傳統照相影像與數碼照相圖像的優點與用途

當人們拿著一張現代傳統照相影像與一張數碼影像觀看時，只要稍加注意觀察分析就一定能分辨出，那張影像逼真、層次豐滿柔和、色彩麗人的是傳統照相感光材料影像，而另外的那張看起來彩色鮮艷奪目，反差分明、層次清晰的是數碼照相噴印的圖像。它們各自的優點為什么會這樣鮮明呢？這要從它們各自的成像原理和制作過程來解說了。
1 現代傳統照相感光成像材料的成像原理與制作過程
現代傳統照相感光材料包括普通藝術照相膠卷、相紙、電視電影膠片、航空照相膠片、醫療x光照相膠片、印刷制版中用的膠片、某些縮微片用的膠片、天文照相干板片等。
一般現代傳統照相感光材料在照相曝光后不能直接得到影像，通常要經過顯影、定影和水洗、干燥等化學處理后才能得到可見而持久的影像，這樣一個繁雜的制像成像過程分三個基本階段，照相曝光階段（形成潛影），以及顯影階段（形成可見的影像）。
1．1 感光材料制備階段
首先是照相乳劑的制備，照相膠片各片種的使用目的要求不同，照相乳劑在制備時使用的原材料與制作工藝技術配方與方法也就不同。按照各種片種的配方與工藝技術，在明室中將配制好的溴化鉀（鹵化鉀、碘化鉀）與硝酸銀水溶液，用雙注法注入暗室中正攪拌的一定溫度的照相明膠水溶液中，使溴化鉀與硝酸銀發生化學反應生成溴化銀的沉淀，均勻地沉積于明膠載體上成為照相乳劑。
在暗燈下將此乳劑再經過很繁雜的制作工藝過程，如用冰水洗去硝酸鉀，添加增感劑、防灰霧劑、流平劑、消泡劑、堅膜劑等化學試劑后才成為可以涂布的正式感光照相乳劑。
涂布與完成工段：在暗室下將上述感光照相乳劑調溫到5~8℃，注入涂布機涂布槽中，然后涂布到片基或照相相紙載體上，經低溫風干干燥、裁切、打孔，檢測合格后包裝成產品，入庫，投放市場。
1．2 傳統膠片曝光階段
感光材料膠片中的溴化銀晶體上的感光中心在曝光時，由于吸收了光能發生了化學變化，使一部分溴化銀分解產生成銀的潛影和溴。在曝光時，膠片受強光照射的部位形成的潛影密度大，反之潛影中心片。它們將影響下一步顯影速度與影后金屬銀顆粒密度與影像的質量（如圖1）。
曝光后產生的潛影與次潛影 經過加強后潛影的變化
圖1 鹵化銀曝光時感光中心變化示意圖
1．3 傳統照相感光材料顯影階段
顯影就是用顯影劑將曝光后鹵化銀乳劑中的溴化銀晶體顆粒還原發生化學變化生成金屬銀的顆粒。因此，要研究顯影進行情況，也可以從研究個別的鹵化銀晶體的顯影著手，鹵化銀顆粒的顯影總是從上面的某一點或某幾點開始的。顯影作用之所以從上面的某一點或某幾點開始是由于潛影的作用。潛影可以促使其周圍的鹵化銀很快還原成金屬銀。當這些鹵化銀還原后，它們又可以促使周圍的鹵化銀還原，直到整個鹵化銀還原完為止。潛影在顯影過程中起著發動顯影或加速影劑還原鹵化銀的催化作用（如圖2）。
圖2 從曝光到顯影完畢進行過程的示意圖
顯影所得到金屬銀顆粒的結構并不是堅實的一團，而是絲團狀的結構，其大小大致和其原顆粒相當。
從上所述看出，不管是在乳劑制備中，還是在膠片或相紙曝光顯影過程中，銀離子、金屬銀粒子的顆粒都是起著絕對的決定性的作用。由于它們纖細的顆粒接近于納米級的大小，由此細膩顆粒而分散聚集起來成的影像，彩色優美，反差柔和細膩，層次分明豐滿，使人觀賞時感受到極美的藝術享受。
現代傳統照相感光材料影像的用途極為廣泛。如美術照相、旅游景物、婚紗照相、名人偉人標準像、名畫家繪畫的拍攝，以及在文教體育衛生、工農業生產、科學研究考察、印刷與電子線路中間制版等活動中的影像等。
2 數碼照相成像原理與用途
數碼照相機機身前都安裝有光學鏡頭、取景框、快讓等零部件，操作方法也同傳統相機差不多。最大的不同是數碼相機背后安裝有光電電荷耦合轉換器件ccd，拍攝影像時，利用光學鏡頭使景物聚焦到ccd上。在光線照射下，ccd像素由于電荷分布的變化而產生電流，光線越強，電流就越大。將電流轉換“0”或“1”這樣的二進制代碼（圖像代碼）存于存儲器中，這就相當于傳統相機中的曝光過程，為了產生彩色圖像，還要使光線經過一組紅、綠、藍濾光片、再分別落到ccd像素上，經信號復合產生彩色圖像。顯然，ccd像素的數目越多，圖像的分辨率越高，每幅圖像所占的存儲空間也越大，實際上，由于每幅圖像所占的存儲空間太大（通常每幅圖像為數百kb到mb），因此許多數碼相機都將圖像信息壓縮之后存儲在機內存儲器記憶棒上。
接下來是將數碼相機上的圖像轉接入計算機進行編輯處理用戶滿意后再轉入打印機進行打印，最后獲得一幅優美的圖像（數碼相片可制大幅圖像）。
2．1 ccd光電電荷耦合轉換器件
ccd即光電電荷耦合轉換器件，是在金屬氧化物-半導體器件的基礎上發展起來的，目前已成為一種非常成熟的固態圖像傳感器。ccd除用于俘獲處理和影像傳感外，還可用于信息處理和信息存儲、影像分析和處理，光學公司生產的二維ccd主要供靜止電子照相使用，在柯達公司開發的有：
2．1．1 全幀ccd影像傳感器
ccd傳感器由許多相同的基本單元（像素）組成，每個像素中都有光敏區和存儲區，光敏區生成光電子，累積的電荷轉移到存儲區，然后通過移位存儲器輸出。
全幀ccd是光敏單元兼合存儲單元的影像俘獲器件，它的影像俘獲過程分兩部分，即積分和讀出。在積分區內，光子產生的電子在成影像單元內累積，每個ccd像素積累的電子數相應于影像的照度，在讀出區每個像素所積累的電荷被轉移到輸出電路。此類ccd制作簡單、使用方便、信號小，但在讀出時不能見光，因此在相機中需使用機械快門，藍光譜響應也低。
傳感器的每個像素上都可加上彩色濾光片而構成彩色成像傳感器，用這種照相方法制作的染料濾光片陣列稱為cfa，因為人眼對綠細部位最敏感，所以cfa中感綠單元的數量是感紅和感藍單元的兩倍。
當照度太大時，像素中產生的電荷超過該像素的容量時，多余電荷就會串入相鄰像素，造成影像模糊，而橫向溢流（cod）的功能就是在電荷飽和前就將多余電荷泄出。
業余靜止照相中使用的ccd都帶cod，因為景物情況無法控制。在照相條件可控制的工業和科學上使用的相機就不帶cod。它的靈敏度高，像素容量大。
2．1．2 6.4m像素影像傳感器
柯達專業數字相機dcs200c使用1029×1526順序掃描ccd俘獲影像，機內硬盤驅動器存儲影像，百萬像素電子相機輸出彩色硬盤，質量遠遠超過靜止視頻相機的水平。
在相機鏡頭前加上一個旋轉濾色片輪，使ccd傳感器順序接收紅、綠、藍影像，這樣只要1片單色ccd就能俘獲彩色影像，這樣的彩色順序俘獲方式分辨率高，色再現好。但由于振動等原因，相機與景物之間為相對運動，當紅、綠、藍影像組成影像時，會發生套色不準的問題，因此只適用拍攝靜止景物。
最適用于靜止照相影像的俘獲呂是全幀ccd，全幀結構的優點是順序掃描占用率高，噪音低，動態范圍寬，像素密度高。
拍攝或掃描畫像進入計算機的圖像可在相應圖像處理軟件配合下進行處理，在windows平臺加工處理圖像是非常方便的。因為該平臺下開的發圖像加工軟件品種多，功能全，可進行人們所能想到的各項處理加工。如要使所制作投影片達到照片像質水平，使其色彩紛呈，圖像精美，效果非凡，adobe photoshop軟件在目前是最佳選擇。photoshop軟件是世界上最先開發的圖像軟件之一，具有功能強大，易于操作等特點。該軟件至少可對圖像文件進行以下處理和修整。
2．2．1 亮度、反差調整：可對整個或局部圖像的亮度、反差進行任意調整，從而表現出不同影像效果及傳統技法的效果。
2．2．2 顏色調整：可調整顏色等級，去除不需要的顏色，直觀地對顏色的偏色，飽和度進行調整、校正，輕而易舉地使正像、負像相互轉換。
2．2．3 消除灰霧、斑點、紅眼：利用圖像處理軟件可方便地消去畫面上的瑕疵，并可對圖像銳度進行調整。
2．2．4 改變圖像質地：使圖像產生各種變形，從而得到具有非同尋常又別具一格的創新藝術圖像，變形的格式很多，如：移位(displace)--使圖像的像素向不同方向移位，擠壓變形(pinch)--將圖像向內或向外擠壓，坐標變換變形(polar coordinates)--將圖像坐標從直角坐標換為極坐標或極坐標換為直角坐標。方形物體變為圓形，將文字或物體三維化產生鼓起效果等等。
