Скенери и камери. Основни технически параметри на скенерите

Обясняването на термина „резолюция“ (наричано по-нататък „резолюция“) е като да се опитвате да обясните метричната система на някой, който е израснал с инчове и крака. Ако не сте програмист, но сте „подминали“ компютърните науки в училище, занимавайте се с този проблемНяма да е много лесно.

Преди да навлезем в "Разрешение", трябва да разберем - Какво е пиксел.
пиксел- това е елементарен модул от изображение в цифров вид, който няма собствен линеен размер. Думата "Pixel" е съкращение от картинен елемент(елемент на изображение). „Файлове с цифрови изображения“ (да не се бърка с файловия формат) са съставени от редове от пиксели, които запълват височината на файла, като по този начин създават двуизмерен цифрово изображениес размер px*px. Вижте пиксел забранено е, можете да видите само показването на информация за пикселите от изходното устройство. Ако отворите любимата си снимка в Adobe Photoshop и я увеличите до 1600%, ще видите квадратни области от един и същи цвят, всяка от които е формирана от видеокартата на компютъра въз основа на информацията от един пиксел. При скала за гледане от 100%, информацията за всеки пиксел се използва за формиране на цвят върху възможно най-малката област на екрана на монитора (размерът на тази област зависи от избрания размер на монитора в драйвера на видеокартата - т.н. наречена „разделителна способност на монитора“), тези точки създават мозайка, която се слива в непрекъснат тон. . Форматът на цифровите стойности и пикселите зависи от модела на представяне на цвета (bitmap, Grayscale, RGB, CMYK, Lab, LCH и т.н.), битовата дълбочина (дълбочина) на данните (1 бит, 8 бита, 16 бита , 32 бита). Например, за растерно изображение това е 0 или 1, за CMYK - информацията е четири цифри и всяка цифра може да приема стойности от 0 до 100 (процент боя). Тези стойности се изобразяват от драйвери на изходни устройства.
В ежедневието пиксел се нарича всичко съвсем „малко“, което образува „нещо цяло“, например печатни точки или по-често точки на изображение на екрана на монитора, но щом говорим за разрешениетакава свобода по отношение на единицата информация за изображението - пиксела - не е допустима. За пиксел може да се мисли, например, както е на фигурата по-долу: „нещо“, носещи информацияотносно цифровите изображения. :)

Друга аналогия е таблица в Excel, чиито клетки са попълнени с числа, едно число в случай на изображение в сива скала, три числа клетката ще съдържа в случай на RGB изображение, в коментарите такава таблица трябва да съдържа информация за цветен профил, „дълбочина“ на цвета (битова дълбочина на данните - бит) - това ще ви позволи да визуализирате информацията от таблицата на монитора; коментарът също се нуждае от информация за разделителната способност - това ще ви позволи да отпечатате информацията.

Информираност за пастулата: Пикселът не е изображение - това е информация за изображениетоТова ще помогне значително при овладяването на техниките за корекция на изображението - всички манипулации с цифрово изображение се извършват върху информация за изображението, а не върху цвета и тона на изображението.

Разделителна способност:

Разделителна способност на скенераизмерено в проби на инч ( spi)
Резолюция на цифрово изображение, измерено в получени или предназначени за извеждане пиксели на инч ( ppi)
Разделителна способност на изходното устройство- в точки на инч ( dpi).
Много хора бъркат тези мерни единици. Скенерите и цифровите камери създават пиксели, а не точки. Пикселите обаче в крайна сметка ще определят точковите стойности на изхода. Точкана изходното устройство може да се създаде въз основа на информацията:
- всеки пиксел;
-групи пиксели
-или група точки, създадени от група пиксели.

Например, ако едно изображение е с дължина 300 пиксела и е изведено от принтер, чиято разделителна способност на печат е 300 точки на инч (dpi), тогава изображението ще бъде с дължина един инч, когато се отпечата, защото една точка е създадена от информацията, носена от един пиксел . Възниква следният въпрос:- „Колко голяма е точката за печат?“ За печатащи устройства, с възможност за печат 300 dpi, всяка точка 1/300 инча (0,0846 mm). (например цифров печат на снимки в минилаборатория). Ако отпечатате файл, който има 3000 пиксела отстрани на такова печатащо устройство, тогава един инч от отпечатаното изображение ще се появи в изхода за всяка група от 300 пиксела във файла. Размерът на печат ще бъде 10 инча. Ако изведете един и същ файл, за да създадете слайд с помощта на 1000 dpi филмов рекордер, всяка точка е 1/1000 от инча (0,0254 mm). С 3000 пиксела във файл, филмовият рекордер ще произведе един инч изображение на слайда за всяка група от 1000 пиксела. Размерът на печат ще бъде три инча. И в двата случая във файла има 3000 пиксела, но на едното изходно устройство изображението е дълго 10 инча, а на другото е само 3 инча. В тази ситуация записващото устройство има по-висока разделителна способност от принтера. Цифровите изображения нямат конкретна физическа линейна дължина и ширина.
Свикнете да преценявате размера на цифровото изображение по размера на файла му в мегабайтове. Колко голямо е RGB изображение, което е 2000 x 3000 пиксела? -в некомпресиран файлов формат заема 17,2 MB на вашия твърд диск? Какви са линейните му размери? Въпросът няма отговор, докато изходното устройство е неизвестно. Създайте ново изображение във Photoshop, като зададете определен брой пиксели.Програмата ще ви позволи да зададете стойността в полето Resolution на 9999 ppi; файловете, създадени с различни резолюции, ще бъдат еднакви по качество и количество на информацията.

Нека се върнем отново към нашата таблица в Excel - можем да отпечатаме 10 реда клетки на страница, или 30 реда, или 300 (собствената ръка на майстора). Ако 10 клетки на страница изглеждат „разхлабени“, числото е твърде далеч от числото и можем да кажем, че няма достатъчно информация за единица площ. В случай на отпечатване на 300 реда клетки на страница - има твърде много информация на единица площ - просто няма да можем да прочетем съдържанието - има твърде много информация. Но 30 реда клетки са това, от което се нуждаете, информацията се компилира в изображение, например това:.
Както липсата, така и излишъкът от информация са лоши. Но това е „лошо“ само при печат, докато маркерът „разделителна способност“ на цифрово изображение на компютър (броят пиксели на единица дължина, който разпределяме за отпечатване на изображението) не характеризира качеството на изображението по никакъв начин.

Никаква демокрация

Качеството на изхода зависи от качеството на информацията, пренасяна от пикселите във файла. Например: барабанен скенер с максимална разделителна способност от 19 000 spi може лесно да сканира оригинал с разделителна способност на сканиране от 300 spi и би бил точно с размера и разделителната способност на сканиране на плосък скенер от $100 от 300 spi; разликата в качеството обаче е огромна. Същото може да се каже и за пикселите от цифрови камери от различни класове. Дори ако едно устройство е в състояние да произведе повече пиксели на инч от оригинала от друго, това не означава, че качеството ще бъде по-високо. Това важи особено за цифровите фотоапарати. Повечето хора, които купуват цифрови фотоапарати, определят броя на елементите в матрицата на фотоапарата като критерий за избор и не обръщат внимание на други аспекти, които влияят на качеството. Има много фактори, които влияят на качеството: CCD и нивото на шума му, аналогово-цифровият преобразувател, оптиката и форматите за съхранение на файлове влияят върху качеството на полученото изображение. Например, в момента разделителната способност на съществуващата оптика значително възпрепятства развитието на цифровата фотография.

Нека разгледаме кратко упражнение, за да илюстрираме връзката между размера на изображението и разделителната способност на изходното устройство:

• Да стартираме Photoshop.
• Ние създаваме нов файлкато изберете Нов от менюто Файл (Cmd/Ctrl N).
• В изскачащия прозорец наименувайте файла „Тест за разделителна способност“
• Обърнете внимание на полетата Ширина и Височина. Можете да определите в кои единици да работите - пиксели, инчове и т.н. От менюто изберете пиксели и въведете 400 в полето за ширина и 500 в полето за височина. Задайте полето Резолюция на 72 пиксела инча.
• Изберете режим от падащото меню Mode - Grayscale (можете да създадете CMYK, RGB или Grayscale файл). По-късно ще забележите, че размерът на файла във всяко от тези цветови пространства е различен.
• Списъкът Фоново съдържание ви позволява да зададете цвета на фона в нов документ. Оставете го бяло.
• Щракнете върху бутона OK.

