美术图像数字化色彩失真与校准

孙劲松

【摘 要】数字化技术已经成为现代图书馆的建设主题，专业图书馆中数字书籍占比超过半数馆藏的图书馆已比比皆是。而馆藏最独到的数字资源往往来自于自建数据库，它们来源于各馆特色资料的数字化，拍摄、扫描、录影等数字化转换工作贯穿于整个资源建设过程。美术类图书馆的图像数字化工作成为了美术数字资源的主要来源，有别于普通书刊的数字化加工过程和技术标准，美术图像对资源输入和处理有特殊要求，尤其是色彩的校准的技术难度已经越来越明显成为制约美术图像数字化加工质量提升的瓶颈。在计算机图像处理软件日益流行的时代，美术专业人员往往用后期软件处理色彩失真的数字图片弥补数字化前期输入工作的缺憾，即耗费大量图像处理的实践，又使原作掺入大量修图时对图像色彩原貌的主观改动，陷入图像数字化的误区。本文探讨以更加科学的方法处理美术图像数字化加工的输入环节，在加工规范、技术要领、设备使用技巧各方面提供有效方案以飨读者。

【关键词】美术图像；数字化；色彩校准

1 研究的缘起

美术资源数字化过程中使用最多的技术手段就是扫描和拍摄，由于平面作品占据了美术资料的绝大部分，所以本文重点探讨平板扫描仪的应用。

平面美术作品来源于原作和复制品为主，原作的材质多种多样，最常见的有画布、纸张、木板、石碑、壁画，期中石碑、壁画由于不可移动所以数字化的方式比较特殊，目前只能用照相或不接触扫描。照相或不接触式扫描都离不开光学透镜的介入，因此一定的物理形变是不可避免的，当然现代光学镜头已经发展到很高的技术水平，所以一般只需选用专业镜头组件即可避免明显的变形问题。

接触式平面扫描可以说在图像精度和尺寸比例上都可以达到高度精确的数字化要求，有些指标甚至远远超过实际需求。比如，普通平面扫描精度达到了600dpi乃至1200dpi，而在印刷品的数字化过程中，图像处理人员往往发现扫描出来的电脑图片都带有明显的网纹。原因就在于印刷品的印刷精度远远低于600dpi，所以把印刷网纹也复制下来了，当然，可以用消除网纹技术处理，不过也牺牲了部分图像原始信息。

总而言之，现代数字化技术，无论是拍摄还是扫描，在数字化精度和形态准确性上基本都能达到美术专业要求。再来看看色彩的数字化现状吧，以西斯廷礼拜堂屋顶壁画为例，印刷最为精美的专业画册对比后不难发现每一种出版物的颜色都明显不同，更有甚者，同一部画册里的同一个作品前后出现两次的居然颜色明显不同，这种现象屡见不鲜。现代印刷已经完全采用数字化技术流程处理每一个生产环节，粗略划分就是输入和输出，首先就是数字化输入环节，同一套印刷品色彩不同的原因就是采用了不同的数字化素材，虽然在印刷时采用相同的技术和材料，但是由于取用的图像文件不是用统一的图像数字化标准制作出来的，所以很难再后期处理中调校到一样的色彩效果。对于美术专业工作者而言，作品色彩的表现力在某些时候甚至比图形的精确性更重要，我在美术作品数字化工作中听到最为尖锐的批评就是很多数字化后的图像和原作的整体色调都搞反了，比如原作整体色调是偏暖色，扫描处理后得到的是偏冷色。而且这样的图片还是专业人员反复调整扫描仪色彩曲线后得到的。美术图像数字化后与原作的色彩偏差问题是图书数字化工程中广泛存在却一直未有明显改善的问题。之所以普遍存在这样的痼疾，是由于目前图书数字化技术关注焦点主要集中在文字转换和自动排版等普通书刊数字化技术要点上。美术图像资源在数字化图书库中比例很小，但是单页制作成本已经远高于普通书籍的数字化。执掌一项数字化工程的主办方往往对电脑技术、加工流程或成本运作颇为精通，少有对艺术效果“吹毛求疵”者，使得这一问题始终未能得以明显改善。本文就美术图像数字化输入技术的几个要点展开探讨，意在引起同仁关注并以此为契机为美术资源数字化色彩标准的制定添砖加瓦。

2 图像数字化输入与色彩调校

购置一台昂贵的扫描仪是不是就能一劳永逸了呢，虽然专业扫描仪必不可少，可是不懂色彩原理的人使用起来未必如愿。无论哪种品牌型号的扫描仪都要使用稳定的光源来反射原稿，反射光经CCD接受并转换为电子信号后才能进一步合成完整数字图像文件。所以，光源、透镜、CCD、运算方式都影响扫描效果。

光源的选定是第一环节，扫描仪光源有高亮度灯管和发光二极管两种，高端扫描仪常用的还是冷光源高亮白色灯管，灯管状态直接影响图像数字化效果。灯管色温要求白色冷光色温，更重要的是灯管每个部位发光均匀一致，可以扫描颜色均匀的白纸来测试灯管色彩效果，如果灯管老化或其它问题引起颜色不均匀必须更换灯管或清理光学玻璃文件台面。不同厂家的灯管色温可能有所不同，为后期处理的便利和尽可能多保留图像色彩原始信息的需要，建议采选色温高的灯管。这里还要提醒胶片扫描时容易忽视的问题，就是欧洲人喜欢采用的胶片所对应的环境色温与亚洲人的喜好大不相同，不同色温的胶片在扫描时最好是使用相应的系列显示器观测扫描效果，否者，会产生严重的视觉偏差。

既然有了色温的概念，细心的读者马上会推想到画家作画时如果是在自然观下绘画，用肉眼判断颜料用色，这是不是可以理解为日光是光源而人眼就是CCD呢？进一步是否可以提出的问题就是扫描灯管的色温和日光自然光不尽相同，CCD和人眼的辨色能力也不一样，那么作品通过扫描仪扫描并数字化后产生的图像和原作如何保持色彩上的一致性呢？而且这种一直性或曰完美与否又如何判断。目前业界对于扫描效果鉴定方法多数还是用专业人员的肉眼观察法，一批图片扫描处理结束后，呈现于电脑屏幕上请画家评定效果，再以此为依据调整色彩。这种方法的缺陷是明显的，假如一批色彩标准的数字图片，呈现于不同的显示器上，看到的色彩偏差是完全不同的，那么即使这位画家的眼光是绝对标准的，那一套显卡和显示器所呈现出来的色彩效果可以作为标准样稿呢？所以说，用人眼来判读图像数字化的色偏问题显然是缺乏科学性，同时也是低效的。解决问题的答案就是：我们需要一套标准——标准的色彩。

无论是印刷行业还是服装、油漆配色行业都对色卡不陌生，色卡就是经过严格分级配色比例合成的标准色彩卡片，用来比对从业人员想要调配出来的颜色和标准色卡上的颜色有多少差距。用人眼判定自己选配的颜色是否符合手中目标色卡上的标准色，每次比对就是每次使用色彩标准去规范用色的准确性。

在图像数字化过程中如何让扫描仪和扫描软件来有一条判断色彩准确性的依据呢。可不可以让扫描系统也读懂标准色卡并且记住它，在以后的每一张图片扫描过程中都一次为基准来纠正光源、镜头、分色系统及光电转换器产生的色偏呢？国际色彩联盟已经在这方面做出了可用方案，就是使用ICC文件。

首先要准备一张标准色卡，需要有定位标识可供扫描仪扫描的色卡，将色卡扫描进电脑。这里要注意的是，无论用哪种扫描仪厂家专业扫描软件，或是专业图像处理软件自带的扫描模块，都要在软件的配置模块里设定到无色彩矫正的方式。也就是确保扫描色卡时读取的色卡颜色数值是扫描仪硬件直接读取的未经软件修正的色调数值。这样在后续ICC文件制作时才能保证准确计算扫描仪辨色能力和标准色卡颜色参数见得真实误差。第二步就是要把扫描下来的图片剪切成校色软件可以辨识的尺码及边距要求，让专业校色软件比对每一个色块的标准值和扫描值之间的偏差，计算这种偏差用以行程相应的自动纠偏值。一张色卡无法覆盖所有颜色的比对，往往需要反复多次读取和自动计算一整套色卡的纠偏参数，再将这些运算结果写入一个ICC文件里，以备后用。

自制的ICC文件就可以运行于自己的扫描系统里了，这样在每次扫描数字化美术图像时就可以基本确保图片的色彩与原稿的一致性，比业界惯用的后期软件调色方式更高效，更为重要的是相对客观和标准化。所得到的数字图像可以在不同的显示系统上使用也不会出现非常明显的色彩偏差。毕竟，数字资源的读者使用的显示设备种类繁多，更不可能一一根据你的图片去调整显示参数。

3 小结

由于篇幅所限，本文只是论述一个比较基础的美术图像数字化色彩失真与校准的方法，其实，做到专业化水准，这还是远远不够的。从原稿的选择、扫描仪的参数选择、包括ICC软件的算法比较、到各种门类美术作品和数字化系统优化组合，这些方方面面都要做科学的探索才能将美术资源数字化工作推向完美。

【参考文献】

[1]盖丽英.基于ICC标准的扫描仪色彩特性化研究[J].西安理工大学：纸浆造纸工程（印刷工程），20080301.

[2]宗慧超.基于ICC标准的印刷色彩管理色域映射意图自动选择研究[J].上海大学：机械制造及其自动化，20080101.

[3]傅师伟.基于中国书画特征颜色的专用色标设计与制作[J].实验技术与管理， 2015，32（12）.

[责任编辑：张涛]