故宫器物影像数位化的经验与初探.pdf

故宮器物影像數位化的經驗與初探 張志光、黨若洪 國立故宮博物院器物處研究助理 徐明景 中國文化大學資訊傳播系助理教授 楊美莉 國立故宮博物院器物處副研究員兼典藏科科長 摘 要 本文主要以介紹故宮器物影像數位化的經驗為出發點，依據器物數位典藏計畫的目的與數位影像的可能用途，試圖於影像數位化流程及不同學科的角度，進而探討影響影像品質的因素 文中首先介紹故宮器物影像數位化的兩種方式，一是以中大型專業相機拍攝器物後，將底片經過沖洗顯影，再由掃描機具掃描底片，將實體透射稿影像轉變成數位影像之間接數位化；另一則是直接以數位攝影系統，擷取器物數位影像之直接數位化對照與比較器物影像直接與間接的數位化方式亦在本文中獲得討論其次說明影像直接數位化架構與流程，並從光學、資訊科學、色彩學與印刷學的角度探討影響數位影像品質的因素最後以器物數位攝影系統實際建置與運作的結果，提出經驗作為往後相關影像數位化系統建置的參考 由於資訊科學日新月異的驚人進步，在典藏與記錄器物真實影像色彩的前提下，直接影像數位化的方式將逐漸取代間接影像數位化方式，不只是因為直接影像數位化影響數位影像品質因素較少，更因為較有效率的直接影像數位化與較精確的色彩複製，以及相關標準的建立，加速此一趨勢的發展。

關鍵字：影像數位化、數位攝影、數位典藏、色彩管理關鍵字：影像數位化、數位攝影、數位典藏、色彩管理 1- -壹、前言 文物數位化工作內涵主要分成文物外觀數位化、文物背景資料數位化與文物內容數位化三部分[1]影像數位化即屬於文物外觀數位化最重要的工作之一，在國家型數位典藏計畫中，大部分計畫均有影像數位化之需求，不同的典藏物有其不同影像數位化方式就故宮器物數位典藏子計畫而言，器物的數位影像主要有靜態平面影像與 3D 立體影像，目前器物影像數位化主要以靜態平面的數位影像為主，除了因為目前器物影像最廣泛的用途以出版與研究為主外 ， 靜態影像數位化技術也較3D立體影像數位化技術成熟本文撰述之主要目標希望透過分享故宮器物影像數位化的相關經驗，提供數位典藏影像數位化規格制定與流程規劃之參考 故宮影像數位化之文物類別包含器物、書畫、善本古籍、佛經圖繪、及相關檔案文件，本文探討範圍僅含括器物一類，且重點在於器物直接影像數位化過程的經驗此外，本文所討論之器物影像以靜態平面影像為主，3D 立體影像或動態影像不在本文主要討論範圍 最後，由於故宮參與國家型數位典藏計畫依部門之不同區分許多子計畫，各子計畫均有其分工與目標，本文所探討之影像數位化內容與流程以器物數位典藏子計畫為主。

貳、器物影像數位化的背景 故宮自民國九十年起，以「故宮文物數位典藏系統之研製」計畫參與數位典藏國家型科技計畫之先導計畫，九十一年計畫正式成立，原擬優先建立國寶與重要古物級文物之數位典藏資料庫，以五年時間完成器物與書畫約一萬件，以及清代檔案約十九萬件之文物數位化但為因應行政院推動「挑戰 2008：國家發展重點計畫－數位台灣計畫」 ，計劃自九十三年度起，將在維持既有品質的情況下加速加量進行，擬於九十五年完成本院所有藏品數位化工作[2] 故宮器物數位典藏子計畫負責執行院藏器物之數位化任務，器物典藏系統建構以文字資料數位化 、 影像資料數位化與系統開發建置為主要工作(器物數位典藏系統建構流程如圖一說明)其中，文字資料則由器物處負責蒐集整理與輸入，系統部分2- -由中研院計算中心與故宮資訊中心協助開發、建置與管理影像數位化則區分為直接影像數位化與間接影像數位化間接影像數位化由故宮出版組主導，資訊中心與器物處協助；直接影像數位化由器物處主導，包括相關系統的規劃與建置及數位化的工作執行 為達成全面性數位典藏院藏器物約六萬四仟餘件目標[3]除了持續進行器物大量正片之掃描工作外，已於九十二年八月建置一「器物數位攝影系統」 ，由器物處執行高品質與高效率之器物數位影像擷取作業。

