Типы обрабатываемых изображений

Типы обрабатываемых изображений. По данному критерию сканеры подразделяются на черно-белые, серые и цветные. Черно-белые сканеры предназначены для ввода рисунков, текста, чертежей и позволяют вводить изображение в единственном режиме - 1 bpp бит на пиксель, bits per pixel.

Значение этого бита 1 или 0 определяет черную или белую точку. Серые сканеры содержат аналого-цифровой преобразователь АЦП и позволяют вводить изображение в режиме несколько бит на точку. Количество градаций серого для таких сканеров равно 2n, где n - число bpp. Для bpp8 имеется 28256 градаций серого, для bpp6 - 2664 градаций. Уже стали достоянием истории сканеры, которые не имели АЦП и для получения числа bpp более 1 были вынуждены необходимое количество раз проходить одну и ту же строчку.

Однако надо отличать серые сканеры от эмулирующих серое. Последние поддерживают полутоновый режим. При этом режиме число bpp не меняется и равно 1, а серость достигается за счет механизма dithering размывания, обеспечивающего пользователю возможность получать серую картинку, сканируя изображение в черно-белом режиме с числом bpp 1. Градации серого эмулируются с помощью плотности черных точек то есть разного количества черных точек на единицу площади изображения.

Происходит это следующим образом все изображение разбивается на участки определенного размера 22, 44, 88, называемые dither pattern размываемый шаблон. Для каждой точки участка существует свое значение порога, отделяющего черное от белого. Поэтому соседние точки, отличающиеся друг от друга по степени отражения света, могут в результате оказаться одинаковыми, в то время как при простом черно-белом сканировании они были бы разными.

Размер участка определяет число градаций серого, которое способен эмулировать сканер. Dither pattern бывают нескольких разновидностей fine точный, coarse грубый, bayer и другие. Для ручных сканеров имеется возможность выбора из трех или четырех, а вид pattern заранее предопределен. В отличие от них планшетные сканеры предоставляют возможность более широкого выбора, а также определения собственных pattern. У цветных сканеров число bpp обычно равно 24, то есть по 8 бит на точку для каждого из цветов RGB. Соответственно число воспринимаемых цветов - 16777216. Цветные сканеры могут работать и в сером, и в черно-белом режиме.

Качество изображения. Сканеры различаются по многим параметрам - технологии считывания изображения, типу механизма и некоторым другим. Рассмотрим более подробно параметры сканирующего устройства, влияющие на качество изображения. К таким параметрам относятся разрешающая способность, число передаваемых полутонов или цветов, диапазон оптических плотностей, интеллектуальность сканера, цветовые искажения, точность фокусировки резкость.

Разрешающая способность. При сканировании оригинал разбивается на отдельные части одинакового размера - пиксели. В процессе сканирования каждому пикселю назначается свой адрес. Каждому пикселю по каждому адресу присваивается цифровое значение, соответствующее уровню серого полутона, зарегистрированного считывающим элементом это называется оцифровкой. Оцифровка штриховых оригиналов относительно проста. В процессе сканирования пиксель может быть либо белым, либо черным.

Однако и здесь может быть потеря информации. Например, пиксель содержит 50 белого и 50 черного, тогда требуется выбор чего-то одного. Это приводит к получению эффекта зубья пилы. На практике для высококачественного сканирования штриховых оригиналов достаточно иметь разрешающую способность 1200 пикселей на дюйм. Кроме оптической разрешающей способности существует еще математическая или программная разрешающая способность интерполированная.

Увеличение разрешающей способности достигается следующим образом специальная программа при сканировании оригинала анализирует значения двух соседних пикселей и математически находит промежуточное значение, то есть вводит еще один пиксель со значением, полученным математическим путем. Все это было бы хорошо, но не всегда это дает дополнительные преимущества при сканировании. Давайте представим себе оригинал с очень резким переходом тона или, что еще нагляднее, оригинал в виде иллюстрации из журнала, который уже не является аналоговым изображением.

В этом случае математическое интерполирование может не совпасть с реальной картиной. Для того чтобы получить качественное отпечатанное изображение, разрешающая способность при сканировании должна быть в два раза больше линеатуры растра при печати. Введем в это определение коэффициент увеличения изображения, который почти всегда присутствует, и получим формулу, чтобы получить значение разрешающей способности, необходимо линеатуру растра печати умножить на коэффициент увеличения и умножить на два. Существует много сканеров с высокой оптической разрешающей способностью.

Вот наиболее часто встречающиеся значения 1200, 2400, 4000, 5000, 6400 и даже более точек на дюйм. Разрешение более 2400 точек на дюйм трудно достижимо сканерами с ПЗС, или оно достижимо только на очень ограниченной площади, например, не более 4060 мм. Число передаваемых полутонов или цветов.

Следующим качественным параметром является глубина точки, которая и определяет число передаваемых полутонов. Глубина точки - это количество бит, которые сканер может назначить при оцифровывании пикселя. Сканер с глубиной точки 1 бит может регистрировать только два уровня белый и черный, сканер с глубиной точки 8 бит может регистрировать 256 уровней, 12 бит - 4096 уровней. Существуют сканеры с глубиной 13, 14 и 16 бит на точку. Относительно сканеров с ПЗС следует сказать, что глубина точки более 13 бит трудно достижима, так как становится очень трудно отличить уровень сигнала от уровня помех.

Так сканер с глубиной точки 13-14 бит может позволить воспроизвести более 1мрлд. цветовых оттенков. Диапазон оптических плотностей. Один из важнейших параметров сканера - это диапазон оптических плотностей, воспринимаемых им. Диапазон оптических плотностей, являющийся логарифмической производной, измеряется в относительных единицах от нуля и до какого-то значения, которое обычно приводится в технических характеристиках.

Глубина точки и динамический диапазон связаны между собой. Глубина точки показывает физическую возможность воспринимать большой диапазон оптических плотностей, а действительный диапазон сканера еще зависит и от чувствительности считывающего устройства, и от электроники, и от механики, применяемой в сканере. Не прозрачные оригиналы имеют диапазон плотностей, где максимальное значение не превышает 2.4-2.5, в то время как слайды могут иметь максимальное значение динамической плотности 4.0. Не много найдется сканеров, которые бы воспринимали динамические плотности от 3.2 и выше. Планшетные ПЗС-сканеры среднего класса имеют значение динамической плотности в диапазоне 2.8-3.0, у ПЗС-сканеров более высокого класса это значение достигает 3.6, и только барабанные сканеры на фото умножителях имеют динамическую плотность 4.0. Интеллектуальность сканера.

Под интеллектуальностью обычно понимается способность сканера с помощью заложенных в нем аппаратных и поставляемых с ним программных средств автоматически настраиваться и минимизировать потери качества.

Наиболее ценятся сканеры, обладающие способностью авто калибровки, то есть настройки на динамический диапазон плотностей оригинала, а также компенсации цветовых искажений. Допустим, нужно отсканировать слайд, имеющий максимальную оптическую плотность 4.0, сканером, воспринимающим оптический диапазон плотностей до 3.2. Интеллектуальный сканер сначала делает предварительное сканирование для анализа и получения диаграммы оптических плотностей.

Обычно такая диаграмма выглядит приблизительно так, как показано на рисунке. После анализа диаграммы сканер производит свою авто калибровку с целью сдвига своего динамического диапазона восприятия оптических плотностей.