V jaké kvalitě digitalizovat

Na textu se pracuje, nehotová místa jsou značena hvězdičkami ***.
Uvítám jakékoliv komentáře, opravy a zpřesnění textu.

Jan Hubička, Muzeum fotografie Šechtl a Voseček

Druhá kapitola z Digitalizace historických fotografických materiálů. Další kapitoly jsou:

1. Volba hardware k digitalizaci
2. V jaké kvalitě digitalizovat
3. Základní postup digitalizace
4. Tisk fotografií z digitálních předloh
5. Databáze pro správu fotografií
6. Zpřístupnění archívu
7. Uložení a archivace digitálních dat

V minulosti probíhala často digitalizace jen pro orientační účely, anebo pro reprodukci do určité omezené velikosti (originální velikost, A4 či A5 v tiskové kvalitě 300 DPI). Vzhledem k pokroku v kapacitě disků i kvalitě skenerů a digitálních fotoaparátů tento postup není příliš vhodný.

Závěrem studie Toma Vitae z roku 2007 je, že kvalitní digitální technika dnes ve všech ohledech (rozlišení, dynamický rozsah, množství šumu) přesahuje možnosti filmů. Při digitalizaci je tedy vhodné pokusit se vytvořit co nejkvalitnější kopii tak, aby originál už nebylo pro další reprodukce třeba používat. Takto zpracovaný archív umožní snadné využití bez rizika poškození originálů. Samotná digitalizace je pro originál namáhavá a proto je dobré pokusit se minimalizovat případy, kdy musí být udělána znovu.

Je také třeba si uvědomit, že s nástupem levného a kvalitního digitálního tisku i digitálních fotoaparátů se stále rostoucím rozlišením se pomalu mění obecné povědomí o rozměrech fotografie. Stejně jako v 19. století stačila fotografie velikosti necelých 10 cm, před časem bývalo běžné vystavovat fotografie 30x40 cm a větší byly považovány za extrém, dnes se stále častěji vystavují fotografie ve velikostech 50x60 cm a větších. O velké a kvalitní zvětšeniny z historických fotografií tak bude stále větší zájem.

Poznamenejme, že ani existence digitálních kopií v kvalitě velmi blízké originálu však neznamená, že je možné originály zlikvidovat. Digitalizace by naopak měla sloužit jako jeden z nástrojů preventivního restaurování fotografie, jako kvalitní záznam stavu fotografie, se kterým bude možné originál za několik let srovnat. Digitalizace je také dobrým důvodem k pečlivému prozkoumání stavu fotografií v archívu.

Skleněné negativy, diapozitivy a černobílé filmy velkého formátu

Skleněné negativy jsou překvapivě kvalitním nosičem. Díky velkému množství stříbra v emulzi a kontrastnímu vyvolání dosahují velké dynamiky a je tedy nutné je digitalizovat v 14-ti až 16-ti bitové kvalitě: narozdíl od moderních filmů totiž byly negativy kopírovány na relativně měkké papíry s velkým množstvím odstínů, a proto při pořizování digitálních tisků je nutné opatrně optimalizovat kontrast snímku.

Bitová hloubka a velký dynamický rozsah předlohy

Většina moderních skenerů obsahuje buď 14-ti bitový nebo 16-ti bitový snímač. Skenovací software však často neumožňuje uložení 16-ti bitového výstupu. Velmi užitečný v tomto směru je program VueScan, který za malý registrační poplatek umožní m.j. uložit 16-ti bitové soubory, a to i ve formátu tzv. RAW TIF, kde data ze skeneru nejsou modifikována a nedochází tak ke ztrátě informace.

Při digitalizaci je také velmi podstatné neořezat světla ani stíny, které většinou je nutné při reprodukci změkčit. U programů neumožňujících uložení RAW dat je tedy vhodné skenovat velmi měkce.

Rozlišení

Další podstatnou otázkou je volba rozlišení. V závislosti na optice i rozlišení mohou skleněné desky dosahovat překvapivé kvality. Na následující fotografii je ve výřezu v plném rozlišení na 2400 DPI čitelný nápis „Povstání v Bosně“, který je vysoký jen 5 pixelů. Při digitalizaci na 1200 DPI by už čitelný nebyl.

