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2020/10/1
(2021/1/17 已更新台灣溫度及濕度之統計資料)

探討數位影像輸出的種類、劣化與保存



一直以來,我們對於影像輸出媒材的保存有非常大的興趣,最主要的原因是因為台灣的氣候又熱又濕,照片在保存上有一定的難度;即使在我們2018年正式引進使用美國專利鋁板 ChromaLuxe 來印製「炫采金屬印像」之前,已積極參加各種數位影像的研習營,我們曾在2016年十月份參加了國立美術館所舉辦的為期三天「數位攝影影像保存研習營」,即使在四年後的今日,仍然記憶猶新,覺得受用無窮呢!

在研習營中,受惠最多的是由位於法國巴黎 Atelier Boba工作室的負責人Ryan Boatright 所主講,關於數位影像的議題,讓我們對以下的主題有更深入的了解:

  • 簡述數位影像輸出材質之歷史發展與技術沿革
  • 數位影像輸出的技術與類型鑑識
  • 數位影像輸出的劣化與保存


研習營的最後一天,我們也有幸參與了「數位影像輸出鑑定實作」工作坊,實際操作並瞭解下列議題:

  • 數位影像輸出的種類介紹
  • 以儀器設備判斷數位影像輸出的類型
  • 探討不同製程之數位影像輸出的保存

「數位影像輸出鑑定實作」講師
Ryan Boatright在巴黎有數位輸出工作室

「數位影像輸出的種類介紹」
由 Atelier Boba 所提供的各式輸出材質

「數位影像輸出的種類介」
數位影像輸出材質:ChromaLuxe 金屬印像

「以儀器設備判斷數位影像輸出的類型」
使用放大鏡來鑑定數位輸出影像

「以儀器設備判斷數位影像輸出的類型」
在至少60X的放大鏡下,來鑑定數位輸出影像

「數位影像輸出的種類介紹」
數位影像輸出材質:數位微噴輸出紙材 Epson Canson Moab

「數位影像輸出的種類介紹」
數位影像輸出材質:Diasec Di-bond 及其他

「數位影像輸出鑑定實作」工作坊
參與工作訪的同學們個個認真討論,非常投入

「數位影像輸出鑑定實作」工作坊
探討不同製程之數位影像輸出的保存


這三天的研習營中,除了前兩天的演講、第三天的工作坊, Ryan Boatright 還推薦了相關的文獻,讓有興趣的朋友可以進一步閱讀了解,我們認為這是極具價值的參考文獻,因此,這篇文章中首先我們會根據這些文獻,說明數位影像輸出的種類、導致作品劣化的因素,以及國際間所認同的作品保存溫、濕度建議範圍,最後亦會根據台灣的氣候型態,提出我們的想法,讓有興趣的朋友參考。

數位影像輸出的種類(點選此處跳讀該段落)

數位影像輸出作品的劣化與保存研究(可點選此處,跳讀該段落)

數位影像輸出作品建議的保存條件 (溫度與濕度)(可點選此處,跳讀該段落)

台灣氣候與數位影像保存之剖析(可點選此處,跳讀該段落)

IPI (Image Permanence Institute) 影像研究所的簡介(可點選此處,跳讀該段落)

參考資料連結(可點選此處,跳讀該段落)


數位影像輸出的種類

數位影像的輸出方式,大致上分為下列三種:噴墨輸出、熱昇華輸出,以及數位電子照相輸出。有趣的是,這些輸出模式,在類比時代都有其前身,只是進入數位時代後,相關技術隨之精進,演變成現今的形式。


數位影像輸出形式(一):噴墨輸出 Inkjet Prints

噴墨輸出雖然是現今時下大家最常看到的數位作品輸出形式,其實其中還大有學問呢,按照墨水種類、塗層,以及基材,又細分如下:

輸出方式 Process墨水種類 Colorant圖像接收層 IRL相紙基材/載體 Support
噴墨輸出
(Inkjet)
染料墨水 (Dye)
顏料墨水(Pigment)
以上混合墨水 (Mixed)
沒有塗層 (None)
多孔塗層 (Porous-coated)
聚合物塗層 (Polymer-coated)
普通紙 (Plain paper)
藝術紙 (Fine art paper)
硫酸鋇紙 (Baryta paper)
樹脂塗佈紙 (Resin-coated RC paper)


