Журнал "Компьютерра" N749

Автор: Юрий Ревич

Величина 4800 dpi (189 точек на мм) только на вид кажется огромной: это примерно соответствует плотности упаковки фотодатчиков на современной 10-12-мегапиксельной матрице формата APS-C (вполовину пленочного кадра). Если же взять какую-нибудь компактную камеру с "разогнанной" в маркетинговых целях 10-мегапиксельной матрицей, вроде популярной Panasonic Lumix DMC-FS20 (типоразмер 1/2,3”, около 6 мм по длинной стороне кадра), то там плотность упаковки, по идее, должна достигать 600 точек на миллиметр, или 15 тысяч с хвостиком dpi.

Потому технология изготовления фоточувствительных линеек уже не служит лимитирующим фактором, и вроде бы никто не мешает сканеры делать с еще большим разрешением.

Но на самом деле эти величины нельзя сравнивать, и вот почему: в CCD-сканерах линейку не делают во всю ширину поля сканирования, это невозможно технологически (представьте себе матрицу, пусть и узкую, длиной 20 сантиметров). Взгляните на рис. 1: длина линейки, на которую проецируется изображение через объектив, выглядит заметно меньше ширины оригинала, и в действительности это так и есть — например, в Epson V700 длина светочувствительной линейки всего лишь 56 мм, так что плотность упаковки датчиков примерно в пять раз больше, чем декларированное разрешение, и даже выше, чем в матрицах тех самых "разогнанных" мыльниц. Чтобы облегчить себе задачу и не утонуть в чувствительности, шумах и прочих бедах слишком плотно упакованных матриц, производители ставят не одну линейку, а две — параллельно со сдвигом на половину ширины чувствительного элемента относительно друг друга. Всего таких линеек шесть (по паре на каждый основной цвет RGB).

Но обеспечить аппаратное разрешение в строке чувствительных элементов еще полдела. Другим важнейшим элементом, о котором часто забывают, здесь является объектив. Сами посудите: если в цифромыльнице надо всего лишь обеспечить четкое изображение на малюсенькой (4-5 или 7-9 мм) матрице, то здесь надо всю ширину сканирования (как правило, 216 мм, если сканер формата А4) без искажений спроецировать на 56 мм длины линейки.

Поэтому объектив у CCD-сканеров обязан представлять собой довольно качественный широкоугольник. Давайте разберемся, насколько это так.

В Epson V700 Photo[Я останавливаюсь здесь именно на продукции Epson не потому, что питаю какие-то особо нежные чувства к этой компании — хотя упомянутые тут сканеры высочайшего качества, но можно, конечно, найти и другие марки того же уровня. Но дело в том, что на сайте Epson приведены достаточно подробные характеристики разбираемой далее Dual Lens System, которым можно верить, и сделать из них выводы, похожие на правду.] применена двухобъективная система (рис. 2). Причем один объектив (с увеличением 0,26, High Resolution Lens) предназначен для сканирования непрозрачных оригиналов и пленок на стекле формата до А4 (ширина сканируемой области 216 мм), а другой (с увеличением 0,34, Super Resolution Lens) — пленок в рамке шириной до 150 мм. Линейки CCD датчиков разбираемой модели содержат 20400 элементов каждая, в результате мы получим 2400 dpi для непрозрачных оригиналов и 3200 dpi для пленок (для них не только область сканирования, но и охваченное число датчиков несколько меньше)

Если учесть, что на каждый цвет приходится по паре линеек со сдвигом на половинку ширины датчика, как мы говорили, то суммарное физическое разрешение формально и окажется тем, что указано в характеристиках: 4800 dpi для формата А4 и 6400 dpi для пленок.

Но не все так просто. Я сознательно употребил выражение "физическое разрешение", так как разрешение оптическое должно включать в себя и характеристики используемой оптики. Края любого отверстия, через которое проходят лучи света, будут их немного отклонять — вследствие дифракции. Из-за этого явления никакой объектив теоретически не может дать абсолютно резкой картинки: изображение точечного источника света будет немного размываться. И тот, кто еще не пол ностью забыл школьную геометрическую оптику, может взять справочник по физике и подсчитать теоретическую разрешающую способность указанных объективов (вместо неизвестной апертуры объектива можно подставить относительное отверстие, которое, по сведениям фирмы, равно f/6,2). Такой расчет покажет нам, что при длине волны 0,5 мкм, близкой к максимуму чувствительности человеческого зрения, радиус пятна от точечного источника составит около 6 мкм.

Две точки зрительно сольются, если они находятся на расстоянии менее радиуса (а не диаметра, потому что два кружка, только касающиеся краями, будут различаться, как раздельные). Если теперь мы возьмем величину разрешения (3200 dpi или 126 точек на мм для одной линейки) и поделим его на величину увеличения (0,34), то обратная величина даст размер одного датчика — 2,7 мкм. Таким образом, увы, оптически различимых точек придется по одной на каждые два элемента линейки, а реальное оптическое разрешение должно составить примерно 1600 dpi. Практические эксперименты показывают, что реальное разрешение сканера V700 в режиме сканирования пленок несколько выше полученного нашими грубыми прикидками, и по крайней не хуже 2400 dpi[См. статью "Epson Perfection V700 Photo" в разделе "Публикации" на сайте epson.ru (прямую ссылку не привожу ввиду ее длины).], что, впрочем, все равно заметно меньше заявленных величин.

Отсюда, кстати, понятно, почему многие модели профессиональных слайдсканеров (не барабанных, конечно, а таких же, на основе линейки датчиков), имеют меньшее разрешение, чем универсальные планшетники вроде разобранного V700. Например, ArtixScan 120tf фирмы Microtek (ценой более 2500 у. е.) декларирует разрешение "всего" в 4000 dpi, но это величина честная, полученная и с учетом многих других обстоятельств, ухудшающих реальное разрешение, о которых мы здесь не упоминали — коробление пленок, образование колец Ньютона в местах соприкосновения со стеклом и т. п. Для преодоления каждой из этих проблем требуются свои ухищрения, которые и обуславливают пятикратную стоимость ArtixScan 120tf по сравнению с V700.