Ukázka velkého rozlišení kolódiové desky cca 8x12 cm. Na skenu je čitelný nápis "povstání v Bosně", který má v rozlišení 2400 DPI velikost jen 5 pixelů na výšku. U fotografie zvětšené do velikosti 60x90 cm (340 DPI) je nápis stále ještě příliš malý na to, aby jej bylo možné přečíst.

Lze tedy doporučit digitalizaci minimálně 1500 DPI. Při digitalizaci na skeneru je nutné vždy volit celočíselnou část plného rozlišení: v tomto rozlišení jsou ve skeneru rozmístěné snímače a při jiné volbě je nutné data interpolovat.

Pro náš projekt jsme zvolili digitalizaci v rozlišení 2400 DPI. Tato hodnota je velmi blízko odhadovanému rozlišení materiálu a je to také největší rozlišení, ve kterém dokáže náš skener (Epson Perfection 4990) zachytit další detaily. Z důvodů úspory místa ale desky velikosti 18x24 cm s malým množstvím detailů (zejména portréty) byly před uložením zmenšeny na rozlišení 1200 DPI.

Výsledné skeny mají velikost kolem 100-300 megapixelů. Na dnešní standardy je taková velikost extrémní. Výsledné digitální soubory lze však použít pro téměř jakékoliv tisky (umožňují velmi ostré zvětšeniny až na 6-ti násobek, u desky 13×18 cm tedy na 78×108 cm) i zvětšeniny detailů podle zájmu badatelů (odznáčky, uniformy, detaily strojů, detaily architektury, SPZ automobilů atd). Nároky na rozlišení digitálních fotografií však v budoucnosti jistě porostou a problémy s uložením dat naopak klesnou.

Během digitalizace 8000 negativů jsme vytvořili přibližně 1,4 TB dat. V roce 2004, době počátku našeho projektu, bychom potřebovali na uložení dat 18 disků velikosti 80 GB, v ceně cca 80 000 Kč. V roce 2007 je možné celý archív uložit na 3 disky velikosti 500 MB v ceně cca 10 000 Kč. Tato cena je zanedbatelná v režii celého projektu.

Barevnost

Negativy lze digitalizovat černobíle, barevně nebo barevně s infračerveným kanálem.

Rozhodnutí je snažší v případě přefotografovávání. Většina snímačů digitálních kamer v každém bodě snímá jen jednu ze tří barev, a tak černobílé fotografie mají poloviční rozlišeni. U přefotografování lze tedy jednoznačně doporučit přefotografovávání barevně.

Skenery dnes většinou skenují barvy za sebou a barevné skenování ztrojnásobí čas, nepřidá však kvalitě skenu. Lze však snadno argumentovat, že barevná informace je podstatná při posuzování poškození negativu, retuše, techniky a dalších vlastností originálu.

Různé projekty digitalizace tak skenují černobílé negativy jak barevně, tak i černobíle. Asi nelze doporučit barevné skenování za cenu snížení rozlišení. U našeho projektu jsme z důvodů rychlosti digitalizace i problému s uložením dat přistoupili k digitalizaci černobílé. Vzhledem ke zrychlování skenerů i zlevňování disků však toto rozhodnutí je možné dnes přehodnotit.

Skenování v infračerveném světle

Zajímavý je ale i efekt použití infračerveného světla. Některé typy poškození (zejména organickými barvivy) mají stejné vlastnosti jako barviva v barevných filmech a jsou tedy průhledné v infračerveném světle. U nerovnoměrně poškozených negativů (zažloutlých apod.) je tedy zajímavé vyzkoušet digitalizaci v infračerveném světle a zjistit, jestli je vada viditelná i v tomto případě.

Digitalizace v infračervené složce nebývá u běžných programů dostupná. VueScan však tuto vlastnost nabízí. U Epsonu 4990 podává výsledky srovnatelné s digitalizací ve viditelném světle (používá se stejný sensor, jen jiná žárovka), je však omezen na šiřku negativu cca 13cm (infračervená zářivka zřejmě nemá plnou šířku transparentního adaptéru.

Kinofilmy

Ukázka detailu kinofilmu v rozlišení 5400 DPI.

Historické kinofilmy nedosahují tak jemného obrazu, na jaký se konstruují moderní skenery, a jejich praktické rozlišení nepřesahuje 10 megapixelů. Jen málokdy kinofilm působí opravdu ostrým dojmem při zvětšení na formát A4. Pro náš projekt jsme ale zvolili digitalizaci v plné kvalitě skeneru, 5400 DPI, 40 megapixelů. Tato volba může působit nepřiměřeným dojmem. Důvody pro toto rozhodnutí lze shrnout takto:

• Diskový prostor na skeny ve větším rozlišení (450 MB pro 8000 políček) je stále jen malou částí prostoru potřebného pro náš archív.
• Digitalizace probíhala zároveň s digitalizací desek a čas potřebný pro sken políčka kinofilmu (kolem pěti minut) nebyl podstatným zdržením projektu.
• Z kinofilmů překvapivě často připravujeme velké zvětšeniny (až do 1 m). Tyto fotografie působí mnohem lepším dojmem, když mají prokreslené fotografické zrno, než když zrno koliduje s digitálním rastrem a připomíná šum. Možnost digitálně zrno odstranit také není dobrá - na obrazu je pak více patrné, že není příliš ostrý.
  

Lze argumentovat, že i v případě kinofilmu chceme nejen zachytit obrazovou informaci fotografie, ale i povahu technologie, kterou vnikla.

• Při digitalizaci na menším než efektivním optickém rozlišení skeneru vznikne problém s interferencí rastrů: skener bude ze zrnitého povrchu filmu skenovat malé části ve velkých rozestupech. Šum ve výsledném skenu tak bude větší a více znatelný než šum ve skenu na plném rozlišení zmenšeném na danou velikost. Tento nepříjemný a snadno přehlédnutelný problém lze u některých skenerů obejít mírným rozostřením, ale je mnohem snazší digitalizovat v plné kvalitě.

Fotografické pozitivy

Moderní fotografické zvětšeniny mají efektivní rozlišení kolem 300 DPI a je rozumné je na této kvalitě digitalizovat. Historické fotografie jsou ale často kontaktní kopie a jejich kvalita je výrazně lepší. Je tedy lepší tyto materiály digitalizovat v rozlišení minimálně 600 DPI. U některých kontaktních tisků může být ale kvalita ještě větší.

Fotografie z negativu 13x18cm.

Detail skenu v rozlišení 800DPI. Skutečná velikost 1,4cm.

Pro fotografické vizitky jsme zvolili rozlišení 1200 DPI až 2400 DPI. Tyto malé fotografie umožňují překvapivě krásné zvětšeniny. Při zvětšování chceme zachovat nejen kresbu fotografie, ale i původní strukturu papíru, která je pro drobnost a často i vybledlost originálu už podstatnou součástí obrazu.

Nejstarší dochovaný autoportrét Ignáce Šechtla, 15. 5. 1864, fotografická vizitka.

Detail skenu v rozlišení 2400 DPI po doostření kompenzujícím neostrost skeneru. Detail má skutečnou šířku 6 mm.

Detail skenu v rozlišení 400 DPI zvětšeném na stejnou velikost. Sken možná zachycuje většinu informace fotografie (zjevně ale ne vše). Neumožňuje ale vůbec kvalitní reprodukci včetně unikátní struktury fotografického papíru.

Ve všech případech digitalizujeme na 2400 DPI a výsledek před uložením na disk automaticky zmenšujeme do požadovaného rozlišení (800 DPI, 1200 DPI), protože skener pracuje i tak dostatečně rychle (narozdíl od negativů stačí krátká expozice) a výsledná kvalita je lepší.

Fotomechanické tisky (pohlednice apod.)

Většina fotomechanických procesů pro tisk obsahuje nějaký typ rastru. U ofsetového tisku pravidelný, u jiných technik nepravidelný. Zejména pravidelný rastr ofsetu způsobuje velké problémy v kolizi s digitálním rastrem skeneru. Při digitalizaci na 600 DPI bývá jeden tiskový bod digitalizován jen do několika málo pixelů. Tyto pixely jsou většinou buď černé či bílé, protože jsou buď mimo bod, anebo uvnitř. Počet odstínů šedi se tak výrazně redukuje a kvalita digitálního skenu je špatná.

U tisků je tedy velmi podstatné digitalizovat na plném efektivním rozlišení skeneru alespoň v jednom směru a to potom zmenšovat do potřebného rozlišení.

Extrémní případ interference rastrů - digitalizováno skenerem s efektivním rozlišením 1500 DPI na 100 DPI.

Stejný obrázek digitalizovaný na 2400 DPI a zmenšený na 100 DPI.

