Технология обработки изобразительной информации

Скорость обработки и передачи информации обратно пропорциональна

квадрату разрешения.

Определяющей работу сканера является та, которая меньше.

Скорость перемещения оптической системы является определяющей при

малых увеличениях оригинала.

Скорость обработки и передачи информации является определяющей при

больших увеличениях оригинала.

Есть сканеры однопроходные и трехпроходные. Сейчас выпускаются

однопроходные сканеры. За один проход считывается за красный, зеленый,

синий светофильтры.

Разные сканеры могут обладать дополнительными техническими

возможностями. Некоторые сканеры позволяют производить автоматическую

наводку на резкость.

7. Удобство обслуживания. Возможность гарантийного и послегарантийного

ремонта.

Лекция 8

Технологические преимущества и недостатки сканеров различных типов

Сканеры барабанного типа

Сканеры барабанного типа обладают следующими преимуществами

1. Наиболее важное. Высокая разрешающая способность, которая может

быть осуществлена на этих сканерах. При этом эта разрешающая способность

одинакова по всему полю изображения и не зависит от геометрии размещения

информации. Разрешающая способность может достигать 10, 12 и более тысяч.

Это оптическая разрешающая способность, то есть пятно сканирования меньше

10 мкм.

2. Возможность обеспечения высокого динамического диапазона и,

следовательно, глубины цвета. Это связано с тем, что в качестве

фотоприемника используется фотоумножитель с каскадным усилением. У них

высокая степень усиления.

3. Удачная возможность придания им различных дополнительных аппаратных

функций, таких как:

- аппаратная функция автоматической фокусировки

- аппаратная функция коррекции резкости методом нерезкого

маскирования. Этот метод позволяет сильно увеличить качество

считывания.

Нерезкое маскирование осуществляется путем выделения дополнительного

канала с фотоприемником, следовательно, возможно увеличение сканирующей

апертуры в канале, что делает возможным получать дополнительный сигнал

нерезкой маски

- дополнительная функция точного фокусирования. Осуществляется оптико-

электронным путем (создание отраженного сигнала)

Недостатки барабанных сканеров

1. Основной, существенный. Трудность и трудоемкость размещения в нем

информации. Информация может быть только на гибкой подложке.

2. Если информация в виде слайда, то отпечаток должен быть очень

тщательно закреплен на оригиналодержателе. При вращении барабана возникают

большие центробежные силы, следовательно, необходимо тщательно прикатать

слайды к барабану. Если этого не сделать, слайды могут оторваться или могут

возникнуть воздушные пузыри между слайдом и барабаном, возникнут

преломления, кольца Ньютона.

Для рационального использования техники обычно используются выносные

дополнительные барабаны и специальные устройства для расклейки информации.

Необходимость использования выносных барабанов и их прицензионности сильно

увеличивает стоимость сканера.

Это главный недостаток сканера.

Планшетные сканеры

Недостатки.

1. Несколько меньшая разрешающая способность. Характерная разрешающая

способность – 6 тысяч dpi. C этим связан недостаток, характерный для более

старых сканеров – сканер имеет не одинаковую разрешающую способность по

поверхностям оригиналодержателя. Это возникает вследствие того, что при той

конструкции, которая существует, изображение считывается в один проход

линейки ПЗС. Изображение может быть развернуто на всю линейку и

максимальное число пикселей, которое можно получить по ширине изображения,

будет равно числу элементов. Если в линейке 8 тысяч элементов, то

разрешение изображения будет 8 тысяч. Это разрешение, в зависимости от

масштаба воспроизведения, может быть достигнуто на 1 см 10 см. Если

разрешение сканера (RCK) равно 5 тысяч ppi, а число элементов в линейке (N)

равно 8 тысяч p, то:

[pic]

Планшетные сканеры требуют правильного размещения информации на

оригиналодержателе.

