基于数字存档技术中缩微胶片密度影响因素研究

宁三香

[摘要]数字存档技术是将珍贵数字资源通过数字存档设备转换到缩微胶片上，它是将数字技术和缩微技术两者相互融合所产生的新技术，此技术适用于珍贵数字文献的长期保存，在数字文献长期保存保护领域发挥着重要的作用。影响数字存档技术所产生的缩微胶片的质量最重要的技术指标则是胶片的密度。从影响缩微胶片密度的因素出发，理论分析了影响密度的电子图像及设备因素，采用试验方法得出一手数据，通过数据分析，得出影响密度的色阶、照度、曝光时间、曝光量的变化规律。通过总结规律，为以后全国范围内开展数字存档工作奠定了坚实的基础。

[关键词]数转模；数字存档；色阶；密度

[中图分类号] G255.72

[文献标志码]B

[文章编号]1005-6041（2015）05-0012-05

1 数字存档技术产生背景及定义

缩微技术凭借其本身稳定性好、安全性高、保存年限长、不可篡改性、有法律效力等诸多优势，在文献长期保存保护领域发挥着重要的作用。20世纪末，随着数字技术与网络技术的发展，数字技术在图书情报领域的广泛使用，其便于利用的优势得以凸显，缩微技术一度处于低迷的发展状态。虽然数字技术拥有便利性优势，但其保存期短的劣势也越来越凸显，如何保证珍贵数字资源的安全性，解决数字文献的长期保存问题，国内外缩微工作者也积极探讨，最终将数字和缩微两种技术相互融合，衍生出了数字缩微技术——数字存档（数转模）技术。它利用缩微胶片保存时限超过500年的特性，为重要数字文献提供了异质备份的功能，为保护和保存我国重要珍贵数字资源发挥不可替代的作用。

数字存档技术是利用数字存档机将数字影像转换至缩微胶片上的技术，即把原生性或者再生性的数字影像转换至缩微胶片上，以便于数字信息的长期保存。这项技术将缩微胶片长期保存的优势与数字信息方便利用的优势结合在一起。这项技术可以对重要文献进行全新的异质备份，是确保数字信息安全最有效的措施之一，为保护和保存我国重要珍贵文献发挥不可替代的作用。

2 缩微胶片密度概念及影响因素分析

缩微品的密度是鉴别缩微影像质量的重要指标，是指感光材料经过曝光，显影定影后在胶片上单位面积金属银沉积量的多少，表现为背底变黑的程度，用D表示。胶片上单位面积金属银沉淀量越多，影像就越黑，密度就越高，反之，密度就越低。

缩微影像的密度分为背景密度和线条两部分，背景黑暗、线条明亮的影像为负像，背景明亮、线条字符黑暗的为正像。控制好原底片（第一代）缩微影像的密度非常重要，不仅关系到原底片本身影像的质量，还直接影响缩微影像的分辨率、线条反差和拷贝片的影像质量等。目前国家标准GB/T 6160-2003《缩微摄影技术源文件第一代银一明胶型缩微品的密度规范与测量方法》，已经规定了缩微品的母片密度范围。

数字存档技术是否能够稳定地输出符合密度标准要求的缩微品，如何找到缩微品密度与数字存档技术各项参数之间的关系是本论文所需要重点研究的。而判定数字存档技术是否能够有效地控制缩微品密度，是否能够稳定地输出符合密度标准要求的缩微品，则需研究数字存档技术的工作原理及数字影像亮度与数字存档各项技术参数的关系。

数字影像的亮度强弱是由色阶来表示的。色阶是色彩指数，以灰度分辨率（又称为灰度级分辨率或者幅度分辨率）表示，是数字影像的固有属性，不随显示设备的显示亮度的变化而变化。色阶与图像亮度相关，与颜色无关。对于8位灰度的图像，其位数为8，以2的8次方（256）级阶度表示不同亮度的灰色，其最亮为白色，最暗为黑色，阶度级数越大图像亮度越高。在数字存档工作中，数字图像的亮度是影响缩微影像质量的关键因素之一，其原因与缩微胶片的成像原理密切相关。