2．2．5產生各種繪畫風格：可將圖像處理得到風格各異的繪畫效果，主要有柔焦效果(diffuse)--使圖像變得似透過磨砂玻璃的模糊朦朧效果（使畫面富有詩意）；浮雕效果(emboss)--用于圖像背景上使圖像中的物體產生凸出或凹下的浮雕效果；模壓效果(extrude)--將圖像轉化為系列三維立方體或錐體，可用來改變圖像或生成特殊的三維背景，其立方塊或錐體扇面的大小、突起高度可人為選定；勾邊效果(findedges)--使圖像看起來像被鉛筆勾畫過輪廓一樣；積木效果(tiles)--將圖像處理成積木拼接的效果；風效(wind)--增加一些小水平線生成風的效果，風向、風效的強弱可任人選擇；點畫效果(pointillize)--將一個圖像分成隨機的點，產生一種如同點畫作品的效果；鏤刻凹版效果(mezzotint)--生成使原始圖像最接近的鏤刻凹版圖像；碎片化效果(fragment)--使圖像產生不聚焦效果，多用于快速形成不聚焦背景以能夠在上面粘貼實物，使實物突出醒目等等。
2．2．6 其它：如模擬各種物質拍攝效果和模擬傳統暗房技法加工效果等待。
3 噴繪過程
首先要有一臺合格的噴繪機以及使用噴繪機的計算機軟件，包括用戶所需要的噴繪圖像的景像轉鼓速度，專用繪圖紙傳送機傳送速度，加熱滾的溫度，噴墨噴頭的各種彩色墨法順序、速度、用量，圖像噴繪后蒸發干燥速度等編輯好了的軟件輸入計算機。
噴繪前要嚴格清潔一次噴繪機并檢查各項準備工作是否完善到位。
應用噴繪機的噴繪圖像軟件指令，啟動噴繪機程序進行噴繪。北京運源數碼公司根據不同噴繪機的性能編輯有成套的使用噴繪機軟件提供給用戶選擇使用。
噴繪機的型號很多，各個生產公司生產的噴繪機各有各的特點與專利，大小尺寸各異，但大體上包括如圖3所示的各個部件。
3．1 噴繪機上的噴繪打印頭
噴繪機上的噴繪打印頭有不同結構的設計，如圖4、圖5、圖6。不同噴繪機具有不同的噴繪打印頭，噴嘴口徑大約在4μm左右，一般按像素點來說，如epson color stylus是1440×1440dpi，lexmark 7000是1200×1200dpi，噴繪機噴嘴口的像素點多，說明該噴繪機的噴嘴口密度大，噴嘴口徑細小，噴繪出的墨滴細小，噴繪出的圖像丟失的像素點少，生產出的圖像自然較豐滿，景仰真實得多。
一般數碼照相印出的圖像有失真感的原因在于噴出濺落在載體紙上的墨滴反映出的每個像素點是分子級的顆粒大小，而且顆粒點與顆粒點之間有一定距離，丟失不少像素點，造成圖像的反差大，層次分明，不柔和豐滿，人眼看上去不太舒服，有失真感，這也就是它在質量上不能與傳統照相影像的優美相比的原因。
3．2 噴繪專用紙
如使用一般紙噴繪，噴繪出一滴墨汁濺落到紙上的情況如圖7。墨汁點尚紙纖維向四周延滲和向紙的深厚層滲透，而且墨汁濕潤的圖像干燥速度緩慢，影響噴印速度。為了防止墨汁滲透，加速墨滴的蒸發干燥速度，一般要在紙的表面上加涂一層涂層，該涂層含有高聚物膠連劑和鈦白粉（tio）或滑石粉(sio2)，涂層厚度與墨汁配套。由它幫助吸收部分墨汁的水分（如圖8、圖9），可促進圖像快速干燥，縮短噴繪制作時間，降低成本。
4 數碼照相圖像的優點與用途
4．1 數碼照相圖像的優點是，用它制作的方式方法多樣，圖像真實，色彩鮮艷，層次清晰，反差分明。
4．2 用途：幾乎傳統照相影像能應用的地方它都能代用上，并廣泛用于ct，mr，dsa，ect，us以及其它數字化的醫學影像檢查裝置，它還最適合制作大幅面圖像，如各種政策性宣傳性圖像、商品廣告、燈箱圖案等。
它惟一的缺欠是，用它復制的圖像不如用傳統照相景仰材料印出的影像逼真、色彩麗人、層次豐滿、反差柔和。
5 結論
從上述的傳統照相影像與數碼照相圖像各自優點與用途看出，就目前數碼照相圖像的質量水平來看，它暫時還不能完全取代傳統照相影像的應用。人們將會取用它們各自的長處而避其短，它們也將相互共存一段時期。


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