Создание домашнего фотоархива. А как сканируешь ты? Ссылки на связанные темы

Планшетные сканеры:

как они устроены, чем отличаются и как расшифровать характеристики

Выбирающий сканер человек встречает такое количество числовых характеристик, названий «патентованных и только у нас» технологий и просто загадочных фраз, что несложно растеряться. Тестирование в компьютерной прессе обычно проводится по случайно выбранным критериям, при этом важные для конкретного человека возможности остаются за кадром. Некоторые продавцы сканеров приводят убойные для непосвящённого человека аргументы вроде «у сканера А нет разрывов в полутонах, а сканер Б имеет несколько завышенное механическое разрешение». Как «перевести» их высказывания и вообще есть ли в них смысл, за какие функции именно в Вашем случае стоит платить, а какие останутся «про запас» — вот о чём эта статья. Ниже мы попытаемся рассмотреть конструктивные принципы, применённые в планшетных сканерах, с точки зрения электроники и оптики, и оценим значение основных характеристик сканеров, как выражаемых в цифрах и приводимых в рекламе и руководствах, так и менее очевидных, но не менее важных. Ручные и протяжные (листовые) сканеры мы отдельно рассматривать не будем ввиду общности используемых технологий, одинакового значения численных характеристик и ограниченности их применения для работы с полноцветным изображением. Все приводимые сведения по умолчанию относятся только к ценовой категории «до 10000 у.е.».

Современный сканер функционально состоит из двух частей: собственно сканирующего механизма (engine) и программной части (TWAIN-модуль, система управления цветом и прочее). В процессе покупки часто забывают о том, что без собственного драйвера сканер работать не сможет, так как не является стандартным для Windows устройством. Надёжность же работы и функциональные возможности (точнее, их отсутствие) TWAIN-модулей особо дешёвых сканеров сильно напоминают драйвера «безродных» видеокарт, с той разницей, что для сканеров нет «универсальных» драйверов от производителя чипа или из комплекта поставки Windows. Если Вы работаете под WindowsNT, будьте внимательны вдвойне!

Механизм:

Сканирующие механизмы планшетных сканеров выпускает весьма ограниченный круг производителей, которые поставляют их по OEM-соглашениям другим компаниям. Те комплектуют их своим набором программного обеспечения и продают под собственной торговой маркой. «Добавленное» программное обеспечение может быть действительно очень хорошим, но нельзя не упомянуть о некоторых «подводных камнях» при покупке такого сканера «из третьих рук».

Во-первых, цена обычно выше, чем у «исходной» модели, хотя механизм остаётся тем же самым.

Во-вторых, неизбежная потеря времени на взаимодействие производителя механизма и компании, продающей сканер под своей маркой, приводит к некоторому моральному устареванию модели к моменту выпуска в продажу, иногда довольно значительному. Так, в некоторых моделях сканеров очень известных фирм используются механизмы «образца» 1993 года!

В-третьих, не всегда есть совместимость «переименованной» модели с новыми версиями драйверов от производителя механизма, в таком случае новые драйвера будут доступны только после их «доработки» продавцом, в худшем же случае, если продавец перестал торговать сканерами под своей маркой, никогда.

Планшетные сканеры, особенно предназначенные для чего-то кроме подарка или использования в качестве игрушки, при внешней простоте являются весьма интересными и довольно сложными опто-электронно-механическими устройствами. Однако конструкция их устоялась, производство хорошо налажено и технологически не является чем-то запредельным, так что обычно планшетные сканеры в ценовом диапазоне до 10000 долларов (включая такие известные имена, как AGFA, Linotype-Hell и UMAX) производятся на Тайване.

Для понимания значения характеристик нужно представлять себе конструкцию типового планшетного сканера (конструкция дорогих моделей немного отличается).

Оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света (если сканируется прозрачный оригинал, используется так называемый слайд-модуль — крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера перемещается вторая лампа).

Оптическая система сканера (состоит из обьектива и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах — три параллельных линейки из равного числа отдельных светочувствительных элементов, принимающие информацию о содержании «своих» цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в «знакомом» компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера — обычно это так называемый TWAIN-модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.

Источник света:

В старых разработках —обычная флуоресцентная лампа (родственна обычным лампам дневного света). Недостаток — слабая стабильность характеристик освещения и ограниченный срок службы. В современных моделях — лампа с холодным катодом, имеющая лучшие параметры и значительно больший срок службы. Как лампа влияет на результат сканирования? Достаточно очевидно — при изменении характеристик источника освещения оригинала изменяется падающий на принимающую матрицу световой поток, несущий информацию о сканируемом оригинале. Если свойства лампы за 2-3 месяца работы изменяются «до неузнаваемости» — говорить о правильной цветопередаче сканера уже не приходится.

Вообще, характеристики светового потока меняются даже при прогреве сканера. В этой связи несколько настораживает конструкция текущих моделей Epson — единственные из известных марок сканеры с тремя раздельными лампами разных цветов, ведь каждая лампа может «плыть» по-своему.

Качество лампы оценить сложно. Убедитесь, по крайней мере, что используется лампа с холодным катодом (если это так, то обязательно отражено в описании). Ориентированные на профессиональную работу с цветом сканеры содержат помимо встроенной процедуры самокалибрации по интенсивности светового потока от лампы еще и схемы поддержания стабильности потока при изменении температуры.

Кстати, косвенным признаком пригодности к «полноцветной» работе может служить время первичного прогрева лампы после того, как лампа была автоматически погашена при неиспользовании сканера в течении некоторого времени (кстати, обычно время прогрева и время ожидания до погашения лампы можно изменить, но где-то внутри файлов настроек).

Оптическая система:

Световой поток от оригинала проецируется на матрицу CCD (прибор с зарядовой связью), которая преобразует его в электрический сигнал. Обычно используется один фокусирующий обьектив (или линза), который проецирует полную ширину области сканирования на полную ширину матрицы CCD. Требования к качеству оптики для такой задачи весьма высоки, особенно сложно обеспечить приемлемое качество проецирования краёв рабочей области для цветных оригиналов. Оценить качество фокусировки и разрешающую способность оптики легко можно визуально при сканировании специальной тестовой мишени или защитных участков банкноты.

В наиболее мощных моделях планшетных сканеров встречаются сменные объективы: при работе в обычном режиме оптика работает аналогично однолинзовым механизмам, при переключении на второй, «усиленный» режим используется другой объектив, который проецирует на полную ширину CCD-матрицы только часть ширины рабочего стола сканера. Таким образом, на постоянное число приёмных ячеек CCD-матрицы проецируется участок меньшей ширины и соответственно возрастает оптическое разрешение. Обычно в документации указано число ячеек CCD-матрицы. Новейшие матрицы 42-битных сканеров имеют 10600 ячеек (хотя в однопроходных сканерах матрица имеет три параллельных линейки приёмных ячеек — по одной на цвет, указывается число элементов в одной). Поделив число ячеек на ширину поля сканирования, получим оптическое разрешение. Заметим, что некоторые профессиональные плоскостные сканеры имеют больше двух (до 5) переключаемых объективов, но это уже категория «выше 10000».

Для сканеров, эксплуатируемых на территории бывшего СССР, большое практическое значение имеет защищённость их зеркал, оптической системы и CCD-матрицы от пыли и насекомых. Даже мелкие пылинки и ворсинки непосредственно на матрице или объективе приводят к заметным дефектам.

Разрешение: оптическое, механическое, физическое и разное.

Оптическое : количество элементов в линии матрицы, поделённое на ширину рабочей области. Определяется матрицей и шириной рабочей зоны, меньшая из всех приводимых цифр разрешения. Но может и не приводиться вовсе! Первый кандидат на использование в качестве примера: в характеристиках на HP ScanJet 5100 «Resolution, Optical: 600dpi Hardware Super Sampling». Про модель ScanJet 6100, которая где-то в два раза дороже, написано просто «Resolution, Optical: 600dpi».

Механическое : количество раз «считывания» информации CCD-матрицей, поделённое на длину пути, пройденного за это время сканирующей кареткой. Иногда его тоже называют оптическим («оптическое разрешение 300×600»), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 — это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики). Как правило, механическое разрешение задаётся изготовителем в 2 раза больше оптического (иногда равным ему или в 4 раза большим), при этом, поскольку CCD-матрица не может сканировать с разрешением выше оптического, а сканируемый квадрат должен остаться квадратом, недостающие «по ширине» точки рассчитываются (интерполируются). Интерполяция же не только не даёт видимого повышения качества при сканировании полноцветных оригиналов, но и может ухудшить чёткость и заметно понизить скорость сканирования.

Физическое разрешение, истинное разрешение, реальное разрешение : всё, что как-то определяется механизмом сканера.

