ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ сканирования изображений
3.1. Классификация сканеров
Качество воспроизведения иллюстраций во многом зависит от качества и возможностей сканирующего устройства. По технологии сканирования сканеры можно разделить на планшетные и барабанные. По конструктивным особенностям и функциональным возможностям различают несколько классов сканеров. Планшетные: Настольные планшетные – самый недорогой и доступный тип сканеров., прост в использовании. Разрешающая способность – до 2000 dpi. Планшетные сканеры промежуточного класса – офисные, для деловых коммуникаций, распознавания символов, более сложные модели работают с оцифровкой слайдов, диапозитивов, негативов. Позволяют делать предварительную обработку изображений, корректуру сканирования. 600 -1800 dpi. Планшетные сканеры высокого класса – конкурируют с барабанными сканерами по динамическому диапазону, глубине цвета, автоматизации обработки изображений. Подходят для рекламных агентств, издателей журналов, где важно сканирование больших объемов изображений и быстрый производственный цикл. Барабанные сканеры: - Самые дорогостоящие устройства в ряду сканеров обеспечивают максимальные возможности для пользователя. Принципы сканирования у них отличаются от планшетных и слайд-сканеров. Барабанные сканеры состоят из прозрачного цилиндра — "барабана", на который с помощью специализированной клейкой ленты монтируются оригиналы. Барабан приводится во вращение и последовательно движется вдоль считывающей головки. За определенный момент времени считывается лишь одна точка. Очень большой диапазон оптических плотностей — от 3,8 до 4,2D — достигается за счет того, что источник света узконаправлекный, а в качестве считывающего элемента используется фото-электронный умножитель (ФЭУ). Диапазон измерений от 4 000 до 11 000 и даже 20 000 dpi. Для профессиональных барабанных сканеров поставляется специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить дополнительные операции: цветоделение, пакетное сканирование, селективную цветокоррекцию. При очевидных преимуществах использование сканеров этого класса возможно при наличии специализированных помещений, освещения, микроклимата и высококвалифицированного персонала, а также требует больших капиталовложений. Настольные мини-барабанные сканеры Новое поколение мини-барабанных сканеров особенно привлекательно для универсальных издательских фирм. Простые модели имеют оптическое разрешение 2500 dpi, динамический диапазон 3,6 (что все же превышает соответствующие параметры большинства планшетных сканеров) и сравнительно скромные средства автоматизации. В настольных моделях используются барабаны меньших размеров, чем у высококачественных Примечательные особенности настольных барабанных сканеров: Пакетное сканирование. Сменные барабаны.
Принципиальные схемы работы планшетного и барабанного сканеров
Для получения информации об изображении в пригодной для компьютерной обработки форме оригинал разбивается на микроэлементы, расположенные в вершинах прямоугольной сетки, и информация о цвете каждого микроэлемента кодируется для передачи в компьютер. Для "наложения" сетки отсчетов на оригинал существуют три способа. Рассмотрим два из них: - проецирование оригинала на линейку считывающих элементов с одновременным взаимным перемещением считывающего узла - поточечное считывание единственным воспринимающим элементом с перемещением его относительно оригинала в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В планшетных сканерах используется первый вариант организации считывания информации. Структура считывающей системы показана на рис. 20. Световой поток от источника со стабильным спектром излучения, близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа), проходит через размещенный на прозрачной поверхности (обычно на стекле) оригинал и диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света (на рисунке не показана). Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый каждым элементом ПЗС-линейки (прибор с зарядовой связью). При сканировании в отраженном свете оригинал освещается "снизу" (при расположении системы считывания в соответствии с рис. 20), 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 смешения цветов (красный, синий, зеленый). Некоторые фирмы 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. В барабанных сканерах используется второй способ считывания, для которого требуется обеспечить взаимное перемещение единственного считывающего элемента и оригинала в двух взаимно перпендикулярных направлениях движения — отсюда идея "спиральной развертки". Оригинал (рис. 21) монтируется на поверхности вращающегося цилиндра, а считывающий узел поступательно движется вдоль его оси, разворачивая спираль на поверхности барабана. Световой поток от источника света с эталонным спектром (так как здесь источник точечный, обычно используются галогеновые лампы мощностью 30-50 Вт) проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагм, затем сфокусированный луч попадает на расщепленную систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы — фотоэлектронные умножители (ФЭУ) или фотодиоды, где происходит процесс, известный как оптичес-кое усиление. Возникающее при этом усиление позволяет преобразовывать свет в электрические сигналы. Далее эти сигналы идут в электрическую схему, где они оцифровываются. Как правило, считывающий узел расположен снаружи цилиндра, а источник для сканирования прозрачных оригиналов — внутри При сканировании в отраженном свете освещение обеспечивается со сторон объектива. Первый способ реализован в матричных сканерах и требует применения матрицы однотипных светочувствительных элементов, в качестве которых сегодня используются матрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС). Так как для сколько-нибудь качественного считывания такая матрица должна включать несколько миллионов элементов, суммарная надежность оказывается весьма низкой. Практическое применение такая схема считывания нашла лишь в цифровых камерах для оперативной съемки. Изображение проецируется на матрицу ПЗС одновременно, затем поэлементно считывается и запоминается для последующей обработки. Прошедший фильтр пучок света попадает на линейку элементов с зарядовой связью, расположенных в фокальной плоскости объектива. Таким образом, в каждый момент времени для считывания доступна информация об одной "строке" изображения. Перемещение оригинала относительно тракта "источник света — линейка ПЗС" обеспечивает второе направление развертки изображения. Принципиально необходимым для правильной работы планшетного сканера является параллельность источника света, оригинала, диафрагмы и линейки ПЗС. Кроме того, все три линейки ПЗС должны одновременно попадать в фокальную плоскость. Рассмотренная базовая конструкция может иметь варианты, реализуемые в конкретных моделях сканеров. Для самых дешевых моделей вместо трех линеек ПЗС используется одна, а светофильтры перед ней меняются специальным механизмом. Преимуществом плоских сканеров является возможность работы с негибкими оригиналами. Некоторые модели позволяют сканировать достаточно толстые журналы и книги, не разрезая их. При этом нужно обеспечить плотное прилегание оригинала к стеклу — глубина резкости у большинства сканеров не слишком велика. Исключение составляют сканеры с большим разрешением и соответственно узкой щелью диафрагмы. На отдельных моделях допустимо даже сканирование объемных предметов — медалей, мелких украшений и т.д. Естественно, рассчитывать на получение перспективы и объемности в таких условиях не приходится. Еще одно преимущество многих плоских сканеров — удобство работы. Не требуется никаких вспомогательных операций для того, чтобы зарядить оригинал для сканирования в отраженном свете, да и монтаж слайдов существенно легче (исключение составляют работы с очень высоким разрешением, когда требуется использование монтажного геля и особо тщательная очистка — здесь преимущество плоского расположения оригинала заметно меньше). Разумеется, для сканеров с размещением оригиналов в специальных кассетах монтаж оригиналов ненамного легче, чем на барабанном сканере. Очевидным недостатком барабанных сканеров является необходимость монтажа оригиналов на поверхность цилиндра, представляющего собой работу кропотливую и малопроизводительную. Для повышения суммарной производительности оборудования большинство фирм-производителей комплектует свои барабанные сканеры специальными монтажными столами и дополнительными цилиндрами, что позволяет разместить оригиналы на цилиндре, не занимая время самого сканера. Еще одним существенным ограничением является требование к гибкости и массе оригиналов, исключающее сканирование объемных оригиналов. Таким образом, планшетные сканеры удобнее в работе, но обладают меньшей свободой в выборе разрешения при сканировании, чем барабанные.
Проекционные сканеры напоминают фотоувеличитель и работают почти так же, как фотографическая камера. Проекционные сканеры выпускаются для работы с непрозрачными оригиналами, для работы с прозрачными оригиналами (такие сканеры часто называют «слайд-сканер») и универсальные. В сканерах для работы с непрозрачными оригиналами считывание оригинала осуществляется в отраженном свете. Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Сканирующая головка (камера) закрепляется на вертикальном штативе на некоторой от него высоте. В зависимости от конструктивных особенностей сканера камера может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим. Перед началом сканирования камеру следует установить в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Точная настройка разрешения (фокусировка) осуществляется перемещением линзы. Внутренний источник света при этом обычно не требуется — естественного комнатного освещения оказывается достаточно. Иногда источники света (не более двух) присоединяются непосредственно к камере. Внутри камеры небольшой двигатель перемещает линейку ПЗС в фокальной плоскости линзы. Процедура сканирования занимает некоторое время, поэтому следует учитывать возможное нежелательное воздействие вибрации и внешних источников света. Схема работы проекционного сканера приведена на рис. 1.27.
Оптическое разрешение слайдовых сканеров составляет от 2000 до 5000 dpi в зависимости от класса устройства. Слайдовый сканер во многом напоминает планшетный. Различие состоит лишь в том, что слайд-сканер фиксирует образ сканируемого изображения в проходящем свете и соответственно источник света, оригинал и фотоприемник в нем имеют другое взаимное расположение. Для фиксирования цвета и уровней серого в слайд-сканерах используются либо наборы линеек ПЗС, либо матрицы ПЗС (рис. 1.28).
|