基于數字存檔技術中縮微膠片密度影響因素研究

寧三香

[摘要]數字存檔技術是將珍貴數字資源通過數字存檔設備轉換到縮微膠片上，它是將數字技術和縮微技術兩者相互融合所產生的新技術，此技術適用于珍貴數字文獻的長期保存，在數字文獻長期保存保護領域發揮著重要的作用。影響數字存檔技術所產生的縮微膠片的質量最重要的技術指標則是膠片的密度。從影響縮微膠片密度的因素出發，理論分析了影響密度的電子圖像及設備因素，采用試驗方法得出一手數據，通過數據分析，得出影響密度的色階、照度、曝光時間、曝光量的變化規律。通過總結規律，為以后全國范圍內開展數字存檔工作奠定了堅實的基礎。

[關鍵詞]數轉模；數字存檔；色階；密度

[中圖分類號] G255.72

[文獻標志碼]B

[文章編號]1005-6041（2015）05-0012-05

1 數字存檔技術產生背景及定義

縮微技術憑借其本身穩定性好、安全性高、保存年限長、不可篡改性、有法律效力等諸多優勢，在文獻長期保存保護領域發揮著重要的作用。20世紀末，隨著數字技術與網絡技術的發展，數字技術在圖書情報領域的廣泛使用，其便于利用的優勢得以凸顯，縮微技術一度處于低迷的發展狀態。雖然數字技術擁有便利性優勢，但其保存期短的劣勢也越來越凸顯，如何保證珍貴數字資源的安全性，解決數字文獻的長期保存問題，國內外縮微工作者也積極探討，最終將數字和縮微兩種技術相互融合，衍生出了數字縮微技術——數字存檔（數轉模）技術。它利用縮微膠片保存時限超過500年的特性，為重要數字文獻提供了異質備份的功能，為保護和保存我國重要珍貴數字資源發揮不可替代的作用。

數字存檔技術是利用數字存檔機將數字影像轉換至縮微膠片上的技術，即把原生性或者再生性的數字影像轉換至縮微膠片上，以便于數字信息的長期保存。這項技術將縮微膠片長期保存的優勢與數字信息方便利用的優勢結合在一起。這項技術可以對重要文獻進行全新的異質備份，是確保數字信息安全最有效的措施之一，為保護和保存我國重要珍貴文獻發揮不可替代的作用。

2 縮微膠片密度概念及影響因素分析

縮微品的密度是鑒別縮微影像質量的重要指標，是指感光材料經過曝光，顯影定影后在膠片上單位面積金屬銀沉積量的多少，表現為背底變黑的程度，用D表示。膠片上單位面積金屬銀沉淀量越多，影像就越黑，密度就越高，反之，密度就越低。

縮微影像的密度分為背景密度和線條兩部分，背景黑暗、線條明亮的影像為負像，背景明亮、線條字符黑暗的為正像。控制好原底片（第一代）縮微影像的密度非常重要，不僅關系到原底片本身影像的質量，還直接影響縮微影像的分辨率、線條反差和拷貝片的影像質量等。目前國家標準GB/T 6160-2003《縮微攝影技術源文件第一代銀一明膠型縮微品的密度規范與測量方法》，已經規定了縮微品的母片密度范圍。

數字存檔技術是否能夠穩定地輸出符合密度標準要求的縮微品，如何找到縮微品密度與數字存檔技術各項參數之間的關系是本論文所需要重點研究的。而判定數字存檔技術是否能夠有效地控制縮微品密度，是否能夠穩定地輸出符合密度標準要求的縮微品，則需研究數字存檔技術的工作原理及數字影像亮度與數字存檔各項技術參數的關系。

數字影像的亮度強弱是由色階來表示的。色階是色彩指數，以灰度分辨率（又稱為灰度級分辨率或者幅度分辨率）表示，是數字影像的固有屬性，不隨顯示設備的顯示亮度的變化而變化。色階與圖像亮度相關，與顏色無關。對于8位灰度的圖像，其位數為8，以2的8次方（256）級階度表示不同亮度的灰色，其最亮為白色，最暗為黑色，階度級數越大圖像亮度越高。在數字存檔工作中，數字圖像的亮度是影響縮微影像質量的關鍵因素之一，其原因與縮微膠片的成像原理密切相關。