也就是說,雖然同為噴墨輸出,其中仍有許多不同的細項,我們無法將所有的噴墨輸出形式一蓋而論,研究時還需仔細了解其中細節,研究討論時才具意義。

  • 我們需要描述出「墨水種類」-「圖像接收層」-「相紙基材」,才能精確的辨認出噴墨輸出的細項,例如:以「顏料墨水」,在含有「多孔塗層」的「硫酸鋇相紙」上噴墨輸出
  • 目前盛行於攝影或是影像藝術市場,能輸出高畫質的藝術微噴(或稱數位微噴、數位影像輸出),例如 Epson、Canon 等中、大型噴墨印表機,所用的墨水都是顏料墨水
  • 相紙的選擇也有很多種類,通常相紙製造商也都會明白標示出紙基的種類,例如棉布、硫酸鋇紙等
  • 相紙本身的圖像接收層雖是非常重要的資訊,有可能是沒有塗層、是多孔塗層,或是聚合物塗層這三種類型的其中一種,但是大部分的相紙卻都沒有明白標示出來,例如RC相紙有可能是多孔或是聚合物塗層的相紙,而藝術紙通常是多孔塗層的相紙。

以噴墨輸出的RC 相紙:「圖像接收層」可能是多孔塗層或是聚合物塗層

  • 含有聚合物塗層的RC相紙,相紙結構如右圖所示
  • 通常使用染料墨水,屬於高光面的質感
  • 具有比較耐磨損、抗空污、比較不易褪色的特性
  • 這類型的相紙有個致命傷,墨水無法快乾,需要幾分鐘到幾小時才能完全乾燥,因此這種相紙變得越來越不受歡迎了
  • 含有多孔塗層的RC相紙,相紙結構如右圖所示
  • 多孔塗層是指含有礦物顆粒來吸收墨水的圖像接收薄層,當墨水噴到紙張上時,它們會被吸收到毛孔中並形成圖像
  • 多孔相紙可使用染料和顏料噴墨機來輸出圖像
  • 多孔塗層實際上又細分出三種子類型:多孔,微孔和奈米孔相紙,以奈米孔相紙最昂貴,紙的光澤度最高
  • 多孔塗層的特性是,高光面的光澤感不如聚合物塗層的相紙
  • 紙張在乾燥後毛孔仍保持開放,因此墨水較容易受到環境的影響,也就是說,這些紙張更容易受到空氣污染物的影像,引起褪色

雖然沒有明白的標示,我們仍能從相紙所描述的特性來判斷是屬於多孔塗層或是聚合物塗層,例如標明瞬間乾燥的相紙應該是多孔塗層的相紙,而強調光澤感的高光面相紙通常是聚合物塗層的相紙


以噴墨輸出的藝術相紙:「圖像接收層」是多孔塗層

近年來相紙廠商以多孔塗層型或化學處理方法來製作藝術噴墨紙,以提高圖像輸出的品質。 這些紙通常能夠接受染料或顏料墨水,因為沒有RC層,當墨水停留在多孔塗層內時,紙張的顏色及紋理仍能顯現出來。


數位影像輸出形式(二):熱昇華輸出 Dye Sublimation Prints

熱昇華輸出的名稱已經包含了印製過程(昇華)和墨水種類(染料),而此種輸出方式影像接收塗層 ( IRL) 一定是聚酯纖維塗層,因此也可以跳過,需要註明的的就只有基材(或稱之為載體)。基材通常是塗有樹脂的紙,但也有可能是其他材料,例如金屬或布料。

輸出方式 Process相紙基材/載體 Support
熱昇華輸出 (Dye Sublimation)樹脂塗佈紙 (Resin-coated RC paper)
(其他)(Other)


數位影像輸出形式(三):數位電子照相輸出 Digital Electrophotographic Prints (簡稱EP)

