图像处理在书法作品复制中的应用研究

曾琦 山东传媒职业学院信息工程系

在历史上，每当有精美绝伦的书法作品出现后，总会有大量的书法爱好者争相临摹，如果能够把真迹收藏更是作为财富代代相传，这其中，王羲之的《兰亭集序》便是一个典型的代表。

《兰亭集序》是众所周知的一幅书法经典，为东晋王羲之所做，抛却文学意义不谈，其书法艺术成就可以称为历史之最，被称为天下第一行书。唐太宗李世民在得到这幅作品后极为喜爱，让当时三位顶尖书法家冯承素、虞世南、褚遂良分别临摹一份并刻在石碑上用以传播。[1]就像《兰亭集序》一样，好的书法作品对于欣赏者来讲，总有复制并用于欣赏的欲望。时至今日也是如此，当我们面对一幅名家书法时，其昂贵的价格对于普通大众可能是一个无法承受的数字，但是如果有精美并且合法的复制品可以代替，而且价格非常亲民，那么对于热爱书法艺术的大众来讲将会是一件幸运之事。

科技发展到今天，书法作品的的高品质复制不再是一件遥不可及的事，不同于冯承素时代使用双钩廓填法进行临摹，现如今使用信息技术对一幅书法作品通过扫描和图像处理，然后使用高精度输出设备和防褪色墨水在宣纸上打印出来，可以实现对原作的高度还原，这其中所涉及到的图像处理技术问题也正是本文所要表述的主要内容。

和绘画一样，书法作品的复制需要经过扫描、图像处理、输出三个阶段。

1 扫描

扫描是复制过程的第一步也是最重要的一步，扫描的质量直接决定了最终成品的质量，合理的选择扫描仪以及正确设置扫描参数非常重要。影响扫描质量最重要的两个要素是图像传感器种类和光学分辨率。目前扫描仪常用的图像传感器有CIS、CCD、CMOS三种。CCD是电荷耦合组件，是一种集成电路，上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将图像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。 [2]对于大幅面艺术品复制，CCD模式是最优秀的，对光的敏感程度是最好的。

另外，光学分辨率是衡量扫描仪扫描质量的另外一个重要参数，不同于插值分辨率和最大分辨率，光学分辨率才是一款扫描仪的真实分辨率，也可以称为物理分辨率，是衡量扫描仪真正的可以从画面上提取像素的性能的重要参数。对于从事艺术品复制的扫描仪，其光学分辨率必须达到400dpi以上。同时，在扫描时，需要把扫描分辨率设置在400～600ppi之间。图1即为一幅使用符合以上标准的扫描仪扫描得到的书法作品的局部。

图1 字画扫描局部图

该作品在扫描时设置的扫描参数是400ppi，可见此作品轮廓清晰，像素基本完全保留。层次清晰可见，达到字画复制所必须的清晰度。

中国书法不同于西方油画，使用宣纸作为书写载体，由于宣纸具有独特的半透光性和高渗透性，在扫描时，必须使用白色压板来压盖书法作品，以减少底灰的呈现。如果是使用非接触式一次性成像设备，则必须使用白色背景台放置书法作品。如果是使用深色压板或者背景台，则会增加后期去除底灰的难度，在图像处理时会丢失一些书法笔画的轻微细节。另外，由于宣纸在书写完后都会由于剧烈的伸缩变形而产生大量的褶皱，或者在保存时由于过度折叠产生的死折，这也会增加后期处理的难度。因此，最好把书法作品托裱以后再进行扫描，即使对于不允许托裱的作品，也要使用加湿设备对作品适度洇湿而展平后再进行扫描。

高品质扫描是成功复制一幅书法作品的前提，其重要性占到了整个复制行为的60%以上，其作用对于完美的再现中国书法特有的艺术气质非常重要。如果扫描得到的书法作品层次不够丰富，希望通过后期处理来增加其图像的细节那是不可能的，工程师只有得到了足够精细的原始扫描图像才能通过图像处理得到可以用以输出的最终文件。

2 图像处理

书法作品的图像处理包括拼接、去除底灰、调整层次、修脏四个大的步骤。如果使用的大幅面扫描仪或者是非接触式一次性成像设备，则不需要拼接的过程。

2.1 去除底灰和调整层次

图像处理过程大多是使用Photoshop来完成。Photoshop中有一个色阶（Level）工具可以完成去除底灰的操作。在去除底灰之前必须把图像转换为CMYK色彩模式，自定义一种可以最大限度的生成黑版的色彩模式转换方式，如图2所示。

图2 转换CMYK模式

在“分色类型：GCR”选项中，把黑版产生的方式设定为最大值。经此设定后，把图像转换为CMYK模式后，Photoshop会生成一块保留了原图最大黑色信息的黑版，既是最大限度地保留了中国书法层次和阶调的特色。

使用Photoshop的色阶（Level）工具完成去除底灰的操作。底灰是指宣纸的材质在扫描之后的颜色值，因为宣纸本身不会是纯白色，并且宣纸表面有纵横排列的水帘纹，这些都会在扫描之后作为底灰而存在的原因，这些底灰都需要通过图像处理而去除。

首先使用色阶（Level）调整三个滑块的值，去除C、M、Y三块色版上的底灰，如图3所示。

图3 色阶图

在“输入色阶”中，观察其直方图的曲线特性，重新定义黑场和白场的值，使三块彩色版的除了红色印章之外的区域全部变为白色，印章部分除了使其色相接近真实颜色的同时还要保留内部的层次变化。

然后，对黑色印版做重点调整。中国书法中最显著的特色就是其笔画的干湿变化，就像中国画中“焦、浓、重、淡、清”的变化一样，书法中的枯笔、飞白以及断线都需要最大限度的保留，这就需要使用色阶（Level）工具对黑版进行多次调整，使书法的“焦”处色值为100，空白处色值为0，而“浓、重、淡、清”各以不同等级的色值来再现。必要时，使用选区设置工具（Pen）区分出笔画区和空白区，对二者分开进行修正，从而达到上述所需要求，如图4所示，我们在这个完成层次调整的图像中看到中国书法的枯润不同，另外，其笔画由于书写时用力的不同而产生的浓淡变化也被最大限度的保留下来。

图4 书法作品的浓度变化图

把书法作品中黑色文字部分的信息完全转移到黑色通道上意义在于可以得到颜色更为纯正的最终产品。如果C、M、Y、K四个通道都有书法作品黑色文字色值的话，在输出时会很难保持理论上的灰平衡，可能会造成图像的局部色偏。而对于仅有K色值的黑色文字，因为打印机在输出时并不会仅仅使用黑色墨水来实现，而会参杂一定比例的彩色墨水，这是由色彩管理程序决定的，从而会最大程度的还原书法作品原作应该具备的颜色。另外，因为中国书法在书写过程中使用的墨水和打印机的黑色墨水色相是有区别的，所以假如打印机只使用黑色墨水来还原书法作品，最终成品的颜色和和原作也会有非常大的差别。

2.2 修脏

修脏是指去除图像中明显的折痕、划痕、残缺以及污渍。必须在去除底灰和调整完层次之后操作，这一过程是一项琐碎而繁杂的工作，并且对于电脑的显示器要求非常高，因为假如显示器亮度过高，会让工程师忽略掉色值极浅的污渍，而这些污渍在输出时会非常明显的呈现在宣纸上，从而给整幅复制品造成瑕疵。因此，选择高端的显示器并设置好适当的色温、亮度、对比度等参数是非常有必要的。修脏可以使用Photoshop中的多种工具完成，比如框选需要修掉的部分然后删除或者填充白色，或者使用路径（Path）工具完成填充白色像素的操作，也可以使用橡皮擦擦掉污渍部分。

3 输出

使用大幅面彩色喷墨设备打印最终成品是复制书法作品的最后一步，主要包括打印机的选择、墨水的选择和打印材质的选择。

3.1 打印机

打印机的走纸方式和打印分辨率是影响复制质量的重要因素。因为书法作品一般幅面都比较大，并且纸张很薄，为了保证纸张过机的高通过率，尽可能选择进纸和出纸为同一方向的进纸方式。墨盒数要在8色以上，打印分辨率超过1440dpi，只有这样才可以得到颗粒足够小的墨滴，更好地还原原作层次的连续性。

3.2 墨水

字画复制墨水要求色域广，饱和度要高，不褪色，最好选用打印机专用配套墨水，可以更好的再现原作的色相。

3.3 打印材质

当然对宣纸的要求也比较高，可以是平版书写普通宣纸，也可以是专业打印宣纸，但最好采用涂层较厚的专业打印仿宣纸。普通宣纸在打印时由于墨水的渗透，在宣纸表面很难还原原作的色密度，必须使用覆盖大孔容二氧化硅涂层的特种宣纸，白度（光反射率）在80%以上，只有这样才可以得到令人满意的书法复制品。

总之，在字画复制过程中扫描在内的图像处理技术是成功复制一幅书法作品的重要基础，在此基础之上，合理选择打印设备和耗材，使用正确地技巧和工艺，制作一幅精美的书法复制品将不再是一件多么困难的事情。中国书法是中华民族的财富，也是全人类的财富，对于好的书法作品，我们应该使用现代化的科技手段和技术使更多的人欣赏到中国的书法艺术，为弘扬人类文明和传播美的艺术做出自己的贡献。