Устройства ввода и оцифровки изображений

Еще до 1970 годов фоторепродукционные аппараты рассматривались как единственные устройства, которые могли использоваться для выполнения репродукционных работ, но в начале 70-х годов прошлого века произошли революционные изменения в этой отрасли. На смену пришло электронное репродуцирование или сканирование.

СКАНЕРЫ позволяют вводить в компьютер изображения, представленные в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий на плоских носителях (обычно на бумаге, пленке, фотобумаге), а также объемных предметов небольших размеров. Сканер при считывании изображения представляет его в виде совокупности точек (пикселов) разного уровня оптической плотности. Информация об уровнях оптической плотности этих точек анализируется, преобразуется в двоичную цифровую форму и вводится для дальнейшей обработки в систему. Анализ изображения осуществляется методом сканирования (отсюда название устройства – сканер). Процесс сканирования заключается в том, что перемещая сфокусированный световой луч, можно провести поэлементное считывание двумерного изображения. Световой поток можно собрать и преобразовать в электрический сигнал, пригодный для передачи, обработки и записи.

Основные параметры сканеров являются: разрешающая способность, глубина цвета, порог чувствительности, динамический диапазон оптических плотностей, максимальные размеры сканирования, коэффициент увеличения.

Разрешающая способность сканера – величина, характеризующая количество считываемых элементов изображения на единице длины. Обычно размерность этой величины указывается в точках на дюйм (dpi). Разрешение вводимого изображения в вертикальном направлении определяется скоростью перемещения оригинала относительно фотоприемника. При уменьшении скорости увеличивается разрешение сканирования.

Область сканирования определяет максимальный размер оригинала, который может быть сканирован устройством. Иногда используется термин «максимальный формат».

Коэффициент увеличения показывает во сколько раз можно увеличить изображение оригинала в процессе сканирования (обычно в %).

Технология сканирования:

Изображение в цифровой форме представляет собой массивы данных, описывающих изображение с помощью пикселей. В процессе сканирования устройство ввода осуществляет сжатие видимого цветового диапазона с помощью фотоэлектрических преобразователей.

В современных сканерах применяются фотоприемники двух типов:

- фотоэлектронные умножители (ФЭУ)

- приборы с зарядной связью (ПЗС)

ФЭУ применяются в барабанных сканерах. В фотоэлектронных умножителях возникает фототок, пропорциональный интенсивности падающего на него света.

Датчик на основе ПЗС – это твердотельный электронный компонент, состоящий из множества крошечных светочувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света.

Устройство сканеров во многом определяется применяемым фотоприемником. Фотоэлектронные умножители используются в барабанных сканерах. ПЗС используются в основном в планшетных сканерах.

Профессиональные сканеры для использования в системах допечатной подготовки изданий можно квалифицировать по следующим признакам:

- по характеру расположения оригинала: плоскостные, барабанные сканеры

- по характеру перемещения оригинала: сканеры с движущимся оригиналом, сканеры с неподвижным оригиналом

- по виду считываемых оригиналов: сканеры цветные и черно-белые

- по режиму сканирования: сканеры однопроходные (в которых сканирование цветного оригинала осуществляется за один проход) и трехпроходные

- по технологии сканирования – сканеры с ФЭУ и сканеры с ПЗС

БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ

Работа барабанных сканеров базируется на использовании высокочувствительных ФЭУ. Они дороги, но с их помощью можно получать изображения с высокой степенью детализации. В барабанных сканерах оригинал с помощью специальной ленты закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра из органического стекла (барабана), укрепленного на массивном основании, которое обеспечивает его устойчивость. Барабан вращается с большой частотой, а находящийся рядом с ним сканирующий фотоприемник точка за точкой считывает изображение с высокой точностью. В большинстве сканеров, применяемых в полиграфии, в качестве фотоприемников используются ФЭУ – фотоэлектронные умножители.

Для освещения оригинала используется мощный ксеноновый или галогеновый источник света. Рои сканировании прозрачных оригиналов применяется источник света, расположенный внутри барабана, а при сканировании отражающих оригиналов – вне его, рядом с приемником излучения.

Основными достоинствами барабанных сканеров являютя:

- возможность сканирования высокохудожественных работ (до 24000 dpi)

- автоматическая корректировка освещенности

- возможность сканирования как отражающих, так и прозрачных оригиналов

- возможность изменять разрешение сканирования в зависимости от требуемой степени деталировки

К недостаткам барабанных сканеров можно отнести:

- невозможность сканирования переплетенных оригиналов

- большие габариты и масса, Барабанный сканер – это тяжелый крупногабаритный аппарат

- невозможность сканирования оригиналов на жесткой основе

- сложность загрузки оригинала. Оригинал закрепляется на барабане, который вращается с большой частотой. Чтобы не допустить смещение оригинала, он должен быть жестко закреплен.

В настоящее время в связи с большой стоимостью и бурным развитием планшетных сканеров, качество сканирования которых приблизилось к барабанным, барабанные сканеры больше не выпускаются.

 

ПЛАНШЕТНЫЕ СКАНЕРЫ

Планшетные сканеры построены по принципу плоской развертки, при котором считываемый оригинал располагается на плоском подвижном или неподвижном оригиналодержателе. При сканировании оригинала осуществляется построчное считывание изображения. В качестве приемников и анализаторов используются ПЗС – приборы с зарядной связью.

Цветной сканер должен различать основные цвета (красный, зеленый, синий). Для этого применяются различные технологии.

Например, в цветном сканере с одним источником света сканирование оригинала может осуществляться в три прохода с последовательным применением различных фильтров(красного, зеленого, синего).

Существенным недостатком описанного метода являются увеличение времени сканирования в 3 раза и необходимость точного совмещения цветовых слоев, так как в противном случае возможно размывание деталей изображения.

В других сканерах могут использоваться три источника света: красный, зеленый, синий. Сканирование при этом происходит однократно и источники света работают поочередно, кратковременно освещая оригинал. Этот метод позволяет избежать несовмещения цветов, однако появляется другая сложность – подбор источника света со стабильными характеристиками.

В однопроходных цветных сканерах с одним элементом ПЗС и одним источником света используется система цветоделительных светофильтров. В процессе сканирования каждой строки изображения три фильтра быстро сменяют один другой и тем самым последовательно создается цифровой образ строки для каждого цвета.

Современные планшетные сканеры обеспечивают сканирование прозрачных и непрозрачных оригиналов максимального формата А-4 или А-3 с разрешением 5000 dpi.

Основными достоинствами планшетных сканеров являются:

- простата использования

- сканирование оригиналов различных размеров

- широкий диапазон оригиналов. Планшетные сканеры можно использовать для сканирования прозрачных и большинства плоских непрозрачных оригиналов. У аппаратов есть крышка, прижимающая к рабочей поверхности такие нестандартные оригиналы, как, например, книга

- сканирование небольших трехмерных объектов (ключи, часы, монеты)

- высокая скорость сканирования

К недостаткам можно отнести:

- сложность выравнивания оригинала на столе

 

 

 

 

ЦИФРОВЫЕ ФОТОАППАРАТЫ

Цифровые фотоаппараты (камеры) предназначены для получения цифрового изображения путем фотографирования различных оригиналов, предметов, документов, объектов природы. Цифровой фотоаппарат по конструкции очень схож с обычным фотоаппаратом, но вместо фотопленки, на которой фиксируется изображение у него имеются ПЗС-датчики. Эти датчики преобразуют проецируемое на них объективом изображение в цифровую форму.

Трехкадровая камера предназначена для регистрации цветных изображений неподвижных объектов. Для регистрации цветного изображения нужно сделать три отдельных снимка через три светофильтра (красный, зеленый, синий). Между экспонированиями диск со светофильтрами поворачивается таким образом, чтобы в момент съемки перед матрицей находился красный, зеленый или синий светофильтр.

Технология, реализованная в однокадровых камерах с одной матрицей, обеспечивает высокую скорость оцифровки изображения, но характеризуется более низким разрешением и худшей цветопередачей, чем «многоснимочная» технология.

На сегодняшний день для большинства задач, стоящих перед полиграфией пленочные фотографические камеры по-прежнему предпочтительнее цифровых. Но цифровая фотография обладает огромным потенциалом, который будет реализован в самое ближайшее время.