Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВ




СВЕТОПРИЕМНИКИ. В настоящее время в настольных издательских системах применяются два типа сканеров, технологические отличия которых определяются способом преобразования интенсивности света в цифровое представление с помощью фотоэлектронных преобразователей (ФЭП).

В качестве ФЭП используются приборы с зарядовой связью (ПЗС), в англоязычной версии - CCD (charge coupled devices), и фотоэлектронные умножители (ФЭУ) - PMT (photomultiplier tubes).

В основу ПЗС заложена проводимость р-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода, зависящая от степени его освещенности. ПЗС-элементы объединяются в блоки и представляют собой линейки или матрицы, снабженные схемами управления, позволяющими считывать информацию с каждого элемента. В большинстве сканирующих систем с ПЗС-элементами изображение считывается в два этапа: сначала ток, создаваемый в полупроводниковых кристаллах потоком падающего света, заряжает внутренние емкости элементов с зарядовой связью, затем напряжение с емкостей ПЗС последовательно считывается с одновременной разрядкой ПЗС-элементов. Поскольку полупроводниковые емкости насыщаются при напряжении, близком к напряжению источника питания, диапазон воспринимаемых освещенностей сужается. Создаваемый ими ток затем преобразуется аналого-цифровым преобразователем в цифровую форму, доступную ЭВМ.

Основными проблемами систем с ПЗС являются: темновой ток и его временная и геометрическая неравномерность; коэффициент переноса заряда; неравномерная чувствительность; нелинейность и т.д. Эти характеристики определяют пороговую чувствительность ПЗС-матрицы и ограничивают динамический диапазон устройства. Кроме того, элементы обладают повышенной чувствительностью к температуре и при повышении ее на 5-9°С шумовая составляющая сигнала увеличивается примерно в 2 раза. В настоящее время влияние этих факторов на качество оцифровки сигнала сведено к минимуму.

Самым распространенным решением явилось запоминание массивов начальных напряжений элементов (при отсутствии внешнего освещения) и коэффициентов передачи (определяемых на основании результатов калибровки для максимальной освещенности), считывание результатов с отдельных элементов и «приведение к общему знаменателю» с учетом запомненных индивидуальных характеристик.

Современные технологии позволяют разместить на одной подложке несколько тысяч фотодиодов и при этом увеличить их светочувствительность.

ФЭУ - электровакуумные светочувствительные элементы, преобразующие световой поток в электрический ток.

Принцип действия ФЭУ заключается в том, что светочувствительное окно под действием света испускает несколько электронов, инициирующих образование на специальных электродах электронной лавины, обеспечивая при этом значительные уровни сигнала. Чем больше света попадет на входное окно, тем больше будет выходной ток. Диапазон уровней, при котором преобразование линейно, более 120 дБ. Это позволяет с достаточной точностью распознать более 65 тыс. уровней входного сигнала, что соответствует 16-битному представлению. Кроме того, посредством управляющих параметров ФЭУ можно настроить на различные коэффициенты умножения и максимальную и минимальную чувствительность.

Различие между ФЭУ и ПЗС, при прочих равных условиях, состоит в том, что фотодиоды имеют существенно больший начальный ток (для оптоэлектронных приборов - темновой ток, т.е. ток, протекающий через прибор при полном отсутствии падающего света), чем ФЭУ. За счет этого возрастает шумовая составляющая в считываемом сигнале и уменьшается чувствительность.

В случае увеличения интенсивности источника света происходит насыщение полупроводникового элемента ПЗС, т.е. увеличение освещенности практически не увеличивает выходной ток. Поэтому системы с полупроводниковыми считывающими элементами имеют меньший динамический диапазон входного сигнала и больший уровень шумов (особенно при малой интенсивности падающего света), чем аналогичные устройства, построенные на базе фотоумножителей.

Разрешение. Разрешение - величина, характеризующая количество считываемых элементов на единицу длины. Чаще всего размерность этой величины указывают в точках на дюйм или точках на сантиметр.

Различают оптическое и интерполяционное разрешение. Строго говоря, оптическое разрешение - это количество ПЗС-элементов, задействованных при сканировании оригинала, приходящееся на единицу длины. Интерполяционное разрешение создается введением дополнительных, математически рассчитанных элементов изображения в определенном радиусе между двумя соседними элементами, полученными путем считывания изображения ПЗС-элементами.

Большое разрешение, достигаемое в профессиональных сканерах, обеспечивает возможность больших увеличений.

Используемые в системах сканирования интерполяционные возможности позволяют снизить эффекты малого разрешения, однако объем обрабатываемой информации резко увеличится, а новые элементы изображения не появятся.

Выбор разрешения - одна из наиболее важных задач на стадии оцифровки изображения. При полиграфическом воспроизведении изображения линиатуру полиграфического растра принимают в качестве исходного параметра разрешения сканирования. При сканировании с разрешением, близким к линиатуре, могут возникать искажения изображения, особенно заметные, если на изображении есть резкая граница между цветовыми оттенками, расположенными под углом, близким к углу наклона растра одного из цветов.

Существует математическая зависимость разрешающей способности Res в точках на дюйм (dpi), с учетом которой необходимо сканировать оригинал для получения заданного качества:

Res=Lin * K * М,

где Lin - линиатура полиграфического растра, с которым будет производиться дальнейшая печать (lpi); М - масштаб увеличения изображения; K - так называемый коэффициент качества, лежащий в пределах от 1,5 до 2.

