Диапазон оптических плотностей (динамический диапазон сканера)
Параметр, о котором не все продавцы бытовых сканеров слышали и который не всегда сообщается производителем. Оптическая плотность - это характеристика оригинала. Вычисляется как десятичный логарифм отношения света падающего на оригинал к свету отраженному от оригинала (для непрозрачных оригиналов) или прошедшему (для слайдов и негативов). Минимально возможное значение 0.0 D - идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D - предельно черный (непрозрачный) оригинал. Применительно к сканеру его диапазон оптических плотностей характеризует способность сканера различить близлежащие оттенки (это особенно критично в тенях оригинала). Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от "полной темноты". Следует обратить внимание, что шкала измерения, как и сейсмографическая шкала Рихтера, является логарифмической, поэтому оригинал с плотностью 3,0 D темнее оригинала с плотностью 2,0 D в 10 раз. Соответственно, значение 3,3 D соответствует вдвое более темному изображению, чем 3,0 D.
Какие бывают оригиналы и сканеры?
Обычная цветная фотография и печатная продукция - до 2.5D. Негативы и рентгеновские снимки - 3.0-3.6D. Недорогие планшетные сканеры имеют динамический диапазон 2.0-2.7D, хорошие 36-битные 3.0-3.3D, новейшие модели - 3.6D.
Приёмный элемент - ccd-матрица.
Один из важнейших узлов, влияющих на качество сканирования. Приводимая в документации характеристика - число элементов на линию (на цвет). Число элементов, поделённое на ширину рабочей зоны сканера, равно оптическому разрешению (оно собственно этими двумя параметрами и определяется).
Не сообщаемые, но чрезвычайно важные параметры матрицы:
уровень шума - ограничивает динамический диапазон и реальное число разрядов данных, содержащих полезные данные. В принципе ничто не мешает к дешёвой шумящей матрице подключить 36-битный АЦП, но вряд ли качество получаемого изображения от этого улучшится. Правда, и не ухудшится.
разброс чувствительности от ячейки к ячейке - даже если в сканере предусмотрена калибрация, она выполняется по усреднённым значениям с нескольких ячеек.
уровень перекрёстных помех - ярко освещённая ячейка влияет на соседние.
совмещение цветов - в однопроходных сканерах цвета разделяются тремя линейками CCD-матрицы.
Принцип работы черно-белого сканера.
Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (Change- Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.
Блок схема черно-белого сканера.
Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров). Компаратор сравнивает два значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное, причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый). Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета. Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП. Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера.
Для цветного изображения последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер.