电子图片成象标准

电子图片成象标准的开发
　　当新技术出现时，标准在确保兼容性、交互可操作性、联络、和统一地测试并表现不同公司对产品的操作情况方面显得十分重要。例如，开始,软片和相机使用不同的方法表示感光度值，一个是ASA，是美国开发的感光度表示单位；另一个使用DIN制，这是欧洲使用的单位，这两种方法所使用的记数系统是不同的。现在世界范围都对感光度使用了统一的描述形式-ISO制。这个独一的世界标准是由国际标准委员会的42技术协会（照相协会）开发的一种表达形式。

　　几年以来，电子照相设备的生产厂商和相关的行业组织的代表已经合作开发了电子照相的世界标准。经国际标准化组织指定，TC42技术协会，WG18工作组（电子静态成象）将世界各地的专家聚集在一起，以在这项工作中代表各自国家的情况。美国代表是PIMA/IT10组织所推荐的专家，这个组织是由照相和成象厂商协会（PIMA）发起建立的。PIMA已经通过了美国国家标准协会的认可，成为设定国内电子照相标准的组织；同时也是ISO/TC42组织的秘书处。

　　PIMA/IT10的目标是建立美国电子静态图象成象标准，并是美国与ISO TC42/WG18的联系通道。PIMA/IT10所涉及的领域与WG18是相同的，并且包括指定的存储媒体、设备接口、图象格式、和标准化的测试方法，设备和媒体的操作评价，技术术语的定义。成员大约有50个，代表30个公司和组织。

　　首批的WG18和IT10标准项目集中在5个领域：术语、图象文件格式、ISO感光度制定、分辨率测试、和相机的光电转换函数的测试。1997年，在包括接口成象设备的命令语言；照相印刷扫描仪的分辨率、相机噪声、和相机色彩测试方面开始了工作。

　　这个工作对一些想购买电子静态相机的用户来说到底有什么用呢？购买者经常要问的一个问题是，“相机的分辨率是多少呢？”大多时候，答案就是图象文件的容量问题。但是，这个答案并不反映相机的真实分辨率。所以，问题应该是，“这个相机到底能产生哪种质量的图象？”为了回答这个问题，必须对三个关键的参数进行测试和说明，这三个参数是分辨率、噪声、和色彩复制情况。购买人员如何确定特定成象设备的性能呢？这正是下面的标准中所要回答的问题。

分辨率测量标准 ISO/DIS 12233
　　该标准规范了测试电子静态图片相机分辨率的测试方法，可用于单色和彩色相机。工作包括高分辨率测试版的设计、并明确了三个测试方法的定义：视觉分辨率、极限分辨率和使用测试版的数字照片测量空间频率效应的计算方法。这个计算方法利用了由Polaroid Corporation公司开发的Photoshop插件的功能，这个插件的工作最初是由Eastman Kodak公司开始的。

　　这个高分辨率的测试表（如右图），是用于测试电子静态图片相机的分辨率测量标准的一部分。

　　视觉分辨率是由对显示屏上或印品上的测试版图象的观察效果确定的。视觉分辨率，可以根据当图象数据以很高的放大倍率进行显示时，可以看见的、不模糊的楔形模式的分离线条的最高空间分辨率，从测试版上直接读出。这个值以每幅图片高度的线宽为单位，在电视工艺中，常称为“TV线数”，但是在常规的照相工艺中很少使用。如果测试版图象的高度在200毫米，1000LW/PH的视觉分辨率在测试卡上等于是每毫米2.5线对。

　　极限分辨率是指空间分辨率值，以LW/PH为单位，而相机输出信号水平（平均的调制深度值）等于5%的低空间分辨率基准响应，或者是以LW/PH为单位较低的相机Nyquist极限。在大多
（图 ）ISO电子静态相机分辨率测试表

　　数数字相机中，有很重要的一点需要注意，视觉分辨率和极限分辨率都在Nyquist极限之内。并且光敏元器件使用了一个“方点”采样栅格。在这种情况下，视觉分辨率和极限分辨率（以LW/PH为单位）在相机小尺寸的图象光敏器件上的值典型地等于激活的像点数目。

　　空间频率响应值（SFR）是一个曲线，或是表示成相机对由测试表上的一个略有些斜的测试条产生的一定范围的输入空间频率的振幅响应的测试值表。SFR值可以使用一个在标准中制定的算法，自动从数字相机数据中计算出来。两个不同的测试条，一个在垂直方向，另一个在水平方向，用于分别测试水平和垂直两个方向的SFR值。在Mac OS操作系统上已经开发了一个Photoshop插件，用于执行在图象数据上的必要的计算，并创建与Excel 扩展页兼容的结果文件。

　　上图的反射测试表价值约$200.而插件可以从PIMA网站免费下载：www.pima.net/it10a.htm.

术语标准 ISO12231
　　这项工作最初是以ISO标准发行的。这个标准定义了电子照相行业中使用的术语，包括“可寻址的光敏元素”，“防锯齿”，“电子静态图片相机”，“曝光指数”，“场景与相框”，“反差系数校正”，“横向分辨率”，“图象压缩”，“图象纵横比”，“图象数据格式”，“光敏元器件”，“成象尺寸”（对一个面积阵列的光敏元器件），“电子静态图象相机的ISO感光度”，和“极限分辨率”，等等。


内存卡和图象格式 ISO/DIS 12234-1
　　第一部分：基本的可移动内存基准模式
　　这个标准文档定义了使用PCMCIA/JEIDA PC卡存储图象和相关数据的数字可移动内存的要求。它确定了三个已经认可的图象数据格式，SISRIF,Exif，TIFF/EP。电子图象的TIFF/EP文件是最好的格式。

　　第二部分：图象数据格式-TIFF/EP
　　电子照相推出了新的成象方式。TIFF/EP格式的开发，为了使电子图象文件能以各种不同的方式进行使用。因此，图象必须保留有关捕获设备的特征数据和文件本身，以使最终的用途易于达到最好、最可能的效果。

　　这个标准定义了被电子静态图片相机捕获的TIFF6.0图象文件格式。TIFF/EP文件格式十分灵活，并能包括描述图象的大量的标准化数据项（相关的数据或媒体数据）。这个格式基本是用于对处理的相机图象，或是原始的数字相机的象素数据进行非压缩存储的格式。 其中有一些相关的数据，可以用来定义如何对原始数据进行处理，以利于复制；并且还为任何复杂程度的处理过程提供足够的相关数据。这些相关数据也可以很容易地转换成其它的文件格式，象FlashPix图象文件格式。

ISO 感光度 ISO/FDIS 12232
　　ISO感光度是一个照相系统中很重要的属性.它的标准化可以帮助用户和生产商进行正确的相机曝光,并确定电子静态相机的低光照能力.相机的曝光是由曝光时间、光圈、镜头的透过率、风景照明的色温和程度、风景反射情况决定的。如果相机的曝光不足，一般可以通过增加电子增益的方法使正确的阶调再现得以保持，但是图象中可能会有令人无法忍受的噪声出现。

　　当曝光量增加时，增益率会减小，图象的噪声可以正常地降低到可以接受的程度。如果曝光量过分地增加，图象亮调区的最终信号可能超过光敏器或相机信号处理过程的最大信号水平。这会将图象的高光部分切断，形成一个均匀的亮度区域，或造成扩散到图象背景中的效果。因此，指导用户进行正确的曝光设置十分重要。

　　ISO感光度标准就是基于这一考虑而建立的。这种方式为电子相机分配了一个ISO感光率，以与当前的照相标准和实践相统一，并且使摄影人员很容易理解。例如，如果电子相机有100的ISO感光率，那么曝光时间和光圈的组合对ISO100感光度的软片/制版系统也一样适用。

相机的光电转换函数
　　这个标准文档规定了电子静态相机的光电转换函数（反差系数特征）的方法，这个方法使用了一个定制设计的灰梯尺测试表。它建立了在光学输入和电子相机的数字信号输出间的函数关系。这个信息在对数字相机进行开发和测试时，是很必须的，并可用于其它的电子相机测试标准中。它可能在制版数字相机数据方面也很有帮助。

噪声测试 ISO/DIS 15739
　　这个标准文档规定了测试和报告电子静态相机的噪声及信号水平、动态范围、噪声光谱能量分布的方法。噪声是电子照相系统一个很重要的特征。这个标准帮助用户和生产商确定电子相机可能获得的图象质量。

