1.5. Системы ввода графической информации 1.5.1. Сканеры

Сканер предназначен для преобразования оригиналов текстовых и графичес­ких документов в цифровые данные в целях их использования на компьютер­ных рабочих станциях. Сканер производит растровое изображение, или bitmap-данные, — набор точек, не имеющих между собой никаких формальных связей.

Основные типы сканеров.

Настольные планшетные сканеры. Это наиболее недорогой и доступный тип сканеров, принцип действия которых основан на пошаговом передвижении каретки с линзовым механизмом под поверхностью освещенного оригинала и последовательном сканировании изображения. Оптическое разрешение тако­го рода устройств лежит в диапазоне от 600 х 300 dpi до 1 000 х 2 000 dpi. Глубина цвета —8—12 bit. Диапазон оптических плотностей — от 2,8 D до 3,3 D. Ско­рость сканирования, не включая время на настройку специфических парамет­ров, — от 30-ти секунд до 2-х минут на оригинал. К достоинствам планшетных сканеров стоит отнести, помимо цены, простоту использования. Область при­менения — газетная и журнальная продукция, не требующая высокого каче­ства изображения.

Слайд-сканеры относятся к более дорогому классу и позволяют получать изображения отличного качества. Этот тип устройств предоставляет пользова­телю возможность сканировать оригиналы только в проходящем свете. Их уст­ройство напоминает принцип действия планшетного сканера, но при этом имеет ряд отличий. За счет применения более дорогостоящих компонентов и прецизи­онной механики улучшены характеристики. Разрешение в диапазоне от 1 000 dpi до 5 000 dpi, диапазон оптических плотностей — от 3,4 D до 3,8 D. Формат слайд-сканеров — от 35 мм до 128 х 128 мм. Несомненным достоинством этого класса сканеров является относительная ценовая доступность при отличных характе­ристиках и простоте использования. Области применения слайд-сканеров са­мые разные — от высококачественной рекламной продукции до журналов и га­зет. Как правило, их использование не предполагает большого потока оригиналов, вследствие ограниченной производительности.

33

Технологии произволе

Барабанные сканеры — самые дорогостоящие устройства, обеспечивающие максимальные возможности. Принцип сканирования у них отличается от планшет­ных и слайд-сканеров. Барабанные сканеры состоят из прозрачного цилиндра «ба­рабана», на который с помощью специализированной клейкой ленты монтируют­ся оригиналы. Барабан приводится во вращение и последовательно движется вдоль считывающей головки. За определенный момент времени считывается лишь одна точка. Очень большой динамический диапазон — от 3,8 D до 4,2 D, достигается за счет того, что источник света узконаправленный, а в качестве считывающего эле­мента используется фотоумножитель. Диапазон разрешений — от 4 000 dpi до 11 000 dpi и даже 20 000 dpi. Для профессиональных барабанных сканеров поставляет­ся специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить дополнительные операции: цветоделение, пакетное сканирование, селективную цветокоррекцию. При очевидных преимуществах использование сканеров этого класса возможно при наличии специализированных помещений, освещения, мик­роклимата и высококвалифицированного персонала.

Характеристики сканеров.

Сканеры обладают рядом технических характеристик, каждая из которых является очень важным элементом процесса получения высококачественного изображения:

• разрешающая способность;

• число передаваемых цветов;

• диапазон оптических плотностей;

• точность фокусировки или резкость;

• «интеллектуальность» сканера.

Оптическое или физическое разрешение. Этот параметр показывает на ка­кое количество элементов (точек) аппаратура позволяет разбить изображение оригинала. Как правило, указывается в точках на дюйм. Например, выражение 600 х 300 dpi означает, что каждый квадратный дюйм изображений разбит на 600 точек по горизонтали и на 300 точек по вертикали. Оптическое разрешение оп­ределяет «количество» графической информации, которая может быть подверг­нута дальнейшей обработке.

Существует также такое понятие, как «интерполяционное разрешение», т.е. разрешение, достигаемое с помощью математических алгоритмов аппроксима­ции (внутри сканера или драйвера для сканирования). Надо заметить, что, не­смотря на заверения о запатентованности этих алгоритмов, любая программа фотообработки или ретуши предлагает на выбор не менее пяти способов интер­полировать изображение. Но ни один из этих способов не дает реального выиг­рыша в качестве. Увеличив таким образом изображение, можно в лучшем случае получить возможность «размазать» картинку.

