Системы ввода графической информации
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.
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.
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.
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 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, B) 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.
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-
Рис. 1.5. Характеристики сканеров с высокими (слева) и низкими (справа) значениями диапазона оптических плотностей |
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.