Как устроен барабанный сканер
Решил сравнить для себя качество сканирования на Имаконе и барабанном сканере. Делюсь результатами.
Негатив с заведомо качественной съемкой попросил у Макса Мармура. Это панорамный кадр на камеру Linhof Technorama 617s III с объективом Super-Angulon XL 5,6 / 90. Пленка Fujicolor Pro 400H.
Физический размер такого негатива 6х17 см. Отсканировать его можно на планшетном сканере, барабанном или Имаконе. Можно, конечно, еще отсканировать на Nikon 9000 двумя половинками и сшить, или переснять, но это уже танцы с бубнами.
Более-менее приемлимый вариант сканирования на планшетнике получится только при использовании топовых сканеров типа Epson 10000XL/11000XL/12000XL и, возможно, некоторых старых полиграфических моделей. Цвет при этом будет вполне достойный, но детализация и резкость, увы, не идеальные.
Поэтому, если нам требуется максимальное качество для больших негативов, то остаются Имакон и барабанник.
Скан с Имакона у Макса уже был, это топовый сканер X5. Из доступных работающих барабанников я нашел Howtek Scanmaster 4500. Это далеко не топовый барабанный сканер, но уж какой есть.
Вот что в итоге получилось.
Размер скана
Howtek Scanmaster 4500
27610 * 9658 px (266 Mpx)
Imacon Flextight X5
21178 * 7321 px (155 Mpx)
Размер скана, конечно, не главное, но все же барабанный сканер выдал картинку почти в 2 раза больше.
На скане с барабанника видно каждое зернышко. В сравнении с ним результат Имакона выглядит как мыло. Особенно хорошо видно по кронам деревьев.
На скане с Имакона мало цветовых градаций. В тех же кронах деревьев один и тот же зеленый. На скане с барабанника в этом же месте — буйство оттенков. Вытянуть из имакона хоть что-то приблеженное к цвету барабанника с помощью кривых не удалось, слишком мала изначальная вариативность цвета.
Лично мне скан с Имакона не понравился. Цвет настолько беден и безнадежен в плане цветокоррекции, что лично я предпочту пусть и менее детализированный скан, но с планшетника типа Epxon 10000XL.
Скан с барабанника, конечно, великолепен во всех отношениях. Цвет, вариативность, детализация, резкость, размер — все на высоте. Но, увы, довольно дорого (порядка 1300 руб за кадр) и сложно в логистике, потому что все ныне действующие барабанные сканеры находятся в частных руках, и они не в Москве.
В системах допечатной подготовки изданий в настоящее время применяются планшетные, проекционные и барабанные сканеры.
Планшетные сканеры
На рис. 2 представлена принципиальная схема плоскостного сканера с подвижным оригиналодержателем. Непрозрачный оригинал 2 закрепляется на плоском оригиналодержателе 1, который перемещается передачей винтгайка 3 от шагового электродвигателя 4 с блоком управления 5. Освещение оригинала производится осветителем 13, в состав которого входят лампа и отражатель. Свет, отраженный от оригинала 2, поворотным зеркалом 12 направляется в объектив 8, который формирует уменьшенное изображение строки оригинала в рабочей плоскости линейки ПЗС 7. Осветитель 13, элементы оптической системы 12 и 8, а также линейка ПЗС 7 в этом устройстве неподвижны.
ПЗС преобразует световые сигналы, отраженные от строки изображения, в последовательность пропорциональных им аналоговых электрических сигналов. Аналоговые сигналы от ПЗС в блоке обработки сигналов 9 усиливаются и преобразуются в цифровую форму. Цифровые сигналы направляются в буферную память 10 и далее в блок интерфейса 11. Через блок интерфейса сигналы передаются в компьютер. Для согласования во времени работы блока управления 5 с шаговым двигателем 4, блока обработки сигналов 9 и буферной памяти 10 блок синхронизации 6 формирует стабильную по частоте последовательность управляющих синхроимпульсов.
