Discussion on the types, deterioration and preservation of digital image output
2020/10/1
(2021/1/17 已更新台灣溫度及濕度之統計資料)
We have always been very interested in the preservation of image output media. The main reason is that Taiwan’s climate is hot and humid, and it is difficult to preserve photos; even after we officially introduced and used the U.S. patent in 2018 Before using aluminum plate ChromaLuxe to print "Dazzling Metal Impressions", we had actively participated in various digital imaging workshops. In October 2016, we participated in the three-day "Digital Photography Image Preservation Workshop" organized by the National Museum of Fine Arts. ”, even today, four years later, I still remember it fresh and feel that it was of infinite use!
1. Digital Photography Image Preservation Workshop
2016 Digital Photography Image Preservation Workshop (Overview)
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
- 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
2016 "Digital Image Output Authentication Implementation" Workshop Record Photo
"Digital Image Output Verification Practice" Lecturer
Ryan Boatright has a digital output studio in Paris
"Introduction to the Types of Digital Video Output"
Digital image output material: ChromaLuxe metal print
"Introduction to the Types of Digital Video Output"
Various output materials provided by Atelier Boba
"Judging the type of digital image output by equipment"
Use the magnifying glass to identify digital output images
"Judging the type of digital image output by equipment"
Under a magnifying glass of at least 60X, to identify the digital output image
"Introduction to the Types of Digital Video Output"
Digital image output material: Epson Canson Moab digital micro-jet output paper
"Judging the type of digital image output by equipment"
Under a magnifying glass of at least 60X, to identify the digital output image
"Digital Image Output Appraisal Practice" Workshop The students who participated in the work interview discussed seriously and were very involved
"Digital Image Output Verification Practice" workshop explores the preservation of digital image output in different processes
Discussion Outline of Digital Image Output
- 數位影像輸出的種類
- 數位影像輸出作品的劣化與保存研究
- 數位影像輸出作品建議的保存條件 (溫度與濕度)
- 台灣氣候與數位影像保存之剖析
- IPI (Image Permanence Institute) 影像研究所的簡介
- 參考資料連結
2. 數位影像輸出有哪些種類?
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) |
|
|
|
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。
- 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
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) |
|
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。
3. 數位影像輸出作品會出現哪些劣化的現象?
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 |
黏住 Blocking 亮度劣化 Ferrotyping 發霉 Mold |
泛黃 Yellowing 開裂 Cracking 分層 Delamination 墨水滲出 Bleed |
The following degradation examples are provided by the IPI Image Research Institute, which I believe will give us a better understanding of different types of degradation scenarios.
The picture on the right is the original photo
Right (left) photo link
Right (right) photo link
ink bleed
As the ink bleeds, the magenta dye is displaced from its original position. The top line is exposed to high humidity while the bottom line is not.
4. 不同溫度下,對數位照片的影響為何?
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:
|
儲存條件 | 攝氏溫度 |
傳統照片
黑白 |
傳統照片 彩色 |
數位影像 噴墨輸出 |
數位影像 熱昇華輸出 |
數位影像 EP 輸出 |
室內溫度 | 20°C |
尚可
|
不好 |
不好
|
好
|
好
|
涼爽溫度 | 12°C |
好
|
不好 |
尚可
|
很好
|
很好
|
冷藏溫度 | 4°C |
很好
|
好 |
好
|
很好
|
很好
|
零下溫度 | < 0°C |
很好
|
很好 |
很好
|
很好
|
很好
|
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 |
好 | 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
5. 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
6. 結論:台灣氣候,對數位影像保存,所造成的影響
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
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°C |
151.1天
|
135.7天 |
74.8%
|
花蓮 | 23.7°C |
160.0天
|
123.5天 |
77.3%
|
宜蘭 | 22.8°C |
145.3天
|
122.4天 |
80.7%
|
高雄 | 25.4°C |
223.8天
|
173.7天 |
75.0%
|
臺中 | 23.7°C |
179.6天
|
170.9天 |
74.5%
|
- 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
7. 附註一: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
8. 附註二: 參考資料連結
-
IPI’s Guide to: Preservation of Digitally-Printed Images / IPI (Image Permanence Institute, Rochester Institute of Technology)
文章連結:https://s3.cad.rit.edu/ipi-assets/publications/dp3_guide.pdf -
IPI Guide to Preservation of Digitally-Printed Photographs / IPI (Image Permanence Institute, Rochester Institute of Technology)
文章連結:http://www.dp3project.org/webfm_send/739 -
Inkjet / IPI (Image Permanence Institute, Rochester Institute of Technology)
文章連結:http://dp3project.org/technologies/digital-printing/inkjet -
Storage Recommendations/ IPI (Image Permanence Institute, Rochester Institute of Technology)
文章連結:http://dp3project.org/preservation/storage-recommendations