　　该标准中相机测试结果是在数字领域中使用数字分析技术进行的。由于光敏器件的噪声特性可能会随着曝光时间、操作温度有很大的变化，所以操作情况都在标准中有所定义。

　　噪声的可视性取决于噪声的大小，包含噪声的区域的表观阶调，噪声的空间频率。输出时噪声的大小取决于被存储图象数据的噪声存在情况，并同时与输出时应用于数据上的增益率及反差放大情况有关。噪声的可视性在不同的明度（或单色）通道或彩色通道（或色差通道）是不同的。因此，这个标准测量和报告了相机在噪声测试方面的这些因素。

成象设备的命令语言 ISO/WD 15740-1
　　这个项目的目标是开发一个高级的命令语言，以通过任一象USB、P1394、和IrDA接口这样的中速到高速的传输媒体进行成象设备的控制。大量的图象捕获设备已经被开发用于将静态图象输入到计算机中，供用户和专业的图象处理程序使用。大部分的设备可以由计算机使用各种标准化的电化数字接口进行控制。许多传输媒体标准工作组已经开发了图象设备分类规范。

　　但是，目前还没有一个标准或高级命令语言，以使宿主设备能够使用标准的方法，指示不同的图象捕获设备执行象捕获或下载图象、变化相机或扫描仪的参数等相似的任务。结果，不同的宿主软件由不同的生产商处得以开发，以控制图象捕获设备。所以，对图象捕获设备使用的标准命令语言将对宿主软件开发人员和用户，以确保他们开发或购买的软件可以控制任何厂家生产的不同设备。

成象设备的命令语言-高度匹配
　　现在逐渐出现了许多数字相机，可以直接与其它的象数字打印机、电信台和其它的数字相机这样的外设接口。在这种系统中，相机本身一般作为一种用户界面系统和控制设备进行服务的。例，相机将图象“推”到打印机进行输出，而不必再由宿主计算机将图象从相机中拖出，然后再送打印机输出。

　　这个ISO标准提供了这种特殊总路线标准（USB，IrDA 或1394）的独立工作模式。这个标准并没有为这些总路线开发新的传输级协议，而是以这个领域的其它工作为基准进行的。

空间频率响应测试（SFR）
　　第一部分：反射媒体（ISO/TC42N 4230）

　　这个标准用于规范测试和报告对连续调反射照片进行扫描的电子扫描仪的空间频率响应（SFR）的方法。这个标准被用于单色和彩色反射稿扫描仪。

　　SFR是电子反射扫描仪一个十分重要的属性。因为它是对由反射扫描仪产生的数字图象进行的关于图象清晰度的客观测量。这个标准化有利于用户和生产商确定由扫描仪可能获得的图象质量。

　　彩色反射扫描仪对多媒体计算机、和混合照相系统来说，是一个日益普及的外设。但是目前还没有标准对它的极限分辨率、MTF、或SFR进行测试。然而，如果有正确尺寸的测试版或是测试方法被开发，可能可以使用数字相机的SFR测试方法-ISO/TC42/WG18对反射扫描仪进行测试。所以，这项工作就以ISO 12233，分辨率测量和ISO 14524，光电相机转换函数的方法为参照进行。这个标准还有待开发第二部分的透射标准，以处理透射形式媒体。

电子静态相机彩色特征的测试对象和程序
　　这个标准的目的，是规定一个用于电子静态相机色彩特征的测试对象，测试尺度和测试流程。一般情况，电子静态图象的光谱响应并不与人眼的视觉特点，象CIE标准色度观察者相匹配。从度量角度考虑，相机的特征应该以定义好的数据单位进行度量。这个标准采用与场景相关的色度估计为尺度基础，并规定了从相机数据到标准色空间的转换方法。

　　这些转换将对规范为存档和交流的相机数据的色度测量方法十分有利。另外，这个标准将规范一个测试目标和一个量化相机的条件配色的标准转换方法。

　　如果对ISO/TC42/WG18和PIMA/IT10感兴趣的读者，可以在www.pima.net上看到更多的信息。