Program VueScan u skenerů s dostatečně rychlým připojením (stejně jako většina ostatních programů) se při volbě menšího rozlišení zachová chytře a bude stejně snímat každou řádku v plném rozlišení. Výsledná data zredukuje a uloží. Toto je příklad skenování na 100 DPI ve VueScanu. Výsledek je podobný mnohem pomalejšímu skenu na 2400 DPI (jedná se vlastně o sken 2400x100 DPI zmenšený na 100 DPI). Při opatrnějším pozorování je ale v nebi *** stále výraznější rastr než u předchozí fotografie.

Před rozhodnutím o rozlišení pro digitalizaci těchto předloh je tedy dobré provést několik testů. Naskenovat předlohu v maximálním rozlišení a pak v nižších rozlišeních a vždy porovnat sken v maximálním rozlišení zmenšený na požadované cílové rozlišení.

Tisky digitalizujeme v rozlišení 1200 DPI – 2400 DPI a zmenšujeme na rozlišení minimálne 600 DPI. Praktické rozlišení tištěných fotografií je sice nižší, vyšší rozlišení ale umožňuje kvalitní reprodukci textů i struktury obrazu dané použitou tiskovou technikou.

Systematickou digitalizaci pozitivních materiálů jsme teprve započali (dříve byly fotografie skenovány spíše podle potřeby). K pozitivním skenům od roku 2006 přikládáme černobílou škálu a od roku 2007 skener profilujeme.

Shrnutí

Velmi hrubě a orientačně lze naše zkušenosti shrnout do následujících doporučení. Tyto hodnoty vycházejí ze studie o rozlišovacích schopnostech dobových filmů i optiky, ale berou v úvahu i některá specifika (strukturu materiálu apod.):

Materiál	Doporučené rozlišení při skenování	Doporučené rozlišení uloženého souboru	Barevný prostor a hloubka	Hardware a parametry použité v našem projektu
Negativy a diapozitivy 13×18 cm a větší	1200–3600 DPI	1200–3600 DPI	16bit gray, nebo 48bit RGB, nebo 16bit infrared	Epson Perfection 4870, později 4990, rozlišení 2400 DPI při 16/bitové hloubce černobíle, infračerveně u některých poškozených negativů. Rozlišení u desek 18x24 cm a větších s portréty bylo před uložením zmenšeno na polovic.
Negativy a diapozitivy 6×6cm a větší	1800–3600 DPI	1800–3600 DPI	16bit gray, nebo 48bit RGB, nebo 16bit infrared	Skleněné negativy a filmy před rokem 1930 jsme digitalizovali stejně jako předchozí. Pro moderní materiály 6x6cm, 6x9cm a 9x12cm plánujeme koupit specializovaný skener.
Kinofilm	Efektivní rozlišení skeneru	1800–6000 DPI	16bit gray, nebo 48bit RGB, nebo 16bit infrared	Rozlišení 5400 DPI na skeneru Minolta Dimage 5400, 16bitů černobíle se zapnutou matnicí pro rozptýlení světla.
Fotografické vizitky	1000–2400 DPI	1000–2400 DPI	48bit RGB	Na skeneru Epson Perfection 4870 a 4990, rozlišení 2400 DPI před uložením někdy zmenšené na 1200 DPI.
Fotografické kabinetky	600–1200 DPI	600–1200 DPI	48bit RGB	Na skeneru Epson Perfection 4870 a 4990, rozlišení 1200 DPI či 2400 DPI, před uložením někdy zmenšené na 1200 DPI či 800 DPI.
Fotografické zvětšeniny na hladkých bromostříbrných papírech	300–600 DPI	300–600 DPI	48bit RGB	Stejně jako předchozí, ale v rozlišení 300 DPI. Neutrálně šedé moderní tisky občas skenujeme černobíle
Fotomechanické tisky, fotografie na rastrovaných papírech	Rozlišení blízké efektivnímu rozlišení skeneru, které ale výrazně nezpomaluje zpracování (u skeneru Epson Perfection 4990 například 1200 DPI)	400–1200 DPI	48bit RGB	Na skeneru Epson Perfection 4870 a 4990, rozlišení 1200 DPI či 2400 DPI, před uložením zmenšené na 600 DPI či 1200 DPI.

Pro digitalizaci pozitivů hraje důležitou roli správa barev. Je dobré skener pravidelně profilovat a jako zálohu přikládat k fotografiím škálu odstínů šedi známého dynamického rozsahu s dynamikou podobnou nebo větší, než je digitalizovaný originál.

Pokračování