拓展台灣數位典藏 » Blog Archive » 微縮資料數位化工作流程指南

微縮資料數位化工作流程指南

Tags: none 發表: 2008-01-10, 點閱: 42,645 , 加入收藏櫃 ,

列印 ,

轉寄

想加入的書籤:

書籤網站 http://www.hemidemi.com/

陸、品質管理

一、數位影像規格說明

二、影響品質的要素

三、數位影像品質檢驗

一、數位影像規格說明

數位影像規格主要涉及影像的色調、解析度及格式等，至於如何決定數位影像的規格標準，其考慮因素則是根據其日後使用目的來決定。此點在上文中已進行說明，下文則針對數位影像規格中，主要的項目進行說明，以提供數位化工作者，設定數位影像標準規格及選購掃描設備時的參考：

（一）色調（Tonality）

色調是構成影像可讀性的重要參數之一，約可包含三種等級：

1.低階色調（1- bit，單色調）

1位元的象素只有二個值，黑色或者白色。單色調掃描產生最小的檔案。對象通常為色調在原物裡不重要的膠捲影像，如印刷品有線藝術插圖，或是攝製微縮膠捲的時候，在原物裡的色調已經失去。這種類包括在膠捲中以高反差複製。若是插圖在膠捲複製品中已經很差，希望創造優質的複製品則是無益的嘗試。

2.中階色調（8- bit，灰階色調）

提供灰階256種色度，從純白到純黑。色調在原件裡非常重要的那些，墨水和鉛筆標記的資料手稿、半色調的插圖、連續調的其他類型插圖、表面上黑白的檔案材料，但是實際上包含變化和墨水密度的種類以及紙的色調。通常資料越老，彩色可能比灰階更合適。

3.高階色調（24- bit，彩色色調）

提供的色調範圍大約1600萬種不同的顏色，例如，色調在原件裡非常重要的那些，墨水和鉛筆標記的資料手稿，密度顯著變化非常大，非常深的紙顏色和/或可見紙的質地。這種類包括手稿，亮度和對比一張張都不同，凹板印刷，平版或者半色調的印刷品。

（二）影像解析度

除了色調之外，解析度是構成影像可讀性的另一個重要參數，影像檔案的解析度代表該檔案所內含的像素數量，其單位為ppi(Pixel Per Inch，每英吋像素數)，表示該影像每1英吋(橫向或縱向)的距離內的像素點數。

1. 影像解析度設定依據：

（1）人的眼睛對影像鑑別率最高為300ppi，因此以300ppi解析度為標準。

（2）視輸出場合不同，得有不同解析度之要求。解析度一旦超過標準之要求，對於影像品質亦不會有所幫助，但過大的檔案反而造成儲存及影像處理之負擔，亦即造成經費的浪費。

表5、輸出解析度一覽表[20]
輸出場合	輸出解析度
電腦螢幕	72～100 ppi
噴墨印表機	240～360 ppi
平面印刷	266～300 ppi
相紙印刷	200～400 ppi
報紙	125～250 ppi
模造紙	200～265 ppi
銅板紙	250～350 ppi

2. 解析度與檔案大小：

（1）特定面積裡所擁有的像素點數量愈高，影像的品質就愈高，影像檔案也就愈大，而影像檔案的編輯處理作業也就愈慢，儲存空間需求也愈大。

（2）檔案大小的計算公式：高度(像素)x寬度(像素)x每個像素的位元組＝位元組總數。如果要轉換到百萬位元組（MB），需要除以1,048,576。

3. 微縮資料的解析度：

各種各樣的方法可以用來確定適合於數位影像的解析度的水準。最開始，當然是膠片實際「交付」的解析度測定。膠片所交付的解析度測定可以檢查膠片的技術註記，出現在膠片裡，或者其他可測量特徵，如縮率。有時分析必須基於創造和比較在不同的方法和/或不同的掃描解析度水準，所產生的影像。美國國會圖書館在1995期間與少數圖書館微縮膠捲進行的非正式試驗。在測試中掃描膠片，使用從1200ppi到4000 ppi範圍內的解析度進行測量，並產生灰階等級的點陣圖。報告中指出，當1200 ppi和2700ppi影像比較時，可觀察明顯的不同，在2700 ppi和4000 ppi影像之間的差別則是微小的，甚至可以忽視。在這建議裡，很多圖書館膠片可能沒有包含3000 ppi的水準以外可取回的數據。對於在12︰1的縮率的材料來說，這表明就原先的資料而言，可取回的解析度可能250ppi。[21]

但是有時候不一定能知道微縮膠捲的縮率，因此很難說明關於原始文件的數位化影像的解析度。這時最佳解析度的選擇，取決於影像中值得注意的細節，能被清楚的閱讀到，然而什麼是值得注意的細節的最小水準？對文字來說可能是讀者需要能看見的最小字母、數字或符號，能被清楚的區分。在印刷的書裡，這將經常在附注裡被發現。但是在地圖和線段裡，對象可能是一所個別的房子或者製圖符號。在手稿裡它可能需釐清這張上等皮紙的質地。照片或者圖畫更加難確定，這可能要倚賴用戶的釋義方式決定。因此，什麼是最小的有意義的要素，一部分還需取決於誰使用掃描的影像，以及用何種方法。但是如果透過上面的建議，決定這個膠片參考解析度的數值，但卻導致輸出如郵票般大小尺寸，或者其他不正常尺寸的複製品，將不會被紀錄，並且需要調整。

因此就膠片而論，解析度有可能只是一個名義上的解析度，代表原先的資料解析度的近似值。當膠片的縮率或者原先的資料尺寸被知道時，名義上的解析度將和是實際的一樣準確。當膠片的縮率或者原先的資料尺寸不知道時，將提供一個合理的估計。在每種情況裡，名義上的解析度將與之前膠片的分析期間一致。可以在掃描日誌或者其他報告過程中，紀錄名義上的解析度。

另外，若在進一步考量色調，將使問題更為複雜，因為8位元的象素比一個1位元的象素，擷取更多的訊息，24位元的象素則擷取更多。這表示與黑白相比，使用灰階或彩色，可用比較低解析度，取得相同可讀性。

（三）影像格式 [22]

1.TIFF廣泛應用不同平台、不同應用軟體，壓縮檔案以LZW演算法[23] 不會造成影像的失真，唯一的缺點是開啟和儲存檔案的時間會比較久。因此適合作為原始資料的保存圖片，以供日後再加工處理，不適合提供給使用者下載。

2.GIF格式只能儲存最多256色的色彩階數，無法準確的紀錄原始圖片，但因其檔案較其他格式小，故適合應用於網路上圖檔的傳輸。

3.JPEG儲存的過程可以決定壓縮的層級，如果選擇高壓縮的方式，則影像的品質會降低，而低壓縮的方式，會使影像的品質較接近原來的影像圖，由於JPEG格式會造成影像細節的流失，因此也不適合作為原始資料的保存圖片。但因高效率的壓縮方式使得檔案變得很小，因此適合放在網路上供人瀏覽。

4.BMP是Windows小畫家的檔案格式，此格式相容於大多數Windows和OS/2平台的應用程式。另外BMP在儲存時也可以使用RLE的壓縮格式，不過只有在256色或是16色時才能用此壓縮方式，壓縮效果不是很好。

5.PDF格式使用在Adobe Acrobat這套電子出版軟體中。這種格式可以應用在Unix、Dos、Macintosh、Windows等不同的平台。可以考慮製作一系列的PDF檔結合影像跟文字再下傳給使用者透過Acrobat Reader來瀏覽這些文件。

6.PNG格式的發展主要是用來取代GIF格式，它保存了比GIF更多的色彩資訊，另外它也是採用非破壞性的壓縮方式，壓縮效果也比GIF更好一點。但是由於還未全面支援，因此這種檔案格式並未被普遍採用。

表6、影像格式比較表
格式	檔案大小（A4，全彩，RGB）	壓縮失真	瀏覽器支援	適用時機
TIFF	約25M	否	否	保存圖片
GIF	約3～5M	否	是	網路上預覽
JPEG	約4～5M	是	是	網路上瀏覽
JPEG 2000	約4～5M	否	是	網路上瀏覽
BMP	約25M	否	否	保存圖片
PDF	約240K	是/否	否	下載
PNG	約5～6M	否	是	網路上預覽

（四）數位影像規格選擇

上文介紹影響影像可讀性的重要因素-色調及解析度，以及檔案格式，其實可以發現，並沒有最佳的標準存在，往往需對各種不同的實際問題，有不同的處理及回應，並考慮數位影像的使用目標及方式，因此也產生不同的規格組合，以下列出一些專案或專家推薦之規格，以供參考

表7、數位影像規格選擇
單位/專家	計畫名稱	建議規格
University of Sydney Library、National Library of Australia、State Library of New South Wales、Monash University	Australian Cooperative Digitisation Project, 1840-45（1995）	8bit greyscale、400dpi、TIFF[24]
Yale University Library	Project Open Book（1996）	1-bit、600dpi、TIFF
Columbia University Library	OVERSIZE COLOR IMAGES PROJECT PHASE II（1996）	典藏級（master）：1-bit、600dpi、TIFF 瀏覽級：120 dpi 、GIF 印刷：300 dpi、PDF [25]
LIBRARY OF CONGRESS（1996）		1-bit、300-400dpi、TIFF 6.0 8-bit grayscale、300-400dpi、JPEG[26]
Hartmut Weber、 Marianne Dr（1997年）		1-bit、350-400dpi、TIFFG 4 8-bit grayscale、250-300dpi 、TIFFG 4[27]
Tuzzy Consortium Library	The Tundra Times Newspaper Digitization Project（2005）	典藏級：8-bit grayscale、400dpi、TIFF 降階：（1）4-bit grayscale、400dpi、TIFF （2）8-bit、125dpi、JPEG 網路傳輸：PDF（合併JPEG、OCR文字及後設資料） [28]
Margie Barram（2005）		1 bit、300 ppi、TIFF[29]
國家圖書館（1991）		1 bit、300 ppi、TIFF.G4 8bit greyscale、400dpi、TIFF（針對不清楚的原稿）[30]
世新大學	北平世界日報內容數位化開發計畫（1992-1994）	典藏級：1 bit、300 ppi、TIFF 瀏覽級：（1）1 bit、150ppi、JPG （2）1 bit、75 ppi、GIF

從以上列表不難發現，微縮資料掃描目前仍以單色調（黑白）為主，尤其是對後續需進行OCR的文件而言。灰階掃描主要針對希望獲得較高品質，或由於早期資料內容較不清晰，需要擷取更豐富的內容訊息，但相對的需負擔較高的檔案儲存空間。執行單位需在高品質與儲存空間作一綜合判斷，以作最後決定。同樣情況也發生在解析度的選擇上，一般而言，300-400 dpi已經足夠，但若希望獲得較高品質，或由於早期資料內容較不清晰，需要擷取更豐富的內容訊息，亦可提升至600dpi，但仍須以較昂貴的處理及儲存成本為代價。至於檔案格式方面，目前皆認同使用TIFF作為典藏級的儲存格式，但在降階轉檔方面，則根據使用目的而有不同的規劃。

二、影響品質的要素

在進行微縮資料數位化時，影響到最後是否有高品質的數位影像產出，原因相當多，最主要的有：在微縮資料中原始物件（如文獻手稿、報紙、印刷品、地圖等）的特性、微縮資料自身的品質、物件數位化的操作程序以及設備的選擇等，物件數位化的操作程序可參見前面章節，而設備的選擇，尤其是對掃描設備來說，將於後面章節介紹，本節主要針對原件特性及微縮資料品質進行說明。

（一）原件特性

下列是從微縮膠捲變換為數位影像時，對品質最有影響的原件特性：

1.紙的色調和物理狀態。有變黃和/或易脆的邊緣，折角的頁和參差不齊的邊緣的書，干擾掃描器的邊緣察覺軟體。或是在片幅之間的捻接，可能引起軟體失靈。

2.字體的尺寸、清晰和對比，是在掃描過程裡的重要變量。

3.若是以文字訊息為主的材料，如報紙，只須清楚而完整的傳送內容的意思。與像插圖或照片那樣複雜的視覺資料相比，要求較簡單。而插圖的存在，例如線段、刻版和半色調，可能需要特別的掃描器設置，會影響文字的易讀性。例如半色調物件的掃描，通常印刷的半色調也是單色調原物，由黑色的墨水在白紙上。但是點的格字花樣，允許人眼睛以灰色度看他們，需要被不同對待。半色調是你在報紙裡看見的黑白照片。如果你仔細看，你將看見他們由黑色的小圓點組成；濃密包裝近似黑色，稀少包裝近似灰色，和缺席近似白色。當列印半色調的小圓點圖案，遇到掃描器使用光柵（raster）或者格子，由於兩者「頻率」影響，結果影像有稱為雲綢紋圖樣（moiré patterns）的黑色波紋圖案，一種失真的形式。因此必須調整作法，例如使掃描器的圖案隨機化，因此導致影像平滑和壓抑moiré圖案。

4.像地圖和插圖那樣的折頁，會以整個35毫米片幅複製，不可避免的會影響數位化變換，如需要重新設置設備參數，調整容納全部片幅，然後重新安放恢復個別頁的變換。

5.在高對比的微縮膠捲上，很多彩色複製品質不好。如果顏色對理解內容不可缺少，如通常像地圖那樣，很可能並不適合單色調(黑白)的數位化影像變換。

（二）微縮軟片的特性

微縮軟片的特性，對最後變換的品質有驚人影響，微縮膠捲天生是高對比的複製媒介。第一代膠捲，作為負片母片，並且創造第二代副本。第二代膠捲，用於生產正片使用副本，以及變換數位化影像，下列是最重要的微縮軟片特性：

1. 極性︰掃描微縮膠捲複製負片，比掃描正片更能產生高品質的影像。

2. 解析度：軟片的解析度主要受攝製時鏡頭品質、對焦、震動、軟片材料特性，同步性運動等重要因素影響，而解析度數值計算與縮小倍率具有密切關係，以下以公式表示，並舉例說明：

（1）解析度數值計算：

․RR代表縮小倍率

․P代表微縮片內解析度試驗卡可辨認之指數

․Rf代表微縮片解析度數值

計算公式：RR x P ＝ Rf

舉例說明並代入公式：設微縮片縮小倍率（RR）為24倍，解析度試驗卡可辨認之指數（P）為5.0代入公式：RR x P ＝ Rf

24 x 5.0 ＝ 120條／毫米（mm）

（2）解析度標準：

解析度在微縮系統中，有國際性標準，每毫米清晰辨認100～120條線，方符合世界各國標準，如下所述：

․低於79條線／毫米——不可允收標準

․90～100條線／毫米——允收標準（合理解析度）

․100～120條線／毫米——高品質（解析度）標準

․高於120條線／毫米——極佳品質（解析度）標準

3. 密度

微縮片密度是製作上一種表示及測試曝光程度方法，由於背景密度直接影響微縮片使用性，在要求條件上，較其他因素更為重要。密度是兩光度比之對數值。換句話說，在一物體上照射之光度，此光線穿透該物體之光度，其比值之對數即為密度式：

P0為照射在軟片上光度

P1為穿透過軟片之光度

D為散射透光之密度

密度式：D＝log（P0／P1）

具體地說，密度通常由原始物件的對比所決定，例如微縮軟片（負片）無字跡部分，於拷貝複製片（正片）時，光線不透過底片，使正片無字跡部分，形成透明極佳之介質。而微縮軟片有字跡部分，希望光線盡量穿透。使正片字跡完全感光，形成純黑字跡，軟片無字跡部分，便為背景（Back ground），此透光性極為重要，一般常稱為背景濃度，或稱背景密度（Back ground Density）。一般來說，最大的密度-或者背景密度-是影像的深部分，那些最小密度是膠捲清楚的部分，那裡沒有影像。

微縮片理想密度數值，最大的密度在1.0到1.3範圍。不應該低於0.80。過低即屬不合格品質。

0.80～1.40——允收限度（尚佳商製品質）

0.90～1.30——甚佳品質

1.00～1.20——極佳品質（工程圖微縮標準）

0.80～1.00——極佳品質（原稿對比差文件）

1.10～1.30——極佳品質（原稿對比強文件）

不過就數位化轉換而言，在同一微縮膠捲內，密度是否前後能協調一致，比密度是否在1.0到1.3範圍內，更為重要。

4. 縮率

微捲資料的縮率，會影響視覺資訊儲存於微捲上的總量，及數位影像中原始資料尺寸，因此與變換的品質有關，微縮資料軟片。主要有三種不同的類型：

（1）低倍率微縮資料軟片：微縮倍率在十五倍（15X）以下者，稱為低倍率微縮資料，早期流通者多屬之。

（2）中倍率微縮資料軟片：乃微縮倍率在十五至三十倍間的微縮資料屬之，最常使用者，唯一比二十四（1：24）倍的倍率。

（3）高倍率微縮資料軟片：就是微縮倍率在三十至六十倍間，均屬於高倍率微縮資料範圍，尤以一比四十二（1：42）倍的倍率，最受重視。

除以上三種外，尚有特高倍率微縮資料軟片（60~90倍）及超級微縮資料軟片（150~210），但通常極少攝製，亦非一般閱讀機可供閱讀，實用性低。

與高倍率相比，通常低倍率容易獲得較高的轉換品質，而且最好，一項完整的拍攝的專案應該選擇一個縮率。如果這不可能，頂多單個膠捲應該用一縮率。變動的縮率，將引起轉換速度延遲。

5. 技術精確性：

在早期攝製過程中，由於技術方面的不純熟或人為疏忽，影響微縮資料攝製品質，亦會影響數位化轉換的品質，應避免造成，或必須進行修整。

（三）由於微縮機保養不良所產生之疵病：

1.焦點不清晰：微縮機長久拍攝，而未善加保養，致使鏡頭上堆積灰塵。微縮片刮傷：微縮機運轉部分欠靈活。造成軟片刮傷，或部分邊緣擠傷。

2.文件影像重疊：微縮機進片運轉失靈，輪轉式微縮機文件自動餵料設備失靈，導致文件影像重疊。

3.影像內有異物：平枱式微縮機使用底光時，枱面不清潔而有污跡，或輪轉式微縮機內部反射鏡亦欠清潔。

4.文件密度不均：微縮作業室內自然光線，或其他照明設施未加控制，以致與微縮機照明光度重疊。

5.清晰度不均勻：由於微縮機放置不穩固，或微縮機老舊於操作時搖動，以及室內偶有震動，將產生全捲內焦點清晰度不均勻現象。

（四）由於作業員操作疏忽所造成之疵病：

1.文件歪斜：匆忙中放置文件，未待校正位置，即按踩拍攝鈕、爭取作業時間。歪斜失真應減到最小或者消除（2度以下）。

2.文件重疊：採用堆集原件拍攝方式時，未完成取走攝成文件，或未完成放置新文件，即行按踩拍攝鈕。

3.文件焦點不清：於拍攝書本式原件時，翻頁尚未完成，或翻頁後待放平整，即按踩拍攝鈕。

4.影像內有異物：微縮作業員匆忙操作，未待將鎮壓物放置妥當，甚至將操作者頭手攝入，均係作業程序未完成，即按踩拍攝鈕。

（五）操作手續：

微縮作業人員，應針對機械因素及人為因素，以造成原可避免疵病之產生，於進行拍攝前需檢查微縮機運作狀況，並精心專意依序操作。

針對微捲資料數位化趨勢，早期指導攝製微縮資料的標準及手冊，皆有補充說明，如IFLA的〈Microfilming for Digitisaton and Optical Character Recognition〉（2002），是針對《Guidelines for the preservation microfilming of newspapers》（1996）的補充，另外如〈RLG Guidelines for Microfilming to Support Digitization〉（2003），是針對《RLG Preservation Microfilming Handbook》（1992）《RLG Archives Microfilming Manual》（1994）的補充，透過這些補充說明，對於日後欲進行掃描而攝製的微縮資料，將有助於掃描速度及數位影像品質的提升。

三、數位影像品質檢驗

(一)逐張檢驗與抽驗

關於檢驗的方式，通常必須至少有一次，由操作人員逐張檢驗掃描結果，但複驗的時候，或者委外數位化要進行驗收時，數量較少時，尚可逐張檢驗，但有時數量過於龐大，亦可採抽驗方式。若採分批抽樣檢驗方式，其抽樣方法及評量標準，必須依照中國國家標準（CNS2779）：計數值檢驗抽樣程序及抽樣表，所規定抽樣數量做目視檢驗和客觀的量表檢驗。

(二)目視檢驗與量表檢驗：

數位化影像品質管理的最好的方法，一方面包括主觀的目測，另一方面，也應該藉由客觀量度或測量軟體運作，為主觀的評量，建立客觀的規範和機制。

1. 目視檢驗

多數情況下，對一幅影像首次評估瀏覽，是透過電腦顯示器觀看。有時候還必須重新修正掃描設備，並重新掃描，目視檢驗項目包括：

(1)檢查檔案是否可直接開啟。

(2)檢查各層資料夾、圖檔編號是否符合命名原則。

(3)檢查影像檔案大小及尺寸、色調、解析度、檔案格式。

(4)影像資料歪斜或歪斜度是否超過1度。

(5)是否有重複、漏頁、摺頁、皺折，是疏失造成或原件的情形。

(6)確認影像資訊的完整性，每頁影像邊緣留有0.5～1公分白邊。

(7)影像是否有干擾、雜訊或模糊不清。

(8)文字的可讀性。

(9)重要地方和陰影裡的細節。

2. 量表檢驗

除了主觀的目測，亦需藉助測量表的使用，提升客觀性，並補充直接目測的不足之處，不過由於藉由量表評估分析影像品質甚為耗時，因此也必須考量評估的時效及花費。透過量表檢視項目包括：

(1)影像的解析度

(2)重要地方和陰影裡的細節

(3)色調值

(4)亮度

(5)對比

(6)銳利度

(7)噪音

根據數位影像用途，及時間和花費考量，可選擇測量的項目。使用的測量表如RIT Alphanumeric Test Object、IEEE Std 167A.1-1995 Facsimile Test Chart、 AIIM Scanner Test Chart

2、Kodak Q13 Greyscale Control Bar、RIT and AIIM tests resolution，而AIIM亦建議使用RIT and AIIM tests resolution 、IEEE Std 167A-1987 Facsimile Test Chart校驗數位化的影像掃描器。

<目錄>

註[20]施威銘編，《數位相片編修聖經》，頁C-3。

註[21] RFP(96-5) for Conversion of Microfilm to Digital Images for the National Digital Library
註[22]國家圖書館，〈數位資料委外製作需求規範〉，頁5～8。
註[23] 影像壓縮技術可分為兩大類：資訊保持的（information preserving）與耗損的（lossy）。採用無失真壓縮使得需被壓縮-解壓縮的影像沒有任何資訊的損失。如LZW編碼即為其中的一種方式。有損耗編碼則是犧牲重建影像的精確度去換取更多的壓縮。如果產生的失真可以被接受，其壓縮率是非常高的。對於影像壓縮更為詳盡的說明，可參看《數位影像處理》第八章，頁437～554。
註[24] Australian Cooperative Digitisation Project, 1840-45
註[25] Oversize Color Images Project Phase II
註[26] RFP(96-5) for Conversion of Microfilm to Digital Images for the National Digital Library
註[27] Digitization as a Means of Preservation?3
註[28] The Tundra Times Newspaper Digitization Project
註[29] Barram:A case study in local newspaper digitisation in Queensland
註[30] 國家圖書館古籍文獻典藏數位化之現況與展望