影像数字化设计与应用

2014-07-19薛战胜

山东工业技术 2014年10期

关键词：光源像素文物

薛战胜

（陕西中医学院，陕西咸阳 712046 ）

我们知道，摄影就是记录光与影。传统摄影用模拟的方式表现光与影，数字摄影则把光与影数字化——变成一长串二进制数码。只有数字化了的影像才能输人电脑进行处理，然后再用多种方式输出。

1 CCD

影像数字化的主要设备是数字照相机和扫描仪。它们的共同之处是采用CCD作为影像传感器。[1]

CCD的中文名称叫做电荷耦合器件，它是一块小小的硅片，上面整整齐齐地排列着许许多多彼此独立的小单元，就好像蜻蜓的复眼由许多只小眼组成一样。在数字照相机和扫描仪中，景物或文字、图片通过镜头在CCD上成像，CCD将影像转变成光生电子影像并暂时存储起来，然后按一定的顺序把这幅电子影像读出来，并用模／数转换器转换成数字影像信号。这就是影像数字化的过程。

就其本质来说，CCD实际上是一种大规模集成电路，组成CCD的每个小单元由光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路组成。光敏元件在CCD的表面排列成矩阵，每个光敏元件代表一个像素。像素是构成影像的小点，小点越细小，排列得越紧密，影像的质量就越高。CCD的像素量十分巨大，多的可达几千万个像素，少的也有几十万个像素。CCD的像素量还可以表示为两组数字相乘的形式，如1600×1200像素(dpi)，即横排有1 600个像素，竖排有1 200个像素。一般来说，CCD所含像素的多少与成像效果有密切的关系，像素越多成像效果越好。CCD所含像素的多少，在集成度相同的情况下，主要取决于CCD的面积，面积越大的CCD所含的像素越多。大面积的CCD制造起来非常困难，废品率很高，因而成本也很高。据说，目前只有哈勃太空望远镜和军事间谍卫星上安装了超大面积的CCD。以便获得质量极高的照片。

2 像素

它是数码影像的最小单位，它能体现出影像的色彩、清晰度等。传统照相机的胶片也有类似像素的东西，那就是感光银盐粒子，超小的银盐粒子使胶片图像清晰、层次丰富，一张35mm胶片的银盐粒子超过了2千万个。我们采用的数码相机最高像素调到2千万像素就能达到或超过传统胶片的清晰度和层次。

3 ISO

它代表数码影像的感光度，ISO越大，感光速度越快，呈现的马赛克越大，ISO越小，感光速度越慢，色彩越鲜艳、越清晰。陕西医史博物馆的拍摄经验提示ISO调整到400-600之间为宜。

4 分辨率

简单地说，分辨率就是像素排列的数量的点阵图，如640*480=307200个像素，就是30万像素，陕西医史博物馆一般采用800万像素，基本上能满足高保真的数据采集。影像数据的保存方法一般采用tif格式，这是一种非压缩格式，占据磁盘空间大，是jpg格式图片的16倍。但从长远来看，tif格式可利用空间更大，建议使用tif格式来存储影像数据。对于数字博物馆来说，影像数据“加强数字博物馆数字资源管理、开发与利用的基础，数据标准的通用性、开放性与标准化对于数字博物馆的资源共享、数字博物馆的长远可持续发展至关重要”[2]。

5 影像数字化的过程中，具体的方法有以下几点

5.1 文物影像在图片中的位置适当，动态平衡，曝光度合理文物影像数据最好以单个文物进行拍摄，这样是为了突出文物的主体，分为正、侧、后、顶五张为一组，反映其特征；尽可能将文物放置于一个平整的台面上，以45度视角拍摄，这样符合视觉习惯，亦使其平稳，四周的留空要比例合适，上方的留空要小于下方，左右留空要均衡；曝光度与光线有密切的关系，被拍摄文物的质地不同光线的强弱要有一定调整，如玉器、瓷器、玻璃器，光线以5500K的色温、照度120比较合理，而陶器、青铜器、木器等则用6500K的色温、照度110较为合理。当然还要局部细微调整，尽可能反映出文物的原质原貌。

5.2 背景简约、色调统一

反映不出文物的凹凸层次。陕西医史博物馆备用了十种以上不同质地和颜色的背景衬布，可以根据文物有目的选择衬布，有效避免衬布与文物的色相相近，影响其效果。选择衬布的原则是文物与背景色不能太相近，容易含糊，不易分辨；亦不能反差太大，太强烈则易失细节，还易破坏色调统一。如玛瑙或绿色玉器用浅灰色为背景能再现其晶莹与华丽。总之，背景简约，不能简单。