MorePC - Главная страница


О сайте

Регистрация

Обратная связь

Реклама на сайте

Публикации на сайте

Карикатуры

  Категории СВТ     Тесты и методики испытаний     Новости СВТ     Проблемы информатизации     Форум     Опросы     Словарь     Поиск  

     Сканеры : Теория  

Предлагаем Вашему вниманию статьи по информационной безопасности.
 

15.04.2004. Мастера светотени

версия для печати

Игорь Кистенев

15.04.2004

Потребность в качественном сканировании оригиналов вряд ли исчезнет в обозримом будущем. Этому не в состоянии воспрепятствовать даже давно доказанные и всеми признанные преимущества цифровой фотографии.
Microtek ArtixScan 2500f
Epson Perfection 4870 Photo

Причины этому тривиальны и прагматичны. У любого профессионального фотографа имеется собственный «банк» негативных и позитивных слайдов и пленок, отказываться от которого, по меньшей мере, неразумно. Нет недостатка в клиентах дизайн-бюро или типографий, желающих изготовить квартальный календарь или буклет «вот с этой картинкой» из журнала или фотоальбома. Существует даже категория заказчиков, считающих отснятые цифровой камерой изображения «мёртвыми».

Что на рынке?

Российский рынок универсальных «планшетников» в ценовом диапазоне от 450 до 4000 компактен и по клубному элитарен. За прошедшие девять месяцев с опубликования справочника покупателя в июньском Publish за 2003 г. ситуация практически не изменилась — в числе новинок только Epson Perfection 4870 Photo, сменивший Perfection 3200 Photo, снят с производства Microtek ScanMaker 8700 Silver. Процесс планомерного снижения цен вывел за установленный стоимостной порог несколько сканеров Hewlett-Packard.

Взять и поделить

Hewlett-Packard Scanjet 8290
Umax PowerLook 2100XL

Технологическое развитие и удешевление ПЗС-матриц заметно повысило оптическое разрешение аппаратов. Для новинки Epson Perfection 4780 Photo и аппаратов Hewlett-Packard оно составляет 4800 ppi, для Canon CanoScan 9900F — 3200 ppi (вторая, более высокая цифра в таблице соответствует механическому разрешению). Достигается это установкой матриц с большим числом элементов (например, 20 409 против прежних 13 600 у Epson Perfection 4780 Photo) и сдваиванием их линеек (по две, смещённых на полшага, на каждый из трёх базовых цветов сканирования).

Это не снижает ценности сканеров с меньшим разрешением. Известно (см. «Под колпаком у сканера», Publish № 8, 2002), что оптическое разрешение — лишь одна из составляющих работы сканера. Важны динамический диапазон, качество оптики, средства температурной компенсации и стабилизации, точность механизма, равномерность ламповой подсветки.

Canon CanoScan 9900F

Фактическое разрешение аппаратов со сдвоенными ПЗС-линейками (Canon, Epson, Hewlett-Packard, Umax PowerLook 1000) всегда ниже заявляемого. По мнению специалистов, оно в 1,2-1,5 раза меньше геометрического (вычисляется делением суммарного числа ячеек сдвоенных ПЗС на ширину ложа сканирования). В моделях Microtek ArtixScan 2500f и ArtixScan 2020 применён более совершенный подход к увеличению разрешения: за счёт установки двух переключающихся объективов ПЗС-линейка проецируется на всю ширину ложа сканера либо на его часть. В результате, на меньшей площади резко увеличивается дискретность сканирования: до 2500 и 2000 ppi, соответственно.

В аппаратах Hewlett-Packard 8000-й серии стоит три датчика: со сдвоенной линейкой для сканирования с разрешением 4800 ppi и с одинарными линейками для сканирования в режимах 600 ppi и градациях серого.

Стабильность и оптика

Ветераны рынка (ряд аппаратов Microtek и Umax) до сих пор востребованы профессионалами. Ведь реализованная в сканерах Umax аппаратная технология расчёта тонового диапазона оригинала и подстройки под него обеспечивает высокую чувствительность «в тенях» даже при меньших разрядности аналогово-цифрового преобразователя — АЦП (т. н. глубине цвета) и разрешении.

При сканировании сложных оригиналов, учитывая высокую чувствительность ПЗС к механическим вибрациям и колебаниям температуры (см. «Профессия — сканер», Publish № 1, 2001), значимы системы компенсации внешних воздействий. В Microtek ArtixScan 2500f это антивибрационные опоры и система «теплового стока» с вентилятором. Есть вентилятор и в Microtek ArtixScan 2020.

Другой способ «успокоить» ПЗС-матрицу — её монтаж на жёстком неподвижном основании. Такие схемы (движутся только сборка с зеркалами и сканирующая лампа) — в аппаратах Epson Expression 1640XL и Umax PowerLook 2100XL (механизм отлично известен пользователям снятого с производства PowerLook 3000). Большой вклад в повышение точности сканирования вносит оптика. В т.ч. длиннофокусные объективы (меньшая оптическая дисторсия) Epson Expression 1640XL и Umax PowerLook 2100XL, а также CanoScan 9900F с телеобъективом Super Galileo 2, разработанным специалистами Canon.

Практика покажет

Важнейшая техническая характеристика — динамический диапазон, характеризующий способность сканера различать оттенки в тёмной части видимого спектра и сообщающий о широте захватываемого при сканировании диапазона оптических плотностей оригинала.

К сожалению, приводимые в спецификациях разных производителей значения трудно сравнивать.

Во-первых, различны подходы к расчёту параметра и его составляющей — максимальной величине воспринимаемой оптической плотности — Dmax. Во-вторых, производители не афишируют уровень нижней границы чувствительности в области светлых тонов — Dmin, вычитанием которой из Dmax рассчитывается динамический диапазон. В зависимости от производителя, значение Dmin может изменяться от 0,1 до 0,4 D.

На аппаратном уровне динамический диапазон в значительной степени определяется никогда не заявляемыми в спецификациях параметрами ПЗС: соотношением сигнал/шум, величиной перекрёстных помех (влияние ярко освещённой ячейки на соседние), разбросом чувствительности ячеек. Большое значение имеет возможность его «растягивания» или «сжатия» применительно к тоновому диапазону сканируемого оригинала. Операция эта производится как аппаратным, так и программным способом. Первый вариант характерен для сканеров Umax PowerLook, что обеспечивает высокую чувствительность в тенях даже при меньшей разрядности АЦП.

Второй вариант более доступен и реализован в драйверах практически всех рассматриваемых устройств. Его суть — ручная или автоматическая установка границ активного тонового диапазона: непосредственный ввод значений Dmin, Dmax либо указание по гистограмме «прескана» точек отсчета «светов» и «теней».

Косвенно оценить шум ПЗС можно лишь у сканеров ArtixScan от Microtek (например, по величине так называемого «темнового» тока), в которых, согласно спецификации, установлены ПЗС-матрицы Kodak. Их подробное техническое описание (число элементов в линейке известно) есть на веб-узле производителя.

Программное окно настройки активного тонового диапазона драйвера Microtek ScanWizard Pro

Фокусируясь на эмульсию

Одна из ключевых функций универсального планшетного сканера — оцифровка слайдов и негативов. Реализуется она с помощью встроенного или дополнительно устанавливаемого слайд-адаптера, размещаемого в крышке или корпусе планшетного сканера.

В неподвижных конструкциях (сканеры Hewlett-Packard) внутри адаптера находится стационарная сдвоенная лампа, свет от которой направляется на оригинал сквозь матовое стекло. Поскольку в большинстве случаев сканирование осуществляется шаговым перемещением ПЗС-матрицы относительно неподвижного оригинала, для равномерной засветки применяются адаптеры с подвижной лампой, движение которой синхронизировано с перемещением матрицы.

Существует две концепции оцифровки прозрачного оригинала: «без стекла» и «на стекле». В первом случае он крепится за края в специальной рамке и устанавливается в полый выдвигаемый кронштейн внутри корпуса — так сделано в LaCie BlueScan 48 и серии ArtixScan от Microtek (оригинальный разработчик технологии EDIT — Emulsion Direct Imaging Technology). Во втором — укладывается в рамке на рабочее стекло аппарата.

