據(jù)最好以單個文物進行拍攝，這樣是為了突出文物的主體，分為正、側(cè)、后、頂五張為一組，反映其特征；盡可能將文物放置于一個平整的臺面上，以45度視角拍攝，這樣符合視覺習慣，亦使其平穩(wěn)，四周的留空要比例合適，上方的留空要小于下方，左右留空要均衡；曝光度與光線有密切的關(guān)系，被拍攝文物的質(zhì)地不同光線的強弱要有一定調(diào)整，如玉器、瓷器、玻璃器，光線以5500K的色溫、照度120比較合理，而陶器、青銅器、木器等則用6500K的色溫、照度110較為合理。當然還要局部細微調(diào)整，盡可能反映出文物的原質(zhì)原貌。

5.2 背景簡約、色調(diào)統(tǒng)一

反映不出文物的凹凸層次。陜西醫(yī)史博物館備用了十種以上不同質(zhì)地和顏色的背景襯布，可以根據(jù)文物有目的選擇襯布，有效避免襯布與文物的色相相近，影響其效果。選擇襯布的原則是文物與背景色不能太相近，容易含糊，不易分辨；亦不能反差太大，太強烈則易失細節(jié)，還易破壞色調(diào)統(tǒng)一。如瑪瑙或綠色玉器用淺灰色為背景能再現(xiàn)其晶瑩與華麗?？傊?，背景簡約，不能簡單。

5.3 合理布置燈光能使影像數(shù)據(jù)細致入微

文物攝影的光源最好設(shè)置三個方向，主光源、背景光源、反光光源，這是文物主體呈現(xiàn)體積的必要條件，這樣，立體文物上的肌理、紋路、細節(jié)、質(zhì)感才能充分體現(xiàn)。透明、半透明的器物用側(cè)光、逆光為主光源，背景光源可暗些，可使其邊緣清晰、質(zhì)感強烈。

5.4 影像數(shù)據(jù)的后期處理

陜西醫(yī)史博物館一般用pho toshop軟件做影像數(shù)據(jù)的后期，好處是可以對數(shù)據(jù)影像的名度、彩度、亮度等進行細微調(diào)整，達到最佳效果，還可以用濾鏡等方法銳化、修改增加其質(zhì)感。但要遵守一個原則，不能只追求美感而失去文物的原始形態(tài)與色彩。以上所做的修復(fù)是為了更好地再現(xiàn)文物的本來面貌。

[1] 袁一鳴.實用攝影技術(shù).[M] 北京：高等教育出版社,2001：53.

[2] 劉學榮.基于數(shù)字博物館的文物元數(shù)據(jù)研究[J] . 軟件導刊,2009, 8(4)：68.