Глубина цвета. Каждая точка сканированного изображения содержит ин­формацию о «цвете». Глубина цвета отражает разрядность аналого-цифрового

34

преобразователя. Другими словами, эта характеристика показывает, насколько точно передается каждая цветовая составляющая.

В недорогих планшетных сканерах разрядность преобразователя — 8 раз­рядов. Это значит, что по каждой цветовой компоненте (как правило, это R, G, В) можно видеть 256 градаций. В современных профессиональных сканерах глуби­на цвета может быть 42 разряда по каждой компоненте.

Диапазон оптических плотностей. Оптическая плотность оригинала — это десятичный логарифм отношения количества света, падающего на оригинал, к количеству света, отраженного от оригинала или прошедшего через него. Любой сканер может производить сканирование в определенном диапазоне плотностей оригиналов. Это значит, что всегда есть предел, за которым аппаратура переста­ет «отличать» детали изображения вследствие того, что оригинал слишком тем­ный или контрастный (рис. 1.5).

Чем больше диапазон оптических плотностей, тем более плотные оригина­лы можно использовать, и тем более правильное представление о цветах, тенях и деталях изображения на плотных участках можно достигнуть. Например, диапа­зон оптических плотностей на хорошем слайде может превышать 3,8 единицы плотности. Если сканер воспринимает меньший диапазон оптических плотнос­тей, то уже на этапе сканирования мы сильно теряем в качестве, лишаясь распоз­навания деталей в тенях и светах.

Рис. 1.5. Характеристики сканеров с высокими (слева) и низкими (справа) значениями диапазона оптических плотностей

35

Величина диапазона оптических плотностей сканера зависит от качества считывающего элемента. В качестве считывающих элементов используются ПЗС — приборы с зарядовой связью (Charge Coupled Device, CCD), для кото­рых при серийном производстве трудно обеспечить лучшие характеристики. Для более высоких значений диапазона оптических плотностей применяются более дорогие специализированные ПЗС (CCD), либо фотодиоды, либо фото-

Технологии произволе

умножители. Особенность сканеров на фотоумножителях в том, что фотоум­ножитель реализуется как точечный светочувствительный элемент и, следо­вательно, требует двухкоординатной развертки. Поэтому такие сканеры изго­товляются барабанными.

Точность фокусировки — один из важнейших параметров сканеров, по­зволяющий обеспечить необходимую резкость изображения. В планшетных сканерах используется механическая развертка, состоящая из движущихся линз и зеркал, приводимых в движение латунными тросиками либо резиновым рем­нем. Поскольку ход луча от оригинала до светочувствительного элемента до­вольно большой (30-60 мм), то мельчайшие дрожания или вибрации зеркал при­водят к уже заметному глазом размазыванию изображения. При сканировании оригиналов малого размера (слайдов) с большим разрешением этот эффект более значителен.

Цветовые искажения. Сканер способен передавать полную цветовую гам­му. Но если его светофильтры (или нечто их заменяющее) недостаточно точ­но отделяют цвета друг от друга, то состав цветов отсканированного изобра­жения не будет соответствовать оригиналу. На передачу цвета влияют чувствительность считывающих элементов (неоднородная во всем цветовом диапазоне) и цветовые характеристики источника света (он не может быть абсолютно белым)

«Интеллектуальность» сканера может определяться множеством различ­ных сервисов. Например, некоторые сканеры могут выполнять многие операции автоматически, используя встроенные механизмы самокалибровки. Многие мо­дели сканеров способны анализировать оригинал и устанавливать соответствие между собственным диапазоном оптических плотностей и диапазоном оптичес­ких плотностей оригинала.

Дополнительные характеристики. Имеется ряд дополнительных возмож­ностей, которые необходимо учитывать при выборе сканера, — это использова­ние прозрачных и непрозрачных оригиналов, скорость сканирования, произво­дительность работы, наличие специализированной программы для проведения пакетного сканирования, устранение «растра» при сканировании растрирован-ных оригиналов, автоматическая фокусировка.