Интерполяционное — произвольно выбранное разрешение, до которого программа сканера якобы берётся «сама рассчитать» недостающие точки (например, выдать 16×16 точек, получив со сканера 3×3 точки). Ценность величины этого показателя сомнительна и он не имеет совсем никакого отношения к механизму сканера. Заметим, что оригиналы типа гравюр иногда действительно лучше увеличивать, сканируя с интерполяционным разрешением, масштабирование же цветного изображения обычно всегда лучше делать в Adobe Photoshop и сканировать при этом с разрешением, равным оптическому (то есть для сканера с указанным «оптическим» — на самом деле физическим — разрешением 300×1200dpi надо выставлять 300 dpi). Если Вам нужно отсканировать полноцветное изображение с разрешением меньше оптического, то лучше задавать разрешение, кратное оптическому (то есть для сканера 300×1200 dpi выставлять 300 dpi или 150 dpi, но не 200 dpi!) или ближайшее большее и масштабировать в Adobe Photoshop.

Важно : главная задача при сканировании полноцветного изображения — получить на выходе сканера максимум РЕАЛЬНОЙ информации. Информация с отдельной ячейки CCD-матрицы реальна, а вот результат, например, сканирования с разрешением 2/3 от оптического — интерполяция драйвером или контроллером сканера информации с трёхсот ячеек в двести пикселов.

Какое оптическое разрешение нужно для Вашей работы:

Для программ распознавания текста обычного размера (не микрофильмов) 200-300 dpi, для работы с графикой определить чуть сложнее. Максимальное разрешение, с которым ещё имеет смысл сканировать, можно посчитать по формуле «для обеспечения хорошего запаса по качеству разрешение сканирования должно в 1,5-2 раза превышать умноженное на коэффициент масштабирования разрешение файла, подающегося на устройство печати ». Если оригинал напечатан офсетным способом (это вся печатная продукция) и подавление растрового муара выполняется не драйвером сканирования, а в программе Adobe Photoshop — разрешение при сканировании установите выше ещё в 2 раза. Сканирование с более высоким разрешением будет просто тратой времени. Нижняя граница разрешения сканирования определяется возможностями компьютера, на котором будет обрабатываться отсканированное изображение (растровый файл полноцветной картинки формата А4 с разрешением 300 dpi имеет размер более 20 Мб), и визуальным восприятием готового отпечатка. Например, растровые файлы для печати больших полноцветных плакатов для наружной рекламы готовятся с разрешением 50-100 dpi не только из-за огромного размера этих файлов (сотни мегабайт), но и потому что дальнейшее увеличение разрешения уже не улучшает восприятие плаката.

Обратите внимание : разрешение полноцветного файла для печати на цветном принтере — это отнюдь не разрешение печати принтера! Так как каждая точка полноцветного изображения с «8 бит на цвет» может иметь 256 градаций по каждому цвету, а точка, печатаемая обычным принтером, в данном месте либо есть, либо её нет. На практике для печати в масштабе 1:1 разрешение исходного растрового изображения обычно должно быть от 150 до 300 dpi. При этом напечатанное с файла 300 dpi изображение визуально может быть оценено как отличное. Принтер с одноцветными точками использует свои 600, 1200 или 1440 точек на дюйм для передачи полутонов, так что его полутоновое разрешение будет равно одноцветному, поделённому на 16 (грубое упрощение, но в общем верно). Для сублимационной и других Contone-технологий каждая печатаемая точка может иметь некоторое число оттенков (для сублимации любая точка может быть любого из 16 млн. цветов и его полутоновое разрешение равно одноцветному).

Сканер с оптическим разрешением 600 dpi позволит отсканировать фотографию 10×15см с количеством точек, достаточным для печати её на разворотё журнала. Сканируя с оптическим разрешением 3048 dpi для рекламного уличного щита, вы можете увеличить ваш оригинал в 50 и более раз.

Файл для вывода на плёнки, передаваемые в типографию, рекомендуется готовить с разрешением в 1,4 раза выше линиатуры вывода (некоторые эксперты рекомендуют разрешение файла в 2 раза выше линиатуры, но никак не ещё более высокое).

Кстати, встретив занимающегося цветом в издательстве человека, проникновенно попросите его объяснить смысл понятия линиатуры (здесь названа условным термином «полутоновое разрешение»). Сведущий человек ощутит необходимость немедленно и как следует выпить пива для обсуждения столь концептуального вопроса — линиатура может быть и задаваемым входным параметром…

Количество бит на цвет (глубина цвета, разрядность)

Математический ответ : потому что на каждом этапе преобразования информации — при гамма-коррекции, работе программы цветосинхронизации, обработке изображения в графическом редакторе, цветоделении при выводе на печать — младшие разряды перестают содержать полезную информации. Дорогие 36-битные (и выше) сканеры используют так называемые загружаемые кривые гамма-коррекции, в них корректировка информации о цвете точки производится не пересчётом в драйвере полученных уже с выхода сканера данных, при котором теряется полезная информация в младших битах, а внутри сканера, возможно даже ещё на этапе аналого-цифрового преобразования. В некоторых 30-битных моделях используются подобные технологии, и, по заявлениям производителя данные от них содержат столько же полезной информации, сколько обеспечивают «обычные» (видимо, без аппаратной гамма-коррекции) 36-разрядные сканеры. И ещё: сканер, оперирующий данными большей разрядности, может иметь больший динамический диапазон и может «различить» больше деталей на изображении, особенно в тенях (здесь под деталями имеются в виду не мелкие штрихи, а градации насыщенности или яркости — «белый медведь в снежном буране »).

Важно : очевидно, что аналого-цифровой преобразователь большей разрядности (например, 36-битный) может быть подключен к такой же CCD-матрице, что и в 24-разрядном сканере. На практике сканер большей разрядности не обязательно будет иметь больший РЕАЛЬНЫЙ динамический диапазон.

Если устройство печати использует красители CMYK и может воспроизвести 256 оттенков по каждому из этих цветов для каждой данной ему на входе полноцветной точки, то совсем не будут излишеством полученные со сканера 36 бит описания цвета этой точки, заметим, в цветах RGB.

Обратите внимание : разрядность данных, передаваемых в компьютер (а именно в модуль сканирования), может быть меньше разрядности данных внутри сканера.

Профессиональные модели обычно имеют возможность выбора разрядности передаваемых данных (например, 36 или 24 разряда) и динамический диапазон 3D и выше. Однако и в категории цен «от 1000у.е.» встречаются модели (обычно они заметно дешевле «полноразрядных»), у которых в компьютер передаются только 24 разряда. Объясняется это наличием некоего «фирменного» алгоритма преобразования цветовой информации из разрядности сканирования (30 или 36 бит) в 24 бита на выходе. Заметим, однако, что у продукции лидеров издательского рынка подобных «улучшений» не замечено.

Кстати, в цветном режиме сканеры большей разрядности обычно сканируют чуть (процентов на 10) медленнее, чем предыдущие модели. Оно и понятно — данных стало больше на 20 процентов.

Диапазон оптических плотностей, максимальная плотность.

Параметр, о котором не все продавцы бытовых сканеров слышали и который у сканеров до $500 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 ». Все оттенки оригинала «темнее» этой границы сканер не сможет различить. На практике это означает, что «офисный» сканер может потерять все детали как в тёмных, так и светлых участках даже обычной фотографии, не говоря уже о сканировании слайда и тем более негатива.

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. Диапазон оптических плотностей сканера определяется отнюдь не яркостью лампы, как может показаться, а связан с качеством (а так же типом и разрядностью) АЦП, CCD-матрицы и алгоритммом работы контроллера сканера. При большой освещённости — матрица «слепнет», а АЦП имеет верхний предел, напряжение выше которого не различается. При малой освещённости — матрица имеет порог чувствительности и собственный шум, а АЦП имеет вес младшего разряда, напряжение ниже которого не различается. Если я не ошибаюсь, математический предел динамического диапазона для сканера с 30-бит АЦП — 3.0D, 36-бит — 3.6D (десятичный логарифм от числа возможных градаций для каждого цвета, которое равно 2 в степени количества разрядов на один цвет). Реально часть разрядов «сьедают» преобразования и шумы.

ВАЖНО : производители могут указывать совершенно разные данные о диапазоне оптических плотностей. Реальный диапазон — определяется по результатам сканирования образцового оригинала.

Расчётный диапазон - некая цифра, видимо являющаяся компромиссом между запросами отдела маркетинга и реальными показателями. Необычно высокое значение наверняка относится сюда.

Все встретившиеся пока сканеры ценой до 1000 долларов выдавали 24-разрядные данные и имели реальный оптический диапазон 1.8-2.5D (в документации при этом может быть и 2.7D и даже 3.0D).