Монитор, също изходно устройство

Така че знаете как да работите с пиксели и как да използвате диалоговия прозорец за размер на изображението на Photoshop.Знаете също как да промените разделителната способност на файла. Може би се чудите защо 72 dpi е толкова често срещана резолюция. Това е така, защото по-рано повечето екрани на монитори имаха разделителна способност 72 dpi (как да определите разделителната способност на вашия монитор е написано по-долу) и това е изходно устройство, като принтер. Представете си какво ще се случи, ако прегледате файл с размери 2000 x 3000 пиксела във Photoshop. Тъй като изходът е например 72 dpi, изображението при 100 процента е толкова голямо, че виждате само част от пълното изображение. Това е така, защото всеки пиксел във файла ще се показва като една точка на екрана, което прави изображението неудобно за редактиране. За щастие, Photoshop ви позволява да намалите изображението, за да можете да го видите изцяло. За да направи това обаче, софтуерът трябва бързо да изчисли интерполацията за изход към монитора. Когато намалите мащаба под 100%, виждате неточно изображение, тъй като всяка точка на екрана се формира въз основа на информация от няколко пиксела в изображението. Ето защо, когато работите във Photoshop, някои операции трябва да се извършат на 100%, за да видите всички пиксели, които ще се използват за печат, например когато изостряте изображение.

За да разберете резолюция на екрана на вашия мониторсъздайте нов файл с размери 1 на 1 инч и задайте разделителната способност на 100 ppi. Задайте мащаба на гледане на 100%, като използвате обикновена линийка (дървена или пластмасова, ролетка или метър - обикновено нещо, а не инструмент в компютърна програма), като използвате плъзгача в палитрата на навигатора, променете мащаба на създадения изображение, докато дължината му стане равна на един инч (2,54 см). Получената стойност на мащаба е равна на разделителната способност на екрана на вашия монитор. Може да се настрои в Preferences->Units&Rules->Screen Resolution, което ще позволи използването на командата View->Print Size за получаване на размери на изображението на екрана, равни на тези на разпечатката.

Брой "Цветни канали - на инч"

Файл 1000 x 1000 - заема повече пиксели дисково пространствоотколкото файл с размери 100x100 пиксела, но файловете могат да бъдат съставени от цветни канали, което също влияе върху физическия размер на файла, с еднаква разделителна способност. Например, 100x100 пикселов файл в сивата скала ще бъде една трета от размера на 100x100 пикселов RGB файл. Работата е там, че RGB файлът има три цветови канала (червен, зелен, син), по един за всеки цвят. CMYK файл ще бъде една трета по-голям от RGB файл, . Като знаете размера на файла в пиксели, винаги можете да изчислите физическия размер на файла в MB за всеки режим на възпроизвеждане на цветовете. Опитайте това упражнение: Ако имате файл с размери 1000 x 1000 пиксела, намерете площта от 1000 по 1000 е равно на - 1 000 000. Това е общият брой пиксели във файла. Умножете полученото число по броя на цветните канали. За RGB файл ще бъде: 1000000x3=3000000 байта. Сега разделете 3 000 000 на 1024, за да преобразувате в килобайти (в един килобайт има 1024 байта) и ще получите 2929 KB. Разделете отново на 1024, за да получите мегабайти, и ще получите 2,86 MB. (Повече за каналите за цифрово изображение).

Купувач, внимавайте да бъдете измамени

Може би сте виждали реклами и технически описания на плоски скенери, в които производителят ви изкушава с големи стойности на резолюцията. Разбира се, виждали ли сте спецификацията 600 x 1200 dpi? Научихте, че точките на инч са погрешно наименование (скенерът има параметър, наречен проби на инч - spi), но това е малка неточност в сравнение с факта, че този скенер може да сканира само при оптична разделителна способност 600 ppi. Сензорът в плосък скенер е линия от CCD (charge-coupled device array), от която резолюцията изцяло зависи. В този случай CCD сензорът има 600 трицветни елемента в рамките на един инч, способни да произвеждат 600 пиксела на инч. Какво прави второто число в техническото описание? Той описва стъпковия двигател на скенера, който движи CCD нагоре и надолу по леглото на скенера. Стъпковият двигател може да движи матрицата на стъпки от 1/1200 инча. Какво се случва при сканиране на 1200 ppi. CCD може да улови само максимум 600 пиксела на инч, като се движи на стъпки от 1/1200 инча произвежда правоъгълни проби и софтуерът на скенера изчислява от получените проби стойност на пиксел, която ще бъде записана във файла с изображение. Често има препоръка за сканиране с разделителна способност, която е кратна на максималната оптична разделителна способност на скенера - това би било вярно само в един случай - физическо изключване на „неизползваните“ CCD елементи, което не се прилага в нито един скенер. Следователно, сканирайте с разделителната способност, необходима за получаване на необходимите размери на файла (без да надвишавате максималния оптична резолюцияскенер).

Да се ​​вмъкне в текста на чужд ръкопис или не?

Ако трябва да създадете файл, който изисква разделителна способност на сканиране, по-висока от тази, която вашият скенер може да обработва, можете ли да оставите скенера да направи „интерполацията“ или можете да „интерполирате“ във Photoshop или друга програма? Всичко зависи от алгоритъма за интерполация, който софтуерът на скенера използва. Като правило бикубичната интерполация (и нейният вариант с анти-алиасинг), използвана във Photoshop, осигурява най-качествен резултат. Има програми, които използват сложни математически алгоритми за интерполация, резултатите от които са малко по-добри от Photoshop. Малко производители на скенери ще ви кажат типа интерполация - Bicubic, или по-бърз, но по-нискокачествен алгоритъм. Препоръчвам следния тест: сканирайте оригинала на максималната оптична резолюция на скенера и интерполирайте във Photoshop на 400%. Сканирайте отново, без да променяте нищо, освен мащаба - увеличете го четири пъти. Отворете двете изображения във Photoshop. Задръжте Shift и плъзнете слоя Background във втория прозорец на изображението и променете режима на смесване на слоя на Difference. Ако няма изображение и екранът е напълно черен, тогава разликите в няма изображения, ако има разлики, тогава трябва да определите кое изображение е по-добро - в осем случая от десет изображението, увеличено във Photoshop, е по-добро. Но програмите за сканиране непрекъснато се подобряват и винаги е добра идея да се проверява. Да се ​​върнем към нашата задача -

При каква резолюция трябва да сканирам изображение за различни условия на печат?

Висококачественият софтуер за скенер изчислява необходимата разделителна способност на сканиране с помощта на формулите, представени по-долу, вече интегрирани в програмата. Всичко, което трябва да направите е: да въведете желания линеен размер на разпечатката или мащаб на увеличение; изходна разделителна способност (стойност на етикета - разделителна способност, която ще бъде записана във файла) или нарастващ фактор и растерна линеатура. Софтуерът ще се погрижи за останалото. За тези от вас, които биха искали да научат точните формули, ето всичко необходимо за изчисляване на резолюцията на сканиране за най-често използваните процеси на печат. За принтери, които могат да произвеждат непрекъснати тонове (като термосублимационен принтер), можете да изчислите необходимата разделителна способност, като използвате следния метод:
Резолюция на сканиране = Резолюция на печат x Коефициент на мащабиране
Необходимите размери са определени и те са различни от оригинала. Например: Трябва да сканирате оригинал, който е 1x1 инча. Оригиналът е твърде малък, така че решавате да го увеличите до 3x3 инча и да го отпечатате на вашия 300 dpi принтер. Следните резултати от изчислението:
Резолюция на сканиране = 300 dpi x 3=900 ppi

Сканиране за офсетов печат.