数字存档技术的成像原理是当屏幕上显示的数字影像的光线射到胶片的乳剂层时，乳剂层内的卤化银晶体发生化学反应，并与邻近也受到光线照射的卤化银晶体相互聚结起来，沉积在胶片上，留下影像。乳剂层接受到的光量愈多，就有更多的晶体发生结构变化和相互聚结，冲洗后胶片的密度就越高，光量愈少，晶体的变化和聚结也愈少，密度就越低。因此，在拍摄参数固定的情况下，数字影像亮度越高，投射到胶片上的光照越强，曝光就越多，反映在最终胶片上就是影像越深，密度越高，反之亦然。

可见，数字影像的亮度直接关系到缩微胶片的密度，在转换过程中，要建立影像亮度与数字存档设备参数之间的对应关系，结合亮度值调整拍摄参数，来确保缩微胶片密度达到质量要求。而此对应关系需要通过影像亮度与密度关系试验得出。

3 试验

经过上述理论分析以后，找到影响数字存档缩微胶片的密度因素，确定了数字存档技术的试验项目，根据国家标准，以国家图书馆数字存档为例，以国家图书馆地方志数字资源为试验对象，以柯达1461胶片，柯达定影显影药液为试验材料，以数字存档机、冲洗机、密度计、倒片台为试验设备，开展了三个试验：设备照度、图像色阶对密度的影响，设备曝光时间、图像色阶对密度的影响，设备曝光量、图像色阶对密度的影响。为确保所有数据的真实可靠性，用于研究的资料数据都已经过反复核实，以确保内容的真实性，力求做到试验因素梯度设置合理，评价指标准确，试验方法完整、真实可靠，可以依此进行验证，指导以后的数字存档工作。

3.1 设备照度、图像色阶对密度的影响

3.1.1 试验目的。通过此试验来确认数字存档设备照度对缩微母片密度的影响，了解OP500的机械性能，以便更好地发现、掌握、总结照度对密度的影响规律。

3.1.2 试验设备器材。设备：OP500数字存档机、冲洗机、密度计、倒片台。消耗品：35mm柯达1461缩微胶片，柯达定影、显影药液。

3.1.3 试验步骤。1）用数字存档机加载10个电子原生灰度标板（见图1），并在每个标板前加入备注（标注曝光时间和照度），在曝光时间为7×40ms（借鉴馆藏地方志拍摄中常采用参数）情况下，分别采用不同的照度参数进行拍摄；2）用FP505冲洗机按标准进行冲洗；3）利用密度计逐拍测量密度值，在每张画幅同一色阶处测试三点，取其平均值；4）根据试验要求，将所拍摄测试标板的各组数据进行汇总，绘出色阶、密度与照度的关系曲线。

3.1.4 数据分析。针对试验数据进行数据汇总和数据分析，具体如下：

3.1.5 试验结论。1）在曝光时间一定的情况下，同一色阶的胶片密度会随着机器照度的增加，而逐渐变高，当照度达到16左右时，胶片密度基本趋于平稳，不再随着照度的增加而增加，为了保证胶片的拍摄速度，可将此照度选为最佳照度值。2）原始图像的色阶值越低，达到标准的密度范围区间所需要的照度越小；相反，原始图像的色阶值越高，达到标准的密度范围区间所需要的照度越大。3）为将密度控制在国家标准范围内，在设置参数时，根据原始图像色阶值，参照测量表对应参数，即可得到相对应的胶片的密度值（此处不考虑冲洗导致的密度误差）。

3.2 设备曝光时间、图像色阶对密度的影响

3.2.1 试验目的。通过数字存档机在相同照度、不同的曝光时间下拍摄的缩微品的试验数据收集，及数据整理分析，了解曝光时间对胶片密度的影响，了解数字存档设备的机械性能，以便更好地总结曝光时间对密度的影响规律。

