Секреты сканирования на ПК

В качестве светочувствительного элемента в барабанных сканерах используется фотоэлектронный умножитель. Он располагается внутри полого стеклянного цилиндра, на поверхность которого накладывается оригинал. В ходе процесса сканирования цилиндр вращается вокруг своей оси, что дает возможность вводить изображение точка за точкой. Сегодня барабанные сканеры обеспечивают самое высокое качество процесса сканирования. Их преимущество заключается в том, что фотоэлектронные умножители очень чувствительны к незначительным изменениям яркости и, следовательно, позволяют различать большее количество оттенков, особенно в области очень темных и, наоборот, очень светлых тонов. Но хотя цены на эти устройства в последнее время значительно снизились, они все равно остаются дорогими по сравнению с планшетными и, тем более, протяжными сканерами. Кроме этого помните, что на сегодняшний день характеристики лучших ПЗС не намного хуже, чем у ФЭУ, а следовательно, новые профессиональные планшетные сканеры обеспечивают практически такое же качество процесса сканирования, как и барабанные.

Глава 7.

Цветное сканирование

Все светочувствительные приборы, применяемые в сканерах, измеряют только яркость попадающего на них света, но не его спектральные характеристики, по которым человеческий глаз различает цвета. Поэтому для ввода в компьютер цветных изображений пришлось дополнительно доработать конструкцию сканера.

Согласно законам физики любой оттенок может быть составлен из трех основных цветов — красного, синего и зеленого. Поэтому, если в заданной точке измерить яркость всех трех составляющих, можно однозначно задать и ее цвет.

В первых цветных планшетных сканерах использовался трехпроходный метод процесса сканирования. В этом случае изображение считывалось трижды, причем при каждом проходе измерялись значения только одной из трех основных цветовых составляющих, для чего использовались либо сменные светофильтры на обычной лампе белого света, либо три цветные лампы (трехламповое сканирование).

Недостатком трехпроходного метода была низкая скорость работы — в три раза меньше по сравнению с черно-белым сканированием. Кроме того, необходимость наложения друг на друга трех отдельно полученных изображений приводила к ошибкам и искажениям.

Альтернативой этому методу является однопроходное сканирование. В оптическую систему сканера добавили призму, разлагающую отраженный от сканируемой картинки белый свет на спектральные составляющие. В сканирующей головке предусмотрены три отдельные линейки ПЗС, расположенные таким образом с тем, чтобы на каждую из них попадал световой пучок только одного из трех основных цветов — синего, красного или зеленого. Главным препятствием на пути к широкому распространению сканеров, работающих по такому принципу, была высокая стоимость ПЗС, но по мере снижения цен на эти чипы однопроходные сканеры практически повсеместно вытеснили трехпроходные.

В современных сканерах используются также усовершенствованные матрицы приборов с зарядовой связью, получившие название цветных ПЗС. Такая микросхема содержит три линейки светочувствительных элементов, каждый из которых оснащен встроенным светофильтром. В процессе использования цветных ПЗС отпадает необходимость в призме и сложной системе раздельного фокусирования световых пучков. В итоге сканирующая головка получается более компактной и дешевой.

Глава 8.

Параметры сканеров

Чтобы задать свойства той или иной модели сканера, в первую очередь рассматривают ее технические параметры.

• Производители сканеров при описании своих изделий зачастую приводят очень большое количество разных характеристик, но возможности устройства определяют, в основном, следующие параметры: разрешающая способность, глубина цвета.

• размер области процесса сканирования. быстродействие и способ подключения.

Разрешающая способность, или разрешение — это количество точек, которые сканер может различить на отрезке единичной длины. Эту величину измеряют в точках на дюйм (dots per inch — dpi). Кроме этого помните, что при оценке разрешающей способности сканера следует учитывать два следующих фактора.