Историята е същата – искате да сканирате оригинал в сива скала или цветен. Ако искате да отпечатате изображение, например за използване в списание; следната формула за изчисляване на разделителната способност на сканиране:
Резолюция на сканиране = Линия на екрана на разпечатката x Фактор на екраниране x Фактор на оразмеряване
Разделителна способност на сканиране=Печатна линия*Коефициент на нарастване*Коефициент. мащабиране
При офсетовия печат информацията от един пиксел от изображението не е достатъчна, за да произведе една полутонова точка, така че трябва да включите фактор на екраниране в уравнението. Този коефициент увеличава разделителната способност на изображението и позволява на изходното устройство (Rip - растерен процесор) да изчислява по-точно стойностите за растерните точки.Ако не сте запознати с други стойности за специфични условия на печат на специфични типове сцени на изображения , използвайте фактор, равен на 2. Тогава цветът на всяка растерна точка при печат ще бъде изчислен въз основа на стойностите на четири пиксела (2x2 матрица) (в действителност изчислението е много по-сложно от простото осредняване на стойностите от пикселите, осигурени за образуване на единица дължина на печат, се вземат предвид много фактори, като ъглите на завъртане на растера, и значението е на първо място броят пиксели, необходими за образуване на една полутонова точка), Обратно към нашия пример, ако ние все още искаме да отпечатаме нашето 1x1 инчово изображение с размери 3x3 инча, но този път за целите на офсетовия печат при линеатура за печат от 150 Lpi, трябва да изчислим разделителната способност на сканиране:
Линеатура = 150 lpi
Коефициент на скрининг = 2
Скала на увеличение = 3
Разделителна способност на сканиране = 150 lpi x 2 x 3 = 900 ppi

Препоръки за разделителна способност на изображението за различни технологии за извеждане на изображение (минимум-максимум)

1. Монитор- разделителната способност няма значение - размерът се определя от размера на пикселите на изображението
2. У дома Принтер- 180-360ppi
3. Мини тъмна стая- 150-300ppi е технология за печат "непрекъснат тон" - всяка точка за печат се формира от информацията на един пиксел - няма растеризация, както при другите технологии за печат. А човешкото око не е в състояние да види от зрително разстояние 20-30 см точки, разположени с честота над 150 точки на инч.
4. Офсетов печатс печат с висока линеатура (150-175lpi) - 240-350ppi изборът зависи от качеството на изображението и неговия обект, например изображенията с висока честота (с високи и контрастни детайли) могат да имат (в полза на качеството) разделителна способност до 1200ppi и повечето снимки, направени с цифров фотоапарат, могат да бъдат Оставете го на 240ppi - по-високите стойности няма да добавят нищо към качеството на възпроизвеждане.
5. Дигитален широкоформатен печат- необходимата разделителна способност зависи изцяло от разделителната способност на печат (броя капки-точки на единица дължина) на плотера и е равна на една четвърт от нея, например при разделителна способност на печат 600 dpi - изображението трябва да има само резолюция 150ppi, което отговаря на качеството на интериорен широкоформатен печат (с размери до 3 метра). За улични банери е необходима разделителна способност не повече от 72ppi, често 24-36ppi е достатъчна. Но разстоянието за гледане, което често се споменава, когато се обяснява необходимата разделителна способност на изображението за банер, играе роля при избора необходимо оборудване- въз основа на размера на необходимата точка за печат се избира плотер (а не този, който съществува или се намира в офиса зад ъгъла) и само с избора на необходимото оборудване можете да определите необходимата и достатъчна резолюция на изображението на базата на неговите характеристики.



За да продължите да се запознавате с набора от познания, необходими на цветния коректор в ежедневната работа, вижте списъка със статии в лявата колона на сайта.

Разделителната способност или резолюцията е един от най-важните параметри, характеризиращи възможностите на скенера. Най-разпространената мерна единица за разделителна способност на скенера е брой пиксели на инч (пиксела на инч, ppi). Ppi не трябва да се отъждествява с по-известната единица dpi (точки на инч- брой точки на инч), който се използва за измерване на разделителната способност на растерни печатащи устройства и има малко по-различно значение.

Разграничете оптиченИ интерполиранразрешение. Оптичната разделителна способност може да се изчисли, като се раздели броят на фоточувствителните елементи в сканиращия масив на ширината на таблета. Лесно е да се изчисли, че броят на фоточувствителните елементи в скенерите, които обмисляме, които имат оптична разделителна способност 1200 ppi и легален таблетен формат (т.е. ширина 8,5 инча или 216 mm), трябва да бъде поне 11 хиляди.

Говорейки за скенера като абстрактен цифрово устройство, трябва да разберете, че оптичната разделителна способност е честота на вземане на проби,само в този случай обратното броене не се базира на времето, а на разстоянието.

В табл 1 показва необходимите стойности на разделителната способност за решаване на най-често срещаните проблеми. Както можете да видите, когато сканирате в отразена светлина, разделителна способност от 300 ppi е достатъчна в повечето случаи и са необходими по-високи стойности или за мащабиране на оригинала до по-голям размер, или за работа с прозрачни оригинали, по-специално с 35 мм фолио и негативи.

Таблица 1. Стойности на разделителната способност за решаване на най-често срещаните проблеми

Много производители, в опит да привлекат купувачи, посочват в документацията и върху кутиите на своите продукти стойност на оптична разделителна способност от 1200 * 2400 ppi. Въпреки това, двойната цифра за вертикалната ос не означава нищо повече от сканиране с половината вертикална стъпка и допълнителна софтуерна интерполация, така че в в такъв случайоптичната разделителна способност на тези модели всъщност остава равна на първата цифра.

Интерполираната разделителна способност е увеличаване на броя на пикселите в сканирано изображение чрез софтуерна обработка. Интерполираната разделителна способност може да бъде многократно по-голяма от оптичната разделителна способност, но не забравяйте, че количеството информация, получена от оригинала, ще бъде същото като при сканиране с оптична разделителна способност. С други думи, няма да е възможно да се увеличи детайлността на изображението при сканиране с разделителна способност, надвишаваща оптичната.

Битова дълбочина

Дълбочината на битовете или дълбочината на цвета определя максималния брой стойности, които един цвят на пиксел може да приеме. С други думи, колкото по-голяма е битовата дълбочина при сканиране, толкова по-голям брой нюанси може да съдържа полученото изображение. Например, когато сканираме черно-бяло изображение с 8 бита, можем да получим 256 нюанса на сивото (2 8 = 256), а използвайки 10 бита можем да получим 1024 нюанса (2 10 = 1024). При цветните изображения има два варианта за посочената битова дълбочина - брой битове за всеки от основните цветове или общ брой битове. Настоящият стандарт за съхраняване и предаване на пълноцветни изображения (като снимки) е 24-битов цвят. Тъй като при сканиране на цветни оригинали изображението се формира според адитивния принцип от три основни цвята, всеки от които има 8 бита, а броят на възможните нюанси е малко повече от 16,7 милиона (2 24 = 16 777 216). Много скенери използват по-голяма битова дълбочина - 12, 14 или 16 бита на цвят (общата битова дълбочина е съответно 36, 42 или 48 бита), но за запис и по-нататъшна обработка на изображения тази функция трябва да се поддържа от софтуера използвани; в противен случай полученото изображение ще бъде записано в 24-битов файл.

Трябва да се отбележи, че по-голямата битова дълбочина не винаги означава по-високо качество на изображението. Когато посочват 36- или 48-битова дълбочина на цвета в документация или рекламни материали, производителите често премълчават факта, че някои от битовете се използват за съхраняване на сервизна информация.

Динамичен обхват (максимална оптична плътност)

Както знаете, по-тъмните области на изображението абсорбират повече светлина, падаща върху тях, отколкото по-светлите области. Стойността на оптичната плътност показва колко тъмна е дадена област от изображението и следователно колко светлина се абсорбира и колко се отразява (или преминава през нея в случай на прозрачен оригинал). Обикновено плътността се измерва за стандартен източник на светлина, който има предварително определен спектър. Стойността на плътността се изчислява по формулата:

където D е стойността на плътността, R е коефициентът на отражение (т.е. делът на отразената или пропуснатата светлина).

Например, за част от оригинала, която отразява (пропуска) 15% от падащата върху нея светлина, стойността на плътността ще бъде log(1/0.15) = 0.8239.

Колкото по-висока е максималната възприемана плътност, толкова повече динамичен диапазонна това устройство. Теоретично динамичният обхват е ограничен от използваната битова дълбочина. По този начин едно осембитово монохромно изображение може да има до 256 градации, тоест минималният възпроизводим нюанс ще бъде 1/256 (0,39%), следователно динамичният диапазон ще бъде равен на log(256) = 2,4. За 10-битово изображение ще бъде малко повече от 3, а за 12-битово изображение ще бъде 3,61.

По същество това означава, че скенер с по-висок динамичен диапазон може по-добре да възпроизвежда тъмни области на изображения или просто тъмни изображения (като преекспонирани снимки). Трябва да се отбележи, че в реални условия динамичният диапазон е по-малък от горните стойности поради влиянието на шума и кръстосаните смущения.

В повечето случаи плътността на непрозрачните оригинали, сканирани за отражение, е по-малка от 2,0 (което съответства на площ от един процент отражение), а типичната стойност за висококачествени отпечатани оригинали е 1,6. Диапозитивите и негативите могат да имат области с плътност, по-голяма от 2,0.

Източник на светлина

Източникът на светлина, използван при проектирането на конкретен скенер, значително влияе върху качеството на полученото изображение. В момента се използват четири типа светлинни източници:

1. ксенон газоразрядни лампи . Отличават се с изключително кратко време на включване, висока радиационна устойчивост, малки размери и дълъг експлоатационен живот. Но те не са много ефективни по отношение на количеството консумирана енергия и интензивността светлинен поток, имат несъвършен спектър (което може да причини проблеми с цветопредаването) и изискват високо напрежение (около 2 kV).
2. Луминесцентни лампигорещ катод. Тези лампи имат най-висока ефективност, много плавен спектър (който също може да се контролира в определени граници) и кратко време за загряване (около 3-5 s). ДА СЕ отрицателни аспектиТе включват не много стабилни характеристики, доста големи размери, сравнително кратък експлоатационен живот (около 1000 часа) и необходимостта лампата да се поддържа постоянно включена, докато скенерът работи.
3. Флуоресцентни лампи със студен катод. Такива лампи имат много дълъг експлоатационен живот (от 5 до 10 хиляди часа), ниска работна температура и равномерен спектър (трябва да се отбележи, че дизайнът на някои модели на тези лампи е оптимизиран за увеличаване на интензитета на светлинния поток, което се отразява негативно на спектралните характеристики). За изброените предимства трябва да платите за доста дълго време за загряване (от 30 s до няколко минути) и по-висока консумация на енергия от лампите с горещ катод.
4. Светодиоди (LED).Те обикновено се използват в CIS скенери. Цветните светодиоди имат много малки размери, ниска консумация на енергия и не изискват време за загряване. В много случаи се използват трицветни светодиоди, които променят цвета на излъчваната светлина при високи честоти. Светодиодите обаче имат доста нисък светлинен поток (в сравнение с лампите), което намалява скоростта на сканиране и увеличава нивото на шума в изображението. Много неравномерният и ограничен спектър на излъчване неизбежно води до влошаване на цветопредаване.

Шум

Както бе споменато по-горе, 24-битовият скенер теоретично може да възпроизвежда дори доста тъмни оригинали. На практика обаче това се възпрепятства от няколко фактора, определени от използваната технология за получаване на изображения, и на първо място редовенИ произволен шум. Нека разгледаме по-отблизо тези шумове.

Увеличени фрагменти от оригинала (вдясно) и неговото сканирано изображение (вляво). На левия фрагмент се забелязва случаен шум

Увеличени фрагменти от оригинала (вдясно) и неговото сканирано изображение (вляво). Левият фрагмент показва прояви на редовен шум във формата вертикални ивици

Случайният шум се появява като „сняг“, зърнистост или произволно разположени чужди точки в изображението и възниква както от нестабилност в работата на полупроводникови устройства (с температурни промени и с течение на времето), така и в резултат на изкривявания, въведени от електронни компоненти. Такъв шум е най-забележим в тъмните области на изображението, тъй като при същото абсолютно ниво на шум съотношението сигнал / шум в тях ще бъде много по-малко, отколкото в светлите области. За да се сведе до минимум случаен шум, се извършва процедура на калибриране преди сканиране за измерване на прагове и отмествания на базовото напрежение за всеки фоточувствителен елемент.

Редовният шум възниква поради кръстосани смущения (индуцирани от съседни фоточувствителни елементи), краткотрайни промени в базовото напрежение в CCD матрицата, излагане на високочестотни електрически полета, промени в яркостта на източника на светлина и др. Редовният шум, за разлика от произволния шум, е много забележим, защото се появява под формата на хоризонтални, вертикални или диагонални ивици.

Тъй като видимостта (за скенера) на цветовете и нюансите върху хартия се определя от цвета на светлината, белият цвят на лампата изглежда неутрален и универсален (позволява да се видят точки от всякакъв цвят). Белите лампи обаче бързо губят яркостта си и лампите със зелен фосфор се използват в скенери, предназначени за дългосрочно интензивно сканиране. Скенерът има тенденция да потиска светлозелените и светлосините нюанси на страницата. Този ефект понякога се използва дори при обработка на формуляри (разпознаваемите формуляри се отпечатват върху светлосини или зелени формуляри). Но исторически много хартии в застрахователната и здравната индустрия са били произведени на розова или червена хартия, така че червените лампи станали обичайни, за да потиснат съответния фон. В момента всички производствени производители на скенери позволяват устройството да бъде поръчано с лампа с желания цвят или да поръчате допълнително една (повече) цветни лампи (или филтри) за подобрено сканиране при определени обстоятелства.

Основни технически параметри на скенерите

Резолюция

Разделителната способност или резолюцията е един от най-важните параметри, характеризиращи възможностите на скенера. Най-разпространената мерна единица за разделителна способност на скенера е брой пиксели на инч(пиксели на инч, съкратено ppi). Ppi не трябва да се бърка с по-често срещаното съкращение dpi(точки на инч, брой точки на инч). Последната единица се използва за измерване на разделителната способност на растерни печатащи устройства и има малко по-различно значение.

Разграничете оптиченИ интерполиранразрешение. Оптичната разделителна способност може да се изчисли, като се раздели броят на фоточувствителните елементи в сканиращия масив на ширината на таблета. Лесно е да се изчисли, че броят на фоточувствителните елементи в скенер с оптична разделителна способност 600 ppi и легален формат на таблет (т.е. 8,5 инча широк или 216 mm) трябва да бъде най-малко 5100 и с разделителна способност 1200 ppi - 11 000! Когато говорим за скенер като абстрактно цифрово устройство, важно е да разберем, че оптичната разделителна способност е такава честота на вземане на проби, само в този случай обратното броене не се базира на времето, а на разстоянието.

IN маса 1Дадени са необходимите стойности на разделителната способност за най-често срещаните задачи. Както можете да видите, при сканиране в отразена светлина, разделителна способност от 300 ppi е повече от достатъчна в повечето случаи, а по-високи стойности са необходими главно за работа с прозрачни оригинали, по-специално 35 mm прозрачни фолиа и негативи.

Много производители, в стремежа си да привлекат купувачи, посочват в документацията и върху кутиите на своите продукти оптична разделителна способност от 600x1200 ppi (или съответно 1200x2400). Въпреки това, два пъти по-голяма цифра за вертикалната ос не означава нищо повече от сканиране с половин вертикална стъпка и допълнителна софтуерна интерполация, така че в този случай оптичната разделителна способност на тези модели всъщност остава равна на първата цифра.