2. Планшетные сканеры имеют обычно меньший динамический диапазон и,

соответственно, меньшую глубину цвета, чем барабанные сканеры. Это связано

с тем, что в качестве фотоприемника используется линейка ПЗС, которая

является менее совершенной, чем фотоумножитель. Она состоит из множества

элементов, которые должны иметь одинаковую чувствительность, но такого быть

не может. Поэтому необходимо применять программные средства для

выравнивания чувствительности.

Выравнивание чувствительности – приравнивание общей чувствительности

линейки к чувствительности элемента с наименьшей чувствительностью.

Шумы линейки больше, чем шумы у барабанных сканеров. Нужно отбрасывать

начальные и конечные разряды, находящиеся в зоне шумов.

Линейки требуют тщательного отбора, что повышает стоимость сканера.

Преимущества.

1. Важное преимущество – удобство размещения информации на

оригиналодержателе. Это связано с тем, что сканеры имеют большую глубину

резкости, следовательно, они мало чувствительны к неплотному прилеганию

оригинала к поверхности оригиналодержателя.

2. Нет скоростного движения. Поэтому не возникают неровности за счет

этих сил.

Глубина резкости может достигать порядка 20мм, что позволяет

сканировать твердые предметы.

Эти преимущества делают планшетные сканеры более удобными в

применении. Хотя сам процесс сканирования медленнее, но технологическая

скорость выше.

Недостатки планшетных сканеров связаны с несовершенством и

неравномерностью линеек. В настоящее время преодолеваются. Разработаны

сканеры, использующие XY-технологию. Она заключается в том, что линейка ПЗС

перемещается не только в направлении Y, но и в направлении X.

Такие XY-сканеры имеют одинаковую разрешающую способность по всей

поверхности оригиналодержателя. Но должна обеспечиваться программная

сшивка, чтобы в изображении не возникла граница.

Интерес к этим сканерам возникает еще потому, что в настоящее время

возникла технология «копидот» (сохранение растровой структуры на

считываемом изображении). Для этой технологии важно, что бы оригинал

считывался с максимальным разрешением по всей поверхности.

Недостаток динамического диапазона устраняется с разработкой все более

совершенных приемников ПЗС.

В барабанных сканерах за последнее время возникли такие перемены:

барабан располагается не горизонтально, а вертикально. При вертикальном

расположении гравитационная составляющая не воздействует на центробежные

силы, что позволяет увеличить скорость и упростить систему.

Технология сканирования

Первый процесс – технологическая настройка сканера.

Второй процесс – сканирование.

Технологическая настройка сканера подразделяется на общую настройку и

настройку сканирования под конкретный процесс и оригинал.

Настройка начинается с общей настройки сканера.

Перед нами стоит задача: в процессе сканирования верно передать и

сохранить градационные, цветовые и резкостные параметры оригинала. В этом

состоит общая настройка.

Одной из важнейших задач сканирования является первичное цветоделение.

Существует много факторов, которые будут влиять на соотношение этих

каналов, то есть, на получаемый цвет. Цвет, который считывается,

определяется соотношением каналов. Если сигнал в синем канале больше

сигнала в красном канале, изображение будет с большим содержанием синего.

Факторы, влияющие на соотношение в каналах

1. Источник освещения. Имеет спектральное излучение, которое может

быть больше в каком-то канале. Лампы разного образца имеют разные

характеристики, которые, в свою очередь, могут меняться в процессе

эксплуатации.

2. Светофильтры. Не могут быть сделаны одинаково. Всегда есть

колебания.

3. Фотоприемники. Имеют различную спектральную чувствительность. Она

не одинаковая для разных образцов. Спектральная чувствительность изменяется

во времени.

4. Каналы усиления. Могут быть разными.

Все это в совокупности дает разное соотношение сигналов в трех

каналах, это соотношение меняется во времени, получаются различные по цвету

изображения.

В сканерах высокого качества вводятся внутренние регулировки, но они

не гарантируют точного воспроизведения цвета.