Верхняя теоретическая граница 2 была предложена еще в 1928 г. инженером американской компании AT T Г.Найквистом, и в самом общем виде ее обоснование формулируется следующим образом: для того чтобы результат измерений был лишен искажений, число замеров должно, по меньшей мере, вдвое превышать число деталей.

Механизм сканирования оригиналов. Устройство сканера во многом определяется применяемым ФЭП. В связи с этим принято различать считывание информации по плоскости и по поверхности цилиндра, а сканеры соответственно плоскостные и цилиндрические (барабанные).

Сканирующее устройство для считывания информации в плоскостных сканерах представляет собой линейную матрицу элементов, рассчитанных таким образом, чтобы на нее проецировалось изображение шириной, равной ширине сканируемой области.

Считывание информации может происходить как за один цикл засветки оригинала - однопроходная технология, так и за несколько (обычно за три) - многопроходная технология.

Можно выделить четыре схемы засветки, применяемые в современных сканерах:

1. Специальная головка, в которой расположены три источника света за тремя светофильтрами (красным, зеленым и синим) и ПЗС-матрица с оптической системой, перемещается вдоль сканируемого образца микрошаговым двигателем (в черно-белом сканере одна лампа). При однопроходной технологии на каждом шаге головка фиксируется, и лампы, попеременно зажигаясь, засвечивают ПЗС-матрицу, отображающую цветовой профиль того цвета, лампа которого в данный момент включена. При наблюдении такое сканирование выглядит непрерывным, так как быстродействие ПЗС-элементов составляет доли миллисекунд. Если технология многопроходная (обычно три прохода), то на каждом проходе снимается информация только одного цвета.

2. Световой поток от источника со стабильным спектром излучения, близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа с цветовой температурой 5000 или 5500 К), проходит через размещенный на прозрачной поверхности (обычно на стекле) оригинал и диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света. Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый каждым элементом ПЗС-линейки. При сканировании в отраженном свете оригинал освещается «снизу», а специальная ширма препятствует попаданию прямого света от источника в оптический тракт.

«Полоса» света, прошедшая через диафрагму, фокусируется объективом и пропускается через систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три части, приблизительно равные по интенсивности. Каждый из трех световых пучков пропускается через один из трех светофильтров, соответствующих трем составляющим в аддитивной модели цветового синтеза (красный, синий, зеленый).

3. В некоторых случаях вместо зеркал используют специальные призмы, обеспечивающие разделение светового потока на три части, а в отдельных моделях эти призмы реализуют и функции светофильтров, направляя разные части видимого спектра в разные стороны.

Пучок света, прошедший через фильтр, попадает на линейку с зарядовой связью, расположенную в фокальной плоскости объектива. Таким образом, в каждый момент времени для считывания доступна информация об одной «строке» изображения. Перемещение оригинала относительно тракта «источник света - ПЗС-линейка» обеспечивает второе направление развертки изображения.

Принципиально необходимым для правильной работы планшетного сканера является параллельность источника света, оригинала, диафрагмы и ПЗС-линейки. Кроме того, все три ПЗС-линейки должны одновременно попадать в фокальную плоскость.

4. Вместо трех ПЗС-линеек используется одна, а светофильтры перед ней меняются специальным механизмом. Естественно, изображение вместо одного прохода считывается за три. Применение ПЗС-элементов определяет оптоэлектрические параметры устройства: число распознаваемых оттенков, распознаваемый диапазон оптических плотностей оригиналов и оптическую разрешающую способность.

Показатели качества таких сканеров в большой степени зависят от механических характеристик устройства. Существенное влияние оказывают точность шага и параллельность перемещения сканирующей головки.

ФЭУ традиционно используются в барабанных сканерах. В качестве источника излучения обычно применяются галогенные лампы мощностью 45-60 Вт. Если сканируется прозрачный оригинал, то внутрь барабана помещают источник света с фокусирующей оптической системой; фокус лежит в плоскости оригинала. Если оригинал непрозрачный, источник света находится снаружи. Свет, прошедший (или отраженный) через оригинал, попадает на приемное окно ФЭУ.

Считывание информации по окружности происходит за счет вращения барабана, а вдоль направляющей цилиндра - благодаря специальному ходовому винту. За один элементарный шаг сканирования считывается только одна точка изображения (в сканерах на основе ПЗС - целая строка), размер которой определяется параметрами оптической системы и может быть меньше 1 мкм (чем и определяется оптическое разрешение). Так как вращение можно синхронизировать с очень высокой точностью, а прецизионный ходовой винт обеспечивает погрешности порядка долей микрометра, точность работы таких сканеров значительно выше, чем плоскостных.

При вращающемся барабане невозможно зафиксировать точку сканирования, поэтому для цветного сканирования либо применяется трехпроходная технология, либо используются три ФЭУ с разными спектрами чувствительности (при аддитивном цветовом синтезе).

Поскольку именно апертура в барабанном сканере определяет размер элемента изображения, каждому разрешению сканирования в идеальном случае должна соответствовать своя апертура. Если апертура слишком велика, соседние элементы перекрываются, что ведет к снижению резкости изображения; при малой же апертуре между соседними элементами образуется зазор, что приводит к потере части информации при считывании и одновременно увеличивает шумовую составляющую.

В современных барабанных сканерах количество апертур сканирования ограничено. Если необходимо сканировать с разрешением, для которого нет точно соответствующей ему апертуры, выбирается ближайшая меньшая, при этом количество диафрагм составляет 8-12 вариантов для каждого режима сканирования (отдельно для проходящего и отраженного света).

Для сканирования с различным разрешением большинство барабанных сканеров имеют возможность увеличивать или уменьшать частоту вращения барабана. При этом соответственно изменяется и шаг перемещения считывающей системы.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой. В основе любой сканирующей системы лежат аналоговые элементы, воспринимающие бесконечно много уровней входного сигнала. Заключительным этапом обеспечиваемых сканером преобразований является получение информации об изображении, которое передается в ЭВМ в цифровой форме. При этом сигнал преобразуется из аналоговой формы в цифровую.

Аналоговый сигнал может принимать произвольные значения из диапазона допустимых значений - иначе говоря, аналоговый сигнал непрерывен по множеству значений, которые он принимает. Сигнал, преобразованный в цифровой эквивалент, является дискретным по множеству принимаемых значений. Для 8-разрядного преобразования таких значений всего , для 12-разрядного - , для 16-разрядного - . Во всех случаях преобразование аналогового сигнала в цифровую форму дает ошибку округления, составляющую иногда половину веса младшего разряда, названную шумами квантования. Поэтому очень важным параметром всех без исключения сканеров является количество информации, приходящееся на один цвет.

В настольные издательские системы этот параметр вошел под названием глубины цвета и представляет собой максимальное количество оттенков трех основных цветов аддитивного синтеза. Чем больше глубина цвета (или бит информации), тем более приближенный к оригиналу цвет получится на изображении. Современные профессиональные сканеры работают с глубиной 10, 12, 14 и 16 бит/цвет, т.е. при 16-битном представлении цвета изображение содержит 65536 оттенков одного из основных цветов RGB.

Основные стадии сканирования. Любую процедуру считывания информации с изображения для последующей обработки можно укрупненно разбить на шесть стадий:

• считывание информации с оригинала и преобразование ее в электрический сигнал, пропорциональный световому потоку, модулированному считываемым изображением;

• аппаратная компенсация индивидуальных особенностей считывающих элементов;

• коррекция динамического диапазона, обеспечивающая максимально полное использование разрядности сканера или программного обеспечения;

• преобразование информации о световом потоке в информацию об оптической плотности;

• преобразование информации об изображении в какую-либо доступную цветовую модель (RGB, CMYK, CIELab) или в полутоновую (при сканировании черно-белых оригиналов и т.д.);

• цветокоррекция изображения с учетом индивидуальных особенностей оригинала и печатного процесса (градационная, локальная, глобальная и т.д.), а также другие виды коррекции.

В некоторых моделях сканеров имеется дополнительный четвертый канал считывания информации для так называемого «нерезкого маскирования». Этот процесс осуществляется с использованием большей апертуры сканирования, при этом вычисляется сигнал нерезкого маскирования аналоговыми методами и на основании информации, непосредственно считываемой с изображения, получается изображение с меньшим уровнем шумов, чем при аналогичной коррекции резкости цифровыми методами.

При сканировании некоторых оригиналов, особенно отпечатанных полиграфическим способом, необходимо удалить растровую структуру. Это достигается путем сканирования с расфокусировкой оптической системы - дерастрированием (в английском варианте - descreening). Процесс дерастрирования обычно осуществляется в автоматическом режиме путем задания оператором значения линиатуры отпечатанного изображения.

Диапазон чувствительности сканера (в идеале) должен перекрывать динамический диапазон оригинала, чтобы обеспечить распознавание деталей в светах и в тенях изображения. Это особенно важно при сканировании в проходящем свете, где плотности оригинала достигают значений D=3,8-4,2, в то время как для непрозрачных оригиналов оптическая плотность не превышает D=2-2,5.

Современные сканеры, использующие в качестве светоприемников ПЗС-элементы, имеют несколько меньший диапазон распознаваемых оптических плотностей, чем сканеры с ФЭУ. Обычно он составляет от 0,3 до 3,9 и от 0,3 до 4,2 соответственно.

Работа с цветовыми пространствами. Различные фирмы-производители для работы на сканерах используют различные цветовые пространства. Тем не менее основными признаны RGB, CMYK, CIELab. Первые два пространства являются аппаратно-зависимыми, а последнее - математически рассчитанное и лишенное привязки к какому-либо типу оборудования.

Концепция работы с цветом фирмы Heidelberg Prepress основывается на использовании CIELab в качестве внутреннего пространства, которое при необходимости пересчитывается в другие пространства работающих устройств.

На рис. 2.1 приведена общая схема работы с цветовыми пространствами.

Требования к условиям эксплуатации. Для нормальной работы сканера необходимо соблюдать следующие условия:

• располагать сканер вдали от источников помех (воздушных кондиционеров, копировальных машин и т.д.) и сильных магнитных полей;

• избегать мест, подверженных воздействию прямого солнечного света и тепловому воздействию;

• избегать мест, где сканер может быть или сдвинут, или подвергаться вибрации;

• избегать статического электричества;

• не располагать сканер на неустойчивой подставке;

• защищать сканер от влаги, пыли и попадания различных жидкостей;

• при установке расстояние между сканером, стенами или другими объектами должно превышать минимально допустимое в 30 см;

• температура во время работы должна составлять 18-27°С, а влажность 50-70%.

Оригиналы. Оригиналы для сканирования можно разделить на две группы. Непрозрачные оригиналы: фотографии, рисунки, страницы журналов или буклеты - работа с ними осуществляется в отраженном свете. Прозрачные оригиналы: цветные и черно-белые слайды, негативы, а также растрированные фотоформы. В этом случае происходит обработка света, прошедшего через оригинал.

В планшетных сканерах кроме перечисленных выше оригиналов можно сканировать и различные предметы, например наручные часы, металлические монеты и т.д. Получение резкого объемного изображения зависит от глубины резкости оптической системы.

Требования к оригиналам. К сканированию оригиналов предъявляются определенные требования, которые необходимо соблюдать для получения качественных результатов сканирования, а также для уменьшения вероятности повреждения сканера:

• волнистые или погнутые оригиналы необходимо выпрямить, перед тем как помещать их на сканирующий стол;

• нельзя сканировать влажные оригиналы;

• удалить скрепки или зажимы с оригиналов, чтобы исключить возможность нанесения царапин на стеклянные поверхности;

• размер оригинала по возможности не должен превышать размеры зоны сканирования, иначе он может быть поврежден;

• нельзя прикасаться к стеклянной поверхности или держателю оригиналов руками, чтобы не оставлять масляных пятен.

 

ПЛАНШЕТНЫЕ СКАНЕРЫ

Quickstep. Описание наиболее перспективных моделей планшетных сканеров фирмы Heidelberg Prepress можно начать с модели Quickstep (рис. 2.2, а ).

В состав сканера входят (рис. 2.2, б, в ):

1 - устройство для сканирования прозрачных оригиналов (освещает оригинал таким образом, чтобы его можно было подвергнуть сканированию);

2 - держатель оригиналов;

3 - стеклянная пластина для оригиналов;

4 - панель управления;

5 - выключатель, подающий электроэнергию к сканеру;

6 - переключатель SCSI-адреса;

7 - разъем питания;

8 - интерфейсные порты.

Сканер Quickstep работает с оригиналами на отражение форматом 305х432 мм и оригиналами на просвет форматом 305х400 мм.

Перед тем как начать работу со сканером, необходимо разблокировать металлические скобы, которые защищают внутренние части сканера от повреждений во время транспортировки. Для этого следует повернуть замок по часовой стрелке до положения, соответствующего символу «замок снят», - приблизительно на 90° (рис. 2.3 ), затем открыть устройство для сканирования прозрачных оригиналов и сдвинуть металлические зажимы к внешним сторонам держателя оригиналов из положения «locked» (заперто) в положение «unlocked» (открыто).

При включении сканера загорается пилотный индикатор и начинается инициализация устройства, длящаяся примерно 5-10 мин. После завершения теста сканер переключается в режим ожидания и на дисплее появится сообщение «Ready to scan» (рис. 2.4 ).

Модель Quickstep оборудована пилотным индикатором и жидкокристаллическим дисплеем, на котором высвечивается текущий статус сканера. Переключатель режима ожидания позволяет отключать сканер даже в том случае, если главный выключатель на задней панели сканера включен.

Сканирование осуществляется при помощи трех ПЗС-линеек. Внешний вид одной из них показан на рис. 2.5 . Как и любой технологический процесс, сканирование можно разбить на определенные шаги:

• в случае необходимости протереть рабочий стол сканера и держатель оригиналов;

• открыть осветительное устройство;

• поместить оригинал, предназначенный для сканирования, на рабочий стол лицевой стороной вниз;

• выровнять середину верхнего края по специальным меткам (рис. 2.6 );

• осторожно закрыть крышку сканера (при резком закрытии устройства оригинал может оказаться сдвинутым);

• по завершении процедуры сканирования открыть осветительное устройство и удалить оригинал с поверхности стеклянной пластины.

Для качественного сканирования фирма Heidelberg Рrерrеss предложила использовать так называемое паспарту, представляющее собой непрозрачную гибкую рамку, в которую вставляются прозрачные оригиналы. Паспарту имеет двойственную функцию: во-первых, позволяет ровно располагать оригинал, а во-вторых, в некоторых моделях сканеров по нему осуществляется фокусировка оптической системы.

При эксплуатации любого сканирующего устройства могут возникать некоторые проблемы. В табл. 2.1 приведены две наиболее часто встречающиеся ошибки сканирования и возможные причины их возникновения. Перечисленные причины являются характерными не только для рассматриваемой модели или отдельно взятого модельного ряда сканеров фирмы Heidelberg Prepress, но и для большинства сканирующей техники других фирм-производителей.

Таблица 2.1

Ошибка Возможная причина
Отсканированное изображение не сфокусировано 1. Зона калибровки загрязнена 2. Стеклянная пластина рабочего стола сканера или держатель оригиналов загрязнены 3. Сканер не вошел в рабочий режим 4. Ослабление светового потока источника света (интенсивность света уменьшается после 3 тыс. часов работы)
Отсканированное изображение искажено Оригинал был сдвинут во время сканирования или неправильно позиционирован на рабочем столе

 

Saphir. Рассматриваемый сканер впервые был представлен на выставке Drupa 95. Он использует разработанную фирмой UMAX оптическую систему и управляется системой ColorPilot. На этой выставке впервые была продемонстрирована замкнутая репродукционная система для работы с ICC-профилями и системой ColorSync.

Система ColorPilot представляла собой компьютер Apple Macintosh с двумя мониторами, работающий с программой LinoColor, и сканер Saphir. Он стал первым на рынке планшетным сканером, полностью совместимым с системой ColorSync 2.0.

В настоящее время сканер Saphir (рис. 2.7 ) комплектуется программой LinoColor Lite (являющейся упрощенной версией LinoColor) со сложной системой цветовой калибровки и инструментами для надежного преобразования цветов.

Saphir оборудован приставкой для сканирования на просвет и использует быстродействующий однопроходный механизм. Цветное изображение оригинала предварительного и окончательного сканирования появляется на экране монитора через несколько секунд после начала сканирования даже при управлении сканером через программу Photoshop.

LinoColor Lite существенно упрощает пользователям работу на сканере, автоматически осуществляя ряд установившихся практических приемов работы с программным обеспечением по подготовке и проведению сканирования и обработке введенных изображений.

ChromaGraph S2000. Эта модель, которая появилась в переломный момент развития микропроцессорных технологий, по праву считается наиболее интересной из всех профессиональных планшетных сканеров фирмы Heidelberg Prepress и не только из-за несвойственных планшетным сканерам габаритных размеров - 690х890х1180 мм и массы 180 кг (рис. 2.8 ).

При работе со сканером используется специальная плата расширения MacCTU (Color Transformation Unit). Она служит аппаратным ускорителем обработки цвета для станций на базе компьютеров Apple Macintosh и предназначена для NuBus-шины и новой системы сканирования, состоящей из двух ПЗС-линеек по 6000 элементов. В процессе сканирования плата MacCTU выполняет операции вычисления фокуса, нерезкого маскирования, определения масштаба, перевод цветовых пространств и другие операции с плавающей точкой, которые разгрузили центральный процессор рабочей станции.

Кроме того, в сочетании с программным продуктом LinoColor 3.2 пользователь получил мощный инструмент для проведения различных видов коррекции и обработки изображения. Приведем их краткое описание.

Градационная коррекция.

Проводится с целью оптимизации тоновоспроизведения оригинала. Помогает пользователю учесть градационные искажения и ограничения последующих стадий технологического процесса получения оттиска, а также дает возможность целенаправленно изменить градационную характеристику оригинала с учетом его сюжетного содержания и редакционных требований.

 

Цветовая коррекция.

Здесь пользователю предоставляется поле для маневра, т.е. можно устранять недостатки оригинала с учетом типа пленки, фотобумаги или печатных красок на оттиске, корректировать «загрязненные» цвета оригинала, изменять цвет и насыщенность выбранных участков изображения, сохраняя их тоновоспроизведение.

Резкостная коррекция.

Необходима для воспроизведения мелких деталей изображения. В данной системе реализуется на программном уровне путем математического моделирования метода нерезкого маскирования. Резкостная коррекция предусматривает также «расфокусировку» или сглаживание изображения при сканировании и обработке полиграфических оттисков, уже имеющих растровую структуру. Сканирование подобных оригиналов без сглаживающих фильтров приводит в дальнейшем к образованию «вторичного» муара на полученных фотоформах. В таком сочетании сканера и программы впервые была применена система, при которой нерезкое маскирование проводилось непосредственно во время самого процесса («на лету»).

Кроме рассмотренных выше различных видов коррекции изображения система предусматривает возможность технической ретуши, восстановления некоторых утраченных участков оригинала (царапины, сгибы), а также использование инструмента маскирования, т.е. изменение отдельных выделенных участков оригинала.

Сканер применяется для работ любых видов сложности. Оптическая разрешающая способность составляет 3250 dpi, интерполяционная 8800 dpi. Такое высокое разрешение достигается не только за счет применения новейших микроэлектронных технологических решений, но и за счет нового типа «протяжки». В отличие от других сканеров здесь перемещается оригиналодержатель, а вся оптика жестко закреплена.

На рис. 2.9 приведена оптическая схема сканера. В оригиналодержателе 1 закрепляется оригинал и при подаче команды со станции сканирования оригиналодержатель перемещается в зону сканирования, где в зависимости от вида оригинала происходит засветка участка изображения с помощью световодов 2.

Свет в них поступает от галогенной лампы 3 мощностью 100 Вт, пройдя через один из фильтров RGB - 4 или нейтрально-серый фильтр. Разворачивающее зеркало 5 направляет световой поток по нужному световоду. После того как свет разворачивается под углом 90° зеркалом 6, он попадает на систему линз 7 или 8 (в зависимости от заданного разрешения) и, пройдя их, попадает на одну из ПЗС-линеек 9 с 6000 элементами. Далее определенное значение напряжения поступает на аналого-цифровой преобразователь 10, который формирует цифровой сигнал и передает его на управляющий компьютер.

Важной характеристикой сканеров, без которой невозможно качественное сканирование, является глубина цвета, составляющая 14 бит/цвет для данной модели. В современных настольных издательских системах стандартное представление цветов ограничивается 8 бит/цвет, поэтому применение даже существенно нелинейных преобразований к цвету в многобитном представлении позволило успешно избежать цветовых искажений. Логичнее всего большую часть преобразований цветовых пространств выполнить при сканировании, поэтому в ChromaGraph S2000 сканирование и, что очень важно, обработка изображения происходят с разрядностью 14 бит/цвет. Как и в случае нерезкого маскирования, все преобразования производятся «на лету» с помощью платы MacCTU.

Данные поступают в блок управления по SCSI-интерфейсу. Здесь RGB-данные переводятся в цветовое пространство CIELab, соответственно для отображения на экране монитора происходит обратная переконвертация в RGB с помощью MacCTU. При конечном сканировании аппаратное обеспечение сканера вычисляет установленный пользователем фокус изображения «на лету».

Во всех без исключения системах сканирования скорость считывания и обработки изображения зависит от следующих параметров:

• скорости перемещения механизма считывания;

• типа оригинала (прозрачный или непрозрачный);

• типа изображения (цветное или черно-белое);

• скорости передачи по SCSI-интерфейсу;

• размера оригинала;

• масштабирования;

• скорости записи;

• используемой рабочей станции;

• коэффициента качества.

В комплектацию этой модели входили универсальные кассеты с покрытием от антиньютоновских колец, кассеты для различных форматов оригиналов без покрытия, паспарту, монтажная фольга, применяемая для монтажа нескольких изображений или при использовании монтажного масла. Прозрачная фольга изготовляется из полиэстра, толщиной примерно 0,1 мм.

Для некоторых видов оригиналов, например сильно поцарапанных, или для повышения оптической плотности оригинала используют монтажные масла или гели, которые делают царапины и другие механические повреждения невидимыми. Использование масляной основы при монтаже возможно только в сочетании со специальными кассетами.

Topaz. В начале обзора этой модели сканера приведем краткую хронологию ее продвижения на рынке:

• первая модель сканера Topaz появилась в июле 1994 г. с версией LinoColor 3.2, с памятью на РС/МСА-карте;

• май 1995 г. - Topaz Robot с LinoColor 4.0;

• октябрь 1996 г. - Topaz II с LinoColor 4.2, с памятью типа Flash Memory Card;

• 1997 г. - модификации Topaz II Robot, Topaz II Сорix;

• 1998 г. - Topaz iX.

В 1994 г. фирма Heidelberg Prepress приступила к выпуску плоскостного сканера Topaz (рис. 2.10 ) с рекордными параметрами разрешения и производительности для данного типа сканеров, который буквально произвел революцию в технологии планшетных сканеров. С его появлением планшетные сканеры стали представлять реальную альтернативу дорогостоящим барабанным сканерам. До недавнего времени планшетные сканеры имели ряд недостатков по сравнению с барабанными, в частности недостаточно высокое разрешение и недостаточно детальную проработку изображений в областях теней и глубоких теней. Сейчас большинство из них устранено.

Общая схема рабочего окружения сканера представлена на рис. 2.11 , где 1 - сканер Topaz, 2 - рабочая станция на базе Apple Macintosh, 3 - периферийное запоминающее устройство, 4 - сетевое окружение.

В модели Topaz применяются три ПЗС-линейки, изготавливаемые фирмой Kodak, с 8000 светочувствительными элементами в каждой.

Оригинал или оригиналы размещаются на рабочем столе 1 с выделенными зонами увеличения (рис. 2.12 ). Зона 2 предназначена для сканирования только непрозрачных оригиналов, а зона 3 - для сканирования как прозрачных, так и непрозрачных. Эти зоны обеспечивают не только возможность работы с различными оригиналами, но и с масштабом увеличения.

В процессе сканирования оригиналов пучок света проецируется на систему линз 4 и попадает на ПЗС-элементы 5.

Линзовая система и три линейки ПЗС-линеек смонтированы на направляющих, имеющих одну степень свободы. Иными словами, используется оптическая система с переменным фокусным расстоянием. Возможности обработки оригиналов с выбранным разрешением полностью зависят от возможностей трех ПЗС-линеек.

Автоматическая фокусировка гарантирует резкость воспроизведения оригинала независимо от расстояния до стекла универсального держателя.

В случае замены любых электронных компонентов, проведения работ с оптическими или механическими узлами сканера, переустановки программного обеспечения производят базовую регулировку, которая представляет собой полностью автоматический цикл внутренних тестов, занимающих в общей сложности примерно 45 мин.

При работе с любым сканером пользователи неизбежно сталкиваются с проблемой фокусировки. Ошибка в фокусе всего 20 мкм при сканировании 35-миллиметровых слайдов при увеличении на 2000% неизбежно приведет к потерям в контрастности изображения. Чтобы избежать этого, Topaz оснащается автоматической электронной фокусировкой, которая каждый раз сама настраивается на сканируемый оригинал, прежде чем начинается процесс сканирования. Эта система обеспечивает глубину резкости при сканировании 20 мм, т.е. позволяет сканировать трехмерные объекты, например ручные часы, монеты, ювелирные изделия.

Для сканирования трехмерных объектов в программе LinoColor необходимо выделить сканирование в режиме Reflective (отражение) и активизировать функцию автофокусировки, т.е. выбрать опцию High или Excellent.

В подавляющем большинстве ПЗС-элементы имеют меньший воспринимаемый динамический диапазон, чем фотоумножители в барабанных сканерах. Это может иногда приводить к потере деталей в тенях при репродуцировании диапозитивов. Topaz использует новый тип ПЗС-линеек, способных обрабатывать сигналы в диапазоне плотности D=3,7, который приближается к максимально возможной плотности при сканировании - 4,0. Диапазон плотностей определяется не только ПЗС-линейкой, но и разрядностью глубины цвета. Большинство планшетных сканеров, доступных сегодня на рынке допечатных систем, работают с глубиной 12 бит/цвет, что не обеспечивает достаточной проработки деталей в тенях. По этой причине разрядность у данной модели была увеличена до 16 бит/цвет.

Поскольку планшетные сканеры используют тот же принцип, что и репрокамеры, в них значительную роль играет рассеянный свет, уменьшающий контраст в тенях. Так, например, наличие только одного процента рассеянного света уменьшает передаваемую оптическую плотность оригинала с 3,0 до 2,0 D. Для предотвращения этого нежелательного явления было предложено использовать специально разработанную оптическую систему.

На рис. 2.13 представлена принципиальная схема сканера Topaz, где:

1 - оригиналодержатель;

2 - флюоресцентные лампы мощностью по 15 Вт, соответствующей температуре 6000 К;

3 - разворачивающее зеркало;

4 - инфракрасный фильтр;

5 - ирисовая диафрагма;

6 - система линз, осуществляющая регулировку разрешающей способности;

7 - подвижная линейка ПЗС-элементов;

8 - управляющий блок, включающий аналого-цифровой преобразователь, блок расчета нерезкого маскирования и масштабирования изображения, а также шину ввода-вывода SCSI.

Topaz обеспечивает гибкость при работе с разными форматами оригиналов до

305х457 мм и может одинаково легко работать с непрозрачными оригиналами, с любыми диапозитивами большого формата до 250х457 мм. Планшетные сканеры являются более простыми в использовании, чем барабанные, поскольку нет необходимости монтировать оригиналы на барабане. Чтобы получить максимальную производительность, особенно при работе с большим количеством оригиналов, монтаж выполняется вне сканера в специально разработанной сменной кассете, универсальном держателе или прямо на рабочем столе (рис. 2.14 ), обеспечивающих высокоэффективный и качественный монтаж, в то время как сканер работает со второй кассетой. Используются несколько типов сменных кассет, в том числе со специальным покрытием, которое предотвращает появление ньютоновских колец и уменьшает влияние частиц пыли и царапин оригинала на получаемое изображение, а также дополнительная кассета для вращения оригиналов, что исключает необходимость в повороте изображения на компьютере, требующем много времени и ресурсов.

Кроме перечисленных инструментов для облегчения монтажа используется специальная линейка, применяемая совместно с универсальным держателем. Этот инструмент перемещается в плоскости сканирования вдоль направляющих и позволяет устанавливать определенные углы наклона оригиналов при сканировании (рис. 2.15 ). Таким образом, впоследствии не возникает необходимости в выравнивании оригинала или его вращении с помощью программных средств. Сканируемые объекты следует размещать на универсальном держателе лицевой стороной вниз.

У пользователя, приобретающего оборудование, естественно возникает вопрос о производительности. Основной величиной, определяющей производительность любого сканера, впрочем как и любого другого оборудования, является время сканирования, которое зависит не только от уникальных решений в области механики и микроэлектроники, но и от режима сканирования (черно-белый или цветной оригинал), размера оригинала, масштаба, разрешения сканирования, качества и возможностей рабочей станции.

На выставке Drupa 95 была представлена модель Topaz-Robot, оборудованная специальной приставкой-роботом, которая позволяет монтировать на пяти специально разработанных подставках до 25 сменных кассет, содержащих до 150 слайдов (рис. 2.16 ). Каждая кассета имеет максимальную сканирующую область 130х130 мм и может вмещать различные оригиналы, соответственно подходящие по формату.

Функция «робот» была впервые представлена фирмой Scitex в сканере Smart 720. Она подразумевала использование кассет с автоматической подачей. Вслед за этим компании Fuji и Dainippon Screen выпустили свои модификации сканеров с этой функцией (но они были доступны только на японском рынке). Их позиции на рынке ослабляла малая величина максимальной площади сканирования оригиналов, что сразу ограничило зону их применения.

Функция «робот» позволила автоматизировать помещение оригиналов в сканируемую область и исключить затраты ручного труда на эту операцию. Естественно, в мире нет ничего идеального, и следствием автоматизации явилась невозможность использования в одной кассете прозрачных и непрозрачных оригиналов.

Оригиналы монтируют в кассеты, используя паспарту. Каждая кассета имеет уникальный электронный код для идентификации. Кассеты изготовляют из противоореольного стекла, чтобы предотвратить появление колец Ньютона.

Контейнеры, содержащие кассеты, монтируются в Topaz-Robot с задней стороны сканера. Сканирование происходит после помещения кассеты на вращающийся стол, по окончании сканирования она возвращается обратно. Сканированные изображения сохраняют на жестком диске рабочей станции или сервера.

Скорость работы, которую фирма заявляет для модели сканера Topaz-Robot, составляет:

• окончательное сканирование 45 слайдов форматом 100х120мм с увеличением 150% - 2 ч 30 мин;

• 150 слайдов размером 35 мм с увеличением 500% - 6 ч 32 мин.

Кроме того, задания на сканирование могут распределяться между несколькими рабочими станциями с помощью функции JobAssistant, которая позволяет рассылать по сети предварительно отсканированные изображения и производить на этих станциях цветокоррекцию. Впервые эта функция появилась в версии LinoColor 4.0 и получила положительные отклики у пользователей благодаря надежности и повышению экономической выгоды от использования сканера. В зависимости от количества станций, работающих со сканером, и конкретного производственного цикла можно фактически полностью исключить простои сканера.

Отдельного упоминания заслуживает модель Topaz iX (рис. 2.17 ).

Как и в других моделях серии Topaz, после подачи электроэнергии и прохождения сканером внутренних тестов нужно загрузить программу LinoColor. После загрузки программы сканер вновь осуществляет внутреннюю проверку и при ее успешном завершении готов к работе.

Topaz iX оснащен тремя цветными ПЗС-линейками по 8000 элементов и специальной ПЗС-линейкой для работы с черно-белыми изображениями высокого разрешения, содержащей 12000 элементов. Это обеспечивает высокое базовое оптическое разрешение, что необходимо, например, при сканировании цветоделенных растрированных фотоформ в режиме сканирования CopyDot для процедуры Copix, являющейся отличительным признаком данной модели.

С помощью ПЗС-элементов Topaz iX может достигать оптического разрешения 5080 dpi. Благодаря внутренней аппаратной поддержке интерполяции оптическая система обеспечивает оптимальный диапазон разрешений от 100 до 11000 dpi и быстрое последующее редактирование изображения.

Функция Copix (поставляемая в качестве опции) помогает подавить первичный растр на цветоделенных растрированных фотоформах. Наиболее часто полученные после этого изображения используются в технологической цепи Computer-to-Plate.

Как и все модели этой серии, Topaz iX оснащается универсальным столом, монтажной линейкой, различными поворотными кассетами и другими приспособлениями, обеспечивающими универсальность применения сканера.

Размеры файлов во многом зависят от масштаба изображения. Таблица 2.2 иллюстрирует эту зависимость на примере отсканированного профессионального слайда форматом 100х120 мм и непрозрачного оригинала форматом 297х420 мм.

Таблица 2.2

Масштаб увеличения, % Время предварительного сканирования, с Время окончательного сканирования, с Объем файла, Мб
Слайд
Непрозрачный оригинал

При закреплении оригиналов, предназначенных для сканирования, необходимо позиционировать их как можно ближе к центру стеклянной пластины универсального стола, при этом эмульсионный слой пленки должен соприкасаться с поверхностью стеклянной пластины.

Перед сканированием пользователь должен проверить/установить основные настройки LinoColor:

• произвести настройки в Profile Selection меню File;

• проверить и отрегулировать настройки в PostScript Setting меню File;

• проверить предварительные настройки в меню Edit;

• выбрать режим работы с прозрачными или непрозрачными оригиналами.

Для завершения обзора сканеров серии Topaz приведем таблицу самых распространенных ошибок при работе, информация о которых высвечивается на экране монитора (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Ошибка Возможная причина
Не обнаруживаются геометрические метки для автофокусировки Металлизированные линии либо повреждены, либо загрязнены
Механические детали, предназначенные для юстировки оптических элементов, не срабатывают 1. Система оригиналодержателя не подготовлена к работе 2. Механические детали малочувствительны 3. Неисправен нулевой сенсор 4. Не подключен соединительный кабель
Рабочий диапазон размеров апертуры не поддается юстировке 1. Проблемы с измерением интенсивности излучения 2. Апертура «заедает» (механические детали апертуры не могут перемещаться свободно) 3. Двигатель апертуры неисправен 4. Неисправен электронный драйвер к двигателю апертуры 5. Велико натяжение ремней

NexScan. В ноябре 1999 г. на Московской международной выставке «ПолиграфИнтер 99» компания Heidelberg Prepress впервые представила перспективную модель сканера семейства NexScan, которое пришло на смену сканерам Topaz.

Помимо того, что новинка в полной мере обладает достоинствами знаменитого сканера Topaz (по всему миру их установлено более 5 тысяч), были внедрены новые технологии Direct Capture Technology (DCT) с оптической системой xyVariLens и вертикальным расположением камеры (рис. 2.18, а, б ).

Идея технологии DCT состоит в позиционировании массива ПЗС-линеек непосредственно под оригиналом, что позволяет исключить применение зеркал и других оптических устройств, изменяющих направление светового луча.

Основой оптической системы xyVariLens является оптическая система VariLens сканера Topaz, где она обеспечивала глубину резкости 20 мм. Теперь же VariLens получила возможность перемещаться в координатном пространстве xy, что на практике означает сканирование с максимально высоким разрешением в каждой точке.

Монтаж отражающих и прозрачных оригиналов в сканерах семейства NexScan осуществляется с помощью взаимозаменяемых столов, а последовательность выполнения сканирования и монтажа организована таким образом, что практически исключаются простои сканера. Конструкция стола позволяет обрабатывать оригиналы на отражение, на пропускание, а также цветоделенные растрированные фотоформы.

Управление сканерами этого семейства, как и других моделей, осуществляется с компьютера Power Macintosh посредством программы LinoColor.

Постепенный переход к технологии Computer-to-Plate предполагает наличие у сканеров способности оцифровывать цветоделенные растрированные фотоформы. Модель NexScan F4200 сканирует фотоформы в режиме CopyDot с помощью дополнительной линейки с 12000 ПЗС-элементами. Три же основные линейки содержат по 8000 ПЗС-элементов и позволяют получать оптическое разрешение 5080х5080 dpi.

Программный модуль CopixAssistant, который входит в состав программного обеспечения LinoColor, автоматически определяет разрешение растра, угол поворота и плотность. Модуль RegisterAssistant выполняет полуавтоматическую приводку цветоделенных пленок.

Для освещения оригинала используются две лампы с отражателем, который позволяет равномерно распределить освещение по всей площади сканирования.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 448. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.086 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7