В любом сканирующем устройстве качество получаемых цифровых изображений в большой степени определяется конструктивной реализацией механизма сканирования, особенностью оптической системы, а также от качества, работающих в паре, двух центральных компонентов блока оцифровки изображений:
- трехлинейной светочувствительной матрицы (чаще называемой ПЗС-матрицей);
- аналогово-цифрового преобразователя (АЦП).
С другой стороны, огромную роль в формировании возможностей сканера играет его программное обеспечение, позволяющее производить сложную обработку и преобразование цифровых описаний цветных изображений. В цифровых копирах, как известно, копия по качеству может быть значительно лучше оригинала.
Оцифровка сканируемого изображения в большинстве сканирующих устройств (среднего класса) выполняется с перемещением каретки сканирующей лампы. Механика такой оцифровки состоит в том, что сканирующая лампа, последовательно меняет свое положение, относительно размещенного на столе оригинала, на величину шага, минимальная величина которого определяет механическое разрешение сканера. При этом отраженный от непрозрачного оригинала (или прошедший сквозь прозрачный оригинал) свет фокусируется через оптическую систему на ПЗС-матрицу, находящуюся под ложем сканера.
Существует несколько вариантов построения кинематики таких сканеров, различающихся по числу и типу подвижных компонентов. Наиболее распространенный и менее дорогой вариант использует единый, перемещающийся относительно неподвижного стола, модуль с оптической системой и ПЗС-матрицей, в котором происходит обработка светового потока с отсканированной информацией.
Значительно реже применяется конструкция с неподвижной ПЗС-матрицей, в которой сканирование осуществляется либо за счет движения стола с оригиналом, либо перемещением ламп и компонентов оптической системы.
Конечно физические принципы построения полупроводниковых ПЗС-структур обуславливают преимущества и недостатки перечисленных вариантов, и любые внешние воздействия, способные даже незначительно повысить рабочую температуру светочувствительных полупроводниковых элементов, приводят к возникновению в них паразитных токов. Кроме того, имеются погрешности, связанные с обработкой светового потока в подвижной оптической системе, кроме того, любой, даже идеально собранный, механизм со временем изнашивается, что и приводит к снижению точности работы. Очень редко на практике в сканирующих устройствах используют почти стационарную оптическую систему, в которой движется только линза авто-фокусировки и неподвижна ПЗС-матрица. Оптическая система играет главную определяющую роль в формировании отчетливого изображения, существенное значение имеет большая глубина резкости и использование длиннофокусной оптики. В процессе сканирования сборка с лампой, зеркалами и линзами «догоняет» вторую оптическую сборку, гарантируя постоянство оптического пути, длину которого разработчики этих сканеров намеренно увеличили.
Характеристики сканера обычно определяют тремя основными показателями:
- разрешением,
- глубиной цвета,
- динамическим диапазоном.
Истинное оптическое разрешение, часто выражается в dpi (dots per inch - точек на дюйм), и определяет число элементарных участков поверхности сканируемого оригинала, информация о которых воспринимается одной линейкой (при цветном трехпроходном сканировании), или тремя светочувствительными линейками ПЗС-матрицы (по одной линейке на красный, зеленый и синий цвет). Разрешение сканера правильнее отражается не в dpi, так как эта единица измерения более характерна для принтеров, которые формируют цветовые оттенки и элементы изображения из мельчайших растровых точек, а в ppi (pixels per inch - пикселов на дюйм) - эта единица измерения, оперирует прямоугольными элементами (пикселами) конкретной величины.
Величина оптического разрешения сканера и размер пиксела напрямую определяются числом светочувствительных элементов ПЗС-матрицы, размещенной параллельно одной из сторон ложа сканера. Это разрешение имеет естественные границы, которые можно расширить, лишь сокращая размер сканируемой области, приходящейся на длину светочувствительной линейки. Делается это с помощью оптических систем с переключаемыми линзами, которые обеспечивают экспонирование встроенных ПЗС-структур световым потоком, сканирующим либо всю ширину ложа, либо только его часть (как правило, центральную). Существует оригинальный способ увеличения разрешения цветных (монохромных) сканеров в котором на каждый из трех цветов установлена не одна, а целых две ПЗС-линейки, сдвинутые друг относительно друга на половину шага.
Для простых цветных сканеров обычно используют 8-разрядные АЦП (256 градаций или цветов). Для правильного восприятия передаваемого через оптическую систему светового потока в высококачественных цветных сканирующих устройствах все чаще устанавливают АЦП с повышенной разрядностью (обычно в данном классе устройств максимальная разрядность АЦП составляет 12-14 бит), что позволяет увеличивать число воспринимаемых оттенков до 4,4 биллиона цветов (в случае использования 14-разрядного АЦП по каждому цветовому каналу, но в этом случае необходимо использовать высококачественные ПЗС-матрицы, так как, если в применяемой ПЗС-матрице большие паразитные токи, а из 14 разрядов установленного в сканере АЦП достоверными являются лишь 12, то эти цифры теряют всякий смысл).
Технические параметры ПЗС и АЦП сканера являются малоизвестной информацией, такой информацией иногда не владеют даже дистрибьюторы продающие цветные копировальные аппараты (ЦКА), поэтому предварительное тестирование покупаемого аппарата полезная и необходимая процедура. Еще одним важнейшим показателем сканирующего узла является динамический диапазон, определяющий «остроту зрения», то есть способность к дифренциации оттенков cкaниpyeмого изображения. Определяется этот параметр путем нахождения разности между минимальной и максимальной оптическими плотностями оригиналов, которые сканер способен отличить от абсолютно белого и абсолютно черного цветов. Довольно часто производитель указывает в спецификации не динамический диапазон, а максимальную, различимую сканером, оптическую плотность оригинала. Этот показатель не всегда правильно распознается, кроме того, он утаивает не менее важную характеристику - способность сканера различать светлые оттенки. Кроме того, значение оптической плотности оригинала поставщики порой определяют по разным методикам, что приводит к неоднозначности этого показателя.
Наибольшую ценность возможности сканера ЦКА по распознаванию цветовых оттенков приобретают при работе с негативами и слайдами. Осуществить профессиональное сканирование прозрачных оригиналов на аппаратах с динамическим диапазоном менее 3,0 - проблематичная задача (об этом производители часто просто не упоминают в технических характеристиках о динамическом диапазоне или оптической плотности). Сканирование негативов и слайдов - обязательный компонент профессиональной деятельности любого дизайнера или фотохудожника, поэтому в стандартный комплект высококачественных полноцветных ЦКА часто включают слайд-модуль, или они могут быть укомплектованы им дополнительно.
Существует всего два варианта установки слайд-модуля: в крышке или корпусе сканирующего устройства. В обоих случаях модуль оборудуется собственной лампой (подвижной или неподвижной, в зависимости от механизма сканера), свет которой, после прохождения через прозрачный оригинал, передается в оптическую систему. Пока чаще используют рабочий стол со стеклом и слайд-модулем в крышке.
Для использования сканера в составе многофункционального аппарата, например, совместно с персональным компьютером в качестве его периферийного устройства необходимо еще и программное обеспечение двух типов:
- драйверы,
- программы обработки изображения.
Драйвер устройства обеспечивает взаимосвязь со сканером, посылая команды и принимая данные. В настоящее время большинство сканеров используют управляющий интерфейс TWAIN. Этот интерфейс воспринимает графические данные и является стандартным для поддержки работы любой программы, обрабатывающей изображения. Управляющий интерфейс TWAIN позволяет программному обеспечению, обрабатывающему изображения, работать со сканером, не учитывая технических деталей, относящихся к нему. Это позволяет создавать прикладные программы. не зависящие от устройств. Помимо драйвера устройства, необходима программа, которая позволит начать сканирование, получить изображение и сохранить его на диске.
Если необходимо сделать что-либо посложнее простого сканирования изображения, то понадобится более сложная программа. Эта программа должна обеспечивать настройку цвета, копирование изображения и другие манипуляции с ним. Все прекрасные аппаратные возможности сканеров имеют смысл только в том случае, если эти устройства поставляются с качественным программным обеспечением, которое обеспечивает решение задач цветокоррекции и цветоделения оцифрованного изображения, a также калибровки сканера и его характеризации (построения программного ICC-профиля). Эти продукты выполняют полный цикл работ по предпечатной подготовке получаемых изображений: цветоделение; цветокоррекция в нужном цветовом пространстве; качественная фильтрация изображения (удаление растра или нерезкое маскирование); сохранение сформированного файла в нужном формате для последующей верстки; предварительная настройка параметров сканирования.
Калибровка и характеризация сканеров следующий важный момент для работы в конкретных условиях и с конкретными материалами. Калибровка - это обязательный для каждого сканера процесс, который, как правило, предусматривает настройку точек белого и черного цветов, a также баланса серого, применительно к текущим внешним условиям и температуре ламп. Качественный сканер выполняет калибровку перед каждым сканированием, но это обходится в лишних 8 - 15 секунд на проход.
Ограничений по толщине непрозрачных оригиналов у сканеров нет (способны оцифровывать и трехмерные объекты). Крышки у аппаратов либо съемные, либо регулируемые по высоте, а некоторые аппараты даже предоставляют возможность ручной фокусировки на небольшом расстоянии (до 6 мм) от стекла. Модели, работающие с прозрачными оригиналами, имеют достаточный набор рамочных держателей распространенных типоразмеров.
Тестирование сканера не позволяет полностью оценить возможности аппарата, но результаты тестирования сканера дают кое-какую полезную информацию. Для тестирования можно отсканировать белый лист и начерно засвеченный негатив, а затем, с помощью «пипетки», посмотреть в Photoshop полученные значения «цветопроб». Если уровень черного не превышает 25, a уровень белого не ниже, чем 240, то сканер вполне работоспособный. Кроме того, проводя такого рода тестирование, вы сможете распознать либо «сбитую» оптику (размытость изображения или цветные разводы), либо дефектную ПЗС-матрицу (вертикальные полосы или отсутствие «боковинок» картинки). Вероятность таких дефектов примерно 2%, более значительная часть претензий обычно связана либо с неверно установленным программным обеспечением, либо с устаревшей версией драйвера. Проверяя сканер, необходимо обязательно убедиться, что программное обеспечение для него новое.
Скорость работы полноцветного ЦКА и его производительность во многом зависят от блока обработки изображения (форматера данных), который реально представляет собой специализированный мощный микроконтроллер предназначенный для интеллектуальной обработки оцифрованного изображения, которое принято из сканера и размещено в блоке памяти. Этот микропроцессор и элементы, обеспечивающих его работу, являются основой «интеллектуального» копирования. Микросхема форматера обычно является заказной, в качестве ядра используется достаточно мощный процессор, кроме того в микросхеме имеется ряд дополнительных компонентов и специализированных портов ввода/вывода.
Этот микропроцессор обычно размещают на отдельной плате вместе с микросхемами ПЗУ с управляющей программой и модулями ОЗУ, которые образуют программно доступную память. Эта память используется для хранения всех управляющих принтером программ, используемых шрифтов и для хранения данных, которые необходимо распечатать. Как правило, в ЦКА имеется возможность расширять объем памяти и поэтому на плате должны иметься специальные разъемы, в которые и устанавливаются модули расширенной памяти.
Версия сайта для слабовидящих