Разработана новая идея. Система управления цветом CMS. Эта идея

является основной для общей технологической калибровки сканера. Она не

зависит от конкретного сканера.

Задачей общей калибровки сканера, при которой, независимо от времени

эксплуатации и фирмы-изготовителя, сканер давал всегда стабильные

результаты, выраженные в определенной системе координат.

Результаты в системе RGB зависят от свойств сканера.

CMS ставит задачей получить аппаратно независимый результат. Особенная

необходимость таких результатов стала очевидной, когда стал осуществляться

большой обмен информацией, при этом информация должна быть выражена таким

образом, чтобы быть понятной всем.

Колометрическая система координат – стандартное выражение цвета,

следовательно, сканер должен мерить изображение не в аппаратно-зависимой

системе RGB, а в колометрической. Цвет должен также правильно отображаться

на мониторе и в печати.

Основные принципы положения в CMS

Принципы были разработаны международным концорпцуимом по цвету (ICC).

1 принцип. Использование единого колометрического пространства. В

качестве пространства принято пространство Lab. В этом пространстве должны

быть настроены все приборы.

2 принцип. Чтобы можно было использовать цветовое пространство, была

разработана система калибровки в это цветовое пространство. Для калибровки

необходимо разработать соответствующие материальную базу. Она включает в

себя:

- тест-объекты, должен быть обеспечен массовый выпуск тест-объектов

- создание программного обеспечения для реализации такой настройки

3 принцип. Необходимо было создать программное ядро, которое все это

будет связывать. Ядро получило название ColorSync. Сначала было введено в

Mac OS, а несколько позже – в Windows. Соглашение было заключено в 1995

году.

Технологическая калибровка сканера использует в качестве тест-объекта

стандартный тест IT 8.7/1(2). Этот тест-объект представляет собой систему

тест-объектов, представляющих собой шкалы цветового охвата, состоящих из

полей, которых примерно 200. Он может быть сделан в трех модификациях: на

прозрачной основе большого формата или слайда, на непрозрачной основе. Все

они бесструктурные. Эти тест-объекты выпускают фотографические фирмы:

Kodak, Agfa, Fuji.

Имея такой тест-объект, дальнейшая процедура калибровки заключается в

сканировании тест-объекта с выключенными технологическими установками. В

результате сканирования (сканирование осуществляется по определенной

программе, которая поставляется с тест-объектом) получае массив информации,

в котором имеется значение координат Lab для каждого поля тест-объекта,

которое берется из программного обеспечения. Вторая часть массива содержит

получаемые значения RGB для этих же полей. Таким образом, для каждого поля

имеем и RGB, и соответствующее Lab, то есть, таблицу-матрицу, в которую

занесена связь RGB- Lab.

Недостаток такой таблицы-матрицы заключается в малом количестве точек,

которые не заполняют цветовое поле. Поэтому программной интерполяцией

осуществляется расчет дополнительных точек, которые позволяют создать

достаточно полную таблицу пересчета из RGB в Lab.

Таблица называется ICC Profile – профиль – файл, позволяющий

пересчитывать в RGB.

Profile – числовая матрица, по которой числовыми методами можно

пересчитать RGB в Lab. Матрица подключается к сканеру, в дальнейшем в

процессе сканирования будем преобразовывать аппаратные координаты RGB в

колорированные Lab. Если профили построены для каждого сканера, будем

получать одинаковые результаты.

Многие современные сканеры и программное обеспечение к ним уже не

считывает информацию в RGB, а считывает ее в Lab (пример – LinoColor).

Лекция 9

Технологическая настройка сканера по оригиналу процесса

Когда сканер откалиброван, можно делать выполнение настройки каких-то

параметров под оригинал:

1. Разрешающая способность сканирования. Разрешающую способность

принято определять по формуле:

RC = L ( m ( Q,

где L – линиатура растра, с которой будет воспроизведено

изображение;

m – масштаб воспроизведения;

Q – коэффициент качества.