Во-первых, разрешение сканера почти всегда определяют не одной, а двумя величинами — в горизонтальном (по ширине листа документа) и вертикальном (по высоте) направлениях. Разрешение по ширине определяется свойствами чипа ПЗС, а именно, количеством светочувствительных элементов в линейке.

В вертикальном направлении (по ходу движения головки) разрешающая способность зависит от шага ее перемещения и равна количеству позиций, которые может занимать сканирующая головка на отрезке длиной в один дюйм.

Соответственно, полное разрешение сканера обозначается двумя числами, например 600x600 dpi, причем эти значения не обязательно должны быть одинаковыми. До недавних пор в большинстве моделей шаг головки выбирался таким образом с тем, чтобы разрешение по горизонтали и вертикали было одинаковым.

Кроме этого помните, что в последнее время многие разработчики используют в своих изделиях прецизионные механизмы, позволяющие увеличить количество возможных позиций сканирующей головки на единичном отрезке. В этих сканерах вертикальное разрешение больше, чем горизонтальное, например 300x600 dpi. Но если отсканировать картинку с такими параметрами, она, естественно, будет растянута по вертикали. Во избежание этого при сканировании либо отказываются от уменьшения шага головки (в таком случае устройства с разрешением 300x600 dpi работают в режиме 300x300 dpi), либо прибегают к специальной дополнительной обработке рисунка.

Описанные выше значения обеспечиваются реальными физическими характеристиками считывающей системы сканера. Поэтому их называют оптическим разрешением. Этот параметр для современных домашних планшетных сканеров в большинстве случаев равен 300x300 или 300x600 dpi. Для дальнейшего повышения разрешающей способности сканера можно продолжать совершенствовать оптику и механику устройства (что приводит к существенному повышению его цены) или же воспользоваться одним из методов программного увеличения разрешения.

Программные алгоритмы повышения разрешающей способности сканера работают по следующему принципу. Между точками, реально считанными оптической системой устройства, программа вставляет дополнительные, цвет которых рассчитывается на основе значений оттенков их ближайших «соседей». Полученное таким образом новое разрешение называют интерполированным. Оно может превышать оптическое во много раз. К примеру, сканер, работающий с максимальным оптическим разрешением 300x300 dpi, может передавать в графическую программу изображения с интерполированным разрешением 600x600 dpi и выше, однако при этом их качество существенно снижается — картинки становятся слегка размытыми.

Технология интерполяции недостающих точек нашла применение и при обработке картинок, отсканированных с неодинаковым разрешением по ширине и высоте. Допустим, сканер считывает картинку с разрешением 300 dpi по горизонтали и 600 dpi по вертикали. В процессе ее обработки программа самостоятельно достраивает точки, которых недостает в рядах. Кроме этого помните, что в этом случае таких «выдуманных» точек гораздо меньше, чем при обычной интерполяции. Поэтому качество полученной таким образом картинки хотя и ниже, чем при сканировании с высоким оптическим разрешением, но выше, чем после интерполяции точек в рядах и столбцах.

Глава 9.

Глубина цвета

Для определения числа цветовых оттенков, которые способен различить сканер, часто используют два взаимосвязанных параметра — глубину цвета и собственно количество цветов.

Первый из них — это число разрядов, отводимых для кодирования цвета каждой точки, он измеряется в битах. Второй же — количество различных оттенков, которые можно закодировать двоичным числом соответствующей разрядности. Как мы уже говорили, при сканировании считываются значения трех основных цветовых составляющих каждой точки — синей, красной и зеленой. Во многих случаях для кодирования любой из них отводят по 8 бит, а всего для точки — соответственно 24 бита. В таком режиме количество воспроизводимых цветов равно 16,7 млн. Кроме этого помните, что на сегодняшний день уже получили распространение сканеры с глубиной цвета 30 и 36 бит. Стоит заметить, что в большинстве случаев рисунок с такой глубиной цвета обрабатывается только внутри сканера, после чего на компьютер передается изображение в 24-битном цвете.