【底片档案数字化扫描的技术指标分析】 声音数字化技术指标
时间：2020-03-27 07:30:30 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：底片档案数字化扫描有着十分重要的意义，不仅能充分展示底片档案的利用价值，而且，能真实再现底片档案保留的原始数据。因此，底片档案数字化扫描要从扫描元件的选择、扫描分辨率的设置、动态密度值（OD值）的范围以及存储格式的确定等方面入手，保证扫描质量达到理想效果，符合底片档案利用的需求。另外，在扫描时，还要注意分辨率高低不能忽视、扫描速度不能过快、人工校色不能省略和系统虚拟内存不能关闭等几个问题。
关键词：归档；底片档案；数字化；扫描
《全国档案事业发展“十二五”规划》关于档案信息化工作的任务中明确提出，“加强以计算机网络设备和数据库为主要内容的档案信息化基础建设……加快推进传统载体档案数字化、电子文件接收、重要数字信息采集等数字档案资源建设”，这给档案数字化建设指明了方向。底片档案和照片档案、纸质档案一样，都是档案数字化扫描的重要对象。传统相机拍摄的底片随着时间的推移会逐渐“老化”，容易变黄甚至发霉，要让这些底片上的影像长期保存下来，就只有让底片上的影像数字化。这种数字化处理，目前，只能通过底片档案扫描来实现。
1底片档案数字化扫描的意义
《档案法》第五条规定：“档案工作实行统一领导、分级管理的原则，维护档案完整与安全，便于社会各方面的利用。”底片档案的形成、收集、整理、保管等各个环节，都是为了保证底片档案得到充分利用，“为今天，也为未来服务”。 [1]而随着时间的推移、保存条件的限制，底片档案出现霉斑、老化、褪色等问题，严重影响档案用户的利用。底片档案扫描后实现数字化存储，给档案用户利用上带来了极大的便利。
1.1充分展示底片档案的利用价值。首先，是数字底片档案的传输便捷。借助于计算机、通信等网络资源，能够突破时间、空间的限制，准确、快速地把数字底片档案传输给档案用户。
其次，是数字底片档案的检索便捷。底片档案数字化的目的，就是为了保证用户高度灵活地获取和使用信息。因而，底片档案数字化的服务模式是以档案用户为中心的。档案用户利用联网终端，可以随时随地通过数字档案馆提供的各种功能强大、实用的检索工具浏览、检索和使用数字化的底片档案。
最后，是数字底片档案的打印便捷。档案用户通过底片扫描仪强大的透扫功能，能够轻松地实现底片档案扫描任务，并通过照片打印机直接打印输出，不必将底片档案送到照片冲洗店冲印，既能满足档案用户的利用需求，又能发挥底片档案的经济效益和社会效益。
1.2真实再现底片档案保留的原始数据。恩格斯曾指出：“对于事态的真相，现在不可能提出文件来作证据。只有在事件本身成为历史陈迹的时候，这些证据才会出现。”[2]作为历史陈迹的底片档案，有着其他任何资料无法取代的凭证作用，成为查考、研究和处理问题的重要依据，也是认定法律权利、义务与责任的重要证据。因此，底片档案的原始数据保留显得非常重要。
在照片冲印店用传统银盐方式冲印得到的照片档案，经常会出现图像色彩失真或偏色等现象，这些大多数是由人为因素而造成的。在传统的冲印过程中，冲印人员凭借以往的经验来设置机器的洗印参数，这种经验，难以保证底片档案的色彩“精确”。尽管，在实际冲印过程中允许存在一定范围内的偏差，但当所设置的参数超出允许左右浮动的界限时，冲印出来的照片档案就会出现上述问题。因此，凭经验冲印出来的照片档案很难符合历史的真实意图。如果扫描这种纸质的照片档案，打印输出后，在图像的颜色、亮度和饱和度等方面与原始数据都有一定的区别。造成这种不符合要求的扫描效果是纸质照片档案本身特征造成的。目前，解决这一问题的最佳措施就是直接扫描底片档案。因为，直接扫描底片档案能够完整地再现底片档案保留的原始数据，色彩还原准确，同时，避免人为因素带来的照片档案色彩失真或偏色现象，并能最终得到高清晰、高品质的打印图像。