Использование этой формулы может быть объяснено с нескольких позиций:

- использование теоремы отсчетов

- этот способ не очень строг, но нагляден

Суть формулирования формулы заключается в том, что любой элемент в

оригинале соответственно будет отображать некоторый элемент в изображении.

Если масштаб равен 1, то эти элементы в оригинале и репродукции будут равны

между собой. В принципе размер элемента в оригинале можно выбрать

произвольно, но в репродукции он не произволен, то есть он равен растровому

элементу, с которым будет воспроизводиться изображение, то есть он равен

линиатуре полиграфического растра, который будет применяться. Только в

пределах этого элемента мы формируем растровую точку, размер которой будет

определяться оптической плотностью или сигналом оригинала.

Растровая точка будет определяться оптической плотностью на

репродукции, которая будет соответствовать усредненной оптической плотности

на оригинале. Более подробное считывание ничего не дает, потому что будем

определять точку определенного размера.

Коэффициент качества возникает вследствие того, что на самом деле

такое соотношение между элементом на оригинале и элементом на изображении

существует только при угле поворота растра, равном нулю, что соответствует

только для желтой краски.

При других углах поворота, например, 45(, формируемый элемент в

оригинале будет воспроизводиться под углом к сетке отсчета.

Растровая точка, расположенная вдоль направления сканирования, будет

располагаться в 1,4 раза ближе, чем точки сетки с углом поворота 0(. Это

требует, соответственно, увеличения объема информации, считываемой с

оригинала, что и определяет фактор качества.

Такой фактор качества при угле поворота 45( должен быть 1,4. Обычно

его выбирают в интервале от 1,5 до 2.

Большой необходимости увеличения фактора качества до двух нет, так как

качество получается такое же при 1,5, но при этом сокращается размер файла

примерно в 2 раза.

Можно пользоваться формулой с коэффициентом качества, равным 1,5.

Если речь идет о частотно-модульном растрировании, коэффициент

качества может быть выбран равным 1, так как для нерегулируемого растра

угол поворота не актуален.

Если необходимо сканировать штриховые изображения, то в этом случае RC

выбирают по следующим законам.

RC должна быть максимальной для обеспечения максимальной точности

воспроизведения границы, однако, исходя из теоремы отсчетов, эта

разрешающая способность в случае вывода штриховых изображений вместе с

тоновыми, должна быть ориентирована также на разрешающую способность

фотовывода, поскольку разрешающая способность фотовывода определяется

линиатурой растра и выбирается исходя из этих соображений. Вследствие

ограничения разрешающей способности фотовывода, разрешающую способность

сканирования не целесообразно выбирать больше, чем разрешающая способность

фотовывода, деленная на 2.

[pic]

Если Rb = 2540 lpi (линий на дюйм), то нет смысла RC иметь больше

потому, что по точке отсчета фотовывода можно точно передать только те

детали, которые отсканированы с разрешением [pic].

Если m = 1, то RC от 225 ppi до 300 ppi, в зависимости от выбранного

коэффициента качества.

Максимальная разрешающая способность используется в случае

максимальных увеличений. Если RC = 3000, то при стандартной линиатуре 160

lpi и при Q = 2, можно увеличить масштаб в 10 раз. Если RC = 10000, то

масштаб можно увеличить в 30 раз.

Скорее всего, это не приведет ни к чему хорошему.

Стандарты предусматривают, что масштаб не должен превышать восьми

разового увеличения.

Избежание увеличения больше, чем в 10 раз, связано с тем, что

разрешающая способность пленок, на которых изготавливают оригиналы,

составляет примерно 100 лин/мм = 1000 лин/см = 2540 лин/дюйм. Это значит,

что при такой частоте изображения функции передачи модуляции объекта

приходят практически к нулевому значению. В этом случае будет считываться

аналоговый шум.

[pic]

[pic]

2. Согласование динамического диапазона оригинала и динамического

диапазона сканера.

Если динамический диапазон оригинала больше динамического диапазона

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11