Основные характеристики сканера
Знание и понимание рабочих характеристик сканеров поможет вам предвидеть, какое качество изображения вы получите в процессе оцифровки, и правильно спланировать свою работу с цифровыми изображениями.
Оптическое разрешение
При оценке сканера первостепенное значение имеет его оптическое разрешение или разрешающая способность, которая измеряется количеством точек на дюйм (dots per inch -dpi). Чем выше оптическое разрешение сканера, тем детальнее будет информация, снятая с оригинала, тем более четким получится изображение и тем больше его можно увеличить без потери качества.
Так как в сканере свет, отраженный от изображения, попадает на приборы с зарядовой связью, то разрешающая способность сканера, так же как и в цифровых фотоаппаратах, определяется количеством элементов ПЗС. Чем больше имеется элементов ПЗС, тем выше оптическое разрешение сканера. Все элементы ПЗС располагаются в ряд - по одному элементу для каждого пиксела строки развертки. Если в сканере имеется 300 элементов ПЗС на каждый дюйм вдоль линии сканирования, то максимально возможное оптическое разрешение составляет 300 dpi. Если на каждый дюйм вдоль линии сканирования приходится 600 элементов ПЗС, то максимально возможное оптическое разрешение составляет 600 dpi. Современные планшетные сканеры характеризуются оптическим разрешением от 300 до 2400 dpi.
Цифровые фотокамеры, сканеры, принтеры и компьютер
Разрешение сканера, как и принтера, принято измерять в точках на дюйм (dpi). На самом же деле принтеры печатают точки, а сканеры различают пикселы. Поэтому оптическое разрешение сканеров более точно было бы описывать в пикселах на дюйм (ppi). Сканер с разрешением 300 dpi создает изображения из пикселов размером в 1/300 дюйма.
Истинное оптическое разрешение сканера так же, как и качество сканированного изображения, прямо пропорционально числу элементов ПЗС в сканере. В сканерах с большей разрешающей способностью число элементов ПЗС больше.
Зная размеры линейки ПЗС, можно вычислить оптическое разрешение сканера. Например, линейка ПЗС из 3400 элементов, рассчитанная на сканирование изображения шириной 8,5 дюймов, обеспечит оптическое разрешение: 3400 : 8,5 = 400 dpi.
В отличие от горизонтального разрешения, которое определяется числом светочувствительных элементов в линейке ПЗС, вертикальное разрешение задается с помощью специального шагового двигателя или другого средства механического перемещения. Шаговый двигатель перемещает головку сканирования вдоль ложа с такой скоростью, чтобы линейка CCD успевала захватывать необходимое количество данных изображения. Для изготовителя значительно проще и дешевле увеличить вертикальное разрешение, уменьшив шаг двигателя, чем повысить горизонтальное разрешение, применив ПЗС с большим числом чувствительных элементов на дюйм.
Большинство изготовителей указывают разрешение в виде произведения двух чисел, например, 300x600 или 600x1200. Однако действительное оптическое разрешение относится лишь к одному горизонтальному направлению — оси X - и определяется числом элементов ПЗС и качеством оптики. Второй параметр, приводимый большинством изготовителей, иногда называют механическим разрешением, поскольку он указывает минимальный шаг перемещения механизма сканирования, т.е. число шагов на дюйм, которое делает сканер по вертикальной оси Y. Обычно это число вдвое больше оптического разрешения. Некоторые фирмы, торгующие сканерами, предпочитают указывать первым большее значение, например 1200x600, поскольку это производит более благоприятное впечатление. Следует однако понимать, что действительному оптическому разрешению соответствует меньшее значение.
С каким разрешением сканировать?