Интерполираната разделителна способност е увеличение на броя на пикселите в сканираното изображение поради софтуерна обработка. Интерполираната разделителна способност може да бъде многократно по-голяма от оптичната разделителна способност, но не забравяйте, че количеството информация, получена от оригинала, ще бъде същото като при сканиране с оптична разделителна способност. С други думи, няма да е възможно да се увеличи детайлността на изображението при сканиране с разделителна способност, надвишаваща оптичната.

Скенерът, както беше отбелязано по-горе, има разделителна способност, определена от неговата характеристики на дизайна. Тя може да бъде хардуерна (оптична) или интерполационна (реконструирана чрез изчислителни средства). Разделителната способност е максималната определена характеристика технически характеристикискенер. Въпреки това, когато сканирате изображение, можете свободно да изберете с каква резолюция да се направи в конкретния случай. Зададената разделителна способност на сканиране може да е по-малка или равна на хардуерната (оптична) разделителна способност на скенера, но може също да я надвишава. В последния случай можем да говорим само за интерполационна резолюция. Когато е зададена разделителна способност на интерполационно сканиране, в допълнение към самия хардуер се използват софтуерни преобразувания. Последното може да бъде добро или лошо: всичко зависи от алгоритъма за преобразуване и изходното изображение.

Качеството на полученото изображение, количеството памет, което заема, и скоростта на сканиране зависят от избора на разделителна способност на сканиране. Качеството на изображението е преди всичко неговата яснота и плавни цветови преходи. С други думи, доброто сканиране не трябва да изглежда значително по-зле от оригинала.

Колкото по-ниска е разделителната способност, толкова по-малък е обемът и времето, изразходвани за сканиране и обратно. Качеството на резултата обаче е по-сложно. Тук се налага аналогия с избора на риболовна мрежа. Коя мрежа да изберете - малка или едра - зависи от размера на рибата, която искате да хванете. Скенерът е устройство, което извлича информация, съдържаща се в изображение. Не можете да получите повече информация, отколкото е в оригинала, но нейното описание може да бъде излишно. Излишни описания графична информацияобикновено се изразява в прекомерно големи обемисъответните файлове. В идеалния случай трябва да конфигурираме скенера да извлича възможно най-много графична информация от оригинала или поне не по-малко от необходимото.

Способността да изберете правилната разделителна способност за сканиране идва с опит. Експериментите обаче могат да бъдат рационализирани, така че опитът да идва по-бързо. За простота изображенията могат да бъдат разделени на два основни типа: снимки и рисунки. Изображенията от фотографски тип (снимки, картини и др.) се характеризират с голяма суманюанси и плавността на техните преходи и рисунки (плакати, рисунки, гравюри и др.) - сравнително малък брой нюанси, наличие на контури и повишен контраст. По този начин класът на фотографиите включва не само снимки, а класът на ръчно рисуваната графика включва не само изображения, създадени с молив, четка или писалка. Понякога има изображения, които е трудно да се припишат уверено към един или друг тип. В този случай опитайте това и това. След това направете няколко снимки от всеки тип и ги сканирайте с различни разделителни способности. Започни с минимална стойност 72 ppi, увеличавайки го на няколко стъпки до оптичната разделителна способност на скенера. По време на експеримента трябва да се фиксират две стойности на разделителната способност:

• започвайки от което качеството на изображението става приемливо;
• при което качеството на изображението остава практически непроменено.

Като осредните данните за всеки тип изображение, ще получите стойността на разделителната способност, която трябва да зададете при първия опит за сканиране. При сканиране ситуацията е приблизително същата като при използване на професионална камера, когато трябва ръчно да зададете скоростта на затвора, диафрагмата и фокусното разстояние (острота). Опитен фотограф бързо преценява обекта и задава необходимите параметри на своя фотоапарат. Професионалистът обаче ще направи няколко снимки на един и същи обект, като използва малко по-различни настройки на камерата. По същия начин сканирането често изисква няколко опита.

Когато задавате разделителната способност на сканиране, трябва също да имате предвид дали изображението ще бъде увеличено, когато се показва на екрана на монитора или когато се отпечатва. С увеличаване на размера (т.е. при разтягане) качеството на изображението, най-общо казано, може да се влоши. В този случай се създава изображение с определена разделителна способност. Така че, ако планирате да увеличите картината два пъти, тогава разделителната способност трябва да бъде два пъти по-голяма от това, което е достатъчно за оригиналните размери. От друга страна, ако възнамерявате да показвате намалено изображение на монитор или печат, тогава може би разделителната способност трябва да бъде съответно намалена. Малките изображения трябва да имат ниска резолюция. Тази ситуация често възниква в уеб дизайна, където едно и също изображение често се представя в две версии: малка (миниатюра, миниатюра) - с ниска резолюция, и голяма - с висока резолюция.

Ако вашият компютър има достатъчно голяма памет и времето, прекарано за сканиране, не е критично за вас, тогава можем да препоръчаме да зададете разделителна способност, равна на хардуерната (оптична) разделителна способност на скенера. След това, ако е необходимо, разделителната способност на полученото изображение може да бъде намалена със средства графичен редактор. Във Photoshop това става чрез командата Image>Image Size. Увеличаването на разделителната способност с помощта на графичен редактор обаче не подобрява качеството на изображението. Когато разделителната способност е намалена (намаляване на дискретизацията), пикселите се премахват от изображението и по този начин количеството графична информация се намалява. С увеличаването на разделителната способност графичният редактор добавя пиксели, като използва някакъв алгоритъм за интерполация (като взема предвид стойностите на съседните пиксели), за да изчисли техните стойности.

Ориз. 123. Прозорец за настройка на размери и резолюция на изображението във Photoshop

Най-общо казано, по-добре е да оптимизирате крайното изображение с мощен графичен редактор като Photoshop. Работата с графики от гледна точка на дизайнер (художник) обикновено се случва в пространството на графичен редактор, а не в софтуера на скенера. Но това не означава това софтуерскенер (TWAIN интерфейс) трябва да бъде забравен завинаги. Въпреки че те са създадени основно, за да може потребителят да работи със скенера, независимо от пакета, който има графични програми, понякога могат да се използват ефективно дори преди Photoshop да покаже пълната си мощ.

Следващата таблица дава пример за потреблението на памет при сканиране на изображение с размери 4x4 инча (11x11 cm) в различни режими и разделителни способности.

За да завършим нашия разговор за разделителната способност на сканиране, нека си припомним обстоятелствата, които трябва да бъдат допълнително взети предвид при избора на резолюция. Първо, ако сканираното изображение е предназначено за отпечатване с помощта на лазерен или мастиленоструен принтер, тогава зададената разделителна способност може да бъде 3-4 пъти по-малка от разделителната способност на принтера. Това важи предимно за цветни или полутонални (в сивата скала) изображения. За Artline или Halftone изображения разделителната способност на сканиране трябва да бъде зададена на същата като резолюцията на принтера, ако е възможно. Например, ако имате обикновен мастиленоструен принтер с разделителна способност 300 ppi, тогава. Опитайте първо да сканирате изображението при 75 ppi. Ако резултатът е незадоволителен, увеличете разделителната способност на сканиране 2 пъти. Второ, разделителната способност често трябва да се променя при сканиране на изображения от висококачествен печатен носител. Причината за това е така нареченият моар - ефектът от взаимодействието на няколко периодични структури (в случая дискретни сканиращи структури и отпечатан растер). Често тази страна оптичен ефектелиминиран чрез избор на повече с висока резолюциясканиране. Потискането на моаре ще бъде разгледано по-подробно по-долу. Трето, когато избирате първоначалните и, ако е необходимо, последващите стойности на разделителната способност на сканиране, трябва да се стремите да гарантирате, че избраната разделителна способност е кратно на оптичната разделителна способност на скенера, разделена на цяла степен две:

Задаване на разделителна способност = Оптична разделителна способност: 2 i, където i = 0, 1,2, 3,...

Например, ако оптичната разделителна способност на скенера е 600 ppi, тогава зададената резолюция на сканиране трябва да бъде възможно най-близка до 600, 300, 150, 75 ppi. Този избор помага да се постигне най-голяма яснота на резултата от сканирането.

Скенерите и цифровите фотоапарати са основният източник на цифровизирана растерна графична информация (в статичен вид), адаптирана за по-нататъшна обработка в компютър.

