Оптическое разрешение сканера. Когда нужно высокое разрешение? Форматы графических изображений

В традиционной фотографии разрешение определяется максимальным количеством раздельно передаваемых штрихов, приходящихся на 1 мм изображения. В цифровой фотографии разрешение определяется количеством точек в изображении. Чем выше разрешение, тем меньшие детали объекта способна передать фотокамера.На разрешающую способность цифрового изображения влияют характеристики оптики, свойства ЭОП, программные преобразования, производимые процессором ЦФК. Определяется стандартно - путем съемки тест-объектов, как предельная пространственная частота, воспроизводимая ЦФК.

Для матриц вводятся понятия «оптическое разрешение» и «интерполяционное разрешение».

Оптическое разрешение матрицы характеризует шаг дискретизации фиксируемого изображения. Оптическое разрешение выражается в пикселях на дюйм,ppi(pixelsperinch).

Оптическое разрешение фотоматрицы задают двумя способами:

Ее размером в пикселях по горизонтали и по вертикали;

Общим количеством пикселей, которые она содержит. Например: изображение 1600х1200 пикселей или 1.92 млн. пикселей.

Увеличение оптического разрешения достигают или увеличением размеров ПЗС-матрицы, или уменьшением размеров ячейки.

Большинство любительских фотоаппаратов имеют разрешение 8-10 млн пикселов. Для сравнения, оптическое разрешение человеческого глаза составляет порядка 120 млн пикселов, традиционные 35-мм слайды, по разным оценкам, содержат от 10-20 млн элементов изображения.

Интерполяционное разрешение – это программное повышение оптического разрешения. Оно не повышает степень детализации изображения, а лишь понижает его зернистость. При интерполяции ПЗС-матрица считывает графическую информацию на пределе своего оптического разрешения. После этого каждый пиксель изображения разбивается на несколько более мелких пикселей, которым присваиваются усредненные значения цвета соседних, реально считанных пикселей.

4. Шумы матриц

Физический размер матрицы и размер каждого пикселя в отдельности значительно влияют на кол-во шумов. Чем больше физический размер матрицы, тем больше ее площадь и тем больше света на нее попадает, в результате чего полезный сигнал матрицы будет сильнее и соотношение сигнал / шум будет лучше. Это позволяет получать более яркую, качественную картинку с естественными цветами. Так же при большом размере каждого отдельного пикселя, слой изоляции, разделяющий пиксели друг от друга, толще и меньше зарядов ее пробивает, т.е. токов утечки меньше, а соответственно шумов меньше.

Аналогом шумов ПЗС-матрицы у пленок является зернистость.

Здравствуйте, дорогие читатели блога о . Сегодня мы поговорим о таком важном параметре сканирования, как разрешение . Разрешение определяет количество деталей, записываемое . Оно измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Чем больше значение dpi, тем выше разрешение.

Качество изображения повышается вместе с повышением разрешения, но лишь до определенного момента, после которого дальнейшее увеличение разрешения ведет лишь к тому, что файл становится слишком большого размера для того, чтобы им можно было управлять. К тому же, изображения с большим разрешением дольше печатаются. В большинстве случаев разрешения 300 dpi для сканов более чем достаточно.

Говоря о разрешении сканера , не следует забывать о разнице между оптическим разрешением и интерполяции. Оптическое разрешение является «родным» для сканера и зависит от оптики, которая используется в конструкции аппарата. Интерполированное разрешение – это разрешение, увеличенное с помощью специальных программ. И хотя интерполяция может быть полезной в некоторых случаях (например, при сканировании графических рисунков или когда требуется увеличить изображение маленького размера), качество и четкость картинки, полученной таким способом, ниже, чем при использовании только оптического разрешения.

Как выбрать оптимальные настройки разрешения?

Сканирование при высоком разрешении требует больше времени, памяти и дискового пространства. Задавая настройки разрешения, принимайте во внимание тип изображения и метод печати, который вы собираетесь применить в дальнейшем, либо устройство вывода.

Самый простой способ определить необходимое разрешение – это выяснить количество линий на дюйм (значение lpi) устройства вывода изображения и для большей верности умножить это число на два.

Пример: Чтобы «подогнать» отсканированное изображение под стандартный печатающий пресс для журналов со значением lpi 133, просто умножьте 133 на 2. В результате вы получите оптимальное значение разрешение 266 dpi. Однако, если вы собираетесь увеличить изображение после сканирования, помните, что разрешение при этом снизится, поэтому, будьте аккуратнее с масштабированием.

Число lpi варьируется в зависимости от качества печати. Для газеты требуется примерно 85 lpi, для журнала – 133-150 lpi, а для цветной книги может понадобиться от 200 до 300 lpi.

Если вы выводите изображения на монитор (например, для публикации в интернете), нет необходимости с разрешением более 72 dpi, так как мониторы не способны отображать более 72 dpi. Изображение большего разрешения не станет лучше или четче; оно лишь приведет к увеличению размера файла, за счет чего его сложнее будет обрабатывать.

Помните, что чем выше разрешение, тем больше размер файла. Например, цветное фото формата 8.5 на 11 дюймов с разрешением 72 dpi будет «весить» примерно 1.6 мегабайт. Увеличесние разрешения до 150 dpi приведет к увеличению файла до 6.3 мегабайт (примерно в четыре раза)! А при 300 dpi этот же файл будет «весить» уже 26.2 мегабайт.

Таким образом, нужно всегда стараться выбирать самое низкое разрешение из возможных, чтобы сохранить качество изображения и в то же время, получить не слишком большой для удобного использования файл.

Когда нужно высокое разрешение?

Высокое разрешение важно в том случае, если пропускаете изображение через высокотехнологичную систему управления цветом, которая сохраняет при печати все данные, полученные в процессе сканирования. В этом случае высокое разрешение позволит сделать конечное изображение более четким и резким.

Когда использовать интерполированное изображение?

Функция интерполяции полезна для сканирования графических и карандашных рисунков, а также для увеличения изображений маленького размера. Также к этой категории относится любая черно-белая или одноцветная графика, чернильные или карандашные наброски, эскизы или механические светокопии.

Для графики: установите разрешение равное разрешению печатающего устройства. Например, если вы собираетесь распечатывать изображение на устройстве с разрешением 1200 dpi, установите на сканере значение 1200 dpi для получения оптимальных результатов. Это обеспечит большую плавность линий и устранит неровности и расплывчатость.

Для увеличения маленьких оригиналов: Предположим, что вы сканируете 1- или 2-дюймовую фотографию с разрешением 300 dpi, и максимальное оптическое разрешение сканера тоже составляет 300 dpi. Чтобы увеличить изображение в два раза по сравнению с оригиналом без потери деталей, интерполируйте изображение до 600 dpi. Таким образом, изображение сохранит резкость и четкость, а его размер увеличится вдвое.

Все цифровые изображения можно описать несколькими характеристиками, которые определяют их физический размер (число битов памяти, необходимое для хранения файла изображения) и качество. Эти характеристики взаимосвязаны. Так, например, чем выше качество фотографии, тем, как правило, больше размер файла , в котором она хранится. Для того, чтобы определить с чем связано качество цифрового изображения необходимо познакомиться с такими понятиями, как разрешение и графические форматы.

Разрешение

Цифровое изображение формируется из крошечных элементов, называемых пикселами. Пиксел является основным элементом (кирпичиком) растровых изображений. Это единица измерения , принятая в компьютерной графике, аналогичная привычным для нас метру, килограмму или литру в повседневной жизни. Именно количество пикселов в изображении и обозначают термином разрешение .

Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и тем, соответственно, выше качество такого изображения, поскольку изображение с более высоким разрешением характеризуется большим количеством деталей.

При сканировании, а также съемке цифровым фотоаппаратом или видеокамерой осуществляется преобразование аналогового изображения в цифровую форму (оцифровка). В настоящее время для этой цели в основном используются сенсорные устройства.

Сенсоры представляют собой интегральные микросхемы, в которых реализован набор фоточувствительных элементов, конструктивно выполненных в виде линеек (как в планшетных сканерах ) или матриц (как в случае цифровых камер). Чем больше количество элементарных фоточувствительных элементов в сенсоре , тем большее разрешение он обеспечивает.

Сенсоры с небольшим количеством фоточувствительных элементов не позволяют получить изображение с высоким разрешением. В таком изображении отдельные элементы (пикселы) могут быть видны невооруженным глазом, что приводит к проявлению ступенек, т.е. эффекта пикселизации (рис. 2.4).

И наоборот, большое количество очень маленьких cветочувствительных элементов позволяет получать цифровую модель изображения, близкую к оригиналу. В технической документации по эксплуатации сканеров в качестве единиц, определяющих их разрешающую способность, обычно используют количество точек на дюйм - dpi ( dots per inch ). То есть, при установке режима сканирования необходимо задавать разрешение сканера в этих единицах, например, 300 dpi .

ПРИМЕЧАНИЕ

В литературе вместо термина dpi (точек на дюйм) вы можете встретить термин ppi ( pixels per inch ) - пикселов на дюйм. Точка имеет форму круга, а пиксел - квадрата . Однако, для того, чтобы в дальнейшем избежать терминологической путаницы, будем считать единицы измерения разрешения ppi и dpi синонимами.

Разрешение оптическое (физическое) и программное (интерполяционное)

Оптическое разрешение указывает реальное количество светочувствительных элементов в квадратном дюйме (1 дюйм = 2,54 см).

Интерполяционное разрешение является не физической характеристикой цифрового устройства, а характеристикой его программного обеспечения. Поэтому качество изображений, полученных с использованием интерполированного разрешения, зависит от качества алгоритмов интерполяции, реализованных в программе.

Например, в паспорте сканера может быть указано оптическое разрешение 1200 dpi , а разрешение программное - 24000 dpi ..

ПРИМЕЧАНИЕ

Многие профессиональные фотографы отрицательно относятся к увеличению разрешения фотоизображений не аппаратным, а программным путем, так как при уменьшении разрешения данные отбрасываются, а при увеличении - программа их "придумывает". Другими словами, интерполяция искусственно добавляет элементы цифрового изображения, но не увеличивает количество деталей изображения.

Разрешение монитора

Разрешающая способность монитора связана с максимальным количеством точек, которое он может генерировать и их размером, а измеряется числом точек в одной горизонтальной строке и числом горизонтальных строк экрана. При обычном на сегодня размере точки ("зерне") 0,2 мм для 17-дюймовых мониторов стандартным является разрешение 1024x768.

Разрешение принтера

Разрешающая способность лазерного принтера определяется количеством точек, которые принтер может напечатать на одном дюйме ( dpi - dots per inch ). Так, если лазерный принтер имеет разрешение 300 точек на дюйм, то в одном дюйме он может напечатать 300 точек.

Вы можете посмотреть разрешение установленного у вас принтера, выполнив команду Пуск Панель управления Принтеры и факсы (рис. 2.5).

Рис. 2.5.

Разрешение цифровой камеры

В цифровой камере свет, прошедший через объектив, попадает на светочувствительную матрицу (занимающую место пленки) - совокупность сенсоров CCD (ПЗС) или CMOS (КМОП), которые и выполняют оцифровку изображения. В процессе оцифровки изображения с цифровой камеры содержащаяся в нем информация конвертируется в набор чисел, организованных в виде матрицы, называемой битовой матрицей ( bit-map ). При этом каждой фотоячейке сенсора соответствует определенный числовой элемент в битовой матрице .

Светочувствительная матрица (сенсор) является главным (и самым дорогим) компонентом цифровой камеры. Качество снимаемого камерой изображения зависит в основном от разрешения сенсоров и качества оптики фотокамеры.

В цифровых камерах основной единицей измерения разрешения является пиксел и его величина определяется размером отдельной ячейки ПЗС-матрицы.

Для изображений, введенных в компьютер с помощью цифровой камеры, разрешение может быть задано или в виде конкретного числа мегапикселов (мегапиксельный сенсор содержит 1 миллион фоточувствительных ячеек) или как растровое изображение с указанным числом пикселов по горизонтали и вертикали. Например, цифровая камера, имеющая 2,1 мегапиксельное сенсорное устройство, создает файл изображения размером 1792*1200 пиксел (сохраненный в JPEG формате).

Форматы графических изображений

После того, как кадр в цифровом фотоаппарате снят, полученную картинку необходимо записать в память . Для этого чаще всего используются графические форматы JPEG или TIFF . Причем, для фотографа не столько важен формат записи, сколько возможности используемых в них режимов сжатия (желательно - с минимальной потерей качества), а также количество памяти в камере. Поговорим об этом подробнее.

Каждый из существующих сегодня форматов прошел естественный отбор, доказал свою жизнеспособность и практическую ценность. Все они имеют характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в конкретных сферах применения: Web-дизайне, при печати, ретуши фотографий и других.

Все множество форматов, используемых для записи изображений, можно условно разделить на две категории:

• хранящие изображение в растровом виде ( BMP , TIFF , JPEG , PNG , GIF и др.);
• хранящие изображение в векторном виде ( WMF , CDR , AI, FH9 и др.);

Какому формату отдать предпочтение? Профессионалы знают, что лучше сохранять результаты работы в формате, который является "родным" для используемой программы. Например, в Photoshop - PSD, CorelDRAW - CDR , Flash - FLA . Это позволит в максимальной степени реализовать возможности программы и застраховаться от неприятных сюрпризов. Однако в данной лекции мы уделим внимание в основном растровым форматам, поскольку с фотографией приходится работать именно в растровых графических редакторах .

Растровые форматы

Растровое изображение (растр) напоминает сетку (таблицу) пикселов, которая в простейшем черно-белом варианте состоит из двух типов клеточек: белые или черные, и которые могут быть закодированы, соответственно, ноликом или единичкой. В отличие от черно-белого, в цветном RGB -изображении, например, глубиной 24 бита, каждый пиксел кодируется 24-битовым числом, поэтому в каждой ячейке битовой матрицы хранится число из 24 ноликов и единичек.

Теперь перейдем к рассмотрению наиболее распространенных форматов растровых изображений.

BMP

Формат BMP (от слова bitmap ) - это родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, например, в качестве фона вашего рабочего стола . С помощью этого формата вы можете задать глубину цвета от 1 до 24 бит. Предоставляет возможность применения сжатия информации по алгоритму

Угловое разрешение - минимальный угол между объектами, который может различить оптическая система .

Способность оптической системы различать точки изображаемой поверхности например:

Угловое разрешение: 1′ (одна угловая минута, около 0,02°) соответствует площадке размером 29 см, различимой с расстояния в 1 км или одной печатной точке текста на расстоянии 1 м.

Линейное разрешение

Общие сведения

Разрешение оптических приборов принципиально ограничено дифракцией на объективе : видимые точки являются ничем иным, как дифракционными пятнами. Две соседние точки разрешаются, если минимум интенсивности между ними достаточно мал, чтобы его разглядеть. Для снятия зависимости от субъективности восприятия был введен эмпирический критерий разрешения Рэлея , который определяет минимальное угловое расстояние между точками

sin ⁡ θ = 1.22 λ D {\displaystyle \sin \theta =1.22{\frac {\lambda }{D}}}

где θ - угловое разрешение (минимальное угловое расстояние), λ - длина волны, D - диаметр входного зрачка оптической системы (часто он совпадает с диаметром объектива). Учитывая чрезвычайную малость угла θ , в оптической литературе вместо синуса угла обычно пишут сам угол.

Коэффициент подобран так, чтобы интенсивность в минимуме между пятнами была равна примерно 0,75-0,8 от интенсивности в их максимумах - считается, что этого достаточно для различения невооруженным глазом.

Зависимость разрешения при фотографировании от свойств оптической системы

При фотографировании с целью получения отпечатка или изображения на мониторе , суммарная разрешающая способность определяется разрешением каждого этапа воспроизведения объекта.

Способы определения разрешающей способности в фотографии

Определение разрешающей способности производится путём фотографирования специального тестового объекта (миры). Для определения разрешающей способности каждого из элементов, принимающих участие в техническом процессе получения изображения, измерения проводят в условиях, когда погрешности от остальных этапов пренебрежимо малы.

Разрешающая сила объектива

Разрешающая способность первичного материального носителя

Фотографическая эмульсия

Важно, что современная иностранная трактовка линий миры считает пару черная и белая полоса - за 2 линии, - в отличие от отечественных теории и практики, где каждая линия всегда считается разделенной промежутками контрастного фона толщиной, равной толщине линии.

Некоторые фирмы - производители цифровых фотоаппаратов в рекламных целях пытаются повернуть матрицу под углом в 45°, достигая определённого формального повышения разрешения при фотографировании простейших горизонтально-вертикальных мир. Но если использовать профессиональную миру , или хотя бы повернуть простую миру под тем же углом, становится очевидным, что повышение разрешения - фиктивное.

Получение конечного изображения

Разрешающая способность современных принтеров измеряется в точках на миллиметр (dpmm) или на дюйм (dpi).

Струйные принтеры

Качество печати струйных принтеров характеризуется:

• Разрешением принтера (единица измерения DPI)
• Цветовым разрешением системы принтер-краска-цветовые профиля ICC (цветовые поля печати). Цветовые поля печати в большей степени ограничиваются свойствами используемой краски. В случае необходимости принтер можно перевести практически на любую краску, которая подходит к типу используемых в принтере печатных головок, при этом может понадобиться перенастройка цветовых профилей.
• Разрешением отпечатанного изображения. Обычно очень сильно отличается от разрешения принтера, так как принтеры используют ограниченное количество красок, максимум 4…8 и для получения полутонов применяется мозаичное цветосмешение, то есть один элемент изображения (аналог пикселя) состоит из множества элементов печатаемых принтером (точки - капли чернил)
• Качеством самого процесса печати (точность перемещения материала, точность позиционирования каретки и т. п.)

Для измерения разрешающей способности струйных принтеров, в быту, принята единственная единица измерения - DPI, соответствующая количеству точек-физических капель краски на дюйм отпечатанного изображения. В действительности реальное разрешение струйного принтера (видимое качество печати) зависит от гораздо большего числа факторов:

• • Управляющая программа принтера в большинстве случаев может работать в режимах, обеспечивающих очень медленное перемещение печатающей головки и как следствие, при фиксированной частоте спрыска краски дюзами печатающей головки, получается очень высокое «математическое» разрешение отпечатанного изображения (иногда до 1440 × 1440 DPI и выше). Однако следует помнить что реальное изображение состоит не из «математических» точек (бесконечно малого диаметра), а из реальных капель краски. При непомерно высоком разрешении, более 360…600 (приблизительно) количество краски, наносимой на материал, становится чрезмерным (даже если принтер оборудован головами, создающими очень мелкую каплю). В итоге, для получения изображения заданной цветности, заливку приходится ограничивать (то есть возвращать количество капель краски в разумные пределы). Для этого используются как заранее сделанные настройки, вшиваемые в цветовые профиля ICC, так и принудительное уменьшение процента заливки.
  • При печати реального изображения дюзы постепенно блокируются внутренними факторами (попадание пузырьков воздуха вместе с краской, поступающей в дюзы печатающей головки) и внешними факторами (прилипание пыли и скопление капель краски на поверхности печатающей головки). В результате постепенного блокирования дюз появляются не пропечатанные полосы на изображении, принтер начинает «полосить». Скорость блокирования дюз зависти от типа печатающей головки и конструкции каретки. Проблема забитых дюз решается прочисткой печатающей головки.
  • Дюзы спрыскивают краску не идеально вниз, а имеют небольшой угловой разброс, зависящий от типа печатающей головки. Смещение капель вследствие разброса можно компенсировать уменьшением расстояния между печатающей головкой и печатаемым материалом, но при этом следует помнить, что слишком сильно опущенная голова может цеплять материал. Иногда это приводит к браку, при особо жёстких зацепах печатающая головка может быть повреждена.
  • Дюзы в печатающей головке располагаются вертикальными рядами. Один ряд - один цвет. Каретка печатает как при движении слева направо, так и справа налево. При движении в одну сторону головка последним кладёт один цвет, а при движении в другую сторону, последним кладёт другой цвет. Краска разных слоёв, попадая на материал, лишь частично смешивается, возникает флуктуация цвета, которая на разных цветах выглядит по разному. Где-то она почти не видна, где-то она сильно бросается в глаза. На многих принтерах есть возможность печати только при движении головки в одну сторону (to Left или to Right), обратный ход - холостой (это полностью устраняет эффект «матраса», но сильно снижает скорость печати). На некоторых принтерах установлен двойной набор головок, при этом головки расположены зеркально(пример: Жёлтый-Розовый-Голубой-Чёрный-Чёрный-Голубой-Розовый-Жёлтый), такое расположение головок исключает рассматриваемый эффект, но требует более сложной настройки - сведение головок одного цвета между собой.

Лазерные и светодиодные принтеры

Мониторы

Измеряется в точках на единицу длины изображения на поверхности монитора (в dpmm или dpi).

Микроскопы

оптической среды, в которой находится линза. λ - длина волны света, освещающего объект или испускаемого им (для флюоресцентной микроскопии). Значение n sin α также именуется числовая апертура .

Из-за накладывающихся ограничений значений α , λ , и η , предел разрешающей способности светового микроскопа, при освещении белым светом, - приблизительно 200…300 нм. Поскольку: α лучшей линзы - приближенно 70° (sin α = 0.94 …0.95), учитывая также, что самая короткая длина волны видимого света является синей (λ = 450 nm; фиолетовой λ = 400…433), и типично высокие разрешения обеспечивают линзы масляно-иммерсионных объективов (η = 1.52 …1.56 ; по И. Ньютону 1,56 - показатель (индекс) преломления для фиолетового), имеем:

R = 0.61 × 450 nm 1.56 × 0.94 = 187 nm {\displaystyle R={\frac {0.61\times 450\,{\mbox{nm}}}{1.56\times 0.94}}=187\,{\mbox{nm}}}

Для других типов микроскопов разрешение определяется иными параметрами. Так, для растрового электронного микроскопа разрешение определяется диаметром пучка электронов и/или диаметром области взаимодействия электронов с веществом образца.

Обеспечение достаточной оптической плотности (заливки) знаков и изображений на странице является важным фактором в субъективной оценке качества печати. Нарушения в электрофотографическом процессе могут вызвать нежелательные отклонения темноты (заливки) изображения. Эти отклонения могут находиться в допустимых пределах или выходить из них. Величина этих допустимых отклонений устанавливается в технических условиях на расходные материалы к конкретному аппарату и может существенно отличаться для разных аппаратов. Объективная оценка плотности заливки характеризует неоднородность процесса и определяется как предел и стандартное отклонение коэффициента отражения печатного знака поперек страницы.

Термин оптическая плотность используется для характеристики меры пропускания света - для прозрачных объектов и отражения - для непрозрачных. Количественно определяется, как десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания (отражения). В электрографии этот термин используется для оценки качества элементов изображения на копиях, полученных при определенных условиях проявления (использовании определенного типа тонера, оценки величины контраста скрытого электростатического изображения, качества копий при применении того или иного способа проявления и т. д.). В полиграфии эта характеристика используется для оценки издательских оригиналов, промежуточных изображений и оттисков.

Оптическая плотность обозначается OD(Optical Density) или просто D. Минимальное значение оптической плотности D=0 соответствует белому цвету. Чем больше света поглощается средой, тем она темнее, т.е., например, черный цвет имеет большую оптическую плотность, чем серый.

Коэффициент отражения связан с оптической плотностью и плотностью контраста следующим образом:

D = lg (1/R pr) и D c =R pr /R pt

где D - оптическая плотность изображения;

R pt - коэффициент отражения в точке измерения;

D c - плотность контраста;

R pr - коэффициент отражения бумаги.

Значения оптической плотности изображения на копиях для черного в электрографии для различных аппаратов (как отмечалось выше) существенно различны. Как правило по спецификациям производителей тонера для лазерных принтеров эти значения (минимально допустимые при нормальном состоянии аппаратуры) лежат в диапазоне от 1,3D до 1,45D. Для качественных тонеров оптическая плотность принимает значения в диапазоне от 1,45D до 1,5D и не превышают 1,6D. В технических условиях принято устанавливать ограничения по нижнему допустимому пределу со стандартным отклонением по оптической плотности 0,01.

Величину оптической плотности измеряют специальным прибором - денситометром, принцип работы которого основан на измерении потока, отраженного от отпечатка и пересчета этого показателя в единицы измерения оптической плотности.

В электрографии оптическую плотность изображений используют для характеристики проявителя (тонера) с целью определения требуемых значений оптической плотности линий установленной ширины при определенных условиях проявления или характеристики электрофотографического изображения на копиях в режиме номинального функционирования аппаратуры

Понятие оптической плотности (Optical Density) относится прежде всего к сканируемому оригиналу. Этот параметр характеризует способность оригинала поглощать свет; он обозначается как D или OD. Оптическая плотность вычисляется как десятичный логарифм отношения интенсивностей падающего и отраженного (в случае непрозрачных оригиналов) или проходящего (в случае прозрачных оригиналов) света. Минимальная оптическая плотность (D min) соответствует самому светлому (прозрачному) участку оригинала, а максимальная плотность (D max) соответствует самому темному (наименее прозрачному) участку. Диапазон возможных значений оптической плотности заключен между 0 (идеально белый или абсолютно прозрачный оригинал) и 4 (черный или абсолютно непрозрачный оригинал). Типичные значения оптической плотности некоторых типов оригиналов представлены в следующей таблице: Динамический диапазон сканера определяется максимальным и минимальным значениями оптической плотности и характеризует его способность работать с различными типами оригиналов. Динамический диапазон сканера связан с его разрядностью (битовой глубиной цвета): чем выше разрядность, тем больше динамический диапазон и наоборот. Для многих планшетных сканеров, главным образом, предназначенных для офисных работ, этот параметр не указывается. В таких случаях считается, что значение оптической плотности приблизительно равно 2,5 (типовое значение для офисных 24-битных сканеров). Для 30-битного сканера этот параметр равен 2,6-3,0, а для 36-битного - от 3,0 и выше. С увеличением динамического диапазона сканер лучше передает градации яркости в очень светлых и очень темных участках изображения. Наоборот, при недостаточном динамическом диапазоне детали изображения и плавность цветовых переходов в темных и светлых участках теряются.

Разрешение

Разрешение (Resolution) или разрешающая способность сканера - параметр, характеризующий максимальную точность или степень детальности представления оригинала в цифровом виде. Разрешение измеряется в пикселах на дюйм (pixels per inch, ppi). Нередко разрешение указывают в точках на дюйм (dots per inch, dpi), но эта единица измерения является традиционной для устройств вывода (принтеров). Говоря о разрешении, мы будем использовать ppi. Различают аппаратное (оптическое) и интерполяционное разрешение сканера.

Аппаратное (оптическое) разрешение

Аппаратное (оптическое) разрешение (Hardware/optical Resolution) непосредственно связано с плотностью размещения светочувствительных элементов в матрице сканера. Это - основной параметр сканера (точнее, его оптико-электронной системы). Обычно указывается разрешение по горизонтали и вертикали, например, 300x600 ppi. Следует ориентироваться на меньшую величину, т. е. на горизонтальное разрешение. Вертикальное разрешение, которое обычно вдвое больше горизонтального, получается в конечном счете интерполяцией (обработкой результатов непосредственного сканирования) и напрямую не связано с плотностью чувствительных элементов (это так называемое разрешение двойного шага ). Чтобы увеличить разрешение сканера, нужно уменьшить размер светочувствительного элемента. Но с уменьшением размера теряется чувствительность элемента к свету и, как следствие, ухудшается соотношение сигнал/шум. Таким образом, повышение разрешения - нетривиальная техническая задача.

Интерполяционное разрешение

Интерполяционное разрешение (Interpolated Resolution) - разрешение изображения, полученного в результате обработки (интерполяции) отсканированного оригинала. Этот искусственный прием повышения разрешения обычно не приводит к увеличению качества изображения. Представьте себе, что реально отсканированные пикселы изображения раздвинуты, а в образовавшиеся промежутки вставлены «вычисленные» пикселы, похожие в каком-то смысле на своих соседей. Результат такой интерполяции зависит от ее алгоритма, но не от сканера. Однако эту операцию можно выполнить средствами графического редактора, например, Photoshop, причем даже лучше, чем собственным программным обеспечением сканера. Интерполяционное разрешение, как правило, в несколько раз больше аппаратного, но практически это ничего не означает, хотя может ввести в заблуждение покупателя. Значимым параметром является именно аппаратное (оптическое) разрешение.

В техническом паспорте сканера иногда указывается просто разрешение. В этом случае имеется в виду аппаратное (оптическое) разрешение. Нередко указываются и аппаратное, и интерполяционное разрешение, например, 600х 1200 (9600) ppi. Здесь 600 - аппаратное разрешение, а 9600 - интерполяционное.

Различимость линий

Различимость линий (Line detectability) - максимальное количество параллельных линий на дюйм, которые воспроизводятся с помощью сканера как раздельные линии (без слипаний). Этот параметр характеризует пригодность сканера для работы с чертежами и другими изображениями, содержащими много мелких деталей. Его значение измеряется в линиях на дюйм (lines per inch, Ipi).

Какое разрешение сканера следует выбрать

Этот вопрос чаще других задают при выборе сканера, поскольку разрешение - один из самых главных параметров сканера, от которого существенно зависит возможность получения высококачественных результатов сканирования. Однако это вовсе не означает, что следует стремиться к максимальному возможному разрешению, тем более, что оно дорого стоит.

Вырабатывая требования к разрешению сканера, важно уяснить общий подход. Сканер является устройством, преобразующим оптическую информацию об оригинале в цифровую форму и, следовательно, осуществляющим ее дискретизацию. Наданном этапе рассмотрения кажется, что чем мельче дискретизация (больше разрешение), тем меньше потерь исходной информации. Однако результаты сканировании предназначены для отображения с помощью некоторого устройства вывода, например, монитора или принтера. Эти устройства имеют свою разрешающую способность. Наконец, глаз человека обладает способностью сглаживать изображения. Кроме того, печатные оригиналы, полученные типографским способом или посредством принтера, также имеют дискретную структуру (печатный растр), хотя это может быть и не заметно для невооруженного глаза. Такие оригиналы обладают собственным разрешением.
Итак, есть оригинал с собственным разрешением, сканер со своей разрешающей способностью и результат сканирования, качество которого должно быть как можно выше. Качество результирующего изображения зависит от установленного разрешения сканера, но до некоторого предела. Если установить разрешение сканера больше собственного разрешения оригинала, то от этого качество результата сканирования, вообще говоря, не улучшится. Мы не хотим сказать, что сканирование с более высоким, чем у оригинала, разрешением бесполезно. Есть ряд причин, когда это нужно делать (например, когда мы собираемся увеличивать изображение при выводе на монитор или принтер или когда надо избавиться от муара). Здесь мы обращаем внимание на то, что улучшение качества результирующего изображения за счет повышения разрешения сканера не беспредельно. Можно увеличивать разрешение сканирования, не добиваясь при этом улучшения качества результирующего изображения, но зато увеличивая его объем и время сканирования.

О выборе разрешения сканирования мы еще неоднократно будем говорить в данной главе. Разрешение сканера - это максимальное разрешение, которое можно установить при сканировании. Так какая же величина разрешения нам нужна? Ответ зависит от того, какие изображения вы собираетесь сканировать и на какие устройства выводить. Ниже мы приведем лишь ориентировочные значения.
Если вы собираетесь сканировать изображения для последующего вывода на экран монитора, то обычно достаточно разрешения 72-l00ppi. Для вывода на обычный офисный или домашний струйный принтер - 100-150 ppi, на высококачественный струйный принтер - от 300 ppi.

При сканировании текстов из газет, журналов и книг с целью последующей обработки программами оптического распознавания символов (OCR - Optical Character Recognition) обычно требуется разрешение 200-400 ppi. Для вывода на экран или принтер эта величину можно уменьшить в несколько раз.

Для любительских фотографий обычно требуется 100-300 ppi. Для иллюстраций из роскошных типографских альбомов и буклетов - 300-600ppi.

Если вы собираетесь увеличивать изображение для вывода на экран или принтер без потери качества (четкости), то разрешение сканирования следует установить с некоторым запасом, т. е. увеличить его в 1,5-2 раза по сравнению с приведенными выше значениями.

Рекламным агентствам, например, требуется высококачественное сканирование слайдов и бумажных оригиналов. При сканировании слайдов для вывода на печать в формате 10x15 см потребуется разрешение 1200 ppi, а в формате А4 - 2400 ppi.
Обобщая изложенное выше, можно сказать, что в большинстве случаев аппаратного разрешения сканера 300 ppi достаточно. Если же сканер имеет разрешение 600 ppi, то это очень хорошо.