Для сканирования фотографий вполне достаточно оптического разрешения 600 dpi, обеспечивающего высокое качество любого изображения. Оптическое разрешение 1200 dpi может потребоваться только при сканировании небольших объектов, например, слайдов, и их последующем увеличении. Если вы отсканируете 35-мм слайд с разрешением 1200 ppi и затем увеличите его в 4 раза, то разрешение для увеличенного изображения составит 300 ppi. Этого вполне достаточно для получения высококачественного отпечатка на любом настольном принтере. Если же вам потребуется увеличить изображение до формата А4, то для качественной печати необходимо будет отсканировать слайд с разрешением 2400 ppi. Но, если исходное разрешение было 300 ppi, то разрешение увеличенного в 4 раза изображения составит всего 75 ppi. Такого разрешения недостаточно для печати, но вполне хватит для отображения на экране.
Сканер с оптическим разрешением 600 dpi позволит отсканировать фотографию 10x15 см с количеством точек, достаточным для печати ее на развороте журнала. Скани-
руя с оптическим разрешением 3048 dpi для рекламного уличного щита, вы можете увеличить ваш оригинал в 50 и более раз.
Для сканирования текста обычного размера (не микрофильмов) вполне достаточно раз решения 200-300 ppi.
Чтобы определить максимальное разрешение, с которым имеет смысл сканировать изо бражение, следует руководствоваться следующим правилом. Для обеспечения хорошегс запаса по качеству, разрешение сканирования должно в 1,5-2 раза превышать умножен ное на коэффициент масштабирования разрешение изображения, подающегося на устройство печати. Например, если вы предполагаете напечатать фотографию без изменения масштаба с разрешением 150 ppi, то ее необходимо отсканировать с разрешениел-225 ppi. Если же предполагается перед печатью увеличить изображение в два раза, тс сканировать следует с разрешением 450 ppi.
интерполяционное разрешение
Оптическое разрешение сканера предопределено характеристиками оптики и количеством элементов CCD-линейки. Для большинства сканеров возможна имитация более высокого разрешения путем интерполяции, то есть использования специального математического алгоритма.
При интерполяции между двумя точками изображения программными, а в лучшем случае аппаратными, средствами вставляется одна или несколько дополнительных точек, которым присваивается среднее значение соседних цветов. Однако каким бы замечательным ни был алгоритм интерполяции, это - созданные искусственно, а не снятые с оригинала данные, не дающие реального выигрыша в качестве. Данные об изображении, получаемые в результате интерполяции, могут оказаться довольно неточными и не обязательно означают повышенную детализацию. Изображение, отсканированное с разрешением 300 dpi и интерполированное до 600 dpi, скорее всего, будет менее резким, не таким четким, как оригинал, а его цвета - не такие точные, как цвета изображения, отсканированного с оптическим разрешением 600 dpi.
Благодаря интерполяции, графические файлы, считанные сканером с оптическим разрешением 300 dpi, «разбухают» до многих мегабайт, хотя их действительное информационное содержание, несмотря на все математические ухищрения, остается на уровне 300 dpi. Улучшить четкость отдельных деталей или повысить резкость таким способом невозможно. Поэтому не следует принимать всерьез утверждения изготовителей о том, что их изделия стоимостью 100-200 долларов обеспечивают разрешение 4800 или даже 9600 dpi. В действительности речь идет о вполне заурядных моделях с оптическими разрешениями 300-600 dpi.
Глубина цВета
Другой важной характеристикой сканера является глубина цвета, отражающая разрядность аналого-цифрового преобразователя. Эта величина показывает, насколько точна информация о цвете каждой точки отсканированного изображения. Чем выше разрядность, тем больше оттенков разного цвета способен передать сканер.
24-битный сканер, использующий при оцифровке 8 бит, или 256 оттенков на пиксел для каждого из трех основных RGB-цветов - красного, зеленого, синего — теоретически спо-
Цифровые фотокамеры, сканеры, принтеры и компьютер
собен воспроизводить 16,7 миллионов цветов. Но часто 2 бита расходуются на так называемые шумы, появляющиеся в процессе сканирования. Поэтому такие сканеры обычно не обеспечивают высокого качества сканирования. Сканеры, затрачивающие на запись информации 10 (1024 оттенков) или 12 бит (4096 оттенков) на пиксел, соответственно 30-битные и 36-битные, позволяют получать изображения более высокого качества.
Сканирование изображения выполняется построчно. Пучок света отражается от изображения и через объектив попадает на линейку ПЗС. Каждый элемент ПЗС преобразует свет в аналоговое напряжение, зависящее от интенсивности света, определяя уровень серого для одного пиксела. В АЦП аналоговое напряжение преобразуется в цифровое значение с использованием 8, 10 или 12 бит для каждого основного цвета.
Преимущество представления каждого цвета большим числом бит понятно. Чем больше их число, тем более плавным будет переход от оттенка к оттенку, и такой переход становится едва заметным для глаза человека. В свою очередь, это ведет к устранению эффекта постеризации - резкого изменения цвета при переходе от одного пиксела к следующему, когда должно воспроизводиться плавное изменение цвета. Кроме того, при наличии соответствующих других компонентов сканера, дополнительные биты позволяют различить больше деталей в темных областях.
В большинстве сканеров 30 и 36-битное представление используется внутреннее, т.е. они передают в компьютер только 24 бит. Однако дополнительные биты не теряются попусту. Большая глубина представления цвета означает меньшую постеризацию и способность передавать больше деталей в темных областях.
Как следует из сказанного, для сканирования фотографий 24-битного сканера будет недостаточно. При регулярном сканировании фотографий или художественных рисунков вам потребуется 30-битное представление для лучшей передачи деталей в темных областях. Необходимость в 36-битном представлении цвета может возникнуть лишь в том случае, если вы предполагаете работать с диапозитивами или слайдами. Для прозрачного слайда характерен более широкий, по сравнению с отпечатками на бумаге, диапазон плотностей и в этом случае дополнительные разряды позволят передать больше деталей в темных областях.
Оптическая плотность
Еще одной характеристикой сканера, от которой зависит качество получаемого изображения, является оптическая плотность или динамический диапазон - диапазон цветовых тонов от светлого до темного, которые способен захватить сканер. Чем больше этот параметр сканера, тем лучше он способен различать ближайшие оттенки и передавать тончайшие нюансы тона. Оптическая плотность изменяется в пределах от 0.0 D до 4.0 D. Минимальное значение - 0.0 D - соответствует абсолютно белому изображению, максимальное значение - 4.0 D - абсолютно черному. Как правило, цветные фотографии имеют оптическую плотность, не превышающую 2.5 D, негативы и рентгеновские снимки -до 3.0-3.6 D.
Если сканер имеет максимальную оптическую плотность 2.5 D, то он может не различить участки изображения, имеющие оптическую плотность выше этого значения. На практике сканер с недостаточной максимальной оптической плотностью не воспримет все детали как в светлых, так и в темных участках сканируемого изображения.
64 ____________________________________________Я У Цифровую фотографик
Величина оптической плотности имеет значение только тогда, когда выполняется сканирование слайдов или же высококачественное сканирование для допечатных процессов Как правило, фотографии или другие непрозрачные оригиналы не требуют от сканера плотности выше 2.2 D. В большинстве случаев для их сканирования вполне достаточнс значения 2.0 D. Однако для получения высококачественных результатов с прозрачных слайдов или пленок необходим сканер с динамическим диапазоном около 3.2 D. Трудно найти двух производителей, которые бы измеряли эту характеристику одинаково, поэтому не следует слишком полагаться на цифры. В действительности, максимальным диапазоном около 4.0 D обладают лишь барабанные сканеры высшего класса, в которых обычно вместо линейки CCD используются фотоумножители. Эксперты в области сканеров считают максимально достижимым для технологии CCD значение оптической плотности 3.7 D. Обычно современные сканеры имеют оптическую плотность 2.5-3.0 D и выше. У сканеров с приемным элементом CIS оптическая плотность низкая.
ГЦЬючение k Ьмпьютеру
Эффективность работы сканера существенно зависит от типа используемого интерфейса. Разные сканеры могут подключаться к компьютеру разными способами. Некоторые сканеры имеют собственный адаптер, который вставляется в свободный слот материнской платы. Другие сканеры используют либо параллельный порт (LPT), либо интерфейс SCSI, либо порт USB, либо сетевой интерфейс.
Подключение через параллельный порт - самый простой способ, не требующий никакого дополнительного оборудования, но и не рассчитанный на высокие скорости передачи данных, а потому типичен для ручных моделей сканеров, а также листопротяжных и планшетных устройств невысокого ценового класса.
Более универсальные SCSI-сканеры, взаимодействующие с распространенными адаптерами SCSI, можно подключать как к PC, так и к Macintosh. Они обеспечивают более быструю передачу данных компьютеру, чем LPT-модели. На случай отсутствия в компьютере контроллера SCSI изготовители включают в комплект поставки сканеров простые интерфейсные платы SCSI, как правило, предназначенные для монтажа в разъеме ISA, a не PCI. Следует иметь в виду, что на материнских платах новых компьютеров разъемы ISA могут отсутствовать. Покупая сканер со SCSI-адаптером ISA, убедитесь, что в вашем компьютере имеются соответствующие свободные слоты.
Самые новые модели сканеров используют более скоростной, по сравнению с последовательным, интерфейс USB, позволяющий подключать устройства, не выключая компьютер. Скорость передачи данных по USB достигает 12 Мбайт за одну секунду. Этот интерфейс может отсутствовать в старых компьютерах.
Программное обеспечение
Важной частью сканера является программное обеспечение, прилагаемое к нему. Чтобы ресурсы сканера использовались оптимально, необходимо полное согласие между самим устройством, драйвером и прикладным программным обеспечением. И здесь многое зависит от качества драйвера - программы, управляющей работой сканера. По существу, драйвер сканера не только управляет аппаратурой, но и представляет собой сложный интерфейс с графической оболочкой и различными возможностями настройки.
Каждый тип сканера располагает своей собственной программой, которая обеспечивает установку необходимых параметров и управляет всем процессом сканирования. Чтобы унифицировать этот процесс, консорциум фирм Aldus, Logitech, Hewlett Packard, Eastman Kodak разработали специальный стандарт TWAIN, обеспечивающий взаимодействие сканеров практически с любым прикладным программным обеспечением - пакетами обработки изображений типа Adobe Photoshop или Corel PhotoPaint, настолько-издательскими системами или программами распознавания символов. Любой сканер, поддерживающий стандарт TWAIN, работает с любым программным приложением, которое также поддерживает этот стандарт. При совместимости прикладной программы с драйвером TWAIN, для обращения к драйверу обычно требуется выбрать команду меню Scan (Сканировать) или Acquire (Получить).
Однако только средства коммуникации прикладных пакетов с интерфейсом TWAIN -команды обращения к драйверу и формат передачи данных - являются стандартными. Всю остальную часть, в частности графический пользовательский интерфейс программного обеспечения сканера и аппаратный компонент, каждый изготовитель разрабатывает по-своему. Разумеется, это обуславливает большие функциональные различия между отдельными драйверами, хотя возможности настройки разрешения, глубины цвета или предварительного просмотра имеются у всех. Поэтому при покупке сканера имеет смысл проверить, поддерживает ли драйвер выбранного вами устройства такие функции, как настройка разрешения, яркости, контрастности, глубины цвета, резкости; калибровка, настройка с помощью гамма-кривой для изменения соотношений контрастности при представлении картинки на экране монитора, а также изменение параметров непосредственно в режиме предварительного просмотра.
Также стоит поинтересоваться, что входит в комплект поставки, помимо самого сканера. Кроме драйвера TWAIN, обычно поставляется программное обеспечение для оптического распознавания символов (OCR) и редактирования изображений, что также может повлиять на ваш выбор, так как стоимость последних моделей OCR-систем и графических редакторов приближается к стоимости самого сканера или может даже превышать ее.
Сканеры массового спроса, в частности изделия Hewlett Packard, Epson или Mustek, комплектуются не только драйверами и некоторыми утилитами, но и несколькими прикладными программами, позволяющими сразу же начать эксплуатацию купленного устройства. К ним, как правило, относятся усеченные версии программ распознавания текстов, например CuneiForm. Обязательным дополнением считается и какой-либо простой пакет для обработки изображений, например Adobe Photo Deluxe или Corel PhotoPaint, реже -усеченная версия Adobe Photoshop. Однако у сокращенных версий программных пакетов, предлагающихся в качестве как бы «бесплатного» дополнения к сканеру, могут отсутствовать важные для вас свойства. В частности, усеченный Adobe Photoshop, входящий в комплект некоторых сканеров невысокого ценового класса, в отличие от полной версии, не способен обрабатывать CMYK-изображения. Разумеется, отдельная покупка сканера и полных версий обошлась бы значительно дороже, но в некоторых случаях имеет смысл выбрать именно этот путь.
Иногда в комплект входят полезные инструментальные средства, превращающие сканер и цветной принтер в копир на базе персонального компьютера, а также усеченная версия системы автоматизированного перевода Stylus. Дорогие планшетные сканеры зачастую
3-5715
66 _ _ Я V Цифровую фотографию
снабжаются профессиональными пакетами обработки изображений, обычно Adobe Photoshop, а также специальными пакетами калибровки.
Калибровка сканера
Чтобы быть уверенным в том, что ваш принтер правильно воспроизводит цвета оригинала, вам потребуется согласовать воспринимаемые сканером цвета с цветами, которые печатает ваш принтер. Программные драйверы и прикладные программы редактирования изображений, входящие в комплекты поставок большинства сканеров, содержат программы калибровки по эталонному изображению. Просто напечатайте эталонное изображение и затем отсканируйте его. Программа сравнит то, что принтер действительно напечатал, с тем, что должно быть напечатано, и сформирует профиль настройки цветов, который автоматически скомпенсирует отклонения цветов вашего принтера.
Слайд-сканеры
Альтернативой дорогой цифровой камере может служить слайд-сканер, предназначенный для получения качественных изображений со слайдов или негативов. Сегодня слайд-сканер вместе с зеркальной камерой может составить конкуренцию профессиональной цифровой камере по цене, а при правильном выборе и по качеству. В качестве сканирующего элемента в слайд-сканерах используется такая же или аналогичная ПЗС-матрица, как и в планшетных моделях. Важным отличием слайд-сканеров является, прежде всего, увеличенный динамический диапазон и высокое оптическое разрешение. По размерам это весьма компактные устройства, весом не более 3,5 кг. Такой сканер легко расположиться на столе рядом с компьютером. Бывают также и внутренние слайд-сканеры, например, Nikon LS-20. Сегодня фирмы-производители предлагают все новые и новые модели, постоянно совершенствуя их характеристики.
Какой сканер выбрать?
Ответ на поставленный вопрос определяется тем, для чего вы его собираетесь использовать. Необходимо прежде всего решить, как будет использоваться отсканированное изображение, какими программами оно будет обрабатываться, на каких устройствах выводиться, какие требования к качеству изображения предъявляются, какая операционная система будет использоваться на компьютере, к какому интерфейсу должен подключаться сканер.
Если вам необходимо сканировать фотографии и затем печатать их, сканер должен быть ориентирован на издательскую и дизайнерскую работу, иметь высокое разрешение и глубину цвета. Для того, чтобы помещать фотографии на Web-страницы, высокое разрешение и большой динамический диапазон не требуется. Если же основная задача -сканирование слайдов или негативов с последующим увеличением до формата А4, то кроме высокого разрешения устройства, необходима еще высокая оптическая плотность. Такие сканеры очень дороги.
Планшетные сканеры наиболее универсальны. Они могут быть использованы не только для сканирования фотографий, но и, вместе с принтером, для копирования документов или, вместе с соответствующими программами, для распознавания и перевода текста, а также для ввода текста в компьютер.
Для фотографа важной является не конструкция сканера, а его технические характеристики, которые определяются разрешающей способностью - числом точек на единицу площади изображения, числом оттенков, которые могут быть представлены в цифровой форме - 24, 30, 36 бит на точку в зависимости от используемого аналого-цифрового преобразователя и диапазоном плотностей, зависящим от динамического диапазона системы осветитель- фото приемник.
Пользователю, занимающемуся обработкой фотографий, подойдет SCSI или USB-устройство формата А4 или A3 с максимально точной цветопередачей, способное считывать небольшие фрагменты оригиналов. Оптическое разрешение модели должно составлять 600-1200 dpi или более, представление цвета - 30 или 36 бит. Для обработки диапозитивов, а также пленок, дополнительно понадобится слайдовая приставка для просвечивания оригиналов. Сканеры этого класса выпускаются, в частности, фирмами AGFA, Umax, Microtek. В комплект поставки устройств обычно входят специальный пакет калибровки и слайдовая приставка.
Наиболее дешевые сканеры в этом классе - Agfa Duoscan T1200 с отличным качеством, но невысоким разрешением 600x1200 точек на дюйм, и Mustek Paragon Power Pro с хорошим разрешением 1200x2400 точек на дюйм, но с невысоким динамическим диапазоном. Для более требовательных пользователей подойдут сканеры AGFA Duoscan и Umax PowerLook III с хорошей цветопередачей и динамическим диапазоном (3.4D) и с высоким разрешением - 1000x2000 и 1200x2400 соответственно.
Высокое качество фотографического изображения позволяет получить сканер Microtek ScanMaker Ш Pro с интефейсом SCSI, 36-битным представлением цвета и разрешением 600x1200. Его драйвер ScanWizard Twain содержит множество средств управления изображением и предварительного сканирования. В состав комплекта поставки ScanMaker III Pro входит полная версия Adobe Photoshop, а также адаптер для сканирования диапозитивов. Аналогичные характеристики имеет модель Microtek ScanMaker E6 с 30-битным представлением цвета.
Хорошее качество сканирования позволяет получить недорогая модель UMAX Vista-S12. Этот сканер обеспечивает оптическое разрешение 600 dpi, интерполируемое до 9600 dpi. В устройстве реализовано 24-битное представление цвета. Однако специалисты UMAX утверждают, что благодаря улучшению аналоговой функции гамма-коррекции, удается добиться показателей, соответствующих 33-битному представлению. Драйвер TWAIN фирмы UMAX представляет собой сложную программу с широкими возможностями, тем не менее, доступную для начинающих пользователей. Вы можете настроить его на автоматическое выполнение самокалибровки при загрузке драйвера, а также вводить в него профиль принтера или тип экрана, на которых вы собираетесь получать изображение со сканера. Драйвер TWAIN фирмы UMAX отличается от остальных драйверов двумя важными особенностями. Во-первых, он один из немногих позволяет для задач профессиональной графики сканировать в цветовом режиме RGB или CMYK посредством преобразования RGB-CMYK, во-вторых, он обеспечивает регулировку оттенка, насыщенности и яркости. Сканер обеспечивает точную передачу цветов с высокой насыщенностью. В темных областях изображения хорошо сохраняются детали.
Если вам необходим слайд-сканер для домашнего пользования, создания электронного архива личных фотографий или разработки своей Web-странички, то лучше остановиться на недорогих моделях Epson FilmScan 200 (Рис. 2.18), Konica RX-1, Olympus ES-10.
Эти модели имеют невысокое разрешение и соответствующую цену. Если после оцифровки изображение требуется распечатывать, подойдут более дорогие модели: Dimage Dual Scan, SprintScan 35/LE. В любом случае следует ориентироваться на те характеристики и возможности сканера, которые необходимы вам в первую очередь.