Скенери, класификация и устройство

Скенер класове.Скенерът е устройство за въвеждане на графична растерна информация в компютър. Списъкът с приложения за скенери е много обширен и днес са разработени и се произвеждат следните разновидности на тези устройства (фиг. 4.6):

• висококачествени барабанни скенери, които могат да обработват както прозрачни, така и непрозрачни изображения - от 35 мм филми до 16 фута x 20 инча материали с висока разделителна способност (над 10 000 dpi);
• универсални плоски настолни скенери;
• компактни скенери за документи, проектирани изключително за оптично четене и разпознаване на потоци от документи;
• специални скенери за снимки, които работят чрез преместване на снимка спрямо неподвижен източник на светлина;
• скенери за диапозитиви или негативи, които работят с прозрачни изображения;

Ориз. 4.6.

А- таблет (плосък) Скенер EpsonСъвършенство 3490; b- скенер за документи (проходен скенер) Kodak i30; V- филмов скенер (35 мм филмов скенер) Nikon Coolscan 5000 ED; Ж- Ръчен скенер Mustek

Ръчни скенери за използване в малки бюра.

Плоските скенери обаче са най-универсалните и популярни продукти. Те са в състояние да заснемат цветни изображения, документи, страници от книги и списания и фотографско фолио.

Сензори за скенер

Сензорът за изображения обикновено се реализира с помощта на една от трите технологии:

• фотоумножителна тръба (PMT, или photomultiplier tube - RMT) - технология, наследена от барабанните скенери;
• зарядно свързано устройство (CCD или зарядно свързано устройство - CCD), - сензор, типичен за настолните скенери;
• контактен сензор за изображения (CIS) - повече модерна технология, който интегрира функции и позволява създаването на скенери с по-компактен дизайн.

Технология на фотоумножителната тръба. PMT е сензорна технология за високопроизводителни цветни барабанни скенери, които обикновено се използват за подготовка на матрици за цветен печат. Скъпи и трудни за поддръжка, те бяха основните устройства за въвеждане на изображения в компютрите преди появата на настолните скенери.

Оригиналното изображение тук е внимателно фиксирано върху цилиндричен барабан, който започва да се върти с висока скорост. Каретата със сензори и светлини започва да се движи по изображението. Можете да контролирате разделителната способност или размера на изображението, като изберете скоростта на каретката, оптичната мощност на лещите и радиуса на барабана.

PMT скенерите имат два източника на светлина, единият за сканиране на отразена светлина, а другият за прозрачни оригинали. Светлината на подсветката се разделя на три лъча, които преминават през филтри (червен, зелен и син) и след това влизат във фотоумножителна тръба, където светлинната енергия се преобразува в електрически сигнал. PMT скенерите имат много по-висока светлочувствителност и др ниско нивошум от CCD скенерите и следователно са способни на

Ориз. 4.7.

добро тонално възпроизвеждане, като същевременно са по-малко податливи на грешки в пречупването или фокусирането на светлината, отколкото техните аналогове на таблет (Фиг. 4.7).

Барабанните скенери обаче са по-бавни и по-скъпи от CCD скенерите. Понастоящем те обикновено се използват само в специализирани приложения с висока производителност.

Устройство със зарядна връзка (CCD).Технологията на устройството със зарядна връзка, която е в основата на плоските скенери, се използва и в устройства като факс машини и цифрови фотоапарати. Изображението се поставя пред каретката, която се състои от източник на светлина и набор от сензори (фиг. 4.8). Светлината от тръбата отива към сензори, които отчитат оптиката

Ориз. 4.8.

1 - оригинален; 2 - Източник на светлина; 3 - неподвижно огледало; 4 - подвижно огледало; 5 - леща; 6 - CCD линия; 7 - към ADC и изход

ични данни (напр. CCD), след това преминава през призми, лещи и други оптични компоненти. Подобно на лещи за очила или лупи, тези артикули могат да варират значително по качество. Висококачественият скенер използва прецизна стъклена оптика с покритие с филтри за коригиране на цвета, докато по-евтините модели използват пластмасови компоненти.

Главата е монтирана върху каретка, която се движи по оригиналното изображение. Въпреки че движението изглежда непрекъснато, движението се извършва на отделни стъпки (части от инч) и информацията се чете при всяка пауза. В случай на плосък скенер, главата се управлява от стъпков двигател, устройство, което завърта оста точно под определен ъгъл всеки път, когато се приложи електрически импулс.

Интензитетът на светлината, отразена или предадена през изображението и събрана от сензора, се преобразува в напрежение, пропорционално на интензитета на светлината. Преобразуването от аналогов към код е процес, който е чувствителен към електрически смущения и шум в системата. За да съхраняват изображения, най-добрите скенери използват електрически изолиран аналогово-кодов преобразувател, отдалечен от основната верига на скенера. Този дизайн обаче не е евтин, така че в по-простите модели преобразувателят е вграден в основната схема на скенера.

Контактен сензор (CIS).Относително е нова технологиясензори, които започнаха да се появяват на пазара на плоски скенери в края на 90-те години. Скенерите на системата използват компактни групи от червени, зелени и сини светодиоди, комбинирани с линия от CCD сензори, поставени изключително близо до оригиналното изображение. Резултатът е скенер, който е по-малък, по-лек, по-евтин и по-рентабилен от традиционното CCD устройство, но технологията все още е далеч от съвършенството.

Индикатори за ефективност на скенера

Нека разгледаме основните характеристики на изображенията, процесите на тяхното създаване и обработка. Сензорният механизъм не е единственият фактор, който определя ефективността на скенера. Следните са важни аспекти на спецификацията на устройството:

• резолюция;
• битова дълбочина;
• динамичен диапазон.

Разделителна способност на скенера.Разделителната способност описва прецизността на дадено устройство и обикновено се измерва в точки на инч (точки на инч) или ppi (точки на инч). Средна разделителна способност на евтин настолен скенер в края на 90-те години. беше 300 х 300.

Типичният плосък скенер използва CCD елемент за всеки пиксел, така че например настолен скенер с хоризонтална оптична разделителна способност 600 dpi и максимална ширина на документа 8,5" изисква масив от 5100 (5100 = 600 x 8,5) елемента в реда CCD (виж Фиг. 1.24).

Броят на физическите елементи в линийката определя интервала на вземане на проби в посоката Х,и броят спирания на инч определя посоката на вземане на проби Y.Въпреки че обикновено се наричат ​​"резолюция" на скенера, терминът не е напълно точен. Разделителната способност (способността на скенера да разкрива всички детайли на изображението) се определя от качеството на електрониката, оптиката, филтрите и задвижването на двигателя, както и от честотата на дискретизация (дигитализация).

До края на 1998 г. максималната плътност на CCD елементите в линията беше 600 на 1 инч. Привидната разделителна способност обаче може да се увеличи с помощта на техника, известна като интерполация,което се състои в софтуерно или хардуерно изчисляване на междинни стойности на сигнала, след което те се вмъкват между реални данни.

Нека да разгледаме как можем да оценим изискванията за разделителна способност на скенерите в зависимост от качеството на изходното изображение.

Цветен печат.Тук оборудването, което възпроизвежда различни нива на цвят, използва техника, наречена обработка на полутонове. Наборните устройства, използвани в офсетовия печат - технологията за печат на лъскави списания - са способни да извеждат 133 реда/инч. Опитът показва, че за да се получи висококачествен печат, разделителната способност на скенера трябва да бъде 1,5 пъти по-висока, т.е. около 200 tnd.

Изход към мастиленоструен принтер.Когато сканирате за извеждане към принтер, разделителната способност на скенера трябва да съответства на изходната разделителна способност възможно най-близо, като се вземат предвид относителните размери на оригинала и изходното изображение. Ако са еднакви, не е необходима корекция. Ако обаче изходното изображение трябва да бъде отпечатано в различен формат (по-голям или по-малък от оригинала), разделителната способност на скенера трябва да се коригира съответно.