這種輸出我們不常看見,因此在此不深入描述及討論,暫時跳過。


數位影像輸出作品的劣化與保存研究

造成數位影像輸出保存上的難度,是各種造成影像作品損壞的外力影響,最主要包含了溫度、濕氣,和空氣污染物。儘管每種影像輸出都有自己獨特的敏感性,但劣化的跡象不外乎是影像的褪色、顏色偏移、紙張泛黃、墨水滲出,以及紙張層裂開分層等。

下表總結了由溫度、濕氣和空氣污染所引起的損壞類型。如能在展示或儲存環境中控制溫度、濕度和空氣品質,將會大幅降低數位影像輸出的損壞率。值得注意的是,影像作品對環境因素的敏感性是多變的,不同輸出材質之間有可能差距很大,例如,即使是以同一幅影像所輸出的藝術微噴(或稱之為數位微噴或是數位微噴輸出)作品,如使用不同品牌的相紙、不同種類或配方的紙張,或是用不同廠牌的噴墨輸出機以及不同的墨水輸出,兩張圖像的劣化程度很有可能差距極大,因此,建議需要執行定期的獨立狀態評估,無法以一論全,一蓋而論的!

溫度 heat濕度 humidity空氣污染 pollution
泛黃 Yellowing
開裂 Cracking
分層 Delamination
墨水滲出 Bleed
黏住 Blocking
亮度劣化 Ferrotyping
發霉 Mold
褪色 Fading
泛黃 Yellowing
開裂 Cracking
分層 Delamination
墨水滲出 Bleed

下面的劣化範例是由 IPI 影像研究所提供的,相信能讓我們更清楚不同種類的劣化情節。

原始照片

泛黃的照片

開裂的照片

褪色的照片

原始照片

分層的照片

原始噴墨輸出,在高光面相紙上

高光面相紙的亮度產生劣化

原始照片

出現滲墨的照片

墨水滲出

墨水滲出時,洋紅色染料會從原始位置移走。 頂線暴露在高濕度下,而底線則沒有。


溫度及濕氣控制了數位影像輸出的自然老化率,這兩者中的任何一種極端情況,都可能導致在適當的儲存條件下所不會發生的嚴重損壞。在沒有空氣污染的情況下,數位輸出作品的顏色在表定室溫和建議濕度下相當堅固。不幸的是,即使在室溫中,某些噴墨紙可能會出現明顯的泛黃,甚至損壞墨水接收層,而低溫保存可以減少這些衰減,並延長噴墨輸出的壽命。


下表列出了各種不同類型的傳統照片或是數位影像輸出作品,儲存在各種溫度下的質量評等,值得一提的是,不論是傳統照片或是數位影像輸出,建議的儲存濕度應在相對濕度30%-55%的環境內。

利用下述的質量評等對照表,我們可以輕易回答自己兩個問題:

  • 我們目前的儲存條件是否適合數位影像輸出作品?
  • 如果目前的儲存環境不適合,哪種新環境將是最佳選擇?
儲存條件攝氏溫度傳統照片傳統照片數位影像數位影像數位影像


黑白
彩色
噴墨輸出熱昇華輸出EP 輸出
室內溫度20°C尚可不好不好
涼爽溫度12°C不好尚可很好很好
冷藏溫度 4°C很好很好很好
零下溫度< 0°C很好很好很好很好很好


上述的質量評等級別,分別代表下列意義:

質量評等狀態評估
不好
可能造成重大損害
尚可不符合建議,但長期來說可能會符合要求的
符合最低建議
很好超出最低建議


關於上述表格中的四種溫度級別,近一步解說如下:

  • 雖然以四個定點來分類,實際上溫度對衰減率的影響是連續性的,溫度越高,衰減越快,反之亦然
  • 實務上保存的平均溫度以最接近的定點溫度來作為質量評等的類別,例如,如果儲存溫度為10°C,那麼儲存的環境將被認為是涼爽 (12°C) 的
  • 如果實際平均溫度剛剛好介於兩類溫度的正中間,請同時考慮較涼的情況和較暖的情況
  • 任何平均溫度等於或低於0°C 的環境,請認定是零下溫度的儲存環境