數字存檔技術的成像原理是當屏幕上顯示的數字影像的光線射到膠片的乳劑層時，乳劑層內的鹵化銀晶體發生化學反應，并與鄰近也受到光線照射的鹵化銀晶體相互聚結起來，沉積在膠片上，留下影像。乳劑層接受到的光量愈多，就有更多的晶體發生結構變化和相互聚結，沖洗后膠片的密度就越高，光量愈少，晶體的變化和聚結也愈少，密度就越低。因此，在拍攝參數固定的情況下，數字影像亮度越高，投射到膠片上的光照越強，曝光就越多，反映在最終膠片上就是影像越深，密度越高，反之亦然。

可見，數字影像的亮度直接關系到縮微膠片的密度，在轉換過程中，要建立影像亮度與數字存檔設備參數之間的對應關系，結合亮度值調整拍攝參數，來確保縮微膠片密度達到質量要求。而此對應關系需要通過影像亮度與密度關系試驗得出。

3 試驗

經過上述理論分析以后，找到影響數字存檔縮微膠片的密度因素，確定了數字存檔技術的試驗項目，根據國家標準，以國家圖書館數字存檔為例，以國家圖書館地方志數字資源為試驗對象，以柯達1461膠片，柯達定影顯影藥液為試驗材料，以數字存檔機、沖洗機、密度計、倒片臺為試驗設備，開展了三個試驗：設備照度、圖像色階對密度的影響，設備曝光時間、圖像色階對密度的影響，設備曝光量、圖像色階對密度的影響。為確保所有數據的真實可靠性，用于研究的資料數據都已經過反復核實，以確保內容的真實性，力求做到試驗因素梯度設置合理，評價指標準確，試驗方法完整、真實可靠，可以依此進行驗證，指導以后的數字存檔工作。

3.1 設備照度、圖像色階對密度的影響

3.1.1 試驗目的。通過此試驗來確認數字存檔設備照度對縮微母片密度的影響，了解OP500的機械性能，以便更好地發現、掌握、總結照度對密度的影響規律。

3.1.2 試驗設備器材。設備：OP500數字存檔機、沖洗機、密度計、倒片臺。消耗品：35mm柯達1461縮微膠片，柯達定影、顯影藥液。

3.1.3 試驗步驟。1）用數字存檔機加載10個電子原生灰度標板（見圖1），并在每個標板前加入備注（標注曝光時間和照度），在曝光時間為7×40ms（借鑒館藏地方志拍攝中常采用參數）情況下，分別采用不同的照度參數進行拍攝；2）用FP505沖洗機按標準進行沖洗；3）利用密度計逐拍測量密度值，在每張畫幅同一色階處測試三點，取其平均值；4）根據試驗要求，將所拍攝測試標板的各組數據進行匯總，繪出色階、密度與照度的關系曲線。

3.1.4 數據分析。針對試驗數據進行數據匯總和數據分析，具體如下：

3.1.5 試驗結論。1）在曝光時間一定的情況下，同一色階的膠片密度會隨著機器照度的增加，而逐漸變高，當照度達到16左右時，膠片密度基本趨于平穩，不再隨著照度的增加而增加，為了保證膠片的拍攝速度，可將此照度選為最佳照度值。2）原始圖像的色階值越低，達到標準的密度范圍區間所需要的照度越小；相反，原始圖像的色階值越高，達到標準的密度范圍區間所需要的照度越大。3）為將密度控制在國家標準范圍內，在設置參數時，根據原始圖像色階值，參照測量表對應參數，即可得到相對應的膠片的密度值（此處不考慮沖洗導致的密度誤差）。

3.2 設備曝光時間、圖像色階對密度的影響

3.2.1 試驗目的。通過數字存檔機在相同照度、不同的曝光時間下拍攝的縮微品的試驗數據收集，及數據整理分析，了解曝光時間對膠片密度的影響，了解數字存檔設備的機械性能，以便更好地總結曝光時間對密度的影響規律。

3.2.2 試驗設備器材。設備：OP500數字存檔機、沖洗機、密度計、生物顯微鏡、倒片臺。消耗品：35mm柯達1461縮微膠片，柯達定影、顯影藥液。

3.2.3 試驗步驟。1）用數字存檔機拍攝樣片，用照度相同（B20）、不同曝光時間進行拍攝，并在拍攝過程中增設記錄拍攝參數標板，用來記錄每拍的曝光時間參數。2）用沖洗機嚴格按照相關標準進行沖洗。3）利用密度計逐拍測量密度值，在每張畫幅同一個色階處測試三點，取其平均值。4）根據試驗要求，將所拍攝測試標板的各組數據進行匯總，繪出色階、曝光時間與密度的關系曲線。

3.2.4 數據分析。

3.2.5 試驗結論。1）圖像色階值相同時，隨著曝光時間的增加，所生成的縮微膠片的密度會不斷提高。2）曝光時間相同時，圖像色階值越高，膠片的密度會逐漸提高。3）照度相同時，圖像色階值越小，受曝光時間的影響就越大；相反，圖像色階值越大，受曝光時間的影響就越小。原始圖像的色階值越低，則需要的曝光時間越短，相反，原始圖像的色階值越高，則需要的曝光時間越長。4）為了將密度控制在國家標準范圍內，在拍攝過程中設置參數時，根據原始圖像色階值，參照測量參數測量表，對應參數，即可得到相對應的膠片的密度值。

注意：由于機器設備老化的因素，需定期做試片來進行測試，并定期更新對照表格，以保證此階段的膠片符合國家標準要求。

3.3 設備曝光量、圖像色階對密度的影響

3.3.1 試驗目的。通過不同照度、不同曝光時間的調整所得出的密度和解像力試驗數據收集，了解曝光量對膠片的密度和解像力的影響，了解OP500的機械性能，以便更好地發現并掌握曝光時間對密度的影響規律。

曝光量H=照度E*曝光時間t

3.3.2 試驗設備器材。設備：數字存檔機、FP505沖洗機、密度計、生物顯微鏡。消耗品：35mm柯達1461縮微膠片，柯達定影、顯影藥液。

3.3.3 試驗步驟。1）制作試驗用圖片（原生灰度標板）；2）使用數字存檔機拍攝樣片，以不同照度、不同曝光時間進行拍攝，并記錄每拍的曝光時間和照度參數，制取試驗縮微品樣片；3）用FP505沖洗機嚴格按照相關標準進行沖洗；4）利用密度計逐拍測量密度值，在每張畫幅同在色階值為45（采用目前常用的地方志參數范圍區間）處取色，測試三點，取其平均值；5）根據試驗要求，將所拍攝測試標板的各組數據進行匯總，繪出密度與曝光量的關系曲線。

在上述試驗步驟中，要確保各拍在一卷內，排除沖洗機或者膠片本身的差異性導致的試驗誤差。

3.3.4 數據分析。

3.3.5 試驗結論。設備的曝光量直接影響膠片的密度，隨著照度達到16B后，密度則基本不再受影響，不同色階的圖像，只要合理地調節曝光時間和照度，最終可以將數字存檔所得縮微品的密度值控制在符合膠片長期保存要求的區間范圍內（0.8—1.2）。也可以利用專業的軟件調整圖像的色階值，從而獲得更好的轉換效果。在密度值一定的情況下，在實際工作中盡量選用曝光時間更短的參數以提高膠片轉換的效率。

4 結論

數字存檔技術是縮微技術和數字技術結合而產生的新的技術路線，通過此技術路線能將需長期保存的珍貴數字資源文獻進行異質備份保存。研究數字存檔技術路線中影像密度的因素，為以后的數字存檔工作提供有力的數據支持。通過機器照度、曝光時間及曝光量對縮微膠片密度影響的試驗，得出設備參數、色階和密度的對應關系，從而了解到數字存檔技術產生的母片縮微品密度嚴格控制在標準范圍之內，符合GB/T6161-2008的要求，縮微品質量能達到國家母片長期保存的質量要求，通過此次試驗數據分析及試驗步驟的引導操作，為以后的數字存檔工作提供指導。