Известны чернобелые сканеры, в которых в качестве источника света используются маломощные лазеры. В таком устройстве (рис. 4) лазер 1 генерирует непрерывный поток излучения. Для формирования необходимой апертуры луча служит диафрагма 2. Телескоп 3 расширяет лазерный пучок в несколько раз, что приводит к уменьшению его расходимости. Зеркала 4 и 5 изменяют ход лазерного луча и направляют его на вращающийся зеркальный дефлектор 6. Объектив 7 фокусирует лазерный пучок, отраженный от зеркального дефлектора, в точку малого размера в плоскости оригинала 10, расположенного на перемещающемся оригиналодержателе. Зеркало 12 направляет луч на оригинал. Отраженный от оригинала 10 лазерный луч, промодулированный оптической плотностью изображения на оригинале, попадает на два длинных фотодиода 11. За счет вращения дефлектора 6 луч сканирует строку изображения от начала до конца формата. Следующая строка сканируется после перемещения оригиналодержателя на один шаг, равный величине, обратной разрешению сканирования, при последующем обороте дефлектора. Для установления точного соответствия значения оптической плотности элемента (точки) изображения с ее координатой в строке служит система синхронизации. В нее входит полупрозрачное зеркало 9, которое часть лазерного луча отражает на датчик 8. Этот датчик может представлять собой, например, растровую линейку, за которой установлен фотоэлемент. При движении отраженного от зеркала 9 луча по растровой линейке фотоэлемент будет вырабатывать синхроимпульсы, так как растровая линейка имеет чередующиеся прозрачные и непрозрачные риски. Подсчет этих синхроимпульсов и определяет значение координаты точки в строке. Для регулирования мощности лазерного пучка служит набор ослабляющих светофильтров 13.
В современных цветных сканерах сканирование осуществляется за один проход. Для реализации принципа однопроходного сканирования могут использоваться три источника света (красный, зеленый и синий), три линейки ПЗС или цветоделительные светофильтры.
В первом случае источники света в процессе сканирования работают поочередно, кратковременно освещая оригинал (рис. 5). Этот метод требует подбора источников света со стабильными характеристиками.
В однопроходных цветных сканерах с системой цветоделительных светофильтров используется один элемент ПЗС и один источник света (рис. 7). В процессе сканирования каждой строки изображения три фильтра сменяют друг друга и тем самым последовательно создается цифровой образ строки для каждого цвета. Осветительная система сканера (рис. 8) состоит из двух частей: для непрозрачных и для прозрачных оригиналов. В осветительной системе, состоящей из оптиковолоконных световодов и источника белого света (галогенной лампы), установлена вращающаяся с высокой частотой турель с тремя цветными светофильтрами. В осветительной системе для непрозрачных оригиналов (см. рис. 8 а) оптиковолоконный жгут световодов, пропускающий свет того или иного цвета, раздваивается и освещение оригинала производится двумя осветителями. В осветительной системе для прозрачных оригиналов (см. рис. 8 б) оптиковолоконный жгут состоит из световодов с переменным размером сечения, который увеличивается по мере удаления от источника света и образует оптиковолоконную пластину. Эта пластина заканчивается линзой, которая проецирует поток света на прозрачный оригинал.
Грязь, соринки и другие посторонние предметы на оригинале могут искажать информацию о нем. Поэтому в некоторых сканерах применяют специальную асферическую осветительную линзу, которая уменьшает помехи от частичек пыли, царапин и отпечатков пальцев на оригинале. На рис. 9 а показано, как можно минимизировать помехи, вызванные наличием посторонних частиц на поверхности оригинала, за счет того, что лучи света попадают на дефектную область одновременно с разных сторон. Асферическая осветительная линза сконструирована так, что имеет меньшую кривизну по краям, чем в середине, поэтому свет может фокусироваться не только в середине линзы, но и по ее краям, что позволяет почти полностью компенсировать отклонения светового потока. Обычная осветительная линза (рис. 9 б) также может собирать в пучок свет с разных направлений, но самая интенсивная часть излучения исходит, как правило, из середины линзы. Недостатком асферических линз, по сравнению с обычными, является сложность их изготовления.