數位影像輸出作品建議的保存條件


根據上述的研究結果, IPI 研究室針對數位影像輸出及藝術保存,提出下面的建議保存溫度及濕度條件:

影像輸出種類最高溫度相對濕度 (RH) 範圍
熱昇華輸出
20°C (68°F)
30-50%
EP 輸出20°C (68°F)30-50%
噴墨輸出 (包含染料及顏料墨水)4°C (40°F)30-50%
彩色傳統照片4°C (40°F)30-50%
黑白傳統照片12°C (54°F)30-50%

極端濕度的環境對噴墨輸出的影響

應避免高濕度以防止結塊、亮度劣化或是發霉,同時, 當噴墨輸出暴露在高濕度的環境下時,噴墨染料墨水也會嚴重滲出,導致明顯的影像模糊和色邊現象。右圖顯示了染料墨水的噴墨輸出作品在25°C(77°F)下的滲色時間:相對濕度低於65%時,噴墨輸出作品是安全的,沒有滲墨的情況發生, 但是,隨著相對濕度的增加,開始出現滲色時間迅速減少。 在80%或更高的相對濕度下,輸出作品會在不到24小時內出現明顯的滲色,因此,應避免將作品保存在右邊白色區間的高濕度範圍內。

另外,雖然台灣不會出現,但仍在這裡說明一下,相對濕度低於25%的環境會造成作品易脆裂,操作困難,因此作品的保存相對濕度要高於 25%。


台灣氣候與數位影像保存之剖析


從上述的研究資料,我們可以得到以下的結論:

  • 在所有數位影像輸出種類中,以噴墨輸出需要最低溫(冷藏溫度@4°C)的儲存環境,才能減少對作品的損害
  • 不論輸出種類維和,均須保存在相對濕度 30-50% 的環境裡

我們進一步找出關於台灣氣候的官方統計資料:

表一:中央氣象局氣象統計數據,1991-2020期間,30年氣溫及相對濕度平均值 (每10年更新一次,下次更新日期為2031年1月底)

1991 - 2020平均氣溫每年氣溫
≥25℃的天數
每年最高氣溫
≥30℃的天數
相對濕度
台北23.5°C151.1天135.7天74.8%
花蓮23.7°C160.0天123.5天77.3%
宜蘭22.8°C145.3天122.4天80.7%
高雄25.4°C223.8天173.7天75.0%
臺中23.7°C179.6天170.9天74.5%


我們可以很容易得到以下的結論:

  • 台灣本身的氣候環境不利長久保存數位輸出作品,不論何種形式都不適合,尤其最不適合保存噴墨輸出的數位影像作品
  • 如要在台灣創造出利於保存影像作品的環境,必須要透過長期的空調來控制溫度及濕度,估計要美術館、博物館、資料館等級的機構比較容易達成

IPI (Image Permanence Institute) 影像研究所的簡介


IPI 影像研究所是一個位於大學內的非營利研究實驗室,致力於視覺和其他紀錄形式在保存議題上的科學研究,是世界上在此議題上最大的獨立實驗室。 IPI成立​​於1985年,由羅徹斯特理工學院 (RIT) 和影像科學與技術協會 (Society for Imaging Science and Technology) 共同努力和贊助。 IPI 的保存研究和外展工作的資金主要來自國家人文基金會、博物館和圖書館服務研究所以及 Andrew W. Mellon 基金會,以及各方企業支持者的慷慨捐助。 IPI 為全球的圖書館、檔案室和博物館提供相關資訊、諮詢服務、實用工具和保存技術,同時,影像和消費者保護相關產業也會使用 IPI 的諮詢、測試和教育服務。

研究和專長領域:

  • 攝影輸出和印刷媒材的性質
  • 為檔案和攝影輸出的保存議題提供專業的資訊和技術支持
  • 環境管理和保存的永續實踐
  • 影像及資訊媒材,以及數位輸出保存的穩定性
  • 制定用於影像媒材和保存的ISO標準


更多關於 IPI影像研究所,請參考 IPI Wiki 或是 IPI 官網

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