Да предположим, че трябва да отпечатате сканирана пощенска марка с размери 1 x 1,5" на мастиленоструен принтер с разделителна способност на печат 600 dpi и изображението трябва да бъде увеличено до 2 x 3". Ако печатът беше сканиран при 600 dpi, сканираното изображение щеше да има 600 пиксела вертикално (1" пъти 600) и 900 пиксела хоризонтално (1,5" пъти 600). Увеличаването на изображението до размер за печат (2 x 3") намалява действителната разделителна способност до 300 dpi (900/3 = 300, тъй като 900 хоризонтални пиксела ще бъдат разположени в 3") и същото във вертикалното измерение. Това е само половината от разделителната способност на принтера и качеството на изхода ще бъде по-ниско от оптималното. За най-добро качествоОтпечатано изображение, което действително използва 600 dtd, трябва да бъде сканирано на 1200 dtd.

Изход за монитор.Подобни изчисления могат да бъдат направени и ако размерът на изходното изображение е по-малък от оригинала. Да приемем, че трябва да сканирате снимка с размери 4 x 5", която ще бъде показана на уеб страница наполовина по-малка - 2 x 2,5". Компютърните монитори обикновено имат разделителна способност от 72 или 90 dpi. Сканирането на снимка при 72 dpi създава изображение с размери 288 x 360 пиксела. Намаляването на този размер с коефициент 2 ще доведе до изображение с вертикална разделителна способност от 144 tnd, което е два пъти по-висока от необходимата стойност. В този пример оригиналното изображение може да бъде сканирано при 36 dpi без загуба на качество на полученото изображение.

Отношенията, използвани в тези примери, са описани със следната формула:

Където SR-идеална резолюция на скенера и др.;

ДР-резолюция на изходното устройство и др.;

DW-ширината, на която изображението ще бъде отпечатано или показано, инчове;

OW-ширина на сканирания оригинал, инчове.

Цветни скенери

Някои цветни скенери съдържат една флуоресцентна тръба с три CCD, които са оборудвани с цветни филтри, докато други имат три цветни тръби и един CCD модул. Първият създава пълноцветно изображение с едно минаване, докато вторият създава пълноцветно изображение с три минавания. От края на 1990 г. устройствата с едно преминаване съставляват по-голямата част от цветните скенери.

Тези скенери използват един от двата метода - или разделен лъч, или CCD с цветни филтри. В първия дизайн светлината, преминаваща през призма, се разделя на три основни цвята, всеки от които се чете от съответните CCD. Този метод се счита за най-добър за обработка на отразена светлина, но за да намалят разходите, много производители използват три CCD матрици, всяка покрита с филтърен филм, така че да възприема само един от основните цветове. Въпреки че технически е по-малко точен, този метод обикновено дава резултати, които са трудни за разграничаване от тези на скенер с разделен лъч.

Битова дълбочина.Битовата (битова, цветна) дълбочина на скенера характеризира количеството информация, съдържаща се в един пиксел от изходното изображение. Най-простият скенер (1-битов черно-бял скенер) използва „1“ или „0“, за да представи всеки пиксел. За да възпроизведе полутонове между черно и бяло, скенерът трябва да има поне 4 бита (за 16 = 2 4 полутона) или 8 бита (за 256 = 2 8 полутона) на пиксел.

Най-модерните цветни скенери поддържат поне 24 бита, което означава улавяне на 8 бита информация за всеки от основните цветове (червен, син, зелен). Едно 24-битово устройство теоретично може да улови повече от 16 милиона различни цвята, въпреки че на практика този брой е много по-малък. Това е почти фотографско качество и затова обикновено се нарича „истинско цветно сканиране“.

IN напоследъкВсе по-голям списък от производители предлагат скенери с 36-битова или 30-битова битова дълбочина. Въпреки че все още има малко приложения компютърна графикаВъзможност за обработка на изображения, по-големи от 24-битова дълбочина, тази свръхразделителна способност позволява полезни операции за редактиране на графики както в драйвери, така и в приложения.

Динамичен диапазон.Динамичният обхват по същество е като битовата дълбочина, която описва цветовия обхват на скенера и се определя както от производителността на ADC на скенера, чистотата на светлината, качеството на цветните филтри, така и нивото на всеки шум в системата.

Динамичният диапазон се измерва по скала от 0.0 (абсолютно бяло) до 4.0 (абсолютно черно), а едно число, дадено за конкретен скенер, показва колко нюанса може да различи модулът. Повечето цветни плоски скенери изпитват трудности при улавянето на фини разлики между тъмни и светли цветове в двата края на диапазона и имат динамичен диапазон от около 2,4. Това, разбира се, не е много, но обикновено е достатъчно за проекти, при които перфектният цвят не е самоцел. За още динамичен диапазонтрябва да се използва цветен плосък скенер най-високо качествос увеличена битова дълбочина и подобрена оптика. Тези високопроизводителни модули обикновено осигуряват динамичен диапазон между 2,8 и 3,2 и са много подходящи за повечето приложения, изискващи висококачествен цвят (като офсетов печат). Най-близо до ограничението на динамичния обхват са барабанните скенери, които често дават стойности между 3,0 и 3,8.

На теория 24-битовият скенер предлага диапазон от 8 бита (256 нива) за всеки основен цвят и разликата между две от 256 нива обикновено не се усеща за човешкото око. За съжаление най-малко значимите битове се губят в шума, докато всякакви тонални корекции след сканиране допълнително стесняват диапазона. Ето защо е най-добре да инсталирате предварително всички корекции на яркостта и цвета на ниво драйвер на скенера преди окончателното сканиране. По-скъпите скенери с дълбочина 30 или

36 бита имат много повече широк обхват, предлагайки по-подробни нюанси и позволявайки на потребителя да прави тонални корекции, завършвайки с прилично 24-битово изображение. 30-битовият скенер приема 10 бита данни на цвят, докато 36-битовите скенери приемат 12 бита. Драйверът на скенера позволява на потребителя да избере кои 24 бита от оригиналните 30 или 36 бита да бъдат запазени и кои не. Тази настройка се извършва чрез промяна на гама кривата и е достъпна чрез достъп до контрола за тонална настройка на TWAIN драйвера (вижте Фигура 1.28).

Режими на сканиране.Сред общото разнообразие от методи за представяне на изображения в компютър най-често срещаните са:

• линейно изкуство;
• полутоново изображение (сива скала);
• цветно изображение(цвят).

Линейна графика -най-простият формат. Тъй като се съхранява само черно-бяла информация (компютърът представя черното като "1" и бялото като "0"), само 1 бит данни е необходим за съхраняване на всяка точка в гледаното изображение. Линията е най-подходяща при сканиране на чертежи или текст.

Полутоново изображение.Докато компютрите могат да съхраняват и извеждат изображения в полутонове, повечето принтери не могат да отпечатват различни нюанси на сивото. Те използват метод, наречен обработка на полутонове, използвайки точков модел, който симулира информация за полутонове.

Изображенията в нива на сивото са най-простият метод за запазване на графики на компютър. Човек може да различи не повече от 255 различни нюанса на сивото, което изисква един байт данни със стойност от 0 до 255. Този видИзображението е еквивалент на черно-бяла снимка.

Пълноцветни изображения -най-големите и най-сложни, съхранявани и обработвани в компютър, използват 24 бита (8 за всеки от основните цветове), за да представят пълния цветови спектър.

В табл 4.1 дава характеристиките на редица скенери.

Таблица 4.1.Характеристики на някои модели скенери

Край на масата. 4.1

Цифрова снимка: Представяне и обработка

Фотографско изображение в цифрова форма може да бъде заснето с помощта на скенер и впоследствие обработено с помощта на редактор на изображения като Photoshop. Нека се съсредоточим върху цифровите фотоапарати.

Безфилмовите (цифрови) фотоапарати изглеждат много подобни на традиционните фотоапарати – и двата вида фотоапарати имат обектив, затвор и бленда. Всъщност някои професионални фотоапарати без филм използват готови корпуси от 35 mm фотоапарати Nikon, Minolta или Canon (фиг. 4.9, А).Разликата е в вътрешна структураили в начина, по който изображението е запазено.