Схема сканера с двумя ПЗС приведена на рис. 10. Оригинал закрепляется на оригиналодержателе 1, который перемещается в зону сканирования. Свет в световоды 2 поступает от галогенной лампы 3, пройдя через один из фильтров RGB 4 или нейтральносерый фильтр. Разворачивающее зеркало 5 направляет световой поток по нужному световоду. После того как свет разворачивается зеркалом 6на 90° , он попадает на систему линз 7 или 8 (в зависимости от заданного разрешения) и, пройдя их, проецируется на одну из линеек ПЗС 9. Генерируемое ПЗС напряжение поступает на аналогоцифровой преобразователь 10, который формирует цифровой сигнал и передает его на управляющий компьютер.
Основными достоинствами планшетных сканеров являются:
• простота установки и съема оригиналов различных форматов;
• возможность сканирования оригиналов различных размеров. Максимальный размер сканируемого оригинала зависит только от размера рабочей области сканера, а минимальный размер оригинала практически не ограничен. Кроме того, оригиналы большого формата можно отсканировать по частям, а затем объединить их в одном из графических редакторов;
• возможность сканирования плоских оригиналов разных типов, в том числе небольших трехмерных объектов. Как и у копировальных аппаратов, у планшетных сканеров есть крышка, прижимающая к рабочей поверхности такие нестандартные оригиналы, как, например, книга;
• возможность установки дополнительных устройств, например механизма автоматической подачи оригиналов или диапозитивной приставки для сканеров, работающих только с непрозрачными оригиналами;
• высокая скорость сканирования.
К недостаткам планшетных сканеров следует отнести относительно большую занимаемую ими площадь и сложность выравнивания оригинала с неровно размещенным на носителе изображением.
Проекционные сканеры
Проекционные сканеры напоминают фотоувеличитель и работают почти так же, как фотографическая камера. в ыпускаются проекционные сканеры для работы с непрозрачными оригиналами, для работы с прозрачными оригиналами (такие сканеры часто называют слайдсканерами) и универсальные. В сканерах для работы с непрозрачными оригиналами считывание оригинала осуществляется в отраженном свете.
Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Сканирующая головка (камера) закрепляется на вертикальном штативе на некоторой высоте. В зависимости от конструктивных особенностей сканера камера может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим. Перед началом сканирования камеру следует установить в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Настройка (фокусировка) камеры осуществляется перемещением линзы. Специальный источник света при этом может и не устанавливаться. Иногда источники света (не более двух) присоединяются непосредственно к камере. Внутри камеры небольшой двигатель перемещает линейку ПЗС в фокальной плоскости линзы. Процедура сканирования занимает некоторое время, поэтому следует учитывать возможное нежелательное воздействие вибрации и внешних источников света. Схема работы проекционного сканера приведена на рис. 11.
В некоторых моделях проекционных сканеров свет через линзу освещает оригинал целиком, а отраженный свет фиксируется с помощью ПЗСматрицы. Подобная конструкция сканера позволяет избежать влияния внешних возмущений и добиться более высокого качества сканированных изображений. Максимальный размер оригинала может быть до 300 x 400 см.
Класс проекционных слайдовых сканеров определяется максимальным размером оригинала, с которым он может работать. Если сканеры среднего класса предназначены для обработки 35миллиметровых негативных и позитивных пленок, то устройства высокого класса могут выполнять сканирование прозрачных оригиналов cредних (6 x 7 см, 21/4 x 21/4 и 4 x 5 дюймов) и больших форматов до (42 x 52 см).
Оптическое разрешение слайдовых сканеров составляет от 2000 до 5000 dpi в зависимости от класса устройства. Слайдовый сканер во многом напоминает планшетный. Различие состоит лишь в том, что слайдсканер фиксирует образ сканируемого изображения в проходящем свете, а соответственно источник света, оригинал и фотоприемник в нем имеют другое взаимное расположение. Для фиксирования цвета и уровней серого в слайдсканерах используются либо наборы линеек ПЗС, либо матрицы ПЗС (рис. 12).
Оптическая плотность цветных слайдов и диапозитивов обычно находится в пределах от 2,8 до 3,0. Поэтому динамический диапазон слайдовых сканеров высокого класса должен быть не менее 3,0. Для кодирования цвета используются 814 и даже 16 бит на канал.
