Возможности колориметрических характеристик сканера. Профилирование сканера

Оптической плотности D = 0,05 соответствуют значения или ; D = 1 соответствуют значения и ;  
и т.д.

Изза несовершенства оптической системы сканера и нелинейности спектральной характеристики фотоприемника значения параметров реальных устройств сканирования всегда ниже теоретически возможных. На практике динамический диапазон сканера определяется как разность между оптической плотностью самых темных Dmax и самых светлых Dmin тонов, которые он может реально различать. Максимальная оптическая плотность оригинала характеризует наиболее темную область оригинала, распознаваемую сканером, более темные области воспринимаются сканером как абсолютно черные. Соответственно минимальная оптическая плотность оригинала характеризует наиболее светлую область оригинала, распознаваемую сканером, — более светлые области воспринимаются сканером как абсолютно белые.

Чем шире динамический диапазон сканера, тем больше градаций яркости он сможет распознать и соответственно тем больше зафиксировать деталей  изображения. Практически невозможно получить цифровое изображение с плотностью тона, превышающей 4,0. Видимо, исходя из этого, диапазон оптических плотностей сканера часто ограничивают именно этим значением.

Некоторые сканеры  обладают способностью калибровки, то есть настройки на динамический диапазон плотностей оригинала. Рассмотрим это на конкретном примере. Допустим, мы имеем ПЗСсканер, воспринимающий оптический диапазон плотностей до 3,2. С его помощью нам нужно отсканировать слайд, имеющий максимальную оптическую плотность 4,0. Сканер выполняет предварительное сканирование для анализа оригинала и получения диаграммы оптических плотностей. Обычно такая диаграмма выглядит примерно так, как показано на рис. 4. После анализа диаграммы сканер производит автокалибровку с целью сдвига своего динамического диапазона восприятия оптических плотностей. Таким образом, в данном конкретном случае минимизируются потери в «тенях» благодаря несущественным потерям в «светах».

Область сканирования определяет максимальный размер оригинала в дюймах или в миллиметрах, который может быть сканирован устройством. Иногда используется также термин максимальный формат.

Коэффициент увеличения показывает (обычно в процентах), во сколько раз можно увеличить изображение оригинала в процессе сканирования. В зависимости от типа и класса сканера требуемый коэффициент увеличения либо определяется автоматически, либо устанавливается пользователем вручную перед сканированием. В автоматическом режиме драйвер сканера вычисляет требуемое входное разрешение, учитывая размер оригинала и выбранный коэффициент увеличения.   

Рис. 4. Учет распределения плотностей оригинала   

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

где L — линиатура полиграфического растра, с которым будет производиться дальнейшая печать (lpi); М — коэффициент масштаба; К — так называемый коэффициент качества, значение которого лежит в пределах от 1,5 до 2.

2)  
 

Рис. 5. Классификация механизмов сканирования  

Профессиональные  сканеры, предназначенные для использования  в системах допечатной подготовки изданий, можно классифицировать следующим образом (рис. 5):

• по характеру  расположения оригинала — плоскостные (планшетные), проекционные, барабанные сканеры;

• по характеру  перемещения оригинала — сканеры с движущимся и с неподвижным оригиналом;

• по цветности — сканеры цветные и чернобелые;

• по режиму сканирования — сканеры однопроходные (чернобелые и цветные, в которых сканирование цветного оригинала осуществляется за один проход) и трехпроходные;

• по технологии сканирования — сканеры с ФЭУ, с одной или тремя линейками ПЗС, с матрицей ПЗС;

• по виду движущихся при сканировании оптических деталей (только для плоскостных сканеров) — с движущимся считывателем, с движущимися зеркалами и гибридный, когда перемещаются и считыватель и зеркала.  

ПЛАНШЕТНЫЕ

Наиболее распространенный тип сканеров — планшетный (плоскостной). Почти все модели имеют съемную крышку, что позволяет сканировать толстые оригиналы (журналы, книги). Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов, что удобно при работе с программами распознавания текстов — OCR (Optical Characters Recognition).

Планшетные сканеры  для сканирования прозрачных оригиналов могут комплектоваться слайдмодулем. Слайдмодуль имеет собственный источник света и устанавливается на плоскостной сканер вместо крышки.

Установка Оригиналов 
В отличие от барабанных сканеров, документы для планшетных сканеров необходимо расположить на горизонтальном окне. Таким образом, они не обязательно должны быть тонкими и гибкими. Некоторые сканеры даже позволят Вам сканировать документы практически любой толщины, а обладая большой глубиной резкости (до нескольких см) можно сканировать объемные предметы. 
Cветовые сигналы сначала также преобразуются в электрические сигналы и затем в цифровые сигналы. Галогенная лампа действует как источник освещения. Лампа передвигается в пошаговом режиме вдоль оригинала. отраженный или проходящий свет через систему зеркал принимается тысячами чрезвычайно маленькими фотодиодами, собранными в матрицу.(Рис. 6.) Прочитанные строки , аппаратура переводит в цифровые данные.

Рис. 6. Оптисеская система планшетного сканера

Практическое  сравнение с Барабанным сканером.

• планшетные сканеры - не столь эффективны как барабанные сканеры;
• оптическая разрешающая способность определена числом элементов и может быть увеличена только уменьшением изображения или пересчетом программой обработки (что не допустимо);
• чувствительность к помехам - появляются посторонние шумы в изображении, и низкая резкость скана - это связано с большим количеством (до четырех раз) преломления сигнала зеркалами по пути от оригинала к матрице;
• Построчная загрузка изображения, естественно, приводит к большим ошибкам , чем точечная у барабанного сканера;
• Низкая оптическая плотность;
• Низкая стоимость и доступность , кажущаяся простота управления относятся к достоинствам планшетных сканеров.

Несмотря на все эти недостатки, высокопроизводительный планшетный сканер может использоваться для сканирования нормальных оригиналов, при невысоких требованиях к  качеству изображений например для массовой полиграфии, дешевых цветных журналов и т.д.

Рис. 7. Пример сканирования на планшетном и барабанном сканере: a — планшетный полупрофессиональный сканер (1500$); б— и профессиональный барабанный сканер (50000$). 
 
 

С уменьшением  цены сканера - соответственно увеличивается  и разница в качестве. Дорогой  зеркальный 11-ти мегапиксельный цифровой фотоаппарат по качеству получаемого  изображения сравним с планшетным сканером за 200$ - какие бы аргументы не приводили приверженцы цифрового фото, качество познаётся в сравнении и после сравнения файлов за цифровиком остаётся только удобство в работе.  
 
 
 
 

 
Сканер читает световые отражения  от непрозрачных оригиналов или принимает количество проходящего через прозрачные оригиналы света. Точечный источник освещения проецирует, подобно лазеру, луч, который двигается поперек оригинала, в то время как цилиндр вращается.(рис. 8.) Отраженный или пропущенный свет принимается датчиком сканера и по трем световодам передает сигнал дальше. Отдельный фото умножитель для каждого цвета преобразовывает свет в электрические сигналы. Результирующий электрический ток все еще слишком слаб, чтобы его можно было использовать. Но как только поток усилен, аппаратурой сканера до достаточно сильного электрического сигнала, аналоговый сигнал можно переводить в цифровой вид , поскольку компьютеры не предназначены для работы с аналоговыми электрическими сигналами, сигналы подвергнутся заключительному преобразованию: они будут оцифрованы. Это преобразование сигнала берет на себя аналого-цифровой преобразователь, который превращает аналоговые сигналы в полезные, цифровые значения с заданной дискретизацией согласно установкам и параметрам, который вносит оператор при работе с пресканом. Преимущественно используются алгоритмы преобразования аналоговых данных сразу на четыре цифровых канала CMYK. Вы никогда, ни при каких условиях не произведёте цветоделение в CMYK с таким качеством.

Рис. 8 Оптическая система барабанного сканера

Практические  преимущества и недостатки: 
Вполне развитое положение в барабанной технологии предлагает несколько существенных преимуществ:

• высокая чувствительность (оптическая плотность - до 4.2D), которая позволяет Вам сканировать документы как на отражение, так и на просвет с отличным качеством.
• разрешающая способность до 19,600 точек на дюйм, что позволяет значительно увеличивать изображение (достаточное для того, чтобы увеличить маленький слайд до размера плаката или разглядеть структуру слайда - зерно, в подробностях).
• высокая скорость сканирования, пакетная обработка.
• минимальный шум.
• аппаратные средства повышения резкости изображения.
• уменьшенная интерференция от беспризорного сигнала ( -RUS- максимальная помехозащищенность)
• Высокое качество изображений, как в светах, так и в тенях.
• Основная работа по цветокоррекции оригинала производится с пресканом - в результате сканирование производится только "нужных данных". Развитые программые средства барабанных сканеров по своим возможностям работы с цветом и тоном, как всего изображения (глобальная коррекция), а так и отдельного цвета или диапазона цветов (выборочная коррекция) превосходят аналогичные средства программ редактирования растровых изображений (например Photoshop).

 

 Недостатки:

• требует квалификации оператора, подготовка оригиналов к сканированию сложна и длительна
• высокая стоимость

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРОФИЛИРОВАНИЕ

Основное и дополнительное программное обеспечение

Сканирующие устройства поставляются с программным обеспечением, которое автоматизирует многие трудоемкие операции при вводе и обработке данных и предлагает технологические решения для получения стабильного и достоверного цвета при оцифровывании сюжета. Достоверность преобразования цвета определяется математическими методами, цветовыми таблицами и алгоритмами, которые используются ядром программы при преобразовании цвета из одной цветовой модели пространства в другую. Надежность технологии определяет качество цветовоспроизведения оригинала при подготовке изображения к печати.

  Программные решения и инструментальные средства управления должны быть простыми, разнообразными и высокоточными. Программное обеспечение вместе с устройствами ввода и обработки данных должны комплексно решать задачи технологического цикла «ввод — отображение— вывод». Сканирующий комплекс (сканер— программа управления) обязан предоставлять возможность работать как в автоматическом режиме, так и в режиме тонкой настройки под управлением квалифицированного оператора.

  Из-за несоответствия цветового пространства моделей RGB и CMYK, в которых работают устройства технологического цикла «ввод-отображение-вывод» (сканер-монитор-печатный станок), добиться предсказуемости цветопередачи до недавнего времени было очень трудно. Но с вводом единого формата профиля, в котором содержится информация о цветовом пространстве конкретного устройства ввода, отображения, вывода, появилась возможность добиться предсказуемой цветопередачи в процессе репродуцирования. Для платформ с операционной системой Mac OS — это стандарт ICC, а для платформ с операционной системой Windows — ICM. В основе этих стандартов лежит прибороне- зависимая цветовая модель CIEL*a*b*, кото

Рис. 76. Оригинал-мишень или контрольная шкала IT8— (7/1, 7/2), где 7/1 — шкала на прозрачной основе (слайд), 7/2 — шкала на непрозрачной основе (фотография)

 

рая служит универсальным средством при преобразовании цветовой модели RGB в цветовую модель CMYK. Разработанная компанией Linotype CPS система (принцип) управления цветом, в основе которой лежит цветовая модель CIE L*a*b*, была лицензирована и внедрена в ядро операционных систем Mac OS и Windows, что дало возможность фирмам-производителям оборудования с помощью единого формата профиля правильно описывать цветовые пространства работы устройств ввода, отображения, печати. Существуют дополнительные программы и устройства (цветокалибрующие устройства и спектрофотометры), позволяющие редактировать и создавать в рамках стандарта CIE профили ICC (ICM) устройств ввода, отображения, вывода (печати). Как правило, эти программы и калибрующие устройства разрабатываются отдельными блоками и предлагаются разработчиками как самостоятельные программные и инструментальные опции. Обычно для получения профилей устройств ввода информации (калибровка сканеров) используются цветные оригиналы-мишени (рис. 76) на отражение и пропускание в виде специальной контрольной шкалы IT8 — (7/1,7/2).