2.2.3.2. Цифровой сканер

Д ругим способом получения цифровых изображений является использование цифрового сканера.

И

Рис. 61. Пантелеграф

з всех компьютерных устройств, используемых фотографом, сканер – самое старое по времени из изобретений. Системы для сканирования изображения являются неотъемлемой частью таких устройств, как фототелеграф, телефакс, телекамера, и существуют уже более ста лет. В 1855 г. итальянский физик Казелли создал прибор для передачи изображений, названный «пантелеграфом» (рис. 61). В этом приборе игла сканировала изображение, нарисованное токопроводящими чернилами. С изобретением фотоэлемента был создан фототелеграф, в котором тонкий луч света перемещался по поверхности закрепленной на барабане фотографии. Свет, отражаясь от поверхности изображения, попадает на катод фотоэлемента, вызывая ток эмиссии, пропорциональный отражательной способности.

В начале века немецким физиком Корном был создан фототелеграф, который ничем принципиально не отличается от современных барабанных сканеров. На рисунке 62 приведена схема телеграфа Корна и портрет изобретателя, отсканированный и переданный на расстояние более 1000 км 6 ноября 1906 г.

В

Рис. 62. Схема телеграфа Корна и портрет изобретателя

фототелеграфе происходит механическое сканирование изображения по двум координатам и освещается каждая точка в отдельности. Проходящий через нее свет воспринимается одним селеновым фотоприемником – следовательно, отсутствует погрешность, связанная с неидентичностью чувствительных элементов. Это самый старый и на сегодняшний день самый качественный, но и самый дорогой способ. Он не имеет принципиальных ограничений на число точек, из которых будет составлено изображение. Однако сканеры этого типа требуют закрепления изображения на барабане и, следовательно, не подходят для сканирования негнущихся оригиналов.

Развитие современных полупроводниковых технологий позволило объединить несколько фотоприемников в одну линейку и обойтись перемещением только по одной координате. Это привело к рождению планшетных, рулонных, проекционных и ручных сканеров. Их оптическая схема абсолютно одинакова и может быть представлена в виде объектива, фокусирующего строку изображения на линейку фотоприемников. Различие заключается в способе перемещения фотографии, линейки фотоприемников и объектива. Обычно объектив и линейка фотоэлементов жестко связаны и перемещаются относительно фотографии. Разрешение подобных устройств лимитировано числом чувствительных элементов в линейке, и если ширина фотографии меньше рабочей поверхности сканера, то используется только часть фотоэлементов.

В предельном случае механическое перемещение фотоприемника и источника света вообще отсутствует, и происходит электронное сканирование всего изображения целиком. К подобным устройствам относятся телевизионные камеры и большинство цифровых фотоаппаратов. Такие устройства обычно имеют матрицу, содержащую небольшое количество чувствительных элементов. Существуют и гибридные устройства, в которых матрица совершает микроперемещения, при этом сперва считываются, например, все четные точки, а потом – все нечетные.

Цветные сканеры принципиально ничем не отличаются от полутоновых и производят ввод изображения либо через цветные фильтры в три приема, когда при каждом проходе перед фотоприемником устанавливается синий, зеленый или красный фильтр, либо имеют три чувствительных элемента, перед которыми расположены соответствующие фильтры.

Технические характеристики сканеров определяются разрешающей способностью (числом точек на единицу площади изображения), числом оттенков, которые могут быть представлены в цифровой форме (24, 30, 36 бит на точку в зависимости от используемого АЦП), и диапазоном плотностей, зависящим от динамического диапазона системы «осветитель – фотоприемник».

Планшетные сканеры наиболее универсальны. Они могут быть использованы не только для сканирования фотографий, но и вместе с принтером для копирования документов или вместе с соответствующими программами для распознавания текста и ввода его в текстовом формате в компьютер. Сегодня оптическое разрешение сканеров составляет порядка 2400 точек на дюйм. Большинство из них может быть укомплектовано приставкой для сканирования прозрачных материалов – слайд-модулем.

С помощью планшетного сканера можно преобразовать любое плоское изображение в цифровую форму, используя метод эпипроекции (максимальный размер оригинала и разрешающая способность изображения зависит от конкретной модели сканера). Многие модели планшетных сканеров комплектуются дополнительными приспособлениями для сканирования негативов и слайдов (сканирование проходящим сквозь полупрозрачный объект световым потоком – диапроекция), но качество оцифрованного материала не позволяет использовать его для последующей качественной фотопечати.

Рассмотрим схему сканирования с использованием планшетного сканера, приведенную на рисунке 63.

В этой схеме задействованы три воздушных среды и два стекла. Первое пограничное отражение происходит на границе В3 – С1, второе – на границе С1 – В2, третье – В2 – С2 и, наконец, четвертое  – С2 – В3. Если вникнуть в эту проблему основательно, то выяснится, что различны характеристики не только стекол, но и воздушных сред. Все это приводит к невозможности прогнозирования характеристик сред, задействованных в оптической системе, и соответственно невозможности не только нейтрализации, но даже учета их в проработке оптической системы.

Существуют и другие, более совершенные технологии сканирования негативов и слайдов. Например, техноло­гия E.D.I.T. (Emulsion Direct Imaging Technology) означает сканирование со слоя эмульсии (рис. 64). Прозрачный оригинал  – это полимерная пленка с нанесенными на ней светочувствительными слоями – эмульсией. Применение данной технологии позволяет исключить потери на границе сред и сканировать изображение прямо с эмульсионного слоя. При сканировании на привычном планшетном сканере со слайд-модулем приходится мириться с четырьмя такими пограничными отражениями.

Помимо технологии E.D.I.T., сканеры используют еще одну технологию – Flip Mirror – вращающееся зеркало. Оно (зеркало 5 на рис. 64) используется для перенаправления светового потока в зависимости от типа используемого оригинала. Рассмотрим схему работы сканера с технологией Flip Mirror. В зависимости от типа оригинала вращающееся зеркало 5 занимает положение «а» или «б» и световой поток изменяет свое направление. При работе с пленкой вращающееся зеркало 5 находится в положении «а», при работе в отраженном свете – в положении «б». Использование данной системы перенаправления светового потока позволяет добиться оптимальных характеристик при работе с оригиналами любых типов.

Среди особенностей использования сканера необходимо отметить также возможность создать весьма выразительные композиции, просто разложив различные предметы на стекле планшетного сканера. Глубина резко изображаемого пространства у сканеров невелика, но все же позволяет получить вполне реалистичные снимки плоских предметов – монет, срезов камней, листьев и т. п.

Если необходимо перевести в цифровой формат негативы или слайды, полученные с помощью пленочных фотоаппаратов или хранящиеся в фильмотеке, можно воспользоваться слайд-сканером для 35-миллиметровых пленок. Многие современные модели слайд-сканеров позволяют получить цифровые изображения высокого качества, не уступающие снимкам цифровых камер.