Поставляемые в комплекте со сканером рамки для монтажа слайдов (рис. 13) в сочетании со специализированным программным обеспечением позволяют автоматизировать процесс сканирования слайдов стандартных форматов (пакетов сканирования).
Проекционные сканеры обладают следующими достоинствами:
• удобство позиционирования оригинала. Непрозрачный оригинал располагается лицевой стороной вверх, что облегчает процедуру его выравнивания. На подставке сканера, как правило, имеются специальные направляющие, которые можно использовать для точного позиционирования оригинала;
• небольшая занимаемая площадь. Проекционные сканеры занимают на рабочем столе лишь чуть больше места, чем сканируемый объект;
• разнообразие сканируемых непрозрачных оригиналов. Не помещающийся на подставке оригинал можно сканировать по частям. Этот процесс реализуется даже проще, чем в случае использования планшетного сканера, поскольку видно, какие части оригинала уже отсканированы;
• возможность пакетного автоматического сканирования слайдов.
К недостаткам проекционных сканеров следует отнести сложность сканирования переплетенных оригиналов. В отличие от планшетных сканеров, где книга удерживается в развернутом виде за счет прижима крышкой, в проекционных сканерах ее необходимо расположить лицевой стороной вверх и прижать стеклом или специальным держателем.
Барабанные сканеры
Барабанные сканеры стоят дорого, но с их помощью можно получать изображения с высокой степенью детализации.
Свет сначала направляется на оригинал, затем на зеркала и RGBфильтры, расщепляющие его на три цветовые пучка. В наиболее простом исполнении полупрозрачные зеркала представляют собой хроматически нейтральные светоразделительные элементы, частично пропускающие и частично отражающие световую энергию независимо от ее спектрального состава. В этом случае первое полупрозрачное зеркало должно отражать одну треть упавшей на него световой энергии и две трети пропускать. У второго зеркала отраженная и пропускаемая части световой энергии должны быть равны. При таком разделении количество световой энергии всех длин волн во всех трех каналах будет одинаковым. Однако этот вариант расщепления светового пучка не является оптимальным, ведь в каждом канале не нужен свет всех длин волн.
В зависимости от типа материала (прозрачный или отражающий) оригинал освещается либо изнутри барабана, либо снаружи. Размещаемые в анализирующей фотоголовке фотоэлектронные умножители принимают и усиливают отфильтрованный свет. Затем полученные аналоговые сигналы преобразуются в цифровые коды. Для повышения производительности сканирования конструкция многих моделей барабанных сканеров позволяет использовать сменные барабаны.
Анализирующие фотоголовки сканеров, обеспечивающих считывание цветных изображений с высокой разрешающей способностью, представляют собой высокоточную и достаточно сложную конструкцию. На рис. 15 приведены схема и конструкция анализирующей фотоголовки барабанного сканера для работы в отраженном свете.
Для наводки на резкость используют отклоняемое зеркало 4, которое оператор при помощи ручки 21 вводит в световой поток, отклоняя его на контрольный экран 5. Таким образом, на экране визуального контроля отображается освещенный участок оригинала. На экране есть перекрестие, которое позволяет точно определять местоположение анализируемого участка оригинала.
Лампы накаливания непрерывного действия широко применяются в качестве источника света не только в сканерах с цилиндрической разверткой, но и в планшетных сканерах.
Потери при передаче и растрировании изображения наиболее заметны при воспроизведении мелких деталей изображения. Их передачу можно улучшить за счет электронного нерезкого маскирования, при помощи которого удается выделить существенные для изображения детали, а также передать его фактуру.
Барабанные сканеры имеют горизонтальное или вертикальное расположение прозрачного барабана. В сканере с вертикально расположенным барабаном (рис. 18) свет от источника 1 при помощи затвора 2 попадает в оптический тракт световода 3 или 4 соответственно для работы с непрозрачными или прозрачными оригиналами, закрепленными на барабане 5. Барабан приводится в движение при помощи двигателя 6. Прошедший или отразившийся от оригинала луч света попадает на ФЭУ 8 сканирующей головки 7. Электрический сигнал из ФЭУ поступает в логарифматор 9 и проходит АЦП 10, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Управление процессом преобразования выполняется процессорной платой 11. Операции масштабирования, нерезкого маскирования, а также общее управление сканером осуществляет материнская плата 12. Приводом барабана управляет плата 12 через блок питания (БП).
