Создание домашнего фотоархива. Термины из области сканирования и цифровой фотографии

Так как в этой статье мы будем говорить исключительно о сканировании прозрачных оригиналов - слайдов и негативов, - то я опущу все рассуждения о непрозрачных образцах. Статья написана для читателя, подготовленного в области фотографии и компьютерной обработки изображения, а также владеющего основными понятиями: интервал оптических плотностей, полезный интервал оптических плотностей, широта фотоматериала, контраст, средний градиент и т.п.

А что имеем?

Д ля начала рассмотрим параметры сканера Epson Perfection 1650 photo. Он единственный, который у меня есть, и было бы странным, если бы я описывал нечто иное. Итак, по некоторым данным этот сканер в режиме сканирования прозрачного оригинала может воспринимать разницу плотностей ΔD scanner =3,2, по другим данным его динамический диапазон составляет ΔD scanner =3,0. Проведенные мною исследования говорят о гораздо более скромных характеристиках по этому параметру, стало быть, производители лукавят (хотя, они вообще не указывают динамический диапазон, по крайней мере для сканеров этого уровня), говоря, что мы можем «безболезненно» сканировать цветной негатив. Я утверждаю, что в том виде в каком сканер поставляется, цветной негатив без потерь отсканировать невозможно. Итак, приступим.

Что означают все эти буквы, цифры?

D - плотность, или десятичный логарифм непрозрачности. Известно, что человеческий глаз воспринимает равномерно увеличивающейся по яркости такую шкалу, поля которой по коэффициенту отражения (или пропускания) идут не в арифметической прогрессии (10%, 20%, 30%…), а отличаются друг от друга в геометрической прогрессии (1%, 2%, 4%, 8%…) - а это есть ни что иное, как логарифмическая зависимость. Вы, наверное, знаете, что и нотный ряд, его частоты (колебания струны) отличаются друг от друга тоже в геометрической прогрессии. Тоже самое можно сказать и о силе звука, которая измеряется в известных вам децибелах.

Итак, человеческий глаз воспринимает соотношение оттенков по логарифмическому закону, поэтому в технике сканирования и т.п. используется именно эта шкала. Изменение на D=0,3 в большую сторону говорит о том, что глаз видит объект в 2 раза темнее. Измеряется плотность в белах.

Как проводились исследования

Д ля того, чтобы иметь большой диапазон плотностей, я использовал сенситограмму черно-белой фотопленки, мне известны все абсолютные плотности ее полей (с учетом минимальной плотности D min , или, проще, с учетом «плотности вуали»), промер за статусом «М» денситометра. Сканирование ч/б негатива, как правило происходит в «смешанном» канале, поэтому сканировать я буду именно его. За поле с плотность D=0,0 я принял само свечение лампы, т.е. отсканированный участок изображения без пленки. Сенситограмма имела максимальное почернение D max =2,3, для того что бы получить почернение с плотностью D max =2,6 я использовал нейтрально-серый фильтр с плотностью D=0,3, прижатый к области макимального почернения сенситограммы. Сканирование производилось программой Xsane (платформа Линукс) на разрешении 300 dpi в ч/б режиме без каких-либо корректировок (яркость, контраст, уровень «серого»), предостовляемая Xsane возможность задать яркость «железом» не использовалась. Полученный 16-битный файл измерялся «пипеткой» 5×5 пикселей в Photoshop"е.

Полученные результаты:

Где: D test - плотность в испытуемом негативе;

D scan - значение персчитанное из процентов почернения Photoshop"а в белы;

% - процент почернения измеренный Photoshop"ом.

Анализировать полученные значения без подготовки достаточно трудно, да и не нужно. На основании этих данных был построен график (характеристическая кривая), по оси X были отложены значения D test , по оси Y - значения D scanner .

Анализ полученных данных

Т еперь анализировать график гораздо легче:-) Итак, что мы видим: кривая графика до D test =1,6 достаточно ровная и плавная (обозначена зеленым цветом), значит сканер передает значения до этой плотности почти пропорционально, без искажений.

Между D test =1,6 и D test =2,35 кривая имеет вид ломаной линии (обозначена желтым цветом), поэтому осмелюсь предположить, что на этом участке характеристической кривой сканер выдает «додуманные значения». Т.е. матрица их воспринимает, но выдает что-то невразумительное, что бы «переварить» их в «нормальный» вид, сканеру приходиться корректировать эти значения. Это можно сравнить с «децибельником» в профессиональных видеокамерах. Когда уровня освещенности объекта недостаточно, оператор включает «децибельник», камера начинает увеличивать уровень сигнала получаемого от матрицы, фактически происходит усиление электрического сигнала. Увеличивается и то, что нужно, и то что не нужно. Таким образом, одновременно c изображением, происходит усиление шумов. В сканере происходит нечто похожее: на этом участке D test появляются шумы, поэтому кривая и имеет вид ломаной.

А теперь самое веселое. Кто там писал про ΔD scanner =3,0 у этого сканера? Ну-ну… За значением D test =2,35 этот сканер вообще ничего не воспринимает! Так что ΔD epson_perfection_1650_photo =2,4! , да и то, только потому, что D test =2,35 является последним полем, которое имеет возвращенное сканером значение отличное от предыдущего. Сами понимаете, кроме как красным цветом я это выделить не мог:-)

Итоги:

• Сканер способен нормально, почти без искажений воспринимать плотности прозрачного оригинала до 1,6;
• Сканер, внося искажения и «шумы», но все же способен воспринимать плотности от 1,6 до 2,35;
• Сканер слеп за плотностью 2,4, любую плотность выше этого значения он воспринимает как черное.

Что делать?

Д авайте посмотрим, что нам предлагает производитель сканера. В Xsane (если быть точным, то в backend"е Sane) есть возможность регулировать яркость с помощью «железа». Т.е. сканер как бы повышает яркость лампы, для того чтобы «пробить» D max =2,4. На самом деле, никакого повышения яркости лампы не происходит, сканер (а точнее его firmware) обрабатывает получаемые значения, в результате мы должны получить более высокое значение максимальной плотности, которое сканер интерпретирует как черное. Итак, будем использовать возможности предоставленные производителем. Устанавливаем значение Brightness в Xsane на максимум, который позволяет «железо». В нашем случае это 3.

Как и в предыдушем тесте, строим график по полученным результатам (дабы не перегружать читателя информацией, я их не привожу).

Для сравнения была оставлена первая характеристическая кривая (test 1 ), новая кривая (Brightness=3) обозначена красным цветом цветом (test 2 ). Приступим к сравнительному анализу: сканер как имел ΔD scanner =2,4 так и имеет, на основании чего можно судить о том, что «децибельник» (режим усиления сигнала) включен всегда, и работает на участке D test =1,6 D test =2,4, так как никаких новых, более высоких значений D max_test сканеру различить не удается.

Характерная ломаная линия на участке D test =1,6-2,4 стала плавной, что говорит о том, что firmware сканера, при включении опции повышения яркости, преобразует получаемые от матрицы значения более правильно с точки зрения тонопередачи. Но если судить по изображениям, «шумов» от этого меньше не становится, их становится только больше, так как происходит их усиление, или, возможно, «шум» становится более ровным. Скорее всего, верно последнее.

Теперь взглянем на участок от D test =0,0 до D test =0,5, кривая на этом участке имеет низкое значение гаммы. То есть света будут переданы мягко, и светлее чем они есть на самом деле.

Оценим полученный результат в целом: повышение яркости происходит не за счет эффективного использования плотностей, а за счет изменения уровня всех плотностей (обратите внимание, каким тоном передается значение «черного», если в test 1 он находится на значении D scanner =1,4, то в test 2 на значении D scanner =1,2). Применять эту опцию не имеет смысла. Никакого полезного увеличения яркости мы не получим. «Серое поле» станет светлее; «белое поле» останется таким же, каким и было; «черное поле» тоже станет светлее, но никаких новых деталей там не появится. Сканер как «видел» D scanner =2,4, так и «видит». Зато повыситься уровень «шумов».

Честно говоря, когда я делал этот тест, то думал, что Epson все же «сдвинет» кривую вправо, т.е. мы потеряем детали в светах, но получим в тенях, т.е. D scanner не измениться, но будет работать на другом участке D test =(D max -D min). Возможно, производитель пытался реализовать эту возможность. На это указывает характеристическая кривая в диапазоне D test 0,0-0,5. Предположу, что сделано это для того, чтобы не терять детали в светах в случае смещения кривой вправо. На практике, уменьшился только средний градиент.

Сканирования черно-белых негативов.

П опытаемся доказать на практике полученные результаты. Для «чистоты» эксперимента я буду все время использовать один единственный черно-белый негатив. Замечу, что используемый негатив имеет нормальные плотности, а также проявлен до среднего градиента 0,62, что де-факто является стандартом. В кинолаборатории он печатается на 11-м свету, что является нормой.

Как мы уже выяснили, одной из проблем сканирования как негативов, так и слайдов является наличее «шумов» в изображении. Это явление особенно заметно при сканировании достаточно плотных (темных) оригиналов. Связано это с ограниченностью диапазона оптических плотностей ΔD scannner =D max -D min .

Например: сканер Nikon Coolscan 4000 способен воспроизвести диапазон оптических плотностей 4,2 (так не хочется никого огорчать… про Epson 1650, я уже выяснил его ΔD=3,0:-)). Сканеры попроще имеют более скромные показатели.

Максимальный интервал оптических плотностей ч/б негатива 2,5, ΔD max слайда = 3,0, цветного маскированного негатива около 2,5, но из-за наличия маски этот тип негативов обладает большим D min .

Я убежден, что ΔD scanner =3,0 вполне достаточно для сканирования чего угодно, кроме, пожалуй, рентгеновских снимков. Проблема состоит в том, на каком участке негатива (слайда) находится этот ΔD scanner =3,0. Попробую объяснить почему.

Отбросим знания о фотобумаге, она бывает особоконтрастная, контрастная, нормальная, полумягкая, мягкая. Будем использовать в примере нормальную бумагу, потому что регулировать контраст позитивным материалом - «преступление». Позитив должен быть стандартным (такие правила в кинематографе, да и в фотолабораториях тоже), надо уменьшить/увеличить контраст - работай с негативом (меняй время проявления, делай ДДЗ, используй фильтры, контратипы и т.д.). Итак, используем стандартный позитив.

Знаете, какой диапазон плотностей позитив способен воспроизвести? ΔD=1,0! Всего!

Вот так-то! Таким образом фотобумага не воспроизводит весь интервал плотностей негатива, это не нужно, это вредно! Получится дико «мягкая», малоконтрастная, «не сочная» картинка, даже если на отпечатке будет присутствовать и белое, и черное поле! Не верите - найдите негатив с таким интервалом (ΔD=2,5), и отсканируйте! Его еще найти - проблема… Здесь я использовал сенситометрический клин (тот самый), его плотности мне известны: черное поле (вуаль) - 0,3; белое поле (максимальное почернение) - 2,3, таким образом ΔD нег =2,0. Точке с плотностью 0,3 присвоил «черное», точке с плотностью 2,3 присвоил «белое», затем в этом же режиме отсканировал образец нашего негатива. «Красотища», правда? Надо признаться, что я приподнял немного уровень серого, негатив получался совсем темным. Но критические точки черного и белого остались на своих местах. Так, что средний градиент не изменился.

Далее, я присвоил в соответствии с сенситограммой, полю с плотностью 0,1 (над вуалью) «точку черного», полю с плотностью 1,1 - «точку белого», и для поля с плотностью 0,6 присвоил «точку серого», т.е. я сымитировал нормальную фотобумагу. Вот, что получилось:

Какой вывод можно сделать из всего выше сказанного - да то, что негатив содержит огромное количество плотностей, которые в позитиве не пропечатаются. В начале XX века ходила байка, что средний градиент (коэффициент контрастности) негатива при умножении на средний градиент позитива должен давать 1,0, тогда, мол, градации будут переданы правильными тонами. Что в итоге? - вялые изображения! Произведение должно быть 1,7~2,2.

Таким образом, для сканирования негатива достаточно даже ΔD scanner =1,7 на случай, если мы захотим сымитровать «особомягкую» бумагу.

Для наглядности на графике характеристической кривой я отметил полезный интервал плотностей негатива. Тест-объект с такими плотностями (симпатичная девушка и ряд серых плотностей) поставляется фирмами-производителями фотопленок для отстройки работы минилабов.

Как видите, полезный интервал плотностей негатива без каких-либо трудностей помещается в «безопасный» интервал плотностей воспринимаемых сканером. Если мы правильно экспонировали пленку, то мы можем позволить себе даже D min =0,5, но для ч/б негатива (не маскированного) это очень большая минимальная плотность.

Какой вывод можно сделать? Для сканирования нормального ч/б негатива более чем достаточно ΔD scanner =1,6~1,7.

Сканирование цветных маскированных негативов

К ак было сказано выше, цветной маскированный негатив имеет ΔD max =2,5, обладая при этом высокими значениями минимальной плотонсти D min . Для примера, измеренный мною цветной негатив Fuji имел следующие значения D min:

Если рассуждать грубо, то это почти норма (под рукой нет ГОСТа). Теперь сложим значения полезного интервала плотностей цветного негатива (они такие же, как у ч/б пленки) со значениями D min по каждому каналу.

Для наглядности, отметим это на нашем графике характеристической кривой (характеристические кривые всех трех каналов похожи; вполне допустимо изобразить одну)

Не сложно заметить, что красный канал, без проблем помещается в «безопасной» зоне, имеется даже небольшой запас; зеленый канал заходит в «опасную» зону темными участками негатива (в позитиве они станут светами); синий канал заходит в «опасную» зону наполовину, от серого до белого участка в позитиве.

Следовательно, в красном канале «шумов» не будет; в зеленом канале канале «шумы» появятся в светлых участках позитива; в синем канале «шумы» будут от серого до белого. Давайте попробуем это подтвердить.

Как я уже говорил, я буду использовать один и тот же ч/б негатив. Чтобы сымитировать цветную маскированную пленку, на негатив был наложен неэкспонированный отрезок цветной негативной пленки Fuji. Также я продемонстрирую гистограммы получаемых результатов. Итак, сканируем «цветной» негатив!

Из-за наличия оранжевой маски, которая обернулась и стала голубой, позитив выглядит голубым. Голубым мы его видить не хотим, что делать? Увеличить «софтом» гамму синего слоя так, чтобы «белое» поле стало не голубым, а белым. Ну что же, попробуем. Подвинем «движки» на гистограмме так, чтобы изображение стало нейтрально-серым во всех плотностях, от черного до белого.

И, о чудо! Нормальная по цвету картинка, ну, почти:-). А теперь давайте откроем ее в графическом редакторе, и поглядим на разобранное по каналам изображение:

Красный

Зеленый

Синий

В красном канале шумов почти нет, в зеленом не велики и вполне допустимы, а вот в синем шумов много. Это не шум сканера, это проблема сканирования маскированных пленок, а точнее «растягивания» синего канала. Чтобы доказать это, я отсканировал этот же ч/б негатив, но без маски в режиме RGB и тоже продемонстрирую в разобранном на каналы виде:

Красный

Зеленый

Синий

Как видите шумов нет ни в одном из каналов. Итак, наш «враг № 1» - желто-оранжевая маска! А точнее, высокая минимальная плотность за синим фильтром. И с ней приходится бороться.

Конечно, при фотопечати этих проблем не возникает, фотобумага (не советская:-)) уже сбалансирована по светочувствительности слоев под оранжевый цвет маски. У современных цветных фотобумаг светочувствительность к синим лучам примерно в 20-30 раз выше, чем к красным. Дело в том, что фотобумага (в фотоувеличителях, в фотопринтерах) экспонируется не белым светом, а желтоватым светом лампы накаливания, да еще прошедшим через оранжевую маску. В сканерах, которые специально не предназначены для сканирования негативов, матрицы балансируются для оцифровки слайдов и НЕмаскированных негативов.

Производители сканеров пытаются решить эту проблему разными путями. Мой Epson, например, позволяет сканировать 48-ми битное изображение, по 16 бит на канал, чтобы было чего «растягивать». Эффект, конечно, есть. По сравнению с 8-ми битной картинкой разница колоссальная. Nikon же в своих сканерах использует дорогую матрицу, способную «видеть» ΔD=4,2, но там другие проблемы, как раз из-за этого:-)

Кстати, на Epson"е плохо сканируются не только цветные негативы, но и плотные (допустимо плотные, разумеется) ч/б негативы, а также плотные слайды. Причины смотри выше.

Таким образом, то, что предпочтительно для фотопечати (передержка негатива на ½ диафрагмы), становится катастрофой при сканировании. Как же с этим бороться? Что делать?

Что делать? Дубль два!

Т о же, что при фотопечати: увеличить экспозицию!

Если при фотопечати мы можем увеличить выдержку или приоткрыть диафрагму, то при сканировании мы сможем только увеличить яркость источника света (т.е. лампы). Хотя, в варианте «от производителя» мы даже этого сделать не сможем. Я, по крайней мере, не слышал о реализации этой возможности в «бюджетных» моделях. Это все, конечно, здорово, но применимо только к сканированию ч/б негативов. В цветном варианте необходимо использовать регулировку экспозиции по трем каналам (на самом деле достаточно двух - по синему и зеленому каналу, голубой маски я никогда не видел). Существуют разные пути для реализации этой возможности:

1. Использовать цветосмесительную головку от цветного фотоувеличителя, или цветные фильтры, противоположные цвету маски (например, компенсационный синий фильтр для ламп накаливания), чтобы так сказать, «нейтрализовать» маску - сделать ее нейтрально-серой. И повысить яркость лампы, дабы «пробить» полученную равную по каналам D min_негатива.
2. Использовать три прохода (по одному на канал) с разной экспозицией для каждого из каналов.
3. Пути решения для производителей:
   • использовать лампы разного типа для сканирования цветных негативов (с более высокой цветовой температуры), и слайдов;
   • использовать лампы более высокой яркости (с запасом), и возможностью эту яркость уменьшить (хорошей идеей кажется использование серого фильтра вводимого перед лампой, никаких изменений цветовой температуры!).
   • Использовать две матрицы. Одну сбалансированную для слайдов, вторую для маскированных негативов (дорогой путь).

Что же делать обычному пользователю? Думаю, что описанные в первом и втором пунктах решения возможно реализовать в домашних условиях. Более реальным мне кажется первый вариант. По крайней мере, сделать Preview можно без использования специфического «софта» (никто написать не хочет? :-)). Например, сделать «световой бокс» с возможностью вставлять фильтры и таким образом регулировать цветность и яркость светового потока. Или использовать цветную головку от увеличителя. А родную лампу оставить для ч/б негативов нормальной для сканера плотности, а также нормальных слайдов.

Все-таки почему достаточно ΔD scanner =3,0

Д а потому, что на слайде если и есть большая плотность, то скорее всего она не нужна, нужно уметь использовать хотя бы ΔD scanner =3,0, но в том месте интервала плотностей оригинала, где это действительно требуется. Проблема состоит в том на каком участке негатива (слайда) находится этот ΔD scanner =3,0. Делать ΔD scanner больше, просто нет смысла, а в случае с Coolscan"ом даже вредно. Потому, что в итоге с негатива получается достаточно мягкая (или малоконтрастная) картинка. Любое же повышение контраста, или гаммы, с помощью «софта» повышает уровень «шумов». Правда, можно отсканировать изображение с разрешением 4000 dpi, провести все корректировки, и уменьшить разрешение. Но тогда получается, что 4000 dpi нужно только для того, что бы затем его уменьшив, подавить шумы? Запутанно получилось… сорри. В любом случае это очень хороший сканер, за те деньги которых он стоит. Короче, нужно увеличивать не ΔD scanner , а добавить возможность регулировать экспозицию!

Забери свой негатив обратно! Мне нужен слайд!

К огда-то, я не очень хорошо себе представлял, почему полиграфисты терпеть не могут сканировать негатив, предположений было много: не хотят возиться с цветопередачей, поднимать контраст - и все в этом роде. Основная причина состоит в другом. В принципе «шумы» есть всегда, либо они видны, либо нет. Так вот, из всего вышесказанного следует, что «шумы» имеют свойство появляться в наиболее темных участках оригинала. При сканировании слайда «шумы» оказываются в тенях, а разглядеть «шумы» в тенях достаточно проблематично. При сканировании негатива «шумы» также оказываются в его наиболее темных участках. И все было бы неплохо, если не надо было негатив обращать. Уже догадались? При обращении негатива в позитив «шумы» оказываются в светах, и рассмотреть их не составляет никакого труда, а вот не заметить - действительно, проблема. К тому же, при современных реализациях сканеров, даже профессиональных, отсканировать негатив качественно практически не возможно! Для этого нужно управлять экспозицией. Вы знаете такие сканеры? Если да, пришлите мне на e-mail названия и, если возможно, ссылки.

Что скажешь о новых ч/б маскированных пленках?

С кажу, что Леонид Васильевич Коновалов сделал эту «новую» пленку на «Свеме» еще в 1989 году (могу соврать, но времена те), для того что бы «безболезненно» использовать ч/б кинокадры в цветной печати. Ну, да ладно… Основной цвет маски «оранжевый», следовательно, лучше всего через нее проходят красные лучи. Как следствие, маска имеет самую низкую минимальную плотность в красном канале. Просто сканируйте красный канал. Если такой опции нет в вашем драйвере, сканируйте RGB и берите красный канал; «остальное» можно выкинуть:-).

Что нужно домохозяйке?

Д ля того, что бы качественно отсканировать стандартный негатив, домохозяйке нужен сканер имеющий ΔD scanner >=1,7 и три «ручки». Две для регулировки количества синего и зеленого света, и «ручка» регулирующая общую яркость источника света. Для сканирования стандартного слайда нужен сканер имеющий ΔD scanner >=2,5 и «ручка» регулировки яркости лампы.

Выводы:

1. Сканер Epson Perfection 1650 photo имеет ΔD scanner =2,4, полезный интервал плотностей ΔD scanner =1,6.
2. В том виде, в каком сканер поставляется производителем, он годен для сканирования:
   • ч/б негативов, в том числе маскированных (красный канал);
   • слайдов нормальной плотности с небольшим количеством темных участков;
   • немаскированных цветных негативов (помните советскую пленку ДС-4?);
   • сканер условно годен для сканирования цветных маскированных негативов (практическое применение этих «сканов» под большим вопросом; годятся только для «превьюшек»).
3. Чем более плотный оригинал мы сканируем, тем больше имеем «шумов».
4. Сканер можно адаптировать для сканирования цветных маскированных негативов, если «прикрутить» к нему лампу большей мощности, и использовать цветные (сине-голубые) фильтры для коррекции цветности светового потока.

Лирическое отступление (циничное)

В общем-то, это нормальная ситуация, когда сканеры делают люди, которые кроме фотографии жены ничего не сканировали и имеют скудные знания о негативах, позитивах, и остальной «ерунде». Кинокамеры (да и не только камеры) делают люди, которые в кино не работают. Эти же ребята (камень в огород кодака и фуджи) придумали маску для цветной пленки (если кто не в курсе, толку от нее мало, практически нет) и четвертый фиолетово-чувствительный слой, вместо того чтобы изменить спектральную чувствительность красного слоя. Именно из-за этих «друзей» в нашей стране вместо своего, нормального, был введен неправильный стандарт измерения плотностей (зато соответствует мировому!), а то, что кривые на идеальной пленке имеют из-за этого разную гамму - так это никого не волнует. Так, лирическое отступление…

А как сканируешь ты?

Ф ирменные эпсоновские «дрова» годятся только для проверки работоспособности сканера при покупке, ну и сканирования текстов (в 48-битном режиме:-)). Я использую линукс с программой Xsane, потому что там есть «вагон и маленькая тележка» ручных настроек, в том числе настроек железа. И главное - Xsane ничего не стоит! Почему не использую SilverFast ?, потому что его у меня нет:-), а моя демо-версия «приказала долго жить». Если кто-нибудь даст - не обижусь:-). На днях попробую VueScan , говорят неплохая программа для сканирования, и есть версия под линукс. В планах прикрутить цветную головку от «Krokus GFA» к своему сканеру. Думаю, что сделаю это в ближайшее время.

На фото пейзаж неподалеку от станицы «Казанская» Ростовской области.

Благодарность.

В ыражаю огромную признательность Леониду Васильевичу Коновалову за помощь в исправление, по его собственному выражению, «орфографических» ошибок.

Материалы использованные при написании статьи:

• Л.В. Коновалов, «Как разобраться в кинопленках», ВГИК, 1997г.
• В.А. Яштолд-Говорко «Печать фотоснимков», «Искусство», 1967г.
• Материалы сайта bog.pp.ru

Ответственность?

А что это такое? :-)

Мнение автора по изложенному выше вопросу не является «истиной последней инстанции». Я лишь излагаю то, что проверил, попробовал, «пощупал»… Мнения, выводы, результаты и утверждения автора могут не совпадать с вашими, или кого-либо еще. Данные в статье рекомендации не следует воспринимать как руководство к действию. Все предложения, которые вы, возможно, реализуете в вашем оборудовании после прочтения этой статьи, вы совершаете на свой страх и риск. Автор не берет на себя ответственности за любой ущерб, который может быть прямо или косвенно причинен использованием рекомендаций, изложенных в данной статье.

Авторские права

Э та статья, а также ее переводы, могут быть воспроизведены и распространены полностью или частично на любом носителе физическом или электронном, при условии сохранения этой заметки об авторских правах на всех копиях. Коммерческое распространение разрешается и поощряется; но автор статьи желал бы знать о таком использовании.

Все переводы и производные работы, выполненные на основании этой статьи должны сопровождаться этой заметкой об авторских правах. Это делается для предотвращения ограничения свободного распространения этой статьи. Исключения могут составить случаи получения особого разрешения у автора, с которым можно связаться по адресу приведенному ниже.

Автор хотел бы распространить эту информацию по разным каналам, но при этом сохранить авторские права и быть уведомленным о всех планах распространения статьи. Если у вас возникли вопросы, обратитесь к автору этой статьи по электронной почте: [email protected] .

Василий Гладкий , 2003

Оптическое разрешение - измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Характеристика, показывающая, чем больше разрешение, тем больше информации об оригинале может быть введено в компьютер и подвергнуто дальнейшей обработке. Часто приводится такая характеристика, как “интерполированное разрешение”(интерполяционное разрешение). Ценность этого показателя сомнительна - это условное разрешение, до которого программа сканера “берется досчитать” недостающие точки. Этот параметр не имеет никакого отношения к механизму сканера и, если интерполяция все же нужна, то делать это лучше после сканирования с помощью хорошего графического пакета.

Глубина цвета

Глубина цвета – это характеристика, обозначающая количество цветов, которое способен распознать сканер. Большинство компьютерных приложений, исключая профессиональные графические пакеты, такие как Photoshop, работают с 24 битным представлением цвета (полное количество цветов -16.77 млн. на точку). У сканеров эта характеристика, как правило, выше - 30 бит, и, у наиболее качественных из планшетных сканеров, - 36 бит и более. Конечно, может возникнуть вопрос - зачем сканеру распознать больше бит, чем он может передать в компьютер. Однако, не все полученные биты равноценны. В сканерах с ПЗС датчиками два верхних бита теоретической глубины цвета обычно являются “шумовыми” и не несут точной информации о цвете. Наиболее очевидное следствие “шумовых” битов недостаточно непрерывные, гладкие переходы между смежными градациями яркости в оцифрованных изображениях. Соответственно в 36 битном сканере “шумовые” биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении останется больше чистых тонов на канал цвета.

Динамический диапазон (диапазон плотности)

Оптическая плотность есть характеристика оригинала, равная десятичному логарифму отношения света падающего на оригинал, к свету отраженному (или прошедшему - для прозрачных оригиналов). Минимально возможное значение 0.0 D - идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D – абсолютно черный (непрозрачный) оригинал. Динамический диапазон сканера характеризует какой диапазон оптических плотностей оригинала сканер может распознать, не потеряв оттенки ни в светах, ни в тенях оригинала. Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от полной темноты. Все оттенки оригинала темнее этой границы сканер не сможет различить. Данная величина очень хорошо отделяет простые офисные сканеры, которые могут потерять детали, как в темных, так и светлых участках слайда и, тем более, негатива, от более профессиональных моделей. Как правило, для большинства планшетных сканеров данная величина лежит в пределах от 1.7D (офисные модели) до 3.4 D (полупрофессиональные модели). Большинство бумажных оригиналов, будь то фотография или журнальная вырезка, обладают оптической плотностью не более 2.5D. Слайды требуют для качественного сканирования, как правило, динамический диапазон более 2.7 D (Обычно 3.0 – 3.8). И только негативы и рентгеновские снимки обладают более высокими плотностями (3.3D – 4.0D), и покупать сканер с большим динамическим диапазоном имеет смысл, если вы будете работать в основном с ними, иначе вы просто переплатите деньги.

Для перевода негативов или слайдов в цифровой формат используют специальное устройство - сканер для пленки. Он отличается от обычного сканера тем, что предназначен для обработки небольших прозрачных изображений, которые имеют большое разрешение. Хотя многие снабжаются специальными модулями, позволяющими сканировать слайды, но продукт, полученный в результате, отличается невысоким качеством.

Только CCD (ПЗС) элементы сканирования могут обеспечить требуемую для изображений с высоким разрешением. Поэтому все сканеры для пленки построены с их использованием. Некоторые модели имеют одну линейку ПЗС. В этом случае для перевода в цифровой формат требуется трехкратное прохождение продлевает сканирование, но не влияет на его результат. В основном сканер для пленки имеет ПЗС матрицу, и оцифровка изображения происходит за один проход. Некоторые модели применяют многоразовый проход для уменьшения ошибок в итоговом изображении.

Важным параметром, на который стоит обратить внимание при выборе сканера, является оптическое разрешение. Ширина самой распространенной пленки составляет 35 мм, а само изображение имеет еще меньшие размеры. Поэтому величина оптического разрешения должна быть не меньше 2400 dpi (точек на дюйм). Существуют сканеры, обеспечивающие 4800 и 5400 точек на дюйм. И хотя сегодняшний уровень технологий позволяет достичь еще больших значений, это нецелесообразно - размеры зерна даже мелкозернистой пленки будут намного больше пикселя.

Особое внимание стоит обратить на динамический диапазон или оптическую плотность. Чем выше значение этого параметра, тем качественнее сканер для негативов может передавать полутона и плавные переходы цвета. Для качественной обработки пленки значение оптической плотности должно быть в диапазоне от 3,2 D до 3,6 D. Приобретать модели с больше нет смысла, так как подавляющее большинство пленок имеет именно такие значения.

На качество оцифровки влияет еще и разрядность представления света, которая характеризует цветопередачу. Современный сканер для пленки может иметь 42 или 48 битовое представление цвета, но обработка в таком формате используется только внутри сканера и служит для уменьшения «шумов» преобразования. Итоговое изображение имеет стандартную для компьютерной техники 24-битную кодировку цвета.

Сканер для слайдов в большинстве случаев подключается к компьютеру через USB-интерфейс. Более дорогие модели могут подключаться через SCSI-2 и (FireWire). В этом случае достаточно часто в комплекте имеется плата с данным контроллером.

Сканер для пленки почти всегда имеет для улучшения изображения. Это и Digital ICE, которая позволяет убрать с изображения пылинки и царапины, не затрагивая основного изображения, и Digital GEM, которая позволяет устранить зернистость, и Digital ROC, позволяющая восстановить цвета на выцветших фотографиях и др. Достаточно часто все эти средства объединяют в одном пакете Digital ICE4 Advanced. Использование этих технологий значительно продлевает сканирование, но результат получается отличный. Для аналогичных преобразований в Фотошопе потребуется гораздо больше времени, а результат отнюдь не гарантирован.

Обыкновенные сканеры не предназначены для сканирования слайдов и негативов из-за недостаточного количества подсветки. Однако есть хитрость, которая позволит это делать с помощью небольшого количества картона. Соорудив хитрую конструкцию можно перенаправить световой поток и добиться нужного результата.

Если в Вашем архиве завалялись старые негативы, которые хотелось бы перевести в цифровой формат, у Вас есть возможность отсканировать их. Но простое сканирование для этих целей не подойдет. Для того чтобы всё получилось, нужен мощный источник света, который должен находиться за негативом или много функциональный сканер.

Конечно, можно купить специальный сканер для пленок, но если у Вас уже есть обычное планшетное сканирующее устройство, вполне можно обойтись им. Для сканирования пленки или слайда можно использовать обычный картонный отражатель. Он будет захватывать свет, излучаемый сканером и отражать его с обратной стороны слайда. Такой отражатель даст возможность сканировать плену и слайды как обычные документы.

Для изготовления отражателя нам понадобятся следующие материалы:
Лист плотного картона формата A4 со стороной серебряного цвета
Карандаш
Ножницы
Скотч
Линейка

Инструкция

Добившись удовлетворительного результата, нужно обрезать изображение по контуру слайда, так как сканер сканирует всё стекло, а нам нужен только маленький кадр. Обрезку можно сделать в любом графическом редакторе. Для получения наиболее четкого изображения нужно выполнять сканирование с высоким разрешением. Рекомендуется использовать 1200 DPI.

Если во время сканирования на негатив попала пыль, её можно убрать мягкой кисточкой для объектива или косметической щеточкой. Чтобы удалить пятна или царапины можно воспользоваться инструментом лечащая кисть. Для этого можно использовать бесплатные программы, такие как GIMP или Paint.net. Они доступны для свободной загрузки и их легко найти в интернете.

Для офисных и домашних задач, а также для большинства работ по компьютерной графике лучше всего подходят так называемые планшетные сканеры . Различные модели этого типа шире других представлены в продаже. Поэтому начнем с рассмотрения принципов построения и функционирования сканеров именно этого типа. Уяснение этих принципов позволит лучше понять значение технических характеристик, которые учитываются при выборе сканеров.

Планшетный сканер (Flatbed scanner) представляет собой прямоугольный пластмассовый корпус с крышкой. Под крышкой находится стеклянная поверхность, на которую помещается оригинал, предназначенный для сканирования. Через это стекло можно разглядеть кое-что из внутренностей сканера. В сканере имеется подвижная каретка, на которой установлены лампа подсветки и система зеркал. Каретка перемещается посредством так называемого шагового двигателя . Свет лампы отражается от оригинала и через систему зеркал и фокусирующих линз попадает на так называемую матрицу , состоящую из датчиков , вырабатывающих электрические сигналы, величина которых определяется интенсивностью падающего на них света. Эти датчики основаны на светочувствительных элементах, называемых приборами с зарядовой связью (ПЗС, Couple Charged Device - CCD). Точнее говоря, на поверхности ПЗС образуется электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего света. Далее нужно только преобразовать величину этого заряда в другую электрическую величину - напряжение. Несколько ПЗС располагаются рядом на одной линейке.

Электрический сигнал на выходе ПЗС является аналоговой величиной (т.е. ее изменение аналогично изменению входной величины - интенсивности света). Далее происходит преобразование аналогового сигнала в цифровую форму с последующей обработкой и передачей в компьютер для дальнейшего использования. Эту функцию выполняет специальное устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП, Analog-to-digital Converter - ADC). Таким образом, на каждом шаге перемещения каретки сканер считывает одну горизонтальную полоску оригинала, разбитую на дискретные элементы (пикселы), количество которых равно количеству ПЗС на линейке. Все отсканированное изображение состоит из нескольких таких полос.

Рис. 119. Схема устройства и работы планшетного сканера на основе ПЗС (CCD): свет лампы отражается от оригинала и через оптическую систему попадает на матрицу светочувствительных элементов, а затем на аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

В цветных сканерах сейчас используются, как правило, трехрядная матрица ПЗС и подсветка оригинала калиброванным белым светом. Каждый ряд матрицы предназначен для восприятия одной из базовых цветовых составляющих света (красной, зеленой и синей). Чтобы разделить цвета, используют либо призму, разлагающую луч белого света на цветные составляющие, либо специальное фильтрующее покрытие ПЗС. Однако существуют цветные сканеры и с однорядной матрицей ПЗС, в которых оригинал по очереди подсвечивается тремя лампами базовых цветов. Однорядная технология с тройной подсветкой считается устаревшей.

Выше мы описали принципы построения и работы так называемых однопроходных сканеров, которые сканируют оригинал за один проход каретки. Однако еще встречаются, хотя больше и не выпускаются промышленностью, трехпроходные сканеры. Это сканеры с однорядной матрицей ПЗС. В них при каждом проходе каретки вдоль оригинала используется один из базовых цветных светофильтров: за каждый проход снимается информация по одному из трех цветовых каналов изображения. Эта технология также устарела.

Кроме CCD-сканеров, основанных на матрице ПЗС, имеются CIS-сканеры (Contact Image Sensor), в которых применяется фотоэлементная технология.

Светочувствительные матрицы, выполненные по этой технологии, воспринимают отраженный оригиналом спет непосредственно через стекло сканера без использования оптических систем фокусировки. Это позволило уменьшить размеры и вес планшетных сканеров более чем в два раза (до 3-4 кг). Однако такие сканеры хороши только для исключительно плоских оригиналов, плотно прилегающих к стеклянной поверхности рабочего поля. При этом качество получаемого изображения существенно зависит от наличия посторонних источников света (крышка CIS-сканера во время сканирования должна быть закрыта). В случае объемных оригиналов качество оставляет желать лучшего, в то время как ССО-сканеры дают неплохие результаты и для объемных (до нескольких см в глубину) предметов.

Планшетные сканеры могут быть снабжены дополнительными устройствами, такими как слайд-адаптер, автоподатчик оригиналов и др. Для одних моделей эти устройства предусмотрены, а для других нет.

Слайд-адаптер (Transparency Media Adapter, TMA) - специальная приставка, позволяющая сканировать прозрачные оригиналы. Сканирование прозрачных материалов происходит с помощью проходящего, а не отраженного света. Иначе говоря, прозрачный оригинал должен находиться между источником света и светочувствительными элементами. Слайд-адаптер представляет собой навесной модуль, снабженный лампой, которая движется синхронно с кареткой сканера. Иногда просто равномерно освещают некоторый участок рабочего поля, чтобы не перемещать лампу. Таким образом, главная цель применения слайд-адаптера заключается в изменении положения источника света.

Если же у вас есть цифровая камера (цифровой фотоаппарат), то слайд-адаптер, скорее всего, вам не нужен.

Если сканировать прозрачные оригиналы без использования слайд-адаптера, то нужно понимать, что при облучении оригинала количества отраженного и проходящего света не равны друг другу. Так, оригинал пропустит какую-то часть падающего цвета, которая затем отразится от белого покрытия крышки сканера и снова пройдет через оригинал. Какая-то часть света отразится от оригинала. Соотношение между частями проходящего и отраженного света зависит от степени прозрачности участка оригинала. Таким образом, светочувствительные элементы матрицы сканера получат свет, дважды прошедший через оригинал, а также свет, отраженный от оригинала. Многократность прохода света через оригинал ослабляет его, а взаимодействие отраженного и проходящего пучков света (интерференция) вызывает искажения и побочные видеоэффекты.

Автоподатчик - устройство, подающее оригиналы в сканер, которое очень удобно использовать при потоковом сканировании однотипных изображений (когда не нужно часто перенастраивать сканер), например, текстов или чертежей приблизительно одинакового качества.

Кроме планшетных, есть и другие типы сканеров: ручные, листопротяжные, барабанные, слайдовые, для сканирования штрих-кодов, скоростные для потоковой работы с документами.

Ручной сканер (Handheld Scanner) - портативный сканер, в котором сканирование осуществляется путем его ручного перемещения по оригиналу. По принципу действия такой сканер аналогичен планшетному. Ширина области сканирования - не более 15см. Первые сканеры для широкого применения появились в продаже в 80-х годах XX века. Они были ручными и позволяли сканировать изображения в оттенках серого цвета. Теперь такие сканеры нелегко найти.

Листопротяжный или роликовый сканер (Sheetfed Scanner) - сканер, в котором оригинал протягивается мимо неподвижной линейной CCD- или CIS-матрицы, разновидность такого сканера - факс-аппарат.

Барабанный сканер (Drum Scanner) - сканер, в котором оригинал закрепляется на вращающемся барабане, а для сканирования используются фотоэлектронные умножители. При этом сканируется точечная область изображения, а сканирующая головка движется вдоль барабана очень близко от оригинала.

Слайдовый сканер (Film-scanner) - разновидность планшетного сканера, предназначенная для сканирования прозрачных материалов (слайдов, негативных фотопленок, рентгеновских снимков и т. п.). Обычно размер таких оригиналов фиксирован. Заметим, что для некоторых планшетных сканеров предусмотрена специальная приставка (слайд-адаптер), предназначенная для сканирования прозрачных материалов (см. выше).

Сканер штрих-кодов (Bar-code Scanner) - сканер, предназначенный для сканирования товарных штрих-кодов. По принципу действия он сходен с ручным сканером и подключается к компьютеру, либо к специализированной торговой системе. При наличии соответствующего программного обеспечения распознавать штрих-коды может любой сканер.

Скоростной сканер для работы с документами (Document Scanner) - разновидность листопротяжного сканера, предназначенная для высокопроизводительного многостраничного ввода. Сканеры могут быть оборудованы приемными и выходными лотками объемом свыше 1000 листов и вводить информацию со скоростью свыше 100 листов в минуту. Некоторые модели этого класса обеспечивают двустороннее (дуплексное) сканирование, подсветку оригинала разными цветами для отсечки цветного фона, компенсацию неоднородности фона, имеют модули динамической обработки разнотипных оригиналов.

Итак, для дома и офиса лучше всего подходит планшетный сканер. Если вы хотите заниматься графическим дизайном, то лучше выбрать CCD-сканер (на основе ПЗС-матрицы), поскольку он позволяет сканировать и объемные предметы. Если вы собираетесь сканировать слайды и другие прозрачные материалы, то следует выбрать сканер, для которого предусмотрен слайд-адаптер. Обычно собственно сканер и подходящий к нему слайд-адаптер продаются отдельно. Если не получается приобрести слайд-адаптер одновременно со сканером, то при необходимости вы сможете сделать это позже. Необходимо также определить максимальные размеры сканируемых изображений. В настоящее время типовым является формат А4, соответствующий обычному листу писчей бумаги. Большинство бытовых сканеров ориентированы именно на этот формат. Для сканирования чертежей и другой конструкторской документации обычно требуется формат A3, соответствующий двум листам формата А4, соединенным по длинной стороне. В настоящее время цены однотипных сканеров для форматов А4 и A3 сближаются. Можно предположить, что оригиналы, не превышающие по размерам формат А4, будут лучше обрабатываться сканером, ориентированным на формат A3.

Перечисленные выше параметры далеко не исчерпывают весь список, но на данном этапе нашего рассмотрения мы пока можем использовать только их. При выборе сканера решающими являются три аспекта: аппаратный интерфейс (способ подключения), оптико-электронная система и программный интерфей с (так называемый TWAIN-модуль). Далее мы рассмотрим их более подробно.