Реферат: Классификация сканеров
совмещение цветов - в однопроходных сканерах цвета разделяются тремя линейками ПЗС-матрицы.
В некоторых новых сканерах начинает использоваться другой тип приемного элемента, называемый CIS (Contact Image Sensor). Этот элемент состоит из линейки датчиков, непосредственно воспринимающих световой поток от оригинала, причем линейка имеет ширину, равную ширине рабочей области сканера, а оптическая система – зеркала, призма, объектив – полностью отсутствует. Это позволяет значительно снизить габариты, вес и стоимость сканера. Однако по остальным показателям (разрешающая способность, глубина резкости, чувствительность к оттенкам, срок службы) аппараты с CIS датчиками уступают сканерам с ПЗС линейками.
3.3 Оптическая система
В сканере световой поток от оригинала проецируется на приёмный элемент, который преобразует его в электрический сигнал, оптической системой. Обычно используется один фокусирующий объектив (или линза) с фиксированным фокусным расстоянием, который проецирует полную ширину рабочей области сканирования на полную ширину матрицы ПЗС.
 |
Разрешающая способность таких устройств редко превышает 600 dpi.
Требования к качеству оптики для таких сканеров весьма высоки, особенно сложно обеспечить приемлемое качество проецирования краёв рабочей области для цветных оригиналов. Оценка качества фокусировки и разрешающей способности оптики визуально оценивается при сканировании специальной тестовой мишени.
В других 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 ПЗС-матрицы проецируется участок меньшей ширины и соответственно возрастает оптическое разрешение сканера.
Некоторые профессиональные плоскостные сканеры имеют больше двух (до 5) переключаемых объективов.
Известны также сканеры в которых сканирующая головка содержит трансфокатор – объектив с переменным фокусным расстоянием, что также позволяет повысить разрешающую способность на части сканируемой поверхности.
4. БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ
В большинстве барабанных сканеров в качестве светочувствительных элементов используются фотоэлектронные умножители - ФЭУ (photomultiplier tube - PMT), которые обеспечивают большую чувствительность, чем линейки ПЗС, применяемые в планшетных или слайд-сканерах, и поэтому охватывают более широкий цветовой диапазон. ФЭУ позволяют различать такие светлые и темные цвета, которые типичные ПЗС-сканеры просто "не видят" или воспринимают их как белые и черные.
Во всех моделях барабанных сканеров (кроме недорогих моделей) используются три ФЭУ для одновременной записи значений красного, зеленого и синего цветов за один проход. В некоторых моделях фирмы ScanVeiw используется только один чувствительный элемент, поэтому сканирование выполняется в три прохода. Для оцифровки отсчетов интенсивности света каждого пиксела применяется не менее 10 бит (в зависимости от модели) для красного, зеленого и синего цветов. Максимальная цветовая глубина - 48 бит, хотя после оптимизации полученных значений с помощью программных алгоритмов результат обычно сохраняется в файле с 24-битным (true-color) цветом для обработки в приложениях на Macintosh и PC.
Барабанные сканеры, по сравнению с планшетными сканерами, позволяют достичь большего максимального оптического разрешения. Это значит, что они снимают большее количество световых отсчетов (пикселей или цифровых элементов изображения) на дюйм или миллиметр. Например, лучшие планшетные слайд-сканеры имеют разрешение от 4000 до 5600 dpi, а для некоторых барабанных сканеров этот параметр достигает значений от 8000 до 11000 dpi.
Очевидно, что работать с барабанными сканерами, получая при этом качественные результаты, гораздо сложнее, чем с другими сканерами. Прежде всего, необходимо смонтировать оригиналы на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется "барабан". Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и, соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один оборот барабана считывается одна линия пикселей. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ, где оцифровывается.
При производстве разнообразной полиграфической продукции требуется печать изображений с различными линиатурами растра и масштабированием. Поэтому сканеры должны обеспечивать получение изображений с широким диапазоном разрешений. Чем выше разрешение (количество пикселей на дюйм), тем меньше должен быть размер пикселей. Следовательно, для получения отсчетов с меньшего участка оригинала должен использоваться более узкий луч света.
Для регулирования ширины луча света в барабанных сканерах он пропускается через апертуры (aperture), которые представляют собой небольшие (до шести микрон) отверстия точно определенного размера. Апертуры располагаются на колесе выбора. В различных моделях используется от 2 до 22 различных размеров апертур.
В идеале для каждого из возможных разрешений необходимо иметь свой размер апертуры. Но на практике современный барабанный сканер для сканирования с заданным разрешением автоматически выбирает апертуру с подходящим размером. Как правило, выбирается апертура с ближайшим к пикселю меньшим размером. Сканер сравнивает величину отсчета с соседними и интерполирует значение цвета для полноразмерного пикселя.
В спецификациях барабанных сканеров часто указывается максимальное увеличение, но каждый производитель определяет его по-своему. Поэтому такие величины сравнивать трудно. В действительности максимально возможное увеличение сканера непосредственно зависит от его максимального разрешения и линиатуры растра, которая будет использоваться при репродуцировании. Поскольку на практике часто возникает необходимость в различных степенях увеличения, приведем простую формулу для расчета требуемого разрешения сканера: просто умножьте линиатуру растра печати на 2, разделите максимальное разрешение сканера на это значение и умножьте на 100, чтобы выразить полученный результат в процентах.
Некоторые производители оценивают типичную скорость сканирования в количествах сканирований в минуту и других нестандартных величинах, но эти цифры трудно поддаются сравнению. Гораздо легче сравнивать максимальную скорость вращения барабана (в оборотах в минуту, об/мин), которая достигается при сканировании с низким разрешением. Но при повышении разрешения скорость вращения уменьшается, поэтому следует обращать внимание и на минимальную скорость вращения барабана.
Кроме скорости сканирования существуют и другие характеристики, которые оказывают воздействие на производительность барабанных сканеров.
При наличии съемного барабана можно монтировать на него оригинал, не прерывая при этом процесс сканирования другого. Если использовать станцию для монтирования, это облегчит выравнивание оригиналов. Вместо применения обычных клейких лент для размещения оригиналов на внешней поверхности барабана, в некоторых изделиях оригиналы помещаются в стандартные (35 мм, 6x7 мм и 4x5 мм) или модифицируемые пластиковые держатели, которые вставляются внутрь барабана. Во время сканирования оригиналы удерживаются на поверхности барабана центробежной силой, поэтому никаких клейких лент не нужно.
Многие сканеры позволяют выполнять динамическое пакетное сканирование, то есть можно смонтировать несколько оригиналов, выполнить предварительное сканирование, настроить с помощью программного обеспечения параметры кадрирования, разрешения, цветовой баланс и другие характеристики для каждого изображения и запустить окончательное сканирование. Более того, существуют сканеры с динамическим пакетным сканированием, которое осуществляется при размещении на барабане различных типов оригиналов: слайдов, негативов и непрозрачных оригиналов.
5. СЛАЙД-СКАНЕРЫ
Слайд-сканеры в отличие от барабанных или планшетных моделей не работают с непрозрачными оригиналами, такими, как иллюстрации на бумаге или фотографии. Большинство слайд-сканеров поставляются с одной или несколькими рамками для пленки, что облегчает установку разных форматов пленки – слайдов разных размеров и типов, а также фрагментов пленок.
Пакетное сканирование, обычная операция для барабанных или планшетных устройств, является относительно новой возможностью для недорогих слайд-сканеров. При работе со сканером CrosfieldC360 компании FujiPhotoFilm можно монтировать для пакетного сканирования до 30 слайдов разных размеров и форматов. Как и барабанные сканеры с функцией пакетного сканирования, C360 позволяет выполнять предварительный просмотр смонтированных слайдов и задавать индивидуальные параметры сканирования для каждого.
Даже самые дешевые слайд-сканеры обладают разрешением не ниже 1950 dpi. Для сканирования 35-мм слайда с рамкой изображения 12x24 мм, если в дальнейшем его предполагается увеличить до размеров журнальной страницы или плаката, необходимо повышенное разрешение. Так, модель CoolscanLS-20 с разрешением 2700 dpi компании Nikon может оцифровать 35-мм слайд в изображение, содержащее 2592x3888 пикселов. Такого количества пикселов вполне достаточно для вывода разворота размером 279x432 мм с линиатурой 133 lpi.
Никакое разрешение не поможет, если цифровые значения неадекватно отражают цвета оригинальной пленки.
Здесь важную роль играют две характеристики сканера. Первая - глубина цвета, т. е. число разрядов, используемых для кодирования цвета каждого оцифрованного пиксела. Хотя программное обеспечение, поставляемое в комплекте со сканером, в большинстве случаев создает файл с 24-разрядным цветом, внутреннее аналого-цифровое преобразование может задавать значения цветов 30, 36 и даже большим числом разрядов. Такая реализация принята потому, что 16 миллионов цветов, доступных при 24 разрядах на пиксел (по 8 разрядов для красного, зеленого и синего каналов), могут распределяться в изображении неравномерно: особенно часто теряются оттенки в тенях и на самых светлых участках. Нельзя забывать, что светочувствительные элементы и цепи аналого-цифрового преобразования вносят определенный шум. Поэтому, собирая более 24 разрядов для каждого пиксела, сканер может отбросить информацию, которая скорее всего содержит шум, и при этом в его распоряжении останется достаточно широкий диапазон величин для обработки и сохранения в окончательном 24-разрядном файле. К сожалению, по характеристике цветовой глубины нельзя судить о том, действительно ли все эти биты содержат визуально важную информацию. Здесь играют роль чувствительность сенсоров и качество аналого-цифровой цепи, а также другие факторы.