3.2.2 试验设备器材。设备：OP500数字存档机、冲洗机、密度计、生物显微镜、倒片台。消耗品：35mm柯达1461缩微胶片，柯达定影、显影药液。

3.2.3 试验步骤。1）用数字存档机拍摄样片，用照度相同（B20）、不同曝光时间进行拍摄，并在拍摄过程中增设记录拍摄参数标板，用来记录每拍的曝光时间参数。2）用冲洗机严格按照相关标准进行冲洗。3）利用密度计逐拍测量密度值，在每张画幅同一个色阶处测试三点，取其平均值。4）根据试验要求，将所拍摄测试标板的各组数据进行汇总，绘出色阶、曝光时间与密度的关系曲线。

3.2.4 数据分析。

3.2.5 试验结论。1）图像色阶值相同时，随着曝光时间的增加，所生成的缩微胶片的密度会不断提高。2）曝光时间相同时，图像色阶值越高，胶片的密度会逐渐提高。3）照度相同时，图像色阶值越小，受曝光时间的影响就越大；相反，图像色阶值越大，受曝光时间的影响就越小。原始图像的色阶值越低，则需要的曝光时间越短，相反，原始图像的色阶值越高，则需要的曝光时间越长。4）为了将密度控制在国家标准范围内，在拍摄过程中设置参数时，根据原始图像色阶值，参照测量参数测量表，对应参数，即可得到相对应的胶片的密度值。

注意：由于机器设备老化的因素，需定期做试片来进行测试，并定期更新对照表格，以保证此阶段的胶片符合国家标准要求。

3.3 设备曝光量、图像色阶对密度的影响

3.3.1 试验目的。通过不同照度、不同曝光时间的调整所得出的密度和解像力试验数据收集，了解曝光量对胶片的密度和解像力的影响，了解OP500的机械性能，以便更好地发现并掌握曝光时间对密度的影响规律。

曝光量H=照度E*曝光时间t

3.3.2 试验设备器材。设备：数字存档机、FP505冲洗机、密度计、生物显微镜。消耗品：35mm柯达1461缩微胶片，柯达定影、显影药液。

3.3.3 试验步骤。1）制作试验用图片（原生灰度标板）；2）使用数字存档机拍摄样片，以不同照度、不同曝光时间进行拍摄，并记录每拍的曝光时间和照度参数，制取试验缩微品样片；3）用FP505冲洗机严格按照相关标准进行冲洗；4）利用密度计逐拍测量密度值，在每张画幅同在色阶值为45（采用目前常用的地方志参数范围区间）处取色，测试三点，取其平均值；5）根据试验要求，将所拍摄测试标板的各组数据进行汇总，绘出密度与曝光量的关系曲线。

在上述试验步骤中，要确保各拍在一卷内，排除冲洗机或者胶片本身的差异性导致的试验误差。

3.3.4 数据分析。

3.3.5 试验结论。设备的曝光量直接影响胶片的密度，随着照度达到16B后，密度则基本不再受影响，不同色阶的图像，只要合理地调节曝光时间和照度，最终可以将数字存档所得缩微品的密度值控制在符合胶片长期保存要求的区间范围内（0.8—1.2）。也可以利用专业的软件调整图像的色阶值，从而获得更好的转换效果。在密度值一定的情况下，在实际工作中尽量选用曝光时间更短的参数以提高胶片转换的效率。

4 结论

数字存档技术是缩微技术和数字技术结合而产生的新的技术路线，通过此技术路线能将需长期保存的珍贵数字资源文献进行异质备份保存。研究数字存档技术路线中影像密度的因素，为以后的数字存档工作提供有力的数据支持。通过机器照度、曝光时间及曝光量对缩微胶片密度影响的试验，得出设备参数、色阶和密度的对应关系，从而了解到数字存档技术产生的母片缩微品密度严格控制在标准范围之内，符合GB/T6161-2008的要求，缩微品质量能达到国家母片长期保存的质量要求，通过此次试验数据分析及试验步骤的引导操作，为以后的数字存档工作提供指导。