2底片档案数字化扫描的技术指标
底片扫描仪的工作原理与普通平板扫描仪类似，它们之间最大的差别在于扫描的对象不同，前者扫描的对象是底片，后者扫描的对象是诸如纸质档案、照片档案等反射性媒质材料。由于底片档案所包含的图像信息量比照片档案和纸质档案要丰富得多，在专业图像处理时，一般都采用扫描底片的方式来获取数字图像信息。但是，如果将底片扫描仪的扫描头安装在平板扫描仪的顶部，则既能扫描需反射光源的纸质材料，也能扫描需直射光源的底片。
2.1扫描元件的选择。扫描仪的核心部分是完成光电转换的部件――扫描元件（也称为感光器件）。目前，市场上扫描仪所常用的感光器件有四种：电荷藕合元件CCD、接触式感光器件CIS、光电倍增管PMT和互补金属氧化物导体CMOS。
扫描仪中，感光器件CCD（Charge-coupled Device）是一种相对成熟的技术，该技术在物体表面成像，具有一定的景深。扫描凹凸不平的底片档案时，能够实现一定程度的三维效果，并且，采用硅单晶技术的CCD对周围环境温度的要求较低，适应的范围较广。其景深比CIS扫描仪要大得多，能够方便地进行底片档案的扫描。
CIS（Contact Image Sensor）感光器件一般使用制造光敏电阻的硫化镉作感光材料。硫化镉光敏电阻本身漏电大，各感光单元之间干扰大，严重影响图像的清晰度。由于CIS感光器件不能使用冷阴极灯管而只能使用LED发光二极管阵列作为光源，因此，无论在光色还是在光线的均匀度上这种光源都比较差，导致扫描仪的色彩还原能力较弱，无法实现底片档案的扫描功能。
PMT（PhotoMultiplier Tube），响应速度极快的光探测器。在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论在灵敏度、噪声系数还是动态范围上，都遥遥领先于其他的感光器件，更重要的是，它的输出信号在相当大范围内保持着高度的线性输出，使输出信号几乎不做任何修正就可以直接获得很准确的色彩还原。但是，扫描速度很慢，扫描一张图往往需要几十分钟时间。
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），和CCD一样，同为在扫描仪中可记录光线变化的半导体。CMOS传感器不用像CCD传感器那样，通过反射镜延长光线路径进行感光，而是采用直接光线路径，工作起来非常简单。当用CMOS技术的高速扫描仪扫描有折痕的底片档案时，图像的变形最大限度减少。由于其具有更高的解析能力和更好的清晰度，CMOS扫描仪能捕获对比度细微的地方，并获得出色的图像细节。
因此，比较几种扫描方式，底片档案扫描采用CCD或CMOS元件技术的扫描仪才能较好地完成底片档案的扫描任务，其良好的性能、成熟的技术能够保证底片档案扫描的质量。从发展趋势来看，CMOS技术将成为后发先至的次时代扫描技术。
2.2扫描分辨率的设置。扫描分辨率反映了扫描仪所记录图像细节的丰富程度，分为光学分辨率（物理分辨率）和增强分辨率（亦称“插值分辨率”、“最大分辨率”）。光学分辨率是扫描仪的实际分辨力，是扫描仪硬件扫描时获取的真正分辨率（垂直和水平方向数值），它是确定扫描图像清晰程度的关键因素。增强分辨率是通过软件算法对图像进行插值得到的分辨率，它并不能为图像增添新信息，但对于有特定要求的图像或扫描线条图时则十分有用。[3]虽然，底片扫描仪与平板扫描仪一样，也是以CCD传感器为主，但底片扫描仪使用的传感器灵敏度更高，具有更高的分辨率、精度和足够的动态范围，能够捕捉到透射稿全部色调范围。因此，底片扫描仪的光学分辨率范围一般在2000 ppi～9600ppi(pixel per inch)之间，最大扫描尺寸可达6in×9in。[4]但也有例外，目前，市场上高达50多万元的松下 S3105CCN，其光学分辨率只有100 dpi～600dpi(1dpi step)。部分专业底片扫描仪分辨率与扫描幅面如表1所示。