圖一 故宮器物數位典藏系統建構流程圖 3- -參、器物影像數位化的方式 故宮器物影像數位化主要有兩種方式，一是正片委外掃描的間接影像數位化；一是器物數位攝影的直接影像數位化兩種方式的最終產出物雖均為數位影像，但其數位化的流程卻不盡相同，也各有其優缺點，分別說明如下 一、間接影像數位化 將傳統相機拍攝器物所得之正片，藉由滾筒式掃瞄器掃瞄後得到數位影像的方法即間接影像數位化目前故宮除了經年累月拍攝的大量正片外，針對展覽、出版及數位典藏之需求，仍採用中小型相機 4×5 或 120 正片拍攝器物全器影像，器物之局部影像則採用 135 正片，這些正片經檢選程序後，委外由得標的掃描廠商進行掃描作業所得的數位影像檔案，經過打樣與校色之流程後才以 VCD 或 DVD 方式儲存及磁帶備份 間接影像數位化方式的優點主要是數位化來源之原稿是器物底片，可重複進行掃描以獲得數位影像，且與出版時的作業流程相輔，影像檔案格式 CMYK tiff 檔為目前國內印刷廠所接受但由於數位化花費時間較長，流程與步驟較為繁瑣，因此影響數位影像品質因素較多且無法有效控管(例如正片製造批次不同、顯影與水洗的時間不同等均會造成影響)。

因此，於九十二年八月底建置一器物數位攝影系統，用來進行大量的器物影像數位化工作 二、直接影像數位化 以數位機背做為影像擷取媒介，直接擷取器物數位影像的方式即為直接影像數位化器物數位攝影系統目前建置於近庫房處，便於器物提件與拍攝，縮短原先拍攝運輸過程的時間與減少文物損傷風險，可以較快速及較安全的方式數位化器物影像，透過相關設備儀器進行影像品質控管作業，對整體器物影像數位化工作的效率有很大的提升直接影像數位化的優點是從提件、拍攝、打樣、校色都在攝影棚內完成，整體影像數位化流程採較為科學的方式制訂標準化作業，數位化的速度快，影像品質較高，而原始檔案的保存可供作更廣泛之用途，且影像電子檔案存放的空間要較底片來的小，複製與備份較為容易缺點是影像直接數位化後之原始檔格式，在相關軟硬體改變後可能面臨無法再存4- -取的風險[4] 三、對照與比較 器物的直接影像數位化與間接影數位化目的都是要將立體的器物數位化(digitize)成靜態平面的數位影像(digital image)，兩者的目的相同但數位化的步驟卻有所不同，主要有下列五項相異之處 （一）原稿不同 直接影像數位化原稿為器物本體，而間接影像數位化原稿為器物的底片。

雖然器物底片的來源也是從攝影得來，但從選擇底片種類、拍攝到沖片等步驟是屬於類比的過程，先類比而後數位，因此稱為間接的影像數位化由於底片本身屬於化學物質，須保存在特定的環境以降低毀損程度，即便如此，時間一久仍會造成褪色的問題若以保存不佳且拍攝時間過久的底片進行影像數位化，將無法獲得品質良好的數位影像此外，由於底片為唯一原稿 ， 通常掃描時會複製(duplicate)一張相同的底片進行掃描 ， dup的底片掃描影像品質與原稿仍有些許的差異，對高品質的數位影像需求有一定程度的影響 （二）特性曲線不同 數位攝影產生數位影像的特性曲線斜率幾乎等於 1，掃描底片產生數位影像的特性曲線除直線區外，在趾部與肩部略微彎曲 （三）數位化影像品質的差異 目前數位機背雖已發展至可以應用階段，擷取到最好的數位影像品質僅與 4×5 正片相若，用以製作複製畫的數位影像來源，仍需要 8×10 正片的原稿方能達成因此，數位典藏應該以典藏文物之類別與數位化之最終可能用途，來決定影像數位化之方式因為，除了複製畫之外，其他的典藏文物不一定要採用到 8×10 正片影像品質來作為影像數位典藏的標準 5- -（四）數位化成本與速度不同 一般而言，直接影像數位化方式因數位化流程較短，步驟較少，數位化速度較間接影像數位化方式迅速。