При традиционните фотоапарати изображението се фокусира върху филм, покрит със светлочувствителен слой от кристали от сребърен халид. В цифровия вид изображението обикновено се фокусира върху фоточувствителен полупроводников кристал, наречен зарядово свързано устройство (CCD, фиг. 1.24). CCD се използват и в скенери, факс машини и видеокамери.

CMOS (CMOS).През 1998 г. CMOS (комплементарни металооксидни полупроводникови) сензори се появиха като алтернативна технология за изображения на устройства със зарядна връзка. Производствените процеси на CMOS са същите като при производството

Ориз. 4.9. Общ изглед на цифрова камера (a); функциониране на цветни пиксели в конвенционални CCD матрици (b); HZ технология (V);пиксели с променлив размер (g)

милиони процесори и чипове памет по целия свят. Тъй като вече имаше високопроизводителна индустрия със съществуваща инфраструктура, CMOS чиповете бяха значително по-евтини за производство от CCD. Друго предимство е, че те имат значително по-ниски изисквания за мощност от CCD. Ако последните имат само една функция - регистрация, то CMOS може да бъде натоварен с редица други задачи - аналогово-цифрово преобразуване, обработка на сигнала, баланс бяло, управление на камерата и др.

HZ.Много обещаващо разширение на CMOS е HZ технологията, предложена през 2002 г. от Foveon Corporation. В обикновени цифрови системицветните филтри се прилагат към един слой фотосензори, подредени в мозайка. Филтрите позволяват само една дължина на вълната на светлината - червена, зелена или синя - да премине към даден пиксел, което позволява да се запише само един цвят. В резултат на това типичните мозаечни сензори улавят само 50% от зелените и 25% от сините или червените падащи лъчи. Подходът има фатални недостатъци, без значение колко пиксела може да съдържа сензорът за изображения. Тъй като те улавят само част от светлината, трябва да се извърши допълнителна обработка, за да се интерполират двете трети, които губят. Това забавя скоростта на получаване на изображението, а интерполацията води до цветни артефакти и загуба на яснота на изображението. Някои камери дори умишлено замъгляват изображенията, за да намалят цветните артефакти.

CMOS сензорът за изображения на Foveon Corporation използва технологията на HP и ви позволява да заснемате информация 3 пъти по-бързо от конвенционалните цифрови фотоапарати, като същевременно поддържате разделителна способност. Това се постига с помощта на три слоя фотосензори, вградени в силиций. Слоевете са подредени така, че да се възползват от факта, че силицийът абсорбира светлинни лъчи с различни дължини на вълната на различни дълбочини, така че един слой открива червени лъчи, друг зелени лъчи и останалите сини лъчи. Това означава, че за всеки пиксел на сензора за изображения Foveon X3 всъщност има стек от три фото сензора (фиг. 4.9, V).

HZ технологията не само води до по-добри изображения, но и най-добрите камери. Всъщност това отваря възможността за изграждане на ново поколение устройства, които размиват съществуващата граница между фотографията и цифровото видео, без да жертват качеството. Тъй като HZ сензорите улавят пълен цвят на всяко място на пиксел, тези пиксели могат да бъдат групирани заедно, за да създадат големи, пълноцветни суперпиксели.Тази функция се нарича Променливо оразмеряване на пикселите (VPS). В този случай сигналите от група пиксели могат да бъдат комбинирани, така че камерата да ги третира като един пиксел (фиг. 4.9, Ж).Например сензор за изображения 2300 x 1500 съдържа над 3,4 милиона пиксела, но когато се използва VPS за групирането им в блокове 4x4, сензорът за изображения става 575 x 375 пиксела, всеки 16 пъти по-голям от оригинала. Размерите на групите пиксели са променливи - 2x2, 4x4, 3x5 и т.н. и се контролират електронна схема, интегриран в сензори за изображения Foveon XZ.

Групирането на пикселите увеличава съотношението сигнал/шум, което ви позволява да правите пълноцветни изображения при слаба светлина с намален шум. Използването на VPS за намаляване на разделителната способност също позволява на сензора да работи при високи кадрови честоти. VPS технологията ви позволява да създавате комбинирани устройства, които комбинират цифрова снимка (висока разделителна способност, сравнително бавна обработка на информация) и цифрово видео ( висока скоростпри по-ниска резолюция); Смята се, че промяната в параметрите може да бъде до 50 пъти.

Докато конвенционалните CMOS сензори за изображения бяха произведени с помощта на 0,35- или 0,50-μm технология, а 0,25-μm се смяташе за следващата стъпка напред, X3 CMOS сензорът на Foveon Corporation съдържа 16,8 милиона пиксела (4096 x 4096), има размер 22 x 22 mm и е изработен по 0,18-μm технология.

Качество на изображението.Качеството на цифровия фотоапарат зависи от много фактори, включително оптичното качество на обектива, сензора за изображения, алгоритмите за компресиране и други компоненти. Най-важният определящ фактор за качеството на изображението обаче е разделителната способност на CCD - колкото повече елементи, толкова по-висока е разделителната способност и по този начин могат да бъдат заснети повече детайли на изображението.

През 1997 г. типичната разделителна способност на цифровите фотоапарати беше 640 x 480 = 307 хиляди пиксела, година по-късно се появиха „мегапикселовите камери“, което означаваше, че за същите пари можете да си купите модел с 1024 x 768 или дори 1280 x 960 = 1 ,22 млн. До началото на 1999 г. разделителните способности достигат 1536 x 1024, а в средата на същата година бариерата от 2 мегапиксела е преодоляна с появата на разделителна способност от 1800 x 1200 = 2,16 млн. Година по-късно - 3-мегапикселовата бариера (2048 x 1536 = 3,15 милиона пиксела). Първата камера с 4 мегапиксела се появи в средата на 2001 г., осигурявайки 2240 x 1860 = 4,16 милиона пиксела.

Въпреки това, дори сензорът Foveon X3 (4096 x 4096 = 16,8 милиона пиксела) все още не покрива възможностите на конвенционалния фотографски филм. Тъй като висококачествените лещи на обектива осигуряват разделителна способност от поне 200 точки на 1 mm, 35 mm широк 100ASA негативен филм с размер на рамката 24 x 36 mm ще осигури разделителна способност от 24 x 200 x 36 x 200 = 34,56 милиона пиксела, което е все още недостижим за цифрови фотоапарати.

Въпреки това, основното предимство на цифровите фотоапарати пред конвенционалните е, че те ви позволяват незабавно да възпроизведете изображението на телевизионен приемник или компютърен монитор, да го отпечатате на цветен принтер, да го запишете на видеорекордер или да го прехвърлите към телевизионна мрежа.

Цифрови фотоапарати - автоматични устройства, не изискващи ръчни настройки. Зареждането на изображения в компютър е лесно и изисква само свързване на свързващия кабел на камерата към компютърен порт, отваряне на файловете в предоставения от камерата софтуер и избиране на изображения, които да бъдат автоматично прехвърлени и съхранени на твърдия диск. Освен това изображенията могат да се записват във флаш памет (карти CompactFlash или SmartMedia).

Съществената разлика между камерите без филм и конвенционалните фотоапарати е забавянето от няколко секунди, което камерата изисква, за да заснеме изображението, да го преобразува, компресира и запише цифрово.

За разлика от филмовите камери, всяка от цифровите камери ви позволява да изтриете последния заснет кадър. За да не заемате паметта с някой неуспешен кадър, можете да изтриете няколко кадъра поотделно. Всички камери разполагат и със защитен механизъм за предотвратяване на случайно изтриване на кадрите, съхранени в паметта на камерата. Друга важна характеристика е софтуердоставен с камерата. В много случаи софтуерът включва малки приложения, които ви позволяват да изрязвате, завъртате и коригирате изображения, без да се налага да ги импортирате в по-сложни програми за редактиране (като Адобе Фотошоп). Ако вашата камера има цифров вход и видео изход, можете да изтеглите бизнес презентация в нейната памет и след това да я възпроизведете на вашия телевизор.