表1 部分专业底片扫描仪分辨率与扫描幅面一览表
正常情况下，分辨率为2000ppi的底片扫描仪完全可以满足用于35mm底片的数字化需要，如果不出大片，可以采用较低分辨率进行扫描。要真实地再现底片档案保存的细节，扫描分辨率至少要达到1200dpi。以最为常见的35毫米底片为例，它的图像面积非常小，只有36mm×24mm，但其信息密度高。这样的底片档案若以5英寸幅面打印输出，相当于放大4倍，扫描时的分辨率就必须设置为1200dpi，才能将胶片中的色彩完全数字化；如果以更大幅面打印输出，则需要更高的扫描分辨率。如见表2所示：
表2 35毫米底片扫描分辨率设置对照表
2.3动态密度值（OD值）的范围。动态密度值（OD值），对底片档案扫描而言，是一个非常重要的技术参考指标。它是反映扫描仪所能探测到的最淡颜色和最深颜色间的差值，数值越大色彩表现力越强。扫描仪动态密度值的高低直接影响着底片档案扫描的效果。动态密度值越高，底片档案扫描的效果就越佳。该技术指标直接描述了扫描仪的性能，比扫描仪的分辨率显得更为重要。较高的动态密度值可以大幅度地提高扫描图像的色彩浓度，使每种颜色表现得更纯粹，无杂色，并能够充分地体现色彩层次和暗部细节，进而使底片档案的扫描效果尽善尽美。
普通扫描仪都是用来扫描反射稿的，即光照射到原稿上后反射回来，由感光元件接收，再进行A/D转换，以数字形式保存进电脑。但底片档案由于其透光，无法反射光，因此，需要有一个透射光源，透过底片档案照射在感光元件上。透扫器就是为扫描底片档案提供光源的。一般来说，绝大多数的扫描仪动态密度范围在0.0D 到最大 4.0D 之间。大于 2.0D 就是较好的，大于 3.0D 是十分出色的。例如，爱普生的PER 3200P采用了动态范围控制技术，其动态密度值高达3.4D；清华紫光FS7200ICE动态密度值为3.9 D。普通扫描仪如果动态密度范围很高，也可以用来扫描底片档案，但不能按反射稿方式扫描，需要设法提供透射光源。
当然，动态密度值范围不仅取决于扫描某一个光学部件的性能，而且，主要由扫描仪整个光学影像系统的技术指标所决定的。只有高品质的透镜、高精度的A/D转换器以及高信噪比的线性CCD组合在一起，才能得到较高的动态密度值范围。
2.4存储格式的确定。采用黑白二值模式扫描图的图像文件，一般采用TIFF（G4）格式存储；采用灰度模式扫描的文件，一般采用JPEG格式存储。提供网上检索利用的图像文件，也可存储为CEB、SEP、PDF或其他格式。[5]在实际工作中，根据具体情况，除TIFF、JPEG等格式外，还采用RAW、PSD、BMP、PNG、DjVu等格式。[6]
底片档案扫描数据的保存格式最好采用TIFF（G4）、BMP等无损图像格式，这样，虽然数据占据的空间比较大，但保存图像的目的就是要尽量保存最原始的图像数据，特别是对档案而言要保持原始的各种信息。JPEG有损压缩格式，虽然，可以大量减少图像占据的空间的数据量，却不能再恢复图像细节的损失及过渡色彩的断层。而TIFF（G4）图像格式可以随时转换成JPEG图像格式，反之不能。
随着技术的发展，一些新的存储格式如JPEG2000、DjVu显示了强大的发展后劲。其中，JPEG2000 作为JPEG升级版，同时支持有损和无损压缩，其压缩率比 JPEG 高约 30% 左右，无损压缩对保存一些重要底片档案十分重要。JPEG2000 还有一个重要特征，就是能实现渐进传输，先传输图像的轮廓，然后，逐步传输数据，不断提高扫描后底片档案的图像质量。另外，JPEG2000 还支持所谓的“感兴趣区域”特性，可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，并能选择指定的部分先解压缩。