成本部分，由於分析時需考量到整體影像數位化時間的長短、專業人員的培育、數位化文物的數量等因素，概括而言，仍以直接影像數位化方式較為經濟，且影像數位化技術與專業知識的生根與傳續，能使中長期數位典藏計畫獲得較大的效益與較為穩定的數位影像品質而一般採取委外底片掃描的間接影像數位化則無上述優點，且數位影像的品質隨著得標廠商的不同，以及低價搶標卻無法製作高品質數位影像等因素，每年數位化的數位影像品質難有一致性 （五）數位化的設備不同 直接影像數位化的影像擷取設備主要為數位機背，間接影像數位化的影像擷取設備主要為高階滾筒掃描機，兩者設備的特性與操作方式大不相同，這些不同之處無法做為決定採用直接影像數位化或間接影像數位化的依據，由於故宮現有大量高品質的器物底片，且加快數位化腳步也勢在必行，因此，同時採用間接影像數位化及直接影像數位化有其必要性 肆、器物數位攝影系統建置過程與系統規格 為了提升器物影像數位化的速度與數量，故宮建置一器物數位攝影系統，執行器物影像擷取作業系統建置從評估、規劃到建置歷時約一年，系統建置策略與系統規格說明如下 一、器物數位攝影系統建置策略 器物數位典藏子計畫自九十一年下半年即進行器物數位攝影系統建置內部評估，92 年初經故宮院內數位典藏發展核心會議同意建置後，著手規劃建置方式與時程。

由於器物數位攝影系統屬於一個高度專業且分工精細的系統，以聘請數位影像專家指導並協助系統規格制定後公開招標為系統最佳建置方式系統建置階段主要區分為顧問的遴選、器物數位影像需求確認、系統廠商與設備的評估、系統規格訂定、公開招標與系統測試本系統已於九十二年八月建置完成，同時進行系統測試與相關標準作業流程建立，預計十月系統上線6- -進行器物影像擷取作業 二、器物數位影像需求 由於目前器物影像之最大用途仍以製作精美出版品為主要考量，影像印刷大小約在 6×8 英吋，且無書畫複製之需求，因此器物數位攝影之影像輸入解析度僅需在〈6×350〉×〈8×350〉約等於 6,000,000 總畫數左右[5]，即可印刷 175線以上之高品質圖錄檔案格式部分則希望保留影像最真實、最大色彩空間與最大色彩階調為考量，以色域較廣之 RGB[6][7][8]、色彩深度 RGB 每一色頻在16Bits [9]與無失真壓縮格式的 TIFF 檔為最佳選擇，並且保留原始的 RAW 檔，作為日後影像修正以符合多方面加值用途之原始素材色彩管理以國際照明委員會(CIE)[10]與國際色彩聯盟(ICC)[11]及國際標準組織(ISO)[12]的規範與標準為基準，全程數位化流程，特別著重在跨設備時的色彩校正與轉換[13][14]，務求輸出標的與原器物之色彩相近似程度[15]。

三、系統規格 器物數位攝影系統共區分五大模組：相機、數位機背、燈光系統、電腦系統及色彩管理系統此五大模組，除電腦系統在固定規格上影響差異不大外，其餘模組性能的好壞與工作協調性將影響整體系統效能以相機系統來說，鏡頭決定了所攝取之影像光學的品質；數位機背的重點則在於 CCD 片幅以及可擷取影像色彩深度、畫素總量、冷卻裝置、運算技術以及軟體性能；燈光系統的穩定性與操控性以及光質亦直接對於拍攝的操作以及結果有決定性的影響此外，在安全性上，採用減少紫外光處理的高級電子閃光燈，主要是考量拍攝速度與操控性以及使用在無機物類的器物上；色彩管理系統的重點則在於影像品質控管與色彩複製能力，為系統最複雜之模組基於上述系統規劃原則，本次系統建置各模組其設備之廠牌與規格如下： （一）相機 機身─Contax 645 中型 120 焦平面快門式 AF 單眼反射自動相機鏡頭組 3 套─德國蔡司 80mm 標準自動對焦鏡頭，最大光圈 F2、最近焦距0.7 公尺；德國蔡司 120mm 微距自動對焦鏡頭，最大光圈 F4、最近焦距7- -0.425 公尺，Makro 近攝 1:1；德國蔡司 35mm 廣角自動對焦鏡頭，最大光圈 F3.5、最近焦距 0.5 公尺。

球型雲台－ARCA SWISS B-1座架－Cambo MBS-2 Studio Stand，高 270 cm色溫表－Minolta Color Meter IIIF測光表－Minolta Flash Meter V （二）數位機背 Phase。