Максимальная встреченная разница между заявленным и реальным динамическим диапазоном - 0.6D.

Dmax — максимальная оптическая плотность. Динамический диапазон меньше этого значения на величину Dmin — обычно Dmin=(0.1-0.2)D . (Способность сканера различать яркие участки тоже ограничена).

Обратите внимание : не удастся с приемлемым качеством отсканировать негатив с помощью обычного 30-разрядного планшетного сканера, даже если к нему и продаётся слайд-модуль. Даже имеющий лучшее в своем классе значение реального динамического диапазона 30-bit сканер позволяет терпимо сканировать цветные слайды — но не надо рассчитывать на приемлемые результаты с художественными чёрно-белыми негативами, снятыми профессиональным фотографом. Для негативов нужен сканер другого класса. Вообще, для использования в полиграфии негативы и требующие дополнительной цветокоррекции слайды владельцу сканера с максимальной оптической плотностью ниже 3.0D лучше сканировать «на стороне», а на слайд-модуле сэкономить, тем более что стоят они для некоторых моделей до 700 долларов. Недорогие слайд-сканеры не являются выходом из положения — обычно их характеристики и качество сканирования не лучше, чем у планшетных сканеров.

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.

Поскольку отбракованные матрицы явно не будут выбрасывать, а продадут как некондиционные по сниженной цене, угадайте, в каких сканерах они окажутся?

В этом году появились сканеры начального уровня с приёмным элементом CIS, но никаких реальных преимуществ, кроме малой толщины сканера, пока ожидать от них не стоит. На деле эта технология может оказаться не совсем приспособленной к полноцветной работе, несмотря на большую разрядность.

Качество сканирования: наличие артефактов, резкость, шумы.

«Сканеры 30-битные 600×1200dpi» стоят по-разному. Потому что эти цифры ещё не гарантируют реальное качество отсканированного изображения. Различия между качественным механизмом и «самым дешёвым в Московской области» сродни разнице между фотоаппаратами. «Зеркалкой» с пятилинзовым (без Zoom) объективом можно снимать на такую же плёнку, что и пятидесятидолларовой «мыльницей» с пластмассовой линзочкой и фиксированным фокусом, но снимки с «мыльницы» могут заставить пожалеть не только о потраченных на неё и печать фотографий деньгах, но и подпортить удовольствие от отпуска.

Разноцветные повторы вокруг контура объекта, цветные пятна, «мутность» и нерезкость изображения — все эти неприятные сюрпризы почти гарантированно встретятся в радикально дешёвых моделях.

Контроллер сканера

Трудно познаваемая в силу закрытости информации о применяемых алгоритмах функциональная часть сканера, оказывающая огромное влияние на скорость работы сканера и точность цветопередачи.

Зачастую производитель упирает на то, что в его сканерах (читай — в контроллере) применены уникальные технологии. Видимо, покупатель должен проникнуться верой в небывало высокое качество изображения именно этого сканера, обеспечиваемое наличием этих технологий только в нём одном. Действительно, названия «фирменных» технологий у каждой фирмы свои. Лучшее, что можно узнать о них, это обещаемый результат. Общие слова типа «небывало четкого изображения с яркими и сочными цветами » лучше отбросить сразу. При работе с полноцветным изображением есть эталонная точка отсчёта — профессиональные издательские модели. Если уж «машинный разум», своими тайными методами делающий без участия человека из нерезкого слайда со сдвинутыми цветами конфетку, не реализован в них — откуда ему взяться в сканере ценой до 1000 долларов, произведённом фирмой, никогда не имевшей отношения к разработке техники для профессиональной работы с цветом?

Интерфейс может быть разным.

Собственные (совсем нестандартные) интерфейсы, сканер поставляется со своей уникальной картой и работает только с ней. Эта карта может не заработать в компьютере после Upgrade или выйти из строя.

SCSI (более или менее, не всегда Fast SCSI-2). Если Вы собираетесь использовать сканер не с поставляемой в комплекте картой, учтите, что лёгкая совместимость получается только с контроллерами Adaptec, причём не UltraSCSI модификациями. Все остальные варианты могут принести проблемы (я вполне понимаю, что значит ASPI-compliant, но уж поверьте — в данном случае лучше «жить с ISA», чем с не-Adaptec для PCI.)

Поставляемые в комплекте со SCSI-моделями интерфейсные карты «не-Adaptec» не обещают подключение других SCSI-устройств, хотя бы потому, что не снабжены драйверами (но для некоторых драйвера можно найти самостоятельно). Однако такие карты напрямую понимаются драйвером сканера и обеспечивают максимально простой и удобный процесс первоначального подключения сканера и перехода на новые версии операционных систем. Некоторые из этих карт не требуют выделения фиксированного прерывания.

Adaptec позволит подключить что угодно, но требует прерывания и некоторой возни с установкой. Размер буфера данных в планшетных моделях варьируется от 64 кБ до 3 МБ.

LPT (и его варианты, с поддержкой или требованием EPP или Bi-Directional).

Важно : сканеру может быть необходимо наличие одного из скоростных вариантов параллельного порта. Если EPP обычно есть всегда, то необходимый для сканеров Epson вариант 8-бит Bi-Directional реализован не везде. «Проходной» разьём для подключения принтера ещё не гарантирует работу с ним любого принтера.

PCMCIA (PC CARD) — данный сканер с данным Notebook могут вместе работать или нет, лучше пробовать!

Программная часть

Современные программы, работающие под Windows, общаются со сканером через поставляющуюся с ним в комплекте специальную программу — TWAIN-модуль (на Macintosh модуль сканирования выполняется как Plug-In для Photoshop). Все программы, поддерживающие стандарт TWAIN (таковы все известные программы, как графические, так и OCR), в теории должны работать с любым поддерживающим его сканером (таковы все современные сканеры). На практике некоторые программы распознавания русского текста могут не работать со сканером, с которым предварительно не тестировались разработчиком.

ВАЖНО : поскольку TWAIN-модуль сканера является обычной программой, эта программа может не работать под некоторыми операционными системами вообще (а различаются даже версии Windows 95), или работать из рук вон плохо. Здесь справедлив общий закон «качества драйверов» — драйверы неведомого производства работают не очень надежно, и с выходом очередной версии Windows для нормальной работы понадобится новый драйвер.

Некоторые полезные свойства, не всегда встречающиеся в TWAIN-модулях:

• возможность автоматического определения настроек сканирования.
• окно предварительного просмотра с выбором сканируемого участка и отображением результата производимых настроек и коррекции изображения в реальном времени.
• плавные регулировки яркости, контрастности, гамма-коррекции.
• выбор точек чёрного и белого, желательно и «пипеткой» и заданием значения.
• фильтр подавления печатного растра, многоуровневый или настраиваемый.
• инверсия (негатив) и отражение (переворот) оригинала.
• встроенная система цветосинхронизации с набором профилей, позволяющая скорректировать сканируемое изображение под конкретное устройство вывода или преобразовать его в CMYK.
• возможность сканирования через сеть.
• разнообразные встроенные в драйвер фильтры коррекции резкости и подчёркивания границ изображения. Уступают имеющимся в Adobe Photoshop (исключение — программа LinoColor сканеров Linotype-Hell).

Функциональные возможности, встречающиеся в профессиональных моделях:

• тональная коррекция раздельными по RGB/CMYK кривыми, раздельно в светах, тенях и полутонах.
• компенсация «цветового сдвига » оригинала, численным заданием вычитаемого цвета или указанием образцового цвета, который должна иметь указанная оператором точка изображения после сканирования.
• автоматическое вычитание цвета фотоплёнки слайда (не заменяет собой компенсацию цветового сдвига ввиду возможных собственных искажений цвета на слайде, но и не повредит).
• возможность пакетного и группового сканирования, автоматическое распознавание слайдов в рамках.
• выполнение цветоделения с заданием соответствующих профилей и параметров печати. Издательские пакеты обычно сложнее в настройке цветоделения, но выполняют его качественнее, чем драйвер сканера (исключение — программа LinoColor сканеров Linotype-Hell. Но и обходится она в настоящие деньги).
• фильтр подавления печатного растра с возможностью тонкой настройки оператором.

Калибрация, характеризация, цветокоррекция и цветные мишеньки

Важно понимать разницу между двумя типами калибрации сканеров:

• периодически проводимая калибрационная процедура по двум или даже одному оттенку серого цвета предназначена для компенсации старения лампы.
• характеризация сканера — создание цветового профиля сканера для системы цветосинхронизации.

Первая лишь слегка меняет форму корректировочной кривой и не способна внести фатальные изменения в информацию о цвете точки. Цветовой профиль устройства же может выдавать советы типа «будем считать все 40-процентные чисто красные участки имеющими на самом деле ещё и 10 процентов синего, а все 50-процентные оставим без изменений ». Берётесь восстановить правильные оттенки у обработанных таким образом изображений?

Применяемые в производстве средства характеризации заметно мощнее идущих в комплекте с распространёнными типами сканеров, поэтому не стоит с ходу отвергать заводской профиль и считать, что некая процедура с участием цветной мишени даст заведомо лучший результат. Современные препресс-сканеры обычно поставляются откалиброванными под прилагаемый типовой профиль на заводе (как? «прошиванием» корректировочной таблицы) или же в комплекте с индивидуальным профилем и обеспечивают вполне приемлемую точность цветопередачи.

Обычные фотографии или слайды сами нуждаются в коррекции цвета - цвета даже на плёнке разных производителей передаются совершенно по разному, а фотографии из «экспресс-печати» обычно имеют радикально сбитый цветовой баланс, так как печать по умолчанию выполняется в режиме автоматической цветокоррекции.

Мораль : нет смысла создавать профиль сканера по цветной мишеньке на фотобумаге AGFA (заметим, срок годности этих мишеней — 1 год) для того, чтобы сканировать слайд на плёнке FUJI.

Также нет явной пользы от вычитания драйвером сканера цвета чистой плёнки при сканировании слайда, если всё равно будет производиться цветокоррекция.

Предназначенные для многократного использования изображения лучше сканировать без каких-либо коррекций, «как есть». Сохранив уже скорректированное изображение и подвергая его повторной коррекции, потеряете в качестве или вообще не сможете получить приемлемый результат.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ВАЖНО : производя коррекцию цвета по изображению на мониторе, нужно хотя бы выставить его цветовую температуру (5000K, если это изображение будет печататься на бумаге) и гамму (1.8).

Также необходимо представлять себе работу систем цветосинхронизации: полученные драйвером сканера цвета точек могут быть вначале изменены им самим по не-всегда-понятно-для-каких-случаев-предназначенному профилю, если активизирована встроенная система управления. Причём попутно драйвер может пытаться подстроиться к монитору, тоже непонятно к какому, и внести предварительную коррекцию для принтера, в надежде что изображение не будут рассматривать, а будут печатать без всякой цветокоррекции. Далее данные передаются в программу, из которой производится сканирование. Если активирована её встроенная система управления цветом, может быть ЕЩЁ РАЗ проведена коррекция полученных данных по профилю неведомого сканера, затем по профилю неведомого монитора при выводе на монитор и по профилю неведомого принтера при печати. Поверх всего этого ещё есть операционная система и специальные программы цветосинхронизации, которые могут «подправить» передаваемые на принтер и монитор данные, ну и возможность автоматической цветокоррекции в драйвере или растеризаторе принтера.

Важно понять, что только одна система цветосинхронизации должна производить эти коррекции. Если в драйвере сканера уже выбрана цветокоррекция под принтер — прикладная программа и операционная система должны посылать данные на принтер без изменений, а цвета на мониторе будут «не те».

В полиграфии, кстати, цвет часто проверяют «вслепую» — не по монитору, а по процентному соотношению цветов в данной точке. Известно, какие значения соответствуют телесному цвету, траве, небу и так далее.

Как же выбирать сканер?

Ответ неожиданно прост — под поставленную задачу. Нужно всего лишь ответить себе — как будет использоваться отсканированное изображение, какими программами оно будет обрабатываться, на каких устройствах выводиться, какие требования к качеству изображения предъявляются, какая операционная система будет использоваться на компьютере, к какому интерфейсу должен подключаться сканер.

Если Вы собираетесь сканировать полноцветные изображения и затем печатать их — ищите в сканере признаки предназначения к издательской и дизайнерской работе. Для того, чтобы помещать цветные оригиналы на WEB в 256 цветах, высокое разрешение и большой динамический диапазон ни к чему, а вот стабильно работающий TWAIN-модуль и фильтр Descreen весьма желательны.

Если же нужно сканировать 35мм негативы с увеличением на всю страницу А4 цветного каталога на глянцевой бумаге, а на покупку сканера выделено 500 у.е. — лучше приберегите эти деньги для бюро сканирования.

Вообще, современный маркетинг почти всегда ещё на этапе разработки позиционирует товар только на одну типовую группу потребителей, и если, например, как основное достоинство видеомагнитофона активно рекламируется простота его использования (видимо, домохозяйками) — вряд ли в нем окажутся функции, необходимые для монтажа материала с камкордера. Позиционируйте свои требования к сканеру на рынке подобных устройств — почти всегда продукт нацелен на конкретный круг типичных задач и покупателей, и второстепенные для них функции могут быть реализованы крайне слабо. Ищите модели, у которых как наиболее выигрышные рекламируются полезные для Вашей задачи свойства, а не явно «посторонние» для неё. Фильтр подавления растрового муара и способность работать с мятыми чертежами формата А0 на «синьке» с неравномерным цветом фона обычно взаимоисключают друг друга.

Распространённая ошибка — попытка выбрать сканер для издательских работ из ориентированной на сегмент «типичное среднеамериканское офисное использование» продукции.

Обратите внимание : специализированные слайд-сканеры обычно имеют впоне обычную, сходную с планшетными сканерами конструкцию. Это означает, что их «слайдовая ориентация» сама по себе не даёт никакого преимущества в качестве сканирования, цена при этом сопоставима с ценой планшетного сканера со слайд-модулем, имеющего аналогичные характеристики.

Преимущества недорогих слайд-сканеров — высокая скорость работы и автоподатчик слайдов. Но они реализованы отнюдь не во всех моделях.

Положительные отзывы прессы и получаемые изготовителем призы на протяжении нескольких лет — очень неплохо. Совет незаинтересованного знакомого, подходящего на роль эксперта — еще лучше.

Важно, однако, особенно применительно к издательским задачам, правильно интерпретировать прочитанное и услышанное: дело в том, что абсолютное большинство издательств мира (не России) работает на платформе Apple Macintosh, и если механически следовать восторженным отзывам «яблочных фанатов», выбирая сканер для работы в среде Windows, можно довольно сильно промахнуться. Многие ветераны производства издательской техники с давними традициями работы с Macintosh уделяют до невероятного мало внимания работе программного обеспечения своих устройств под Windows.

К тому же, тестирование в компьютерной прессе обычно проводится по случайно выбранным критериям, при этом важные для конкретного человека возможности остаются за кадром. Рекомендую внимательно прочесть данные в обзоре факты и оставить в стороне выводы. При чтении последнего обзора меня заинтересовало, а что бы этот человек сказал о высококлассном плоскостном сканере за 40000 у.е.? Наверное, что-нибудь вроде этого:

«Возможности автоматической пересылки данных на факс-модем нет, в тесте на сканирование текста показал самую низкую скорость из всех, использует устаревший интерфейс SCSI-II, подключение сложно для неспециалиста, интерфейсной карты в комплекте поставки нет, лампа долго прогревается. Правда, есть и плюс — хорошее качество сканирования фотографий, но в комплекте нет системы распознавания текста ».

При наличии соответствующих навыков полезно визуально оценить качество сканирования. Стоит проверить способность различать мелкие детали, например, концентрические линии и мелкий текст на банкноте. Проверить правильность цветопередачи на незнакомом компьютере представляется малореальным, особенно учитывая возможные искажения, вносимые неправильно настроенными системами цветосинхронизации сканера, графического редактора или операционной системы.

Рекомендую сразу отсеять модели от относительно небольших фирм, предлагающих сканеры менее двух-трёх лет (ввиду опасений в том, что через год им надоест торговать сканерами и заодно поддерживать уже проданные), а также модели, драйвера к которым нельзя свободно получить с Интернета. Помните, что без стабильно работающего драйвера (TWAIN-модуля) сканер не может быть использован по своему прямому назначению, «прикрутить» же к нему драйвер другого сканера не удастся и в комплекте поставки Windows «фирменных» драйверов для сканера тоже нет. Особенно актуально это в ожидании Windows98/NT5.

Насколько плохими могут быть драйверы?

РАДИКАЛЬНО плохими. Могут совсем не работать (или «виснуть через раз») под одним из вариантов Windows или с некоторыми программами (в частности, русскоязычными OCR).

Автору довелось подключать «недорогой» сканер одного из наиболее известных их производителей, который с драйвером из стандартной поставки (в цветной коробке с приличным набором программ!) не работал никак — ни под Win3.1, ни под Win3.11, ни под Win95, ни с русскими ни с английскими их версиями, ни через идущие в комплекте поставки программы, ни через OCR, ни через известные графические редакторы. Новая версия драйвера решила проблему, но как можно было запускать такой «подарок» в продажу?!

В статье Евгения Козловского «Дарёному коню…» в «Компьютерре» описан ещё более мрачный пример попыток работы со сканером Primax Phodox.

Обязательно убедитесь в возможности бесплатно получить новые версии драйверов и программного обеспечения сканера через Интернет. Некоторые производители не выкладывают свежую версию драйвера в свободный доступ, а предлагают бесплатно выслать её почтой купившим сканер за последние полгода и за 50-90 долларов остальным. «Выслать почтой за деньги » в Россию — для этого как минимум надо иметь кредитную карточку, причём имеющую реальное хождение за рубежом. Получить драйвер там, где вы купили сканер, бывает проблематично — обычно для этого приходится переписывать весь CD-ROM.

Лично я при выборе техники (особенно незнакомой группы) практикую субьективную оценку товара и производителя по вторичным признакам. Сразу отбрасываю производителя с явно скользкой рекламой на грани обмана, либо заявлениями «идеальное качество изображения и надёжность ». Если производитель обманывает хотя бы в одном случае, зачем смотреть дальше?

Индикатор качества техники — пластмасса. Попробуйте пальцем корпус ноутбука IBM и запомните ощущение. Заодно можно потрогать и соседние модели. Пока что не удалось встретить нормальной техники в корпусе из совсем плохой пластмассы.

Дополнительную информацию даёт упаковка. Коробка из мелованного картона с яркими картинками противоречит понятию «для европейского рынка». Идеал — картон вторичной переработки с неяркой маркировкой, при этом уплотнитель внутри —не пенопласт, а объёмные картонные элементы!

Вид оригинала . Сканирование может осуществляться в проходящем свете (для оригиналов на прозрачной подложке) или отраженном (для оригиналов на непрозрачной подложке). Сканирование негативов отличается особой сложностью, поскольку этот процесс не сводится к простому инвертированию градаций цвета от негатива до позитива. Чтобы точно оцифровать цвет в негативах, сканер должен компенсировать цветную фотографическую вуаль на оригинале. Есть несколько способов решения этой проблемы: аппаратная обработка, программные алгоритмы перехода от негатива к позитиву или справочные таблицы для конкретных типов фотопленки.

Оптическое разрешение. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Обычно его считают по количеству точек на дюйм -- dpi (dots per inch). Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi.

Скорость работы. В отличие от принтеров, скорость работы сканеров указывают редко, поскольку она зависит от множества факторов. Иногда указывают скорость сканирования одной линии в миллисекундах.

Глубина цвета измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать. 24 бита соответствует 16 777 216 оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит.

Динамический диапазон характеризует какой диапазон оптических плотностей оригинала сканер может распознать, не потеряв оттенки ни в светах, ни в тенях оригинала. Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от полной темноты. Все оттенки оригинала темнее этой границы сканер не сможет различить.

Пакетная обработка - это сканирование нескольких оригиналов одновременно, с сохранением каждого изображения в отдельном файле. Программа пакетной обработки позволяет без участия оператора выполнить сканирование определенного числа оригиналов, обеспечивая автоматическое переключение режимов сканирования и сохранение отсканированных файлов.

Диапазон масштабирования - это интервал величин изменения масштаба оригинала, который может быть выполнен во время сканирования. Он связан с разрешающей способностью сканера: чем выше значение максимального оптического разрешения, тем больше коэффициент увеличения исходного изображения без потери качества.

По типу интерфейса сканеры делятся всего на четыре категории:

Сканеры с параллельным или последовательным интерфейсом, подключаемые к LPT- или COM-порту Эти интерфейсы самые медленные. Возможно появление проблем, связанных с конфликтом сканера с LPT-принтером, если таковой имеется.

Сканеры с интерфейсом USB Стоят чуть-чуть дороже, но работают значительно быстрее. Необходим компьютер с USB-портом.

Сканеры со SCSI-интерфейсом, с собственной интерфейсной платой для шины ISA или PCI либо подключаемые к стандартному SCSI-контроллеру. Эти сканеры быстрее и дороже представителей двух предыдущих категорий и относятся к более высокому классу.

Сканеры с современным интерфейсом FireWire(IEEE 1394) специально разработанным для работы с графикой и видео. Такие модели представлены на рынке относительно недавно.

» Сканирующие устройства минилабов

Мы продолжаем знакомство с принципами и особенностями работы минифотолабораторий. Попробуем разобраться с тем, как происходит измерение характеристик плотности и цвета негатива и вычисление параметров экспонирования.

Чтобы увидеть и проанализировать увиденное (в нашем случае - негативное изображение на фотопленке), необходимо, как минимум, иметь "глаза и мозги". Функции этих органов в принтере минилаба выполняет сканер. Особенности способа считывания изображения и алгоритма обработки полученных данных определяют степень достоверности вычисления времени экспонирования для получения качественного отпечатка.

Что касается "глаз" сканера, то, чем более подробную информацию о негативе они сообщают компьютеру (чем больше разрешающая способность и динамический диапазон измерительной системы) - тем лучше. Однако, на самом деле, объем обрабатываемой информации ограничен возможностями аппаратных средств компьютера и алгоритма и временем обработки, которое должно быть согласовано с производительностью остальных систем принтера. Тем более что задача, которую призван решать сканер, состоит не только и не столько в компенсации описанных ранее факторов, связанных с негативом, бумагой, оптическим и химическим трактами принтера. Алгоритм сканера должен, в идеальном случае, классифицировать условия съемки объекта и вычислить коррекцию для его оптимального воспроизведения на отпечатке. Следует иметь в виду, что задача определения объекта съемки зачастую не может быть однозначно решена не только мощными программно-аппаратными средствами, но и самим оператором, так как идеальная коррекция плотности для одного участка изображения может привести к потере деталей на другом участке. Например, “выбитое” вспышкой лицо на переднем плане имеет на негативе плотность гораздо выше, чем объекты заднего плана, которые могут представлять не меньший интерес для снимавшего. В этом случае более приемлемым решением может оказаться компромисс, при котором объект переднего плана печатается несколько более плотным, чтобы воспроизвести детали заднего плана. Задачу воспроизведения деталей одновременно с участков негатива повышенной и пониженной плотности решает адаптивное маскирование, примененное в принтере новейшего поколения Agfa MSP DIMAX . В оптический тракт введена жидкокристаллическая матрица, на которой автоматически формируется маскирующее изображение, компенсирующее высокий контраст исходного негатива.

Попытаемся разобраться, как сканеры различных моделей принтеров (Noritsu QSS1401/1501/1201(2)/1701(2) , Gretag MasterOne/MasterLab(+) , Agfa MSC ) справляются со столь сложной задачей, и в какой степени их функционирование может быть оптимизировано настройкой.

Глазами сканера Noritsu является ПЗС матрица 128x128 элементов, на которую через линзу,соответствующую формату пленки, проецируется кадр. Изображение считывается трижды за фильтрами R,G,B. Линзы и фильтры расположены на соосных турелях. После предварительного усиления информация в виде аналогового видеосигнала поступает на процессорную плату сканера, где оцифровывается и анализируется. Несмотря на достаточно большое разрешение ПЗС матрицы и солидную вычислительную мощность процессора этот сканер часто ошибается при вычислении экспозиции. Это обусловлено как несовершенством алгоритма, так и свойствами измерительной системы: характеристики фильтров не адаптированы к спектральной чувствительности фотобумаги и нестабильны во времени (фильтры быстро выгорают). Динамический диапазон измерительной системы недостаточно адаптирован ко всему диапазону плотностей изображения на пленке. Настройка принтера при работе со сканером заключается в калибровке усиления сигнала (потенциометрами на плате предварительных усилителей), определении области ПЗС матрицы, на которую проецируется кадр (для каждого формата пленки), и запоминанию величин для неэкспонированного кадра пленки. Практика показывает, что, для снижения процента брака, операторы Noritsu предпочитают работать в полуавтоматическом режиме, когда сканер корректирует только цветовые сдвиги, а оператор вводит поправки по плотности. Функция цветовой коррекции ухудшается по мере выгорания фильтров, и зачастую роль сканера сводится к позиционированию кадра.

Сканер упомянутых моделей Gretag работает гораздо эффективнее при определении коррекции как по плотности, так и по цвету. Его измерительная система представляет собой линейку фотодиодов, которая сканирует кадр в 12 позициях за каждым из фильтров R,G,B (для полного кадра формата 135 сканируется массив данных 8x12 точек для каждого из цветов) (рис.1 ). Такое небольшое разрешение накладывает определенные ограничения на эффективность распознавания мелких объектов, однако алгоритм обработки неплохо справляется с классификацией типичных сюжетов. Линейка фотодиодов является единственным органом зрения принтера (принтеры Noritsu , помимо матрицы сканера, имеют три фоточувствительных датчика R,G,B, осуществляющих интегральное измерение плотности кадра). Поэтому работа без сканера возможна лишь в режиме фиксированной экспозиции. Сигналы с фотодиодов, после адаптивного усиления, оцифровываются 12-разрядным АЦП, что обеспечивает достаточный динамический диапазон измерительной системы. Алгоритм классифицирует изображение, пытаясь отнести его к одной из групп по условиям съемки (Flash-1, Flash-2, Back Light, Green, Snow). Для каждой группы оценивается вероятность отнесения к ней сюжета, и полученные величины участвуют в процессе вычисления времени экспонирования наряду с параметрами в памяти принтера, определяющими степень коррекции для каждой из групп. К группе Flash-1 относятся сюжеты с ярко выраженным объектом высокой плотности в центре кадра (предполагается, что объект переднего плана снят со вспышкой и требуется плюсовая коррекция плотности для его нормального воспроизведения). Типичный пример - лицо на переднем плане, снятое со вспышкой. Если один или несколько плотных участков негатива смещены от центра, сканер анализирует их цветовой баланс и в случае близости с балансом человеческой кожи принимает их за объект съемки, относя сюжет к группе Flash-2, и, также как в предыдущем случае, осуществляет плюсовую коррекцию плотности. Сканер относит сюжет к группе Back Light (яркий фон), если обнаруживает достаточно большой участок негатива повышенной плотности, ограниченный краями кадра. Такой участок классифицируется как яркий фон и применяется минусовая коррекция плотности. Типичный пример - яркое небо на заднем плане. Сюжеты с объектами на фоне ярко освещенной зелени классифицируются как группа Green и требуют минусовой коррекции. Следует отметить, что, хотя сканер принимает во внимание цветовой баланс при отнесении сюжетов к группам Flash-2 и Green, соответствующая коррекция производится только по плотности. К группе Snow сканер относит низкоконтрастные объекты на однородном светлом фоне (снежный пейзаж, небо). Такие сюжеты требуют минусовой коррекции. Специальные кнопки на клавиатуре позволяют "подсказать" сканеру, с каким случаем он имеет дело.

При вычислении цветовой коррекции используются установленные в памяти пределы цветового сдвига по каждой из цветовых осей (Y-B, M-G, C-R плюс дополнительные оси для цвета ламп накаливания и люминесцентных ламп), при превышении которых коррекция не применяется (предполагается наличие естественной цветовой доминанты). Степень коррекции определяется заданной в памяти величиной максимума (Color Correction Factor) и величиной отклонения от “серого центра”. Она максимальна при малых отклонениях и линейно уменьшается до нуля с приближением к установленным пределам. Баланс “серого центра” индивидуален для каждой пленки. В памяти хранятся величины средней плотности нормального негатива и маски для каждого настроенного пленочного канала в соответствии с DX-кодом. По этим величинам ведется статистика, и заданные величины могут со временем уточняться с использованием статистических данных. При вычислении отклонения по плотности и цвету каждого кадра измеренная интегральная плотность сравнивается с плотностью нормального негатива с учетом отклонения маски.

Сканер показывает приемлемые результаты при работе в автоматическом режиме. Ошибки по плотности составляют в среднем 5-10%. Приведем типичные случаи ошибок. При смещении от центра до соприкосновения с границей кадра объекта переднего плана, снятого со вспышкой, сканер может отнести сюжет к группе Back Light, вместо Flash-1, и применить коррекцию с обратным знаком. Человеческие лица на групповой фотографии могут оказаться слишком мелкими объектами для сканера. Он не применит поправку, предусмотренную для сюжета Flаsh-2, и они окажутся на отпечатке слишком светлыми. Сюжет, содержащий белые объекты,снятые при вечернем или желто-красном искусственном освещении (корабль, здание), может быть отнесен сканером к группе Flash-2. В этом случае принтер напечатает слишком плотный отпечаток, приведя белые объекты к нормальной плотности человеческого лица. Часто сканер пытается привести к средней плотности светлую рубашку, принимая ее за основной объект переднего плана (Flash-1). Ясно, что портрет при этом оказывается слишком темным. Существенные цветовые сдвиги, обусловленные нарушением процесса обработки и хранения пленки, почти не корректируются. Не удается избежать некоторого искажения цветов при наличии в сюжете небольших цветовых доминант. При ручной печати опытный оператор может предвидеть некоторые из упомянутых ситуаций и попытаться их исправить. Оптимизация работы алгоритма сканера является процессом нахождения компромисса путем подстройки в памяти одноименных параметров, отвечающих за степень коррекции каждой из сюжетных групп. Также компромиссом между качеством печати сюжетов с цветовыми доминантами и коррекцией нежелательных цветовых сдвигов является настройка величин пределов коррекции и CCF.

Наилучшие результаты при автоматической печати показывает TFS-сканер семейства принтеров Agfa MSC . Технология “Total Film Scanning” позволяет печатать всю продукцию в общем для всех пленок канале с минимальным участием оператора (только загрузка пленки). Вполне удовлетворительно корректируются даже пленки с серьезными отклонениями, обусловленными нарушением процесса обработки и хранения. Процедура настройки принтера предельно проста. Попробуем разобраться, какими средствами достигается эта простота. “Глаза” сканера представляют собой три линейки из 16 фоточувствительных элементов, каждая из которых экспонируется одной из основных спектральных составляющих света, а также дополнительная линейка для анализа плотности негатива (рис.2 ). Блок фильтров сканера имеет характеристики, адаптированные к спектральной чувствительности эмульсии используемого типа фотобумаги, и выполнен в виде сменной обоймы. Это позволяет сканеру видеть негатив “глазами” фотобумаги. Подвижные части отсутствуют - сканирование происходит по мере подачи пленки. При сканировании полного кадра пленки формата 135 компьютер получает массив данных в 16x31 точках для каждого из трех основных цветов. При загрузке пленки она полностью сканируется. Данные, полученные по всей пленке, анализируются алгоритмом сканера, и выявленные особенности принимаются в расчет, наряду с информацией о каждом кадре. Полученной информации оказывается достаточно, чтобы алгоритм правильно вычислил не только коррекцию, связанную с особенностями пленок разных типов и производителей, но и скомпенсировал цветовые сдвиги пленок с различными отклонениями от нормы. Классификация индивидуальных кадров по сюжетным группам осуществляется подобно тому, как это происходит в сканере Gretag , но с более надежным результатом, что обусловлено как более высоким разрешением, так и информацией о других кадрах пленки. Заслуживает внимание работа алгоритма с сюжетами, содержащими цветовую доминанту. При расчете цветовой коррекции индивидуального кадра алгоритм игнорирует участки с повышенным цветовым сдвигом, что позволяет получить неискаженную цветопередачу объекта в сюжете с цветовой доминантой.

Настройка параметров сканера DL1, DL2, DL3, хранящихся в памяти принтера, позволяет оптимизировать распознавание и коррекцию сканером специфических условий съемки. Например, если замечено, что отпечатки с контрастных негативов, содержащих объект на переднем плане, снятый со вспышкой, получаются недоэкспонированными, следует слегка увеличить параметр DL1. Параметр DL2 отвечает за распознавание и коррекцию контрастных сюжетов с ярким фоном. Как и в случае с Gretag оптимизация этих параметров является поиском некоторого компромисса. Коррекция же негативов с низким контрастом, а также сюжетов на фоне больших водных поверхностей, снежных пейзажей и т.д., производится регулировкой параметра DL3.

При правильной настройке указанных параметров и регулировке порога распознавания цветовых доминант работа оператора в режиме автоматической печати становится чрезвычайно простой и удобной, даже если на пленке имеются кадры со значительными отклонениями от нормальных условий экспонирования.

Завершая сравнительный обзор принципов работы сканеров в МЛ и их возможности по коррекции плотности и цвета фотоотпечатков, хотелось бы отметить, что даже самый лучший сканер, снабженный хорошим алгоритмом, не в состоянии скомпенсировать серьезные отклонения технологических параметров процессов обработки пленки и бумаги от нормальных. Другими словами, всегда нужно помнить, что корректирующая работа сканера наиболее эффективна при условии нормальной, с химической точки зрения, работы как фильмпроцессора, так и бумажного процессора.

Игорь ГОРЮНОВ, Павел ЗАХАРОВ

Ссылки на связанные темы:

Описания минифотолабораторий
Периодически обновляемый раздел сайта, посвященный описаниям, в первую очередь, новых, а так же, по мере возможности, старым моделям минифотолабораторий.

На первый взгляд, идея создания планшетного сканера с оптическим разрешением более 600 ppi, не предназначенного для работы с прозрачными оригиналами, кажется довольно сомнительной - ведь для подавляющего большинства оригиналов, сканируемых в отраженном свете, более чем достаточно 300-400 ppi. Однако не стоит забывать, что солидную долю сканируемых как в домашних, так и офисных условиях оригиналов составляют изображения, отпечатанные типографским способом. Из-за интерференционных явлений, возникающих при оцифровке растрированных изображений, на полученном изображении появляется заметный муар, бороться с которым без ущерба для качества или размера изображения довольно сложно. Для борьбы с подобными явлениями используются специальные алгоритмы, заложенные в программы управления сканированием. Как правило, работа функции подавления муара основана на сканировании оригинала с избыточным (то есть большим, чем задано пользователем) разрешением и дальнейшей программной обработкой полученного изображения. Вот тут-то преимущество сканеров с большим разрешением будет очевидно в прямом смысле этого слова.

Основные технические параметры сканеров

Разрешающая способность

Разрешающая способность, или разрешение, - один из наиболее важных параметров, характеризующих возможности сканера. Самая распространенная единица измерения разрешающей способности сканеров - количество пикселов на один дюйм (pixels per inch , ppi ). Не следует отождествлять ppi c более известной единицей dpi (dots per inch - количество точек на дюйм), которая используется для измерения разрешающей способности растровых печатающих устройств и имеет несколько иной смысл.

Различают оптическое и интерполированное разрешение. Величину оптического разрешения можно вычислить, разделив количество светочувствительных элементов в сканирующей линейке на ширину планшета. Несложно сосчитать, что количество светочувствительных элементов у рассматриваемых нами сканеров, имеющих оптическое разрешение 1200 ppi и формат планшета Legal (то есть ширину 8,5 дюйма, или 216 мм), должно составлять не менее 11 тыс.

Говоря о сканере как об абстрактном цифровом устройстве, нужно понимать, что оптическое разрешение - это частота дискретизации, только в данном случае отсчет идет не по времени, а по расстоянию.

В табл. 1 приведены требуемые значения разрешающей способности для решения наиболее распространенных задач. Как можно заметить, при сканировании в отраженном свете в большинстве случаев вполне достаточно разрешения в 300 ppi, а более высокие значения требуются либо для масштабирования оригинала на больший размер, либо для работы с прозрачными оригиналами, в частности с 35-миллиметровыми диапозитивами и негативами.

Таблица 1. Величины разрешающей способности для решения наиболее распространенных задач

Многие производители, стремясь привлечь покупателей, указывают в документации и на коробках своих изделий значение оптического разрешения 1200*2400 ppi. Однако вдвое большая цифра для вертикальной оси означает не что иное, как сканирование с половинным вертикальным шагом и дальнейшей программной интерполяцией, так что в данном случае оптическое разрешение этих моделей фактически остается равным первой цифре.

Интерполированное разрешение - это повышение количества пикселов в отсканированном изображении за счет программной обработки. Величина интерполированного разрешения может во много раз превышать величину оптического разрешения, однако следует помнить, что количество информации, полученной с оригинала, будет таким же, как и при сканировании с оптическим разрешением. Другими словами, повысить детальность изображения при сканировании с разрешением, превышающим оптическое, не удастся.

Разрядность

Разрядность, или глубина цвета, определяет максимальное число значений, которые может принимать цвет пиксела. Иначе говоря, чем выше разрядность при сканировании, тем большее количество оттенков может содержать полученное изображение. Например, при сканировании черно-белого изображения с разрядностью 8 бит мы можем получить 256 градаций серого (2 8 = 256), а используя 10 бит - уже 1024 градации (2 10 = 1024). Для цветных изображений возможны два варианта указываемой разрядности - количество бит на каждый из базовых цветов либо общее количество бит. В настоящее время стандартом для хранения и передачи полноцветных изображений (например, фотографий) является 24-битный цвет. Поскольку при сканировании цветных оригиналов изображение формируется по аддитивному принципу из трех базовых цветов, то на каждый из них приходится по 8 бит, а количество возможных оттенков составляет немногим более16,7 млн. (2 24 = 16 777 216). Многие сканеры используют большую разрядность - 12, 14 или 16 бит на цвет (полная разрядность составляет соответственно 36, 42 или 48 бит), однако для записи и дальнейшей обработки изображений эта функция должна поддерживаться применяемым программным обеспечением; в противном случае полученное изображение будет записано в файл с 24-битной разрядностью.

Следует отметить, что более высокая разрядность далеко не всегда означает более высокое качество изображения. Указывая 36- или 48-битную глубину цвета в документации или рекламных материалах, производители зачастую умалчивают о том, что часть битов используется для хранения служебной информации.

Динамический диапазон (максимальная оптическая плотность)

Как известно, более темные участки изображения поглощают большее количество падающего на них света, чем светлые. Величина оптической плотности показывает, насколько темным является данный участок изображения и, следовательно, какое количество света поглощается, а какое отражается (или проходит насквозь в случае прозрачного оригинала). Обычно плотность измеряется для некоего стандартного источника света, имеющего заранее определенный спектр. Значение плотности вычисляется по формуле:

где D - величина плотности, R - коэффициент отражения (то есть доля отражаемого или проходящего света).

Например, для участка оригинала, отражающего (пропускающего) 15% падающего на него света, величина плотности составит log(1/0,15) = 0,8239.

Чем выше максимальная воспринимаемая плотность, тем больше динамический диапазон данного устройства. Теоретически динамический диапазон ограничен используемой разрядностью. Так, восьмибитное монохромное изображение может иметь до 256 градаций, то есть минимальный воспроизводимый оттенок составит 1/256 (0,39%), следовательно динамический диапазон будет равен log(256) = 2,4. Для 10-битного изображения он будет уже немного больше 3, а для 12-битного - 3,61.

Фактически это означает, что сканер с большим динамическим диапазоном позволяет лучше воспроизводить темные участки изображений или просто темные изображения (например, передержанные фотоснимки). Следует оговориться, что в реальных условиях динамический диапазон оказывается меньше вышеуказанных значений из-за влияния шумов и перекрестных помех.

В большинстве случаев плотность непрозрачных оригиналов, сканируемых на отражение, не превышает значения 2,0 (что соответствует участку с однопроцентным отражением), а типичное значение для высококачественных печатных оригиналов составляет 1,6. Слайды и негативы могут иметь участки с плотностью выше 2,0.

Источник света

Источник света, используемый в конструкции того или иного сканера, в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света:

1. Ксеноновые газоразрядные лампы . Их отличают чрезвычайно малое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр (что может вызвать нарушение точности цветопередачи) и требуют высокого напряжения (порядка 2 кВ).
2. Люминесцентные лампы с горячим катодом . Эти лампы обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 с). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно значительные габариты, относительно небольшой срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.
3. Люминесцентные лампы с холодным катодом . Такие лампы имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тыс. часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр (следует отметить, что конструкция некоторых моделей этих ламп оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках). За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева (от 30 с до нескольких минут) и более высоким, чем у ламп с горячим катодом, энергопотреблением.
4. Светодиоды (LED). Они применяются, как правило, в CIS-сканерах. Цветодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения неизбежно влечет за собой ухудшение цветопередачи.

Скорость сканирования и время прогрева

В процессе тестирования было измерено время, необходимое для «холодного» старта и восстановления из режима энергосбережения.

Для оценки производительности тестируемых сканеров были проведены замеры времени, требующегося для выполнения нескольких наиболее типичных задач. Отсчет времени начинался с момента нажатия кнопки Scan (или аналогичной) в приложении, из которого производилось сканирование, и заканчивался после того, как данное приложение вновь было готово к работе (то есть можно было производить какие-либо действия, например изменение настроек или области сканирования).

2.6 Технические данные

1) Разрешающая способность

Разрешающая способность говорит нам сколько пикселей или точек на дюйм может быть зафиксировано и обозначено в ppi (пиксели на дюйм) или dpi (точки на дюйм). Чем больше пикселей или точек зафиксированы, тем выше детализация в со сканированном изображении. Разрешающая способность 300 x 300 dpi соответствует 90 000 точкам в сумме на участке в один квадратный дюйм.

Оптическая разрешающая способность

Оптическая разрешающая способность зависит от количества фотоячеек на светочувствительном элементе (горизонтальная оптическая разрешающая способность) и от размера шага мотора каретки, который перемещает светочувствительный элемент поперек документа (вертикальная оптическая разрешающая способность).

2.7 Интерполированная разрешающая способность

Принимая во внимание, что оптическая разрешающая способность может быть достигнута техническими средствами, интерполированная разрешающая способность достигнута программным обеспечением сканера. Посредством алгоритмов программное обеспечение создает дополнительные(виртуальные) пиксели между реальными пикселями, зафиксированными светочувствительным элементом, таким образом достигается максимально возможная разрешающая способность. Эти дополнительные пиксели - это усреднённое значение цвета, и яркости полученное из смежных пикселей. Поскольку эти дополнительные пиксели реально не отражают сканируемый документ, они менее точны и не расширяют качество изображения. Поэтому по критерию качества картинки для сканера оптическое значение разрешающей способности более важно.

Иногда, однако, интерполяция важна когда горизонтальная оптическая разрешающая способность, которая зависит от количества фотоячеек на светочувствительном элементе, ограничена. Например, если бы сканер работал с оптической разрешающей способностью 300 x 600 точек на дюйм, со сканированное изображение было бы деформировано, поскольку горизонтальная оптическая разрешающая способность ниже чем вертикальная оптическая разрешающая способность. В этом случае оптическая разрешающая способность должна быть интерполирована, чтобы достигнуть 600 x 600 точек на дюйм.

2) Глубина цвета

Глубина цвета, также называют битовой глубиной, указывает сколько цветов может быть представлено в пикселе. Это зависит от чувствительности AD преобразователя. AD преобразователь, который использует 8 битовых сигналов, может представить 2(8)=256 уровней яркости для каждого цвета (красный, зелёный, синий) и таким образом получаем 2(24) = 16.7 миллионов цветов в сумме. В этом случае мы имеем глубину цвета 24 бита.

Внутренняя и внешняя глубина цвета

Некоторые сканеры различаются по внутренней и внешней глубине цвета. Внутренняя глубина цвета указывает, сколько цветов может быть представлено AD преобразователем. Внешняя глубина цвета указывает, сколько цветов сканер фактически способен передать компьютеру. Внешняя глубина цвета может быть ниже чем внутренняя глубина. В этом случае сканер выбирает наиболее соответствующие цвета и передаёт их компьютеру.

Глубина цвета и качество

Для сканирования черно-белых документов глубины цвета в 1 бит (0 или 1) - достаточно. Для сканирования цветных документов необходимо гораздо большее количество битов. Если сканировать документ с глубиной цвета 24 бита(16,7 миллионов цветов), то получится почти фотографическое качество, которое упоминается как true color (истинный цвет). Хотя на данный момент большинство сканеров, представленных на рынке, работают с внутренней и внешней глубиной цвета в 48 битов.

3) Оптическая плотность

Оптическая плотность - это мера непрозрачности зоны изображения. Она указывает степень светового отражения этой зоны. Более темная зона - менее слабое отражение. Диапазон от самой яркой зоны(белый цвет) к самой темной зоне(чёрный цвет) в изображении - это диапазон плотности или динамический диапазон.

Оптическая плотность измерена с оптическими денситометрами, и располагается от 0 до 4, где 0 - чистый белый цвет (Dmin), и 4 является очень черным (Dmax).

При узком динамическом диапазоне сканер может не фиксировать часть деталей изображения и терять информацию. Самое яркое значение, которое может фиксироваться, называется Dmin, а самое темное значение Dmax. Чтобы получить лучшие результаты, динамический диапазон сканера должен включать динамический диапазон документа, который будет сканирован.

В этом случае динамический диапазон сканера включает динамический диапазон документа так, что многочисленные детали в белых и черных зонах могут быть зафиксированы устройством.

Динамический диапазон сканируемых оригиналов варьируется от документа к документу.

Как можно видеть из таблицы выше, сканер должен иметь особенно широкий динамический диапазон для работы с негативами или слайдами - это основные свойства присущие фотосканерам. Возможный динамический диапазон сканера зависит от нескольких факторов, таких как глубина цвета AD преобразователя, беспримесность(чистота) света лампы и светофильтров, и помех системы(шум).

1. CCD или CIS: технологии сканеров

Существует две технологии светочувствительных элементов:

3.1 CCD – светочувствительный элемент на основе ПЗС (приборов с зарядной связью). Обычно, представляет собой полоску светочувствительных элементов.

В процессе движения каретки, свет от лампы отражается от сканируемого носителя и проходя через систему линз и зеркал, попадает на светочувствительные элементы, которые формируют фрагмент изображения.

Двигаясь, каретка проходит под всем носителем, и сканер составляет общую картину из последовательно “сфотографированных” фрагментов – изображение носителя…

Технология сканеров на основе ПЗС довольно старая и, надо сказать, лидирующая в данный момент. Она обладает следующими положительными моментами:

1) CCD-сканер обеспечивает большую глубину резкости. Это означает, что даже если вы сканируете, скажем, толстую книгу, то место переплета, которое обычно сложно полностью прижать к стеклу, тем не менее будет отсканировано с приемлемым качеством.

2) CCD-сканер обеспечивает большую чувствительность к оттенкам цветов. Хотя, этот аргумент “ЗА” ПЗС многие называют спорным, но часто ПЗС-сканеры действительно распознают больше цветов, чем сканеры другой конкурирующей технологии, которую мы рассмотрим ниже.

3) ПЗС-сканеры обладают большим сроком службы. Как правило – 10 000 часов.

Основные недостатки:

1. Большая чувствительность к механическим воздействиям (ударам и т.п.).

2. Сложность оптической системы может нуждаться в калибровке и/или очистке от частиц пыли, через определенное время эксплуатации.

3.2 CIS (Contact Image Sensor ) – светочувствительный элемент представляет собой линейку одинаковых фотодатчиков, равную по ширине рабочему полю сканирования, непосредственно воспринимающих световой поток от оригинала. Оптическая система – зеркала, преломляющая призма, объектив – полностью отсутствует.

Это достаточно молодая технология, которую активно развивает и продвигает компания Canon.

Основные плюсы:

1) Сканер получается довольно тонким. Из-за отсутствия оптической системы. Конечное изделие имеет стильный дизайн.

2) Сканер получается дешевым, т.к. производство CIS-элементов обходится дешево.

3) Т.к. в CIS-сканере ртутная лампа заменена светодиодами, получаем несколько плюсов: отсутствие отдельного блока питания (сканер получает питание по USB кабелю), постоянную готовность к работе (не требуется время на прогрев лампы – можно сразу приступать к сканированию после того, как пользователь даст команду); и достаточно высокую скорость сканирования (которая опять же выходит из того, что сканеру не требуется греть лампу).

4) Отсутствие потребности в дополнительном питании из розетки делает сканер мобильным: он обладает малым весом и компактными размерами, его можно носить с собой вместе с ноутбуком; можно сканировать в любое время и в любом месте, даже если ноутбук работает от батареи.

5) CIS-сканеры работают, как правило, гораздо тише CCD-сканеров.

6) Считается, что отсутствие оптики делает CIS-сканер менее чувствительным к внешним механическим воздействиям, т.е. его труднее испортить неаккуратным обращением. Но следует учесть также и то, что стекло планшета у такого сканера часто тоньше, чем у его конкурента с оптикой.

Основные недостатки: CIS-элементов:

1) Из-за отсутствия оптической системы, светочувствительный элемент имеет малую глубину резкости. До 10-ти раз меньше, чем CCD-сканер. Это означает, что сканирование толстых книг затруднено, т.к. носитель должен быть максимально плотно прижат к стеклу.

2) CIS-сканер теряет примерно 30% яркости после 500-700 часов работы. Конечно, обычно для для домашнего использования это часто не критично, но для тех, кто сканирует часто и много – это может стать решающим фактором в выборе.

3) CIS-сканер, как правило, обладает меньшим цветовым охватом, чем CCD, однако, в последнее время разрыв между этими технологии по цветовому охвату либо незначителен, либо отсутствует вовсе.

3D сканирование

В настоящее время для решения строительных и архитектурных задач широко используется тахеометрическая съемка, которая позволяет получить координаты объектов, а затем представить их в графическом виде. Тахеометрическая съемка позволяет проводить измерения с точностью до нескольких миллиметров, при этом скорость измерения тахеометра не более 2 измерений в секунду. Такой метод эффективен при съемке разреженной, незагруженной объектами площади. Очевидными недостатками такой технологии являются малая скорость проведения измерений, и неэффективность съемки загруженных площадей, таких как фасады зданий, заводов с площадь превышающей 2 га, а так же малая плотность точек на 1м2.

Одним из возможных способов решения данных проблем является применение новых современных технологий исследования, а именно лазерного сканирования.

Лазерное сканирование – технология, позволяющая создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его набором точек с пространственными координатами. Технология основана на использовании новых геодезических приборов – лазерных сканеров, измеряющих координаты точек поверхности объекта с высокой скоростью порядка нескольких десятков тысяч точек в секунду. Полученный набор точек называется «облаком точек» и впоследствии может быть представлен в виде трехмерной модели объекта, плоского чертежа, набора сечений, поверхности и т.д.

Более полную цифровую картину невозможно представить никаким другим из известных способов. Процесс съемки полностью автоматизирован, а участие оператора сводится лишь к подготовке сканера к работе.

Аппаратура и программное обеспечение