综上所述，底片档案数字化后的存储格式应该根据其利用价值来确定，原则上，以TIFF（G4）格式存储为主，兼顾JPEG 、JPEG2000等存储格式。
3底片档案数字化扫描注意的问题
底片档案数字化扫描是一个系统工程，任何一个环节的失误，都会影响它的颜色、亮度、饱和度，导致原始数据失真，影响使用效果。因此，除上述的技术指标外，还要注意下列一些事项。
3.1人工校色不能省略。底片档案本身带有片基色罩，由于底片档案采用的是有机染料工艺，而不同厂家的片基底色是不一样的，再加上底片档案本身的曝光宽容度很大，一般能过曝两档。所以，在扫描底片档案时，不能像普通照片那样通过标准色片来进行扫描的校正。[7]在扫描底片档案前，需要人工进行底片档案的调整，如，对预扫图像，进行色彩上的校正（色相变化）、曝光上的校正（亮度层次）及色彩饱和度的加工，这样，才能全方位满足档案用户的需要。
3.2分辨率高低不能忽视。在目前的科技水平下，分辨率越高，不能代表底片档案扫描后的图像质量越高。正确的扫描仪光学分辨率标注方法，是横向分辨率在前，纵向分辨率在后。比如：600dpi ×1200dpi，就是扫描仪的物理分辨率为600 dpi。生产厂家把这个指标反过来标注，比如：Scanmaker 4850III 的光学分辨率为 4800 dpi × 2400 dpi，其实，这个扫描仪的物理分辨率是2400 dpi。
底片档案扫描时，分辨率与底片档案的放大倍率有关，即取决于要将底片档案扫描后输出到一个什么样的尺寸，是通过什么方法输出：如印刷、喷绘、激光冲印，等等。同时，很重要的一点，就是底片档案的质量也决定能够放大多少倍。因为，底片档案本身就有自身的分辨率，超过其自身的分辨率去扫描，其品质会锐减。只有在底片档案的有效放大倍率里，才会显露出好的图像效果。如表3所示：
表3 底片数据大小、成像大小与分辨率设置对照表
3.3扫描速度不能过快。由于目前一般扫描仪采用的是高像素的CCD，感光点极小，信号较弱。同时，采用的是小口径的树脂镜头，为了提高感光及扫描速度，只能将光圈开大进行扫描，所以，其成像品质细节及锐度较差、色彩准确度较差。
3.4系统虚拟内存不能关闭。如果在内存配置较低的计算机中，来扫描底片档案时，会出现系统内存不足的提示，此时不能关闭系统虚拟内存，应当使用硬盘上的剩余空间作虚拟内存来完成扫描工作。因为，当虚拟内存被禁用时，扫描仪就不能完成其扫描任务。
总之，随着国家对档案信息化重视程度的提高，档案信息资源的数字化建设步伐越来越快。底片档案作为档案馆、室重要的馆藏资源，其数字化建设也是一项重要任务。但如何科学、合理地做好底片档案的扫描工作，需要从档案的本质特征出发，准确把握底片档案数字化扫描的各项技术指标，尽量维护底片档案的原始信息数据，充分发挥其价值功能。
注：本文为2007年“江苏省档案科技项目”（项目编号为：2007-12）《中外数码照片档案管理比较的研究》阶段性研究成果。
参考文献：
[1]冯惠玲、张辑哲.档案学概论[M].北京：中国人民大学出版社，2001：42
[2]恩格斯.马克思恩格斯全集（第13卷）[M].北京：人民出版社，1962：672
[3]影响图片扫描质量的若干因素[OL] .http://bbs.省略/thread-36741-1-1.html[2011-7-12]
[4]陈天华.数字图像处理[M].北京：清华大学出版社，2007：47
[5]国家档案局.缩微胶片数字化技术规范（DA/T43-2009）[S] . 2009-11-02
[6]傅荣校，翁敏曦.档案数字化扫描与存储格式比较研究[J].档案学通讯，2007（2）：61～64
[7]徐涛.如何做好底片的扫描工作[J].计算机与网络，2002（10）：26，36
（作者单位：盐城师范学院来稿日期：2011-08-18）
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