Учитывая проработанность обеих технологий, отдать предпочтение одной трудно. Сторонники первой подчеркивают отсутствие влияния на результат пыли на стекле, его оптических свойств, царапин или дефектов. Оппоненты говорят о разработке стёкол, исключающих возникновение «колец Ньютона», об отсутствии пыли внутри сканера, о точной фокусировке оптики на поверхность негатива. Пример — Umax PowerLook 1000 с переключаемым двухпозиционным объективом, позволяющим поочередно фокусироваться на поверхность стекла и поверхность негатива в рамке.

Без дефектов

Качество работы сканера с плёнками во многом определяют возможности ПО. Среди них — функции устранения следов дефектов на отсканированном изображении, восстановления исходного цвета негатива, устранения эффектов, связанных с зернистостью плёнки.

Для точности отметим: на самом деле борьба идёт не с зернистостью плёнки как таковой, пусть даже очень чувствительной (слишком уж мала величина «зерна»), а результатом распределения неупорядоченных структур красителя (на цветной плёнке) или скоплений частиц серебра (на ч/б) по ячейкам сетки сканирования ПЗС.

Результат сканирования повреждённой фотографии в Epson Perfection 4870 Photo при включённом (справа) и отключённом (слева) алгоритме Digital ICE

Устранение следов механических повреждений или пыли может производиться аппаратным или программным способом. Особенность первого — создание карты дефектов плёнки дополнительным сканированием в инфракрасном свете. Реализован он в драйверах Canon CanoScan 9900F (набор алгоритмов FARE, Film Automatic Retouching and Enhancement), и Epson Perfection 4870 Photo (алгоритм Digital ICE).

Особо отметим второй аппарат, ставший «первой ласточкой» на рынке профессиональных планшетных сканеров среднего класса. В нём впервые интегрирована технология Digital ICE (Digital Correction ICE) компании ASF (Applied Science Fiction), хорошо известная владельцам слайдовых сканеров.

Ещё важнее, что здесь она применима к оригиналам всех типов — прозрачным и непрозрачным. Во втором случае сканирование осуществляется с помощью двух, расположенных под разными углами, источников света, данные с которых сравниваются для выявления различий в рисунке теней, возникших из-за дефектов поверхности.

Аналогичными, но только программными, средствами оснащён пакет LaserSoft SilverFast (алгоритм SRD, Smart Removal of Defects). Плюс такого подхода — отсутствие ограничений на тип обрабатываемой плёнки, как в драйверах Canon и Epson, где обработке не поддаются плёнки ч/б и Kodak Kodachrome из-за использования инфракрасного света. Альтернативный аппаратному решению, программный алгоритм Dust Removal для удаления дефектов с отсканированного изображения имеет Epson Perfection 4870 Photo.

Функции устранения зернистости и восстановления исходного цвета негатива включены в алгоритмы FARE от Canon и LaserSoft SilverFast (GANE — Grain And Noise Elimina-tion; ACR — Adaptive Color Restoration).

Один из ключевых моментов в работе с негативами — автоматическое определение его типа для автоматического вычитания цвета так называемой «маски» (цвета подложки), назначение которой — компенсация цветовых отклонений при проявке.

Инструментарий для определения характеристик масочного слоя и внесения корректирующих поправок на них имеется в составе LaserSoft SilverFast. Это окна построения и редактирования гистограмм масок, загрузки и корректировки градационных тоновых кривых, удаления нежелательных оттенков в цветовом пространстве HSL (Hue, Saturation, Luminance).

Впрочем, отсутствие подобных функций в драйверах сканеров вовсе не означает неточность их работы при оцифровке плёнок различных типов. Как правило, идентификация маски выполняется автоматически при её первичной обработке.

Другой способ повышения качества обработки негативов и слайдов — многопроходное сканирование (multisampling) одного кадра. Суть метода — осреднение результата, что исключает случайную (шумовую) составляющую. Особенно полезен алгоритм при работе с тёмными оригиналами. Реализован он в пакетах Microtek ScanWisard Pro 6.1 и LaserSoft SilverFast для аппаратов ScanMaker 9800XL и ArtixScan 1800f от Microtek, а также для Umax PowerLook 1120.

