桑愷陽(yáng) 林茂海 吳光遠(yuǎn) 劉奔

藝術(shù)品是人們?cè)谏a(chǎn)生活中對(duì)大自然以及人類(lèi)自身的記錄與體現(xiàn)，通過(guò)多種表現(xiàn)形式，詮釋人們對(duì)美的理解與追求。藝術(shù)品作為我國(guó)古代文明和文化的重要載體，它為研究古代的文化、政治、科技、經(jīng)濟(jì)等方面提供了大量的實(shí)物素材，特別是其表面的顏色信息使其具有極高的藝術(shù)價(jià)值和研究?jī)r(jià)值。隨著時(shí)間的推移，藝術(shù)品難免會(huì)出現(xiàn)風(fēng)化、霉變、剝落等問(wèn)題，導(dǎo)致藝術(shù)品的顏色信息存在褪色、掉色、變色等問(wèn)題。鑒于藝術(shù)品表面顏色信息的珍貴性和損壞不可逆性，迫切需要對(duì)文物的顏色信息進(jìn)行高保真、高品質(zhì)地獲取與再現(xiàn)。

藝術(shù)品再現(xiàn)技術(shù)

目前，藝術(shù)品再現(xiàn)有3種技術(shù)，如下：

①人工臨摹。人工臨摹必將會(huì)摻雜臨摹者的筆墨個(gè)性，因此只能夠取其大意，不能夠完美地將其筆墨神韻呈現(xiàn)出來(lái)。

②傳統(tǒng)雕版水印工藝的復(fù)制。傳統(tǒng)雕版水印工藝的復(fù)制工藝繁雜，要求操作人員有極高的雕刻與繪畫(huà)技能，因此費(fèi)工費(fèi)時(shí)、成本高，而且雕版也難以保存，更難以承擔(dān)成百上千件作品的復(fù)制任務(wù)，而近代陸續(xù)出現(xiàn)的珂羅版技術(shù)、銅版印刷、絲網(wǎng)印刷和膠版印刷等方法，亦有難以克服的局限。

③數(shù)碼仿真技術(shù)。色彩管理是采用數(shù)碼仿真技術(shù)進(jìn)行藝術(shù)品復(fù)制的關(guān)鍵和核心，是以色彩空間變化為核心的色彩控制技術(shù)。它通過(guò)色彩空間轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩逼真地再現(xiàn)。由于可調(diào)性好，且最大可能追求與原作的一致性，因此是目前藝術(shù)品復(fù)制常用的技術(shù)。

藝術(shù)品多光譜再現(xiàn)技術(shù)

現(xiàn)有藝術(shù)品顏色信息的再現(xiàn)技術(shù)僅僅能夠表示在特定外界觀察環(huán)境和光源下藝術(shù)品表面的顏色信息，而當(dāng)外界觀察環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，藝術(shù)品顏色與再現(xiàn)顏色就不再匹配，是因?yàn)樗囆g(shù)品顏色與再現(xiàn)顏色的光譜反射率存在差異，丟失了藝術(shù)品顏色的光譜信息，導(dǎo)致出現(xiàn)同色異譜問(wèn)題。

1.藝術(shù)品多光譜再現(xiàn)技術(shù)的原理

多光譜顏色再現(xiàn)是指原圖像顏色與復(fù)制品顏色具有完全一致的光譜反射率?；诙喙庾V的藝術(shù)品顏色信息再現(xiàn)方法以光譜反射率為媒介，能夠?qū)崿F(xiàn)在任意外界觀察環(huán)境下藝術(shù)品顏色與再現(xiàn)顏色之間的匹配，進(jìn)而有效地滿足各種高精度顏色信息獲取和高保真顏色再現(xiàn)的需求，從根本上保證藝術(shù)品顏色再現(xiàn)的一致性，其技術(shù)原理為：

首先，在多個(gè)濾色片對(duì)光線選擇性透過(guò)的基礎(chǔ)上，采用多光譜圖像采集設(shè)備獲取源圖像，并獲得源圖像的多光譜數(shù)據(jù)，再利用光譜反射率重建算法獲得源圖像表面顏色的多光譜圖像；然后，根據(jù)光譜降維技術(shù)構(gòu)建光譜設(shè)備無(wú)關(guān)連接空間（ICS）解決高維光譜數(shù)據(jù)存在的信息冗余問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上可對(duì)目標(biāo)設(shè)備光譜域進(jìn)行描述，將多光譜圖像映射到目標(biāo)設(shè)備光譜域范圍內(nèi)；最后，在不同的外界觀察環(huán)境和光源下實(shí)現(xiàn)顏色精確匹配的藝術(shù)品顏色再現(xiàn)。

2.藝術(shù)品多光譜再現(xiàn)技術(shù)的流程

一個(gè)完整的基于多光譜的藝術(shù)品顏色信息獲取與再現(xiàn)流程框架如圖1所示?；诙喙庾V的藝術(shù)品顏色信息再現(xiàn)技術(shù)流程可分為多光譜圖像獲?。▽?shí)例如圖2）、光譜域映射以及多光譜圖像輸出（實(shí)例如圖3）3個(gè)部分。

①多光譜圖像獲取是基于光譜的跨媒體顏色再現(xiàn)流程中關(guān)鍵技術(shù)和核心環(huán)節(jié)，其獲取多光譜圖像的準(zhǔn)確度直接決定著最終多光譜圖像的再現(xiàn)精度。通過(guò)多光譜成像系統(tǒng)對(duì)源圖像進(jìn)行采集，獲得多通道相機(jī)響應(yīng)信號(hào)，并對(duì)其中的光譜特征化參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

②光譜域映射算法是整個(gè)光譜域映射的核心環(huán)節(jié)。光譜域映射采用在基于降維技術(shù)的ICS內(nèi)進(jìn)行，ICS的特性直接影響著設(shè)備光譜域描述的精度及可視化程度。由于ICS空間構(gòu)建的機(jī)理是光譜降維技術(shù)，因此按照其降維原理可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是多元統(tǒng)計(jì)分析法，其主要是基于光譜數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性或波段之間的相關(guān)性利用多元統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)降維。另一類(lèi)是同色異譜黑補(bǔ)償法，其主要是依據(jù)顏色光譜信息可分解成基本光譜和同色異譜黑光譜；基本光譜決定著顏色的色度信息，而同色異譜黑光譜決定著顏色的光譜精度，從一組具有相同色度的光譜中確定。

③多光譜圖像經(jīng)光譜域映射后需要通過(guò)打印機(jī)等設(shè)備輸出才能最終實(shí)現(xiàn)其跨媒體光譜顏色再現(xiàn)，而在輸出之前需要將多光譜圖像中各個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光譜值轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)值。

3.藝術(shù)品多光譜再現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)越性

多光譜再現(xiàn)技術(shù)更好地解決了現(xiàn)今藝術(shù)品再現(xiàn)技術(shù)的根本缺陷，采用光譜數(shù)據(jù)對(duì)不同外界觀察環(huán)境和光源下藝術(shù)品的顏色信息進(jìn)行分析和修正，消除了外界因素導(dǎo)致的顏色信息的缺失問(wèn)題；并利用光譜數(shù)據(jù)優(yōu)化油墨集，擴(kuò)大了印刷的色域，最大程度消除了印刷中出現(xiàn)的同色異譜現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)了藝術(shù)品的高保真再現(xiàn)。

藝術(shù)品多光譜再現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展以及介質(zhì)的廣泛使用和色彩控制能力的提升，噴墨打印登上藝術(shù)品再現(xiàn)的舞臺(tái)。藝術(shù)品再現(xiàn)的關(guān)鍵之一在前端圖像采集。電子文件的質(zhì)量越高，復(fù)制出的產(chǎn)品越好。與多光譜圖像密切相關(guān)的光譜顏色科學(xué)研究早已備受眾多科學(xué)家的關(guān)注，并且多光譜再現(xiàn)技術(shù)在顏色科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)應(yīng)用到了不同的行業(yè)，而藝術(shù)品再現(xiàn)就在其中。為了更好地服務(wù)于藝術(shù)品的再現(xiàn)，多光譜再現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)主要體現(xiàn)在高保真印刷和印刷色彩管理兩個(gè)方向。

1.高保真印刷

進(jìn)一步構(gòu)建完善的光譜顏色再現(xiàn)理論體系，從多光譜反射率重構(gòu)、多光譜反射率降維、低維連接空間建立、光譜域映射到光譜分色，有效地解決了傳統(tǒng)顏色匹配導(dǎo)致的同色異譜問(wèn)題，最大程度地保證顏色信息在多種媒體中的高保真再現(xiàn)。

2.印刷色彩管理

印刷色彩管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高保真印刷的關(guān)鍵。當(dāng)前顏色復(fù)制常用的ICC色彩管理技術(shù)，需要預(yù)定義參數(shù)且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，從而限制了顏色轉(zhuǎn)換的精度；而基于色貌模型的色彩管理技術(shù)雖然對(duì)ICC色彩管理機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，但其模型過(guò)于復(fù)雜，參數(shù)眾多，實(shí)際應(yīng)用較困難?；诠庾V的色彩管理系統(tǒng)可解決色貌模型不能真正實(shí)現(xiàn)顏色的精確再現(xiàn)的問(wèn)題，并且提高復(fù)制精度，顏色數(shù)據(jù)標(biāo)定唯一，為藝術(shù)品的高保真再現(xiàn)提供了保障。

作者單位：齊魯工業(yè)大學(xué)