Визуальный контроль работы сканера можно осуществлять по сигнальным лампам, которые расположены в верхней части крышки сканера и у основания защитной крышки барабана. Следует упомянуть о том, что в некоторых картографических барабанных сканерах в качестве приемника изображения используется набор линеек ПЗС, неподвижно установленных на всю ширину барабана и построчно сканирующих изображение оригинала.
Основными достоинствами барабанных сканеров являются:
• очень высокое качество сканирования;
• возможность сканирования как отражающих, так и прозрачных гибких оригиналов;
• возможность изменения фокусного расстояния, которая позволяет автоматически или вручную изменять разрешение сканирования в зависимости от требуемой степени детализации изображения.
К недостаткам барабанных сканеров следует отнести:
• невозможность сканирования переплетенных оригиналов, например книг и журналов;
• невозможность сканирования жестких оригиналов, поскольку они должны прижиматься к цилиндрической поверхности барабана, принимая ее форму;
До появления и распространения настольных сканеров с приемлемым качеством эти устройства практически повсеместно использовались для ввода изображений при допечатной подготовке изданий. Барабанные сканеры и по сегодняшний день дороги и сложны в использовании, но они незаменимы там, где необходимо сканировать графику для высококачественной цветной печати.
В качестве светочувствительного элемента в барабанных сканерах используется фотоэлектронный умножитель. Он располагается внутри полого стеклянного цилиндра, на поверхность которого накладывается оригинал. В ходе процесса сканирования цилиндр вращается вокруг своей оси, что дает возможность вводить изображение точка за точкой. Сегодня барабанные сканеры обеспечивают самое высокое качество процесса сканирования. Их преимущество заключается в том, что фотоэлектронные умножители очень чувствительны к незначительным изменениям яркости и, следовательно, позволяют различать большее количество оттенков, особенно в области очень темных и, наоборот, очень светлых тонов. Но хотя цены на эти устройства в последнее время значительно снизились, они все равно остаются дорогими по сравнению с планшетными и, тем более, протяжными сканерами. Кроме этого помните, что на сегодняшний день характеристики лучших ПЗС не намного хуже, чем у ФЭУ, а следовательно, новые профессиональные планшетные сканеры обеспечивают практически такое же качество процесса сканирования, как и барабанные.
(7.17) Как заставить под W2k работать старые сканеры HP серий II, III, 4?
(7.17) Как заставить под W2k работать старые сканеры HP серий II, III, 4? Проблема состоит в том, что (по крайней мере, на момент написания этого материала) драйверов для ISA карт от Symbios Logic, которые поставлялись в комплектах с этими сканерами, не существует. Поэтому придется скачать с
Распределенные сканеры против централизованных
Распределенные сканеры против централизованных Структура лексического анализатора, которую я только что вам показал, весьма стандартна и примерно 99% всех компиляторов используют что-то очень близкое к ней. Это, однако, не единственно возможная структура, или даже не
Глава 14 XML
Глава 14 XML 14.0. Введение Язык XML играет важную роль во многих областях, в том числе при хранении и поиске информации, в издательском деле и при передаче данных по сетям; в данной главе мы научимся работать с XML в С++. Поскольку эта книга больше посвящена С++, чем XML, я полагаю, вы
Глава 2. Ручные сканеры
Глава 2. Ручные сканеры Эти устройства являются самыми простыми и дешевыми в своем классе. В их конструкции отсутствуют сложные прецизионные механизмы: пользователь сам двигает сканер по поверхности оригинала. Практически все ручные сканеры — небольшого размера, и
Глава 3. Листовые сканеры
Глава 3. Листовые сканеры По принципу действия эти устройства напоминают факс-аппараты. Считываемая страница с помощью специального механизма протягивается мимо головки. Протяжный сканер может оснащаться лотком для автоматической подачи листов, что существенно
Глава 4. Планшетные сканеры
Глава 4. Планшетные сканеры Устройства ввода этого типа чем-то напоминают «ксероксы»: считываемый документ располагается на поверхности стеклянной пластины, под которой перемещается сканирующая головка. Такие сканеры являются универсальными, поскольку с их помощью
Глава 5. Слайд-сканеры
Глава 5. Слайд-сканеры Для качественного считывания изображений со слайдов существуют специальные сканеры. Поскольку они работают с оригиналами небольшого размера, а полученные изображения в дальнейшем приходится многократно увеличивать, у этих устройств очень
Сканеры портов
Сканеры портов Специализация утилит для сканирования портов — предоставление пользователю сведений о том, какие порты и какой программой используются и какие из них желательно закрыть во избежание заражения компьютера вирусом, а также анализ портов и получение полной
Сканеры
Сканеры Сканер окажется незаменимым, когда вам понадобится перевести в цифровой вид какое-нибудь изображение. Например, фотографию для пересылки родственникам в Канаду. Или позарез нужный и очень длинный текст, который можно набрать, но проще и быстрее отсканировать, а
Кафедра Ваннаха: История и сканеры Ваннах Михаил
Сканеры
Сканеры Сканеры предназначены для ввода в компьютер информации с листа бумаги. Хотя, конечно, сканировать можно и любое двухмерное изображение. Например, стороны монет, панель мобильного телефона и т. д.Из всех существующих видов сканеров для пользователя, как правило,
Сканеры
ОПЫТЫ: Позитивный негатив: Годятся ли планшетные сканеры для пленки?
ОПЫТЫ: Позитивный негатив: Годятся ли планшетные сканеры для пленки? Авторы: Константин Курбатов, Олег ВолошинВ специализированных изданиях все чаще можно прочитать, что цифровая фототехника вовсю завоевывает мир, а пленка уже стоит на грани вымирания… Может, и стоит, да
АНАЛИЗ СИТУАЦИИ:
Теперь анализируем ситуацию (анализ предложен одним из моих самых лучших учеников, неким Александром Б. -- спасибо ему): можно выделить два подхода к сканированию -- полиграфический и фотографический.
Полиграфический подход таков: заказ --> прескан --> цветокоррекция --> оцифровка --> конверсия в апп. данные печ. устр-ва --> тираж --> деньги --> амнезия.
Здесь все прелести и достоинства барабанника налицо и они неоспоримы (если не считать некоторых неудобств, связанных с ограниченностью цветокоррекционного инструментария, то есть отсутствием перцепционных рычагов).
Фотографический подход: заказ (или "самозаказ") --> сканирование с получением 16-битных RAW-данных + профайл -->длительная пауза, переваривание сюжета (дни, недели, месяцы) --> цветокоррекция --> длительная пауза (дни, недели, месяцы) --> просмотр, размышление --> цветокоррекция --> длительная пауза, переваривание результатов цветокоррекции --> конверсия в апп. данные печ. устр-ва --> печать --> нетленка --> созерцание нетленки (дни, недели, месяцы) --> цветокоррекция --> вновь печать и т.д.
ВЫВОДЫ:
А вот выводов я жду от вас, дорогие коллеги. Сам я не знаю, что делать. Ничего кроме безумной идеи съемки в формат 4х5" с последующим разрезанием слайда и раздельной оцифровкой на Nikon 8000 я не вижу. Причем моя регулярная практика съемки 6х9 в вертикалке с шифтовой сдвижкой и последующим сканированием на Nikon 8000 имеет весьма серьезные недостатки:
-- склейка очень геморройна, причем невозможно попасть пиксел в пиксел -- отсюда хлопотная ретушь;
-- если камера позволяет давать шифт только передней доской (как у меня, например), то в результате неизбежного смещения оптической оси склейка большинства сюжетов еще более усложняется (шифт задней доски улучшает ситуацию);
-- гамма тонопередачи среднеформатных пленок, как мы теперь знаем, составляет 1.5 против 1.25 у листового слайда. Это означает, что драгоценные тени у среднего формата сильнее сдвинуты в шумовую область сканирования, чем у формата листового;
-- 10-20 сек. паузы за счет шифта и перемотки пленки в адаптере могут стоить радикальной перемены освещения или перемещения объектов.
Читайте также: