植基於ICC色彩管理系統的立體器物數位典藏攝影模式之研究(3)
A Study of Image Capturing Modes for 3D Object’s Digital Archives Based on ICC Color Management System
中央研究院歷史語言研究所專任助理 陳靜嫺
實驗結果分析
● 實驗一〈色彩描述檔套用與否的差別〉
此實驗發現套用與無套用色彩描述檔差異非常大，由表1得知，測量1/20秒曝光下的色卡得知，沒有套用色彩管理系統的色卡平均色差值為29.37，而有套用色彩管理系統的色卡平均色差值為18.53。差距將近兩倍。不過兩者的色彩距離標準值都遠大於視覺可接受的3 。
表1：1/20曝光下沒套用色彩描述檔與有套用色彩描述檔的平均色差
分別將曝光1/20秒拍攝的青銅器以及石器影像套入色卡在曝光1/20秒所製作的色彩描述檔後存檔，另外，比較沒有套用色彩描述檔的青銅器以及石器影像。結果發現，有套用色彩描述檔的文物圖檔就算曝光不足，依舊能調整回與文物原件相差不遠的顏色。相反地，沒有套用色彩描述檔的文物檔，明顯可以看出整張檔案偏藍，無法與原件做比對。因此，此階段實驗驗證，拍攝文物圖像必需套用色彩描述檔，以接近文物顏色的正確性。下面兩張圖是以1/20曝光拍攝的青銅器文物檔作為例子，分別為無套用(見圖1左)與有套用色彩描述檔(見圖1右)。
圖1：沒有套用描述檔(左)與有套用描述檔(右)之青銅器
●實驗二〈最佳曝光指數測定及白平衡校正的差異〉
首先，從實驗過程得到1/10~1/60秒快門速度下拍攝的色卡影像以及其分別的白色色塊RGB值。接著，計算出色卡在每一級曝光下的彩度值及 色差值。從GretagMacbeth建議下得知，正確曝光時，24色ColorChecker上的白色(19號色塊) RGB值應該落在210~245之間。因此，找出上述色卡在1/10~1/60不同曝光下的彩度平均值與色差值，並檢查它們分別的白色色塊RGB值是否落於210~245區間。將能夠使平均彩度最高色差值最低，白色色塊RGB值落點最正確的曝光指數(快門速度)，做為後續實驗的曝光指數。
表2：不同快門速度對色彩的影響(*號代表合格)
由表2的實驗結果得知，快門速度1/10與1/15秒下的白色色塊平均RGB值是落在210~245間的，兩者的平均彩度相近，但1/15秒時的色差較小，因此最佳曝光時間為1/15秒。在1/15秒曝光未做任何白灰黑平衡校正之下，24色ColorChecker所量得的白色RGB值為(179,247,255)，(見圖2)整張ColorChecker的平均彩度值C*為34.16，平均與最大 色差值分別是21.91與37.62。(見圖4左)最後針對做過白平衡校正的色卡重新量測得到白色RGB值為(240,240,240)，(見圖3)整張ColorChecker的平均彩度值C*為27.83，平均與最大 色差值為9.07與19.63 (見圖4右)。
圖2：未做白平衡白色色塊RGB值為(179,247,255)
圖3：白平衡後白色色塊RGB值為(240,240,240)
圖4：1/15曝光未做白平衡(左)與有作白平衡(右)的色卡
● 實驗三〈不同光譜製作ICC Profile的差異〉
此實驗測得兩種光譜製成的ICC 描述檔，在套用後的影像上差異並不大。使用Daylight 5,500K (D55)光譜所得到的平均與最大 色差值分別為4.28與14.04。(見圖5左)使用Eye-One Share軟體實際量測的光譜為5,900K，它的平均與最大 色差值為4.44與15.03 (見圖5右)。兩者的色差大小並無顯著差異(見表3)，因此使用者不需採購Eye-One Pro光譜儀也能做好色彩管理。
圖5：1/15曝光色卡分別套用5500k日光光譜(左)與是測量5900k燈管光譜(右)描述檔
表3：不同光譜製作ICC 描述檔的差異
●實驗四〈校正白灰黑平衡後的差異〉
此實驗得到更小的色差值，用Photoshop做白灰黑平衡的影像平均色差值為2.87與11.81 ，(見圖6左)用Phase One附贈軟體作白灰黑平衡的影像平均與最大色差值分別是2.59與9.48 。(見圖6右)這次的實驗已經可以把平均色差值控制在3 以下，由表4可知，不論在明度、色相、彩度方面，平均色差都相當小。
圖6：1/15秒曝光在Photoshop做白灰黑平衡之色卡(左)在phase one軟體做白灰黑平衡之色卡(右)
表4：校正白灰黑平衡後的差異
●實驗五〈液晶螢幕視覺評比(明度/對比/飽和度調整幅度的比較)〉
(一) 最佳準確度及最佳喜好度圖檔
此實驗以三種不同類型的文物，加上五組不同的明度(l)/對比(c)/飽和度(s)階調調整組合，總共產生十五張不同的文物影像檔，經過視覺評比實驗會分別得到三張「準確度」最佳及三張「喜好度」最佳的圖檔。
1. 文物類型：青銅器
圖7：亮度不變加上中等對比低飽和度(A3)最佳準確度(左)整體稍亮加上中等對比低飽和度(A2)最佳喜好度(右)
2. 文物類型：陶器
圖8：整體稍亮加上中對比低飽和度(B2)最佳準確度(左)整體稍亮加上高對比高飽和度(B4)最佳喜好度(右)
3. 文物類型：石器
圖9：亮度對比飽和度均不變(C1)最佳準確度(左)整體稍亮加上高對比高飽和度(C4)最佳喜好度(右)
圖10：視覺評比結果。調整模式的代號見表1
(1)青銅器A
從青銅器視覺評比的z分數表現來看(見圖10左上)，得知A3(l0,c30,s20)是最準確的，而A2(l10,c30,s20)是喜好度最高的。從這些數值可以看出青銅器的顏色本來就偏暗，所以得證A3沒有調整亮度加上中等對比及飽和度的最為準確，而從個人喜好來看，發現大家偏愛青銅器有些亮度光澤，因此A2稍微增加亮度/對比及飽和度的色彩調整模式是最為大家的喜愛。
(2)陶器B
從陶器視覺評比的z分數表現來看(見圖10右上)，得知B2(l15,c30,s10)是最準確的，而B4(l15,c60,s20) 是喜好度最高的。陶器在製作當時的年代表面應該是比較鮮豔的，但是經過時間的摧殘，表面可能有嚴重的退色現象，顏色顯得暗淡。觀測者「喜好」彩度與對比實物高的陶器影像，可能是認為調整後的影像較接近「褪色前」顏色。「準確度」評估的最佳組合是比較不鮮艷的，相反的，由「喜好度」的評比結果可以看出大都偏好高對比及高飽和度的組合。
(3)石器C
從石器視覺評比的z分數表現來看(見圖10下)，得知C1(l0,c0,s0)是最準確的，而C4(l15,c60,s40)是最喜好的，從石器的準確度數值來看，可以得證石器本身原本就是灰灰土土偏暗沉，因此跟C1沒有調整任何亮度、對比以及飽和度相符合，而從喜好度發現，有調整亮度加上高對比及高飽和度為大家的喜好，除此之外，從石器和陶器的圖可以看出，石器的喜好度組合跟陶器的喜好度是一樣的，因此，可以證明大家都偏好鮮豔、高對比及高飽和度的顏色。
● 三種器物類型的總論：
從三種器物在z分數上的平均表現來看(見圖10)，可以發現準確度不等於喜好度。喜好度會依文物類型而有不同，「準確度」最高的模式是將亮度、對比以及飽和度都增加一點點。而從喜好度的選擇可以證明，大家都喜歡器物的複製影像比實物更鮮豔，對比更強。此外，從三種器物的z分數可以看出每個文物的第二個組合都較為準確，這也驗證在實驗前的篩選跟視覺最終結果是一致的。因此，如果要以「喜好度」為影像複製的原則，文物圖檔是需要經過一些亮度、對比以及飽和度的調整的。
下期將刊出此分析結果的總結論，敬請期待。
2008-04-17