数转模拍摄工作中密度的控制

摘要：数转模技术是将文献数字资源通过数字存档机转换到缩微胶片上的长期保存的技术，是数字文献异质备份的主要手段，在数转模技术中，影响数据拍摄质量的主要因素之一是拍摄文献成像的密度。从探究影响胶片密度的因素角度出发，通过实验数据，分析了密度和色阶值、曝光量几个参数之间的关系，从而得到较为优化的在实际工作中的拍摄方法和参数设定的经验，也为未来的数转模拍摄工作奠定了理论依据和基础。

关键词：数转模；曝光量；色阶值；密度

1.数转模拍摄的背景

数转模技术是一项将文献数字资源转换到缩微胶片上的长期保存的技术，数转模拍摄的技术原理是利用数字存档机将原生性或再生性的数字图像转换到缩微胶片上，具体是通过特殊的影像显示技术将数字图像按照一定比例投射或打印到缩微胶片的乳剂层上，当光线触及卤化银晶体时，这些晶体发生结构性变化形成缩微影像，从而实现数字资源的缩微化转换。

数转模拍摄可以有效解决数字文献资源由于软硬件的不稳定性等问题而不能长期保存的限制。这项技术通过将缩微胶片长期保存的优势与数字信息的便利性优势结合在一起，可以对文献进行全新的异质备份。

数转模拍摄技术的转换方式分为打印型和拍照型两种，分别对应不同类型的设备。打印型设备利用激光打印技术将数字图像上的像素信息打印到缩微胶片的相应位置上，其缺点在于转换速度过慢。

拍照型设备技术原理是采用曝光拍摄的方式记录数字图像信息，工作方式是将数字影像呈现在一块精度极高的液晶屏幕上，利用光学技术对屏幕上的图像进行拍摄。其拍摄转换速度较快，但在效果上由于曝光量等技术问题尚存改善空间。

以下基于拍照型数字存档机进行研究，解释数转模拍摄质量中密度因素和曝光量的关系，其中曝光量由拍摄设备的照度，即屏幕亮度（以下统称照度）和曝光时间决定，从而试图找到更加高效，便捷的拍摄方式，在保证拍摄质量的同时，提高拍摄效率。

2.数转模拍摄的密度要求以及影响因素

数转模拍摄图像的密度是缩微品质量控制的最重要的因素之一，缩微品的密度值符合长期保存要求的范围在0.8-1.2之间，以国家图书馆采用的赛数OP拍照型设备为例，它的工作原理是当屏幕上显示的数字图像光线照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，沉积在胶片上，留下影像。乳剂层接收的光量越多，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，反之亦然。

因此，我们可以得出结论，影响图像密度的因素主要是数字图像本身的亮度，而结合拍照型设备的原理可知，在拍摄过程中，拍摄设备的照度和曝光时间直接影响着图像的亮度，除此以外胶片的类型等因素也是影响密度的外部因素。

3.曝光量的影响因素分析及控制

根据以上分析可知，调整拍摄图像的密度，为了使其在合理的质检范围之内，在选取固定胶片类型的前提下，我们可以从操作层面控制的就是拍摄设备的曝光量，即照度和曝光时间。

理论上，通过调整数字图像的亮度而使其达到拍摄的最佳标准，即通过较少的曝光量即可拍摄出密度符合标准的影像，是最优选择，但考虑到实际操作中，既要保证忠于原件的原则，尽量少的改变原文献属性，又要考虑到在拍摄量大的情况下，批量调整图像亮度到统一标准需要大量的时间和人工成本，所以虽然此方式可行，但不作为实际操作中的首选，故不在此文中赘述。所以我们只讨论对于设备操作层面的可控因素，即曝光量，以赛数OP设备为例，曝光量的调整主要通过调整照度和曝光时间，设备每次曝光的时间固定，如16ms/次，所以在拍摄设置时通过调整曝光次数从而改变曝光时间。

在这里需要强调的是，照度由拍照型设备的屏幕决定，随时不断的研究和发展，液晶屏幕的分辨率在逐步优化，在以往拍摄中，经常忽视照度对密度的影响，总是通过不断增加或减少曝光次数从而改变密度，但随着科技的进步，为了提高拍摄的速度，还是需要充分利用屏幕的性能进而减少曝光时间，提高拍摄效率。例如，OP500设备拍摄的单次曝光时间为40ms，而OP800设备的单次曝光时间已经降低到16ms，也就是设备的曝光时间在整体降低，而在拍摄中更新型的设备在拍摄同样的文献时，并没有需要更多的曝光次数，这正是由于液晶屏幕分辨率不断提高的原因。

4.数字图像亮度的衡量标准

在数转模拍摄过程中，通过色阶值来衡量数字图像亮度，数字图像的亮度强弱是由色阶来表示的。色阶即色彩指数，在数字图像处理过程中，指的是灰度分辨率（又称为灰度级分辨率或者幅度分辨率）。色阶与图像亮度相关，与颜色无关。

由此分析我们得出，如需确定影响图像密度的因素，需要考虑拍摄设备照度，曝光时间（以赛数OP设备为例，即曝光次数）的影响。实际操作中，通过色阶值作为量化数字图像亮度的标准，对同一色阶值的图像，曝光时间越长，照度越高，则图像的密度越高。以下通过试验及数据分析，希望得出以下相关结论：即衡量在不同范围内的色阶值的图像，通过改变曝光时间调整密度更优，还是通过改变照度的方式调整密度更优。从而实现在充分利用设备屏幕性能的前提下，尽量减少设备的耗损，保证拍摄密度合格，并同时提高拍摄速度。

5.试验及结果分析

试验中需要考虑的三个因素：

1）色阶值：在实际操作中，是通过图像处理软件Photoshop完成，将数字图像进行反向，去色的操作后，取不同的像素点测量得到。

试验中取样值：45，55，65，85，95，105

2）照度，以下均以賽数OP系列数字存档机为例，照度范围在0-20，照度的改变通过拍摄设备的软件操作中“设置”选项完成调整

取样值：8，12，16，20

3）曝光次数：通过拍摄设备软件操作“设置”选项完成，没有上限，通常我们认为6次曝光次数，是设备的平均设置曝光次数，即拍摄中比较合适的曝光时间。

第一组试验：照度，色阶值和图像密度的关系

以曝光时间6次曝光，每次曝光16ms的参数设置，即6x16ms为设定

第二组试验：曝光时间，色阶值和图像密度的关系

以照度12为设定，每次曝光时间固定为16ms，表2数据中只显示了在质检范围合格范围内的数据，即0.8-1.2之间的数据

结果分析：

在第一组试验中，即在曝光时间不变的情况下

1）对于同一色阶值，可以看到，随着照度的不断提高，密度不断增加。

2）图像的色阶值越低，达到符合标准的密度值，即0.8-1.2区间内的密度，需要的照度越低；图像的色阶值越高，达到标准的密度值所需要的照度越高。

3）对于同一色阶值，照度越高，对于密度值的改变越不明显。

4）基于操作经验，屏幕亮度尽量不调到最高值，这样才能避免屏幕过度的损耗，所以一般选取照度值在16以下的设置，可以看到，色阶值在105以上的图像，照度达到16时，密度已经达到标准的最低限，所以色阶值高于105的图像，就不适宜再用调整照度的方式调节曝光量从而影响密度。

在第二组试验中，即在照度不变的情况下

1）对于同一色阶值，可以看到，随着曝光时间的不断提高，密度不断增加。

2）曝光时间相同的情况下，色阶值越低的图像，密度越高。

3）在照度相同的情况下，色阶值越低的图像，受曝光时间的影响变化越明显；反之，色阶值越高的图像，受曝光时间的影响变化越不明显。

4）基于操作经验，在照度设定不变的情况下，对于不同的色阶值的图像可以在一定的曝光次数范围内选择，调整密度相对灵活，而当曝光次数不断增加，超过10次曝光后，每增加一次曝光时间对于密度的影响变低，也就是对于色阶值超过105的图像，色阶值增加所要达到合格密度范围需要的曝光次数就不是线性增长的，而需要更多曝光次数。例如，色阶值135的图像需要15次曝光，而色阶值145的图像，就需要增加7次，即22次的曝光次数；而对于色阶值较低的图像，例如色阶值65，需要6次曝光时间，色阶值75的图像，达到相同的密度，只需要增加一次曝光次数。

6.结论及拍摄中应注意的其他问题

通过以上试验，结合操作中的经验，可以得出结论，在拍摄时主要通过定量色阶值，同时调整曝光时间，即曝光次数和照度的方式调整图像的密度。

第一种方式：色阶值在105以下的图像，我们通过恒定曝光次数6次，改变不同的照度从而调整密度；色阶值高于105的图像，通过改变曝光次数调整密度。此方式优势在于可以提高效率，减少拍摄时间，劣势在于，不断的改变屏幕亮度，对于屏幕的损耗比较严重。

第二种方式，恒定照度，即选择一个不是最高的照度值，例如照度12，通过改变曝光时间调整密度。此方式优势在于保护了屏幕，尽可能的延长屏幕寿命，劣势在于曝光次数的不断增加会延长拍摄时间。

综合以上两种方式，在日常拍摄量较大的工作中，我们更多的选取第二种方式进行拍摄，也可以看到对于色阶值较低的图像，曝光次数的选取相对来说比较灵活，这样可以降低色阶值测定的工作量，例如对于色阶值在35-65之间的拍摄都可以用5次曝光次数，那么在色阶值测定时，我们就可以将色阶值的参考区间增大，5-35色阶值的图像用4次曝光，35-65色阶值的图像用5次曝光，65-85色阶值图像用7次曝光，以此类推，这样可以大大增大色阶值测量时的工作量。

从以上的分析可以看到，只要拍摄人员可以从设备的原理出发，掌握色阶值、照度、曝光时间、密度，几个参数的关系，得出规律，就可以在降低设备屏幕损耗的前提下，尽可能的优化工作量，降低拍摄时间，同时保证密度的正确率，也同时可以为数转模拍摄工作奠定理论和数据的基础，未来希望以此依据为参考，不断研发更先进的设备，充分研究和理解成像拍摄原理，探索更高效准确的拍摄方式。

参考文献：

1.李晓明，王浩，齐子杨.中文字符数转模技术研究.北京.国家图书馆出版社，2017.7

2.李晓明.全国图书馆文献缩微复制中心数转模加工標准与操作指南.北京.国家图书馆出版社，2017.7

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