В ответе за цвет

Точки светов и теней для масочного слоя плёнки в программе LaserSoft SilverFast отображаются и корректируются в цветовом пространстве HSL

Профессиональный планшетный сканер должен всегда «попадать» в цвет. В первую очередь это должны гарантировать аппаратные средства его базовой линеаризации (сканер выполняет подстройку под характеристики лампы и ПЗС-матрицы перед каждым сканированием — как правило, не менее 20 с). Во вторую — поставляемое программное обеспечение. Так, построение цветового профиля аппарата, с помощью сканирования включённых в комплект эталонов IT8.7 (на просвет и отражение), осуществляется в пакетах Microtek Scanner ICC Profiler (в поставке серии ArtixScan) и SilverFast Ai Pro 6.0 IT-8 Calibration (со сканерами LaCie, Microtek, конфигурациями Prepress сканеров Umax).

Работая с цветовым эталоном, следует иметь в виду, что срок его годности ограничен, а максимальное качество профилирования (характеризации) обеспечит лишь «серьёзный» комплект для калибровки с индивидуальной градационной шкалой (по соответствующей цене). В противном случае польза от характеризации аппарата может быть сомнительна.

Окно редактирования тоновых кривых драйвера Umax MagicScan 5.1

Иногда для настройки сканера можно ограничиться более доступными средствами. Например, выполнить ручную корректирующую линеаризацию. Для этого потребуются функция редактирования и последующего сохранения градационной кривой или «гаммы» в отдельном файле (поддерживается большинством рассматриваемых аппаратов). После сканирования стандартной градационной шкалы, в редакторе кривых строится и сохраняется необходимая зависимость.

Точность аппаратной подстройки аппарата зачастую столь высока, что не требует стороннего вмешательства. По словам Михаила Скрипкина, директора издательства «Скандинавия», драйвер MagicScan недавно приобретённого Umax PowerLook 1120 отлично справляется с линеаризацией аппарата без каких-либо дополнительных калибровок.

Драйверы всех сканеров имеют эффективный набор функций цветокоррекции. Это средства работы с гистограммами, установки «чёрной» и «белой» точек. Незаменимый инструмент — редактор тоновых кривых. С его помощью опытный сканировщик способен изменять контраст в выбранных тональных диапазонах, убирать «загрязняющий» оттенок, «вытаскивать» детали из теневых областей. Полезно, когда число реперных точек на кривой может быть достаточно велико (в Microtek ScanWizard Pro, например, до 64) — это позволяет решать очень сложные задачи.

Очень удобен, используемый в драйверах сканеров Canon, Hewlett-Packard, Microtek, Umax и пакете LaserSoft SilverFast, метод корректировки оттенков с помощью цветового круга.

В SilverFast выборочная цветокоррекция может производиться с помощью специальной таблицы, содержащей до 12 цветов. Указанием числа в ячейке, находящейся на пересечении колонок соответствующих цветов задаётся процентное содержание «загрязняющего» оттенка (по вертикали) в редактируемом цвете (по горизонтали). Здесь же расположен программный переключатель коррекции алгоритма восстановления цвета ACR.

Что на столе?

Окно работы с гистограммами и тоновыми кривыми драйвера Epson Scan

Один из оценочных критериев представленных в сводной таблице аппаратов — формат сканируемых оригиналов. Как подтверждают дистрибьюторы, наибольшим спросом в препресс-бюро и дизайн-студиях пользуются сканеры формата А3. Причины понятны — в условиях поточного производства незаменима функция пакетной обработки, самая эффективная на большом ложе сканирования. Востребовано и сканирование крупных оригиналов.

Когда площадь сканирования на просвет равна или приближается к размеру области сканирования на отражение, это особенно привлекает. Такими характеристиками обладают сканеры Epson Perfection 1640XL, аппараты LaCie, Microtek и Umax. Большие площади предполагают и размах работ: в комплектацию моделей включается солидный набор рамок для работы на просвет. Для сканеров Microtek ArtixScan — 5 рамок, начиная от держателей отрезков 35-мм плёнки до крупноформатной рамки со стеклом размером 8і10 дюймов. Аналогичный набор идёт со сканерами LaCie BlueScan 48 и Umax PowerLook в комплектациях Pro и Prepress. Поставляемые с Canon CanoScan 9900F, аппаратами Epson, ArtixScan 2500f, ArtixScan 2020 от Microtek рамки позволяют сканировать в один приём 24 кадра — разрезанный на 4 части рулон.

Быстрые интерфейсы

Окно корректировки оттенков с помощью цветового круга в драйвере Hewlett-Packard

Помимо резервов, заложенных в конструкцию сканера, на скорость его работы влияют два фактора: быстродействие подключённого компьютера и пропускная способность интерфейса. Если первый полностью зависит от материальных возможностей пользователя, то второй — показатель «любви» к нему производителей, оснащающих свои детища всё более быстрыми каналами передачи данных.

Почти правилом становится FireWire (до 50 Мбайт/с): Canon CanoScan 9900F, аппараты Epson, ScanMaker 9800XL, ArtixScan 1800f и ArtixScan 2500f от Microtek, LaCie BlueScan 48, PowerLook 1000 и PowerLook 1120 (два порта) компании Umax. Заметно поднимает «скорострельность» USB 2.0 (до 60 Мбайт/с), которым оснащены Canon CanoScan 9900F, сканеры Epson, серия 8000 компании Hewlett-Packard, Microtek ArtixScan 1800f.

Традиционно уважаем SCSI-2 (до 10 Мбайт/с), предусмотренный в Epson Expression 1640XL, ArtixScan 1100, ArtixScan 2500f, ArtixScan 2020 и ScanMaker 9800XL от Microtek, Umax PowerLook 2100XL.

Работа со SCSI и FireWire предусматривает наличие плат расширения, устанавливаемых в разъём материнской платы (для случая FireWire речь главным образом идёт о PC, ибо современные компьютеры Macintosh имеют соответствующий порт). Очень удобно, если плата включена в комплект поставки (так поступают Hewlett-Packard и Microtek).

Приобретая профессиональный сканер для дизайн-студии или издательства, руководство фирмы нередко исходит из того, что он должен находиться в коллективном пользовании. Потому важна функция сетевого сканирования, реализуемая серверной частью программного обеспечения. Она имеется в сканерах Hewlett-Packard, Epson Expression 1640XL, Microtek ScanMaker 9800XL.

Первые шаги

Перед покупкой далеко не лишним будет убедиться в наличии драйверов для используемой операционной системы. Случается, что работа аппарата с недавно выпущенной версией вызывает проблемы. В процессе подготовки статьи автору пришлось испытать разочарование, убедившись в отсутствии на веб-сайте одного из производителей версии ПО для Mac OS X Panther.

После установки драйверов и прогрева аппарата (около получаса) следует выполнить ряд операций, не требующих большого времени. Например, в целях проверки совмещения цветов, отсканировать резко контрастную фотографию. Для оценки шумов — оцифровать белый лист и начерно засвеченный негатив. Специалисты говорят, что если уровень чёрного не превышает 25 единиц, а белого не ниже, чем 240 — сканер вполне работоспособный.

Ориентировочную оценку динамического диапазона можно произвести с помощью слайда, где наличествует достаточное количество деталей в тёмных и светлых областях. Иногда, при проведении подобных операций, себя может проявить «сбитая» оптика (цветные разводы или размытость изображения), или дефектная ПЗС-матрица (вертикальные полосы или отсутствие «боковинок» картинки). Но такое случается крайне редко.

Автор выражает признательность сотрудникам представительств Canon, Epson и Hewlett-Packard и Umax в Москве, центрального европейского офиса LaCie, компаний Legion Group, MAS Electronik AG, NBZ Computers, Online Trade, «Апостроф Принт», «Евробизнес», «Имидж.Ру», «Комлайн», «Скандинавия» и «Терем» за помощь при подготовке статьи.


Журнал "Publish", #03, 2004 год

Статью "15.04.2004. Мастера светотени" Вы можете обсудить на форуме.




вверх
  Copyright by MorePC - обзоры, характеристики, рейтинги мониторов, принтеров, ноутбуков, сканеров и др. info@morepc.ru